为了满足日益严格的排放法规要求,降低汽车排放已成为人们共同关注的重要课题。对于柴油机来说,经济性好,动力性高,但是NOx排放量高,为降低尾气中NOx的排放,国内外汽车厂商和研究机构做了大量的研究工作,并提出了多种控制措施,如废气再循环(EGR)、推迟喷油提前角、使用多次喷射、采用高压共轨喷射系统等。相比较而言,废气再循环(EGR)系统在技术成本增加较少的情况下,降低NOx排放最为显著,因而受到了广泛重视。
一、废气再循环(EGR )系统
废气再循环(Exhaust GAS Recirculation)简称EGR,是指在发动机工作时,将一部分废气重新引人气缸参加燃烧的过程。NOx是空气中的氮气在高温、高压条件下形成的。发动机排出的NOx量主要与气缸内的最高温度有关,气缸内最高温度越高,排出的NOx量越多,废气再循环是用于抑制燃烧室内由于高温、高压形成的NOx。EGR系统的工作是把排气管内的一部分废气引入进气管中参与燃烧,稀释废气,从而避免了燃烧室内的高温状态,间接抑制了NOx的生成。此外,为保证发动机正常工作和性能不受过多影响,必须根据发动机工况的变化,控制废气再循环量。
废气再循环的程度用EGR率来表示,它是指发动机进行废气再循环时,废气再循环量在进人缸内的气体中所占的比率,即
当EGR率达到15%时,NOx的排放量即可减少60%。
二、废气再循环系统控制方法
1.控制原则
发动机的工况不同,对EGR量的要求也不同。为了使EGR系统能更有效地发挥作用,必须对参加EGR的废气数量加以限制。同时,适当考虑温度、气压等因素对EGR系统的修正影响,对引人进气岐管的废气量进行综合控制。其基本原则就是在发动机起动工况、怠速工况、暖机工况、加速以及大负荷高速行驶时关闭EGR阀,停止EGR;在低、中等负荷时EGR率应随负荷的增大而增大。
2.控制方式
EGR的控制和调节的方法很多,根据其主要特点可以从不同的角度进行分类。按控制方式可分为机械式和电子控制式。机械式EGR系统的优点是结构简单、成本低、容易实施执行,缺点是系统缺乏柔性;电子控制式EGR系统(气电式和磁电式)的优点是动态响应好,控制精度高。还可按照其它不同原则进行分类,如开环控制和闭环控制。开环控制的优点是结构简单,控制方便;闭环控制的优点是能根据发动机的工况自动调整到最佳EGR量,控制精度高,动态响应好。
(1)开环控制EGR系统
开环控制EGR系统主要是由EGR阀和EGR电磁阀等组成。ECU根据发动机冷却液温度、节气门开度、转速和启动等信号来控制电磁阀的通电或开启。ECU给EGR电磁阀通电,EGR电磁阀被关闭,停止废气再循环;ECU不给EGR电磁阀通电,EGR电磁阀开启,进行废气再循环;废气再循环量取决于EGR阀的开度,而EGR阀的开度直接由真空度控制。
(2)闭环控制EGR系统
在闭环控制EGR系统中,以实际检测的EGR阀的开度或EGR率作为反馈控制信号,控制精度高。
用EGR阀的开度作为反馈控制信号闭环控制EGR系统,与普通电子控制的开环控制EGR系统相比,只是在EGR阀上增设了一个EGR阀开度传感器。闭环控制EGR系统工作时,EGR阀开度传感器可将EGR阀开启高度的信号转换为相应的电压信号,并反馈给ECU ,ECU根据反馈信号控制真空电磁阀的动作,从而改变EGR率。
用EGR率作为反馈信号的闭环控制EGR系统中,ECU根据EGR率传感器信号对EGR电磁阀实行反馈控制,使EGR率保持在最佳值,有效地减少了NOx的排放量。