废气再循环EGR.ppt

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1、汽车发动机新技术汽车发动机新技术废气再循环（废气再循环（EGR）常规的汽油机采用传统的三效催化转化器和氧传感器常规的汽油机采用传统的三效催化转化器和氧传感器 闭环控制，闭环控制，可燃混合气按化学当量比燃烧，可燃混合气按化学当量比燃烧，此时空燃此时空燃 比比AF=1 4.7，过过量空气系数量空气系数=1.0，尾气排，尾气排 放的有放的有 害物害物 HC、CO和和NO在三效在三效催化转化器中的转化效催化转化器中的转化效 率均接近最高。率均接近最高。当采用稀当采用稀 燃技术，过量空气系数燃技术，过量空气系数=1.2，空燃比，空燃比AF大于大于 l 5时时，在富氧条件下三效催化剂中的有效组分在富氧条件

2、下三效催化剂中的有效组分Pt吸附氧吸附氧，生成稳定，生成稳定的的 P t-O，阻塞了吸附，阻塞了吸附 NO(主要是主要是 NO)的活性的活性，使，使NO 的转化率的转化率低于低于 l 5，且随着空燃，且随着空燃 比比 AF增大增大，三效催化转化效率急剧，三效催化转化效率急剧降低。降低。汽油机实现稀薄燃烧的难题是其排气后处理问题汽油机实现稀薄燃烧的难题是其排气后处理问题，即在，即在 富氧条富氧条件下件下(稀燃稀燃)NO的净化问题的净化问题。废气再循环（废气再循环（EGR）概述）概述CO2 降低油耗，提高发动机热效率燃烧过程加速，燃烧温度升高NOXp氮氧化物排到大气中，碰到强烈的紫外线时，会生成氮

3、氧化物排到大气中，碰到强烈的紫外线时，会生成氮氧化物排到大气中，碰到强烈的紫外线时，会生成氮氧化物排到大气中，碰到强烈的紫外线时，会生成光化学烟雾。这种光化学烟雾，会造成眼睛疼痛，严重光化学烟雾。这种光化学烟雾，会造成眼睛疼痛，严重光化学烟雾。这种光化学烟雾，会造成眼睛疼痛，严重光化学烟雾。这种光化学烟雾，会造成眼睛疼痛，严重的话还会呼吸困难。长期呼吸被氮氧化物和黑烟等污染的话还会呼吸困难。长期呼吸被氮氧化物和黑烟等污染的话还会呼吸困难。长期呼吸被氮氧化物和黑烟等污染的话还会呼吸困难。长期呼吸被氮氧化物和黑烟等污染的空气，也容易带来呼吸器官的疾病和癌症。的空气，也容易带来呼吸器官的疾病和癌症。

4、的空气，也容易带来呼吸器官的疾病和癌症。的空气，也容易带来呼吸器官的疾病和癌症。废气再循环（废气再循环（EGR）概述）概述废气再循环废气再循环(Exhaust Gas Recirculation)是指把是指把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。返回汽缸的废气使混合混合气一起再次进入气缸。返回汽缸的废气使混合气稀释气稀释,降低了最高燃烧温度降低了最高燃烧温度,进而降低进而降低NOx排放。排放。废气再循环是针对引擎排气中有害气体之一的氮氧废气再循环是针对引擎排气中有害气体之一的氮氧化合物化合物 NOx 所设置的所设置的排气

5、净化装置排气净化装置。排气再循环率排气再循环率(EGR 率率)：进气管与排气管中进气管与排气管中 CO2 的浓度之比。的浓度之比。废气再循环（废气再循环（EGR）概述）概述废气再循环（废气再循环（EGR）概述）概述发动机热效率NOX废气再循环（ERG）p由于废气中含有大量的由于废气中含有大量的由于废气中含有大量的由于废气中含有大量的CO2CO2，而，而，而，而CO2CO2不能燃烧不能燃烧不能燃烧不能燃烧却吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度却吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度却吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度却吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度降低，从而减少了降低，从而减少了降

6、低，从而减少了降低，从而减少了NOxNOx的生成量。的生成量。的生成量。的生成量。在化学上，氮是所谓的惰性气体，不容易起氧化作用，在化学上，氮是所谓的惰性气体，不容易起氧化作用，但温度高到一个程度，还是会形成氮氧化物的。因此但温度高到一个程度，还是会形成氮氧化物的。因此若要降低引擎排气中的氮氧化物含量，就必须设法降若要降低引擎排气中的氮氧化物含量，就必须设法降低引擎的燃烧温度。低引擎的燃烧温度。目前车辆使用的方法就是在进气管中导入一些已经燃目前车辆使用的方法就是在进气管中导入一些已经燃烧过的废气，与新鲜空气混合，使之再次燃烧，作用烧过的废气，与新鲜空气混合，使之再次燃烧，作用为降低混合气的含氧

7、浓度、吸收燃烧释放出的热量，为降低混合气的含氧浓度、吸收燃烧释放出的热量，使燃烧速度减慢、燃烧温度降低，便减少了使燃烧速度减慢、燃烧温度降低，便减少了 NOx 的生的生成数量。成数量。废气再循环（废气再循环（EGR）概述）概述u内部排气再循环：内部排气再循环：在进、在进、排气门分别由两根排气门分别由两根凸轮轴单独操纵的发动机中凸轮轴单独操纵的发动机中,通过根据运行工通过根据运行工况调节进、排气凸轮相位的方法可在气门叠况调节进、排气凸轮相位的方法可在气门叠开阶段产生内部排气再循环。开阶段产生内部排气再循环。外部排气再循环：外部排气再循环：一般的发动机要从排气管一般的发动机要从排气管引出一部分废气

8、引出一部分废气,通过进气门将这部分废气混通过进气门将这部分废气混入空气中送回汽缸，此时混入进气系统的废入空气中送回汽缸，此时混入进气系统的废气是冷的。气是冷的。废气再循环分类废气再循环分类=常数常数常数常数(曲线曲线曲线曲线 2)2)EGR EGR 率率率率 油耗先降后升油耗先降后升HCHC排放排放 NOxNOx排放排放 废气再循环对汽油机油耗和排放的影响废气再循环对汽油机油耗和排放的影响排气再循环可使油耗排气再循环可使油耗排气再循环可使油耗排气再循环可使油耗和和和和 CO CO 排放最多降低排放最多降低排放最多降低排放最多降低 8%,8%,但若匹配不当但若匹配不当但若匹配不当但若匹配不当,也

9、也也也可能增加达可能增加达可能增加达可能增加达 3%;3%;排气再循环可使排气再循环可使排气再循环可使排气再循环可使 HC HC 排放增加达排放增加达排放增加达排放增加达 8%;8%;排气再循环