2.汽车微机控制的废气再循环(EGR)系统
(1)废气再循环系统(EGR)概念。废气再循环简称 EGR,发动机工作时将一部分废气引入进气管,并与新鲜空气混合后吸入气缸内再次进行燃烧,从而实现废气再循环,同时对送入进气系统的排气进行最佳的控制。电子控制汽油喷射发动机一个很重要的目标,就是降低排气污染。采用EGR 是目前降低汽车排出废气中氮氧化物(NOx)排量的一种有效措施。废气在燃烧过程中吸收热量,降低了最高燃烧温度。由于氮氧化物(NOx) 主要是在高温富氧条件下生成的,因而废气再循环广泛用于减少NOx 的生成。但是废气再循环过度将会影响正常运行,特别是在怠速、低转速小负荷及发动机处于冷态运行时,再循环的废气将会明显降低发动机的性能。因此应选择 NOx 排放量多的发动机运转范围,根据工况条件的变化自动调节参与再循环的废气量。
(2)汽车废气再循环(EGR)系统功用。废气再循环(EGR)系统用于降低废气中的氧化氮(NOx)的排出量。氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应,发动机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件,在强制加速期间更是如此。当发动机在负荷下运转时,EGR 阀开启,使少量的废气进入进气歧管,与可燃混合气一起进入燃烧室。怠速时 EGR 阀关闭,几乎没有废气再循环至发动机。汽车废气是一种不可燃气体(不含燃料和氧化剂),在燃烧室内不参与燃烧。它通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力,以减少氧化氮的生成量。进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加。
(3)工作原理。EGR 系统的主要元件是数控式EGR阀。数控式EGR阀安装在右排气歧管上,其作用是独立地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制,而不管歧管真空度的大小。EGR 阀通过 3 个孔径递增的计量孔控制从排气歧管流回进气歧管的废气量,以产生 7 种不同流量的组合。每个计量孔都由 1 个电磁阀和针阀组成,当电磁阀通电时,电枢便被磁铁吸向上方,使计量孔开启。旋转式针阀的特性保证了当EGR 阀关闭时,具有良好密封性。EGR 阀通常在下列条件下开启:发动机暖机运转;转速超过怠速。ECM根据发动机冷却水温传感器、节气门位置传感器和空气流量传感器来控制EGR 系统。
在 EGR 系统中,通过一个特殊的通道将排气歧管与进气歧管连通,在该通道上装有 EGR 阀,通过控制EGR 阀的开度来控制废气再循环量。废气再循环是目前用于降低 NOx的一种有效方法,它是通过降低燃烧室的燃烧温度来抑制NOx 的生成的。通常,废气再循环程度用 ECR 率来表示,其定义如下:EGR 率=EGR流量(/吸入空气量+EGR 流量)。当混合气浓度、空燃比控制在理论空燃比时,燃烧效果最好,发动机的工作性能也最好,排气中 CO 值和 HC 值也最低,但是由于燃烧室温度过高,故使排气中形成较多的NOx 有毒废气。如果能降低燃烧温度,就能减少NOx 的形成,为此,当进气歧管真空足够高时,排气再循环系统就将少量排气供给进气系统,由于惰性排气不能再次燃烧,因而燃烧室温度降低,NOx 大大减少。由排气管到进气歧管的排气再循环系统通道,由一个电磁阀控制。当燃烧室温度升高后,EGR阀开始工作,以减少NOx的形成。当EGR 工作不良时,会引起发动机性能不良,怠速不稳容易熄火,废气中NOx量过高。
(4)废气再循环系统控制方式。EGR阀控制系统有机械式和电控式2 种。一般机械式控制的 EGR 率较小,约为5%~15%。即使采用能进行比较复杂控制的机械控制装置,控制的自由度也受到限制。电控式不仅结构简单,而且可进行较大的EGR 率控制,一般为 15%~20%。因此在现代汽车上,尤其是电控发动机通常都采用电控EGR 系统。有资料表明,当ECR 率达到 15%时,NOx 的排放量即可减少 60%。但 EGR 率增加过多时,会使发动机动力性能下降,HC 含量上升。因此,利用 ECU 来控制 EGR率,既能使 NOx 有效降低,又可保证发动机的动力性。随着 EGR 率的增加,燃烧将变得相对不稳定,缺火严重,油耗上升,HC 的排放量也增加。当燃烧恶化时,应减少 EGR 率,甚至完全停止ECR。ECR 电子控制系统的主要功能,就是选择NOx 排放量多的发动机运转范围,进行适量ECR 率控制。
排气再循环(EGR)系统是针对有害气体 NOx 而设置的排气净化装置。在一般情况下,氮和氧不能生成化合物,只有在燃烧室高温下才能发生化合反应。如果能降低燃烧温度,便能减少 NOx 的排放量。在混合气中掺入不燃烧的惰性气体,以降低混合气中氧的浓度和稀释混合气,使燃烧速度降低,便可减少燃烧过程中的NOx的生成数量。燃烧后的废气就是一种惰性气体,利用排气再循环系统把废气混合成新混合气,使之参加燃烧,便能减少NOx 的排放量。本田轿车发动机均装有排气再循环(EGR)系统。EGR控制系统将废气经EGR阀及进气歧管导入燃烧室中燃烧,用以降低排气中的 NOx 的含量。
排气再循环净化装置包括真空电磁阀 EGR 电磁阀、EGR 及各传感器。EGR 内部储存有理想 EGR 阀升高度及不同开启度,当EGR 阀高度传感器检测到EGR 阀升高高度,并将之传送至 ECM,ECM 便将其与理想升高度比较,若两者有差距,则ECM 切断 EGR 电磁阀电流以控制EGR 阀的真空度。