EGR的功用和工作原理.ppt

本节课学习的主要内容1 了解废气再循环技术 掌握废气再循环的概念2 掌握废气再循环的作用 理解废气再循环的原理3 掌握废气再循环的分类和组成 单元四废气再循环 EGR 控制系统 NOX是空气中的氮气与氧气在高温 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 如下图所示 单元四废气再循环 EGR 控制系统 EGR控制系统影片 废气再循环控制系统 废气再循环系统的作用 排气废气 进气管 汽缸 阀 ECU NOX 一定条件 EGR控制系统的功能 将适量的废气引入气缸内参加燃烧 从而降低气缸内的最高温度 以减少NOX的排放量 为了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 作用 降低尾气中的NOx含量 废气再循化的控制方式 1 机械式利用进气歧管真空度与排气压力控制EGR阀的开启及开启程度 控制精度低 现在很少采用 2 电子控制式电子控制器根据发动机工况 通过电磁阀EGR阀的开度 实现EGR率的控制 类型 开环控制EGR系统和闭环控制EGR系统 1 由负荷控制的EGR系统 2 由水温和负荷控制的EGR系统 1 机械式 控制方式 ECU EGR电磁阀 真空 EGR阀 部分废气进入进气歧管 2 电子控制式ECU控制的开环控制EGR系统 组成 EGR阀 EGR电磁阀等ECU根据发动机冷却液温度 节气门开度 转速和起动等信号来控制EGR电磁阀的通电或断电 用EGR阀开度作为反馈信号 EGR阀开度传感器工作原理与电位计式节气门位置传感器相同 闭环控制EGR系统 检测实际的EGR率或EGR阀开度作为反馈控制信号来控制EGR系统 这种控制精度更高 废气再循环控制的了类型 依据控制方式的不同 EGR阀分为真空动作EGR阀 排气背压EGR阀 电控EGR阀 1 真空控制的EGR系统 真空控制阀VCV 真空电磁阀VSV EGR阀位置传感器 EGR阀等 1 发动机控制单元2 废气再循环阀 电磁 3 废气再循环阀 机械 4 空气流量计5 尾气净化装置 发动机中小负荷时将一定量的废气引入燃烧室参与燃烧 怠速 全负荷时不起作用 真空控制的EGR系统的组成 1 EGR电磁阀EGR电磁阀有三个通气口 如右图 EGR电磁阀不通电时 弹簧将阀体向上压紧 通大气阀口被关闭 这时EGR电磁阀使进气歧管与EGR阀真空室相通 当EGR电磁阀线圈通电时 产生的电磁力使阀体下移 阀体下端将通进气歧管的真空通道关闭 而上端的通大气阀口打开 于是就使EGR阀的真空室与大气相通 2 EGR阀EGR阀膜片的一边 下部 通大气 装有弹簧的另一边为真空室 其真空度由EGR电磁阀控制 增大真空室的真空度 使膜片克服弹簧力上拱 阀的开度就增大 废气再循环流量也就增加 当上部失去真空度时 膜片在弹簧力的作用下向下拱而使阀关闭 阻断废气再循环 安装有EGR阀开度传感器的EGR阀如图12 5所示 高温多氧 中负荷 2000 4000r min 数字信号 反馈控制 ECU监测 1 EGR通断控制 废气再循环系统的工作原理 EGR率过大 使燃烧速度太慢 燃烧变得不稳定 失火率增加 HC增加 动力性 经济性下降 EGR率过小 NOx排放达不到法规要求 易产生爆震 发动机过热等现象 因此EGR率必须根据发动机工况要求进行控制 通常将EGR率控制在10 20 范围 2 EGR率控制 废气再循环系统的工作原理 废气再循环控制系统 问题 过量的废气 将使发动机的燃烧恶化 动力性 经济性下降 因此废气再循化的量要严格控制 且在某些特殊工况下 关闭废气再循化 EGR率 EGR气体量 吸入空气量 EGR气体量 100 废气的引入量称为废气再循化率 EGR率 工作原理 废气中含有大量的CO2和水蒸气等接近于化学惰性的气体 将其导入汽缸后稀释可缸内混合气 氧浓度相应降低 从而缓解了激烈地燃烧反应 CO2不能燃烧但能吸收热量 使温度下降 减少NOX的生成 ECU控制的开环控制EGR系统工作过程 3 EGR的控制策略综合考虑动力性 经济性 排放性能 冷机 怠速和小负荷 NOx低 为了保证正常燃烧 不进行EGR 大负荷 高速 保证动力性 同时混合气浓 NOx低 不进行EGR或减少EGR率 部分负荷 随着负荷增加EGR率允许值也增加 废气再循环系统的工作原理 在下列情况下不进行废气再循环 1 发动机转速低于900r min或高于3200r min时 2 发动机低温时 3 发动机怠速时 4 发动机起动时 EGR控制系统的检修 一般检查怠速时 拆下EGR阀上的真空软管 发动机转速应无变化 用手触试真空管口应无吸力 转速达2500r min以上 同样拆下此真空软管 发动机转速应明显升高 中断了废气再循环 EGR阀的检查给EGR阀施加15kPa的真空 EGR阀应能开启 不施加真空时 EGR阀应能完全关闭 测量电阻值 应为33 39 不通电时 从通进气管侧接头吹入空气应畅通 从通大气的滤网处吹入空气应不通 通电时 与上述刚好相反 EGR电磁阀的检查 4 EGR的控制策略 增加EGR率可以使NOx排出物降低 但同时会HC排出物和燃油消耗增加 因此在各种工况采用的EGR率必须是对动力性 经济性和排放性能的综合考虑 试验结果说明 当EGR率小于10 时 燃油消耗量基本上不增加 当EGR率大于20 时 发动机燃烧不稳定 工作粗暴 HC排放物将增加10 因此通常将EGR率控制在10 20 范围内较合适 怠速和低负荷时 NOx排放浓度低 为了保证稳定燃烧 不进行EGR 只有热态下进行EGR 发动机温度低时 NOx排放浓度也较低 为了保证正常燃烧 冷机时不进行EGR 大负荷 高速时 为了保证发动机有较好的动力性 此时混合气较浓 NOx排放生成物较少 可不进行EGR或减少EGR率 废气再循环量对NOx排放和油耗的影响还受到空燃比 点火提前角等因素的影响 因此在EGR率进行控制时 同时对点火等进行综合控制 就能得到较好的发动机性能 EGR控制系统中 EGR阀是关键部件 不同的EGR率是通过EGR阀的调节来实现的 电控发动机中广泛采用电子控制EGR阀方法 有的EGR系统将废气再循环电磁阀 N18 与机械阀合二为一 直接由发动机控制单元控制 直线型EGR阀是由ECU控制针阀位置 调节从排气进入进气歧管孔口的大小 精确地控制EGR率 EGR工作期间通过监测针阀位置反馈信号控制针阀位置 并根据冷却水温度 节气门位置和进气流量控制EGR针阀的位置 学习小结 1 氮气和氧气在高温下会化合生成NOX 发动机的燃烧温度越高 燃烧后产生的NOX就越多 2 废气再循环系统将发动机排出的部分废气重新引入气缸 利用废气中所含有大量的CO2不参与燃烧却能吸收热量的特点 降低燃烧温度 以减少NOX的排放 3 电控废气再循环系统主要由发动机控制模块 相关传感器和EGR电磁阀和膜片式EGR阀等组成 4 在ROM中存储有各种工况下的最佳EGR流量值 通常以EGR电磁阀占空比参数的方式储存 发动机工作时 ECM根据各传感器信号 输出相应的占空比脉冲信号至EGR电磁阀 5 废气再循环系统产生故障时 会出现车辆排气污染增加 发动机功率下降 怠速运转不稳定甚至熄火等故障 6 废气再循环系统常见的故障有EGR阀损坏 EGR阀位置传感器工作不正常 EGR电磁阀及其控制电路工作不良等 1 功用 在一定工况下 将新鲜空气送入排气管 促使废气中的CO HC进一步氧化 从而降低CO HC的排放量 二次空气供给系统AS 2 组成 二次空气供给系统AS 3 工作原理 ECU控制VSV阀的搭铁回路 当VSV阀不通电时 关闭通向AS阀的真空通道 AS阀膜片在弹簧作用下下移 关闭二次空气供给通道 系统不工作 当ECU给VSV阀通电时 VSV阀开启AS阀的真空通道 进气管真空度将膜片吸起 二次空气进入排气管 二次空气供给系统AS 下列情况ECU不给二次空气电磁阀通电 电控燃油喷射系统进入闭环控制 冷却液温度超过规定范围 发动机转速和负荷超过规定值 ECU发现有故障 二次空气供给系统AS 4 检修 1 检查AS阀 拆下AS阀 从空滤器侧软管接头吹入空气应不漏气 用手动真空泵从真空管接头施加20kPa的真空度 从空滤器侧软管接头吹入空气应畅通 从排气管接头吹入空气应不漏气 二次空气供给系统AS 2 检查VSV阀 测量电磁阀电阻值 一般为36 44 拆开VSV阀上的软管 电磁阀不通电时 从进气管侧接头吹入空气应不通 从通大气的滤网处吹入空气应畅通 当给电磁阀接通蓄电池电压时 吹气通畅情况与上述相反 二次空气供给系统AS 3 整体检查 从空滤器上拆下二次空气供给软管 用手指盖住软管口检查 发动机温度在18 63 范围内怠速运转时 有真空吸力 发动机温度在63 以上 起动后70s内应有真空吸力 起动70s后应无真空吸力 发动机转速从4000r min急减速时 应有真空吸力 二次空气供给系统AS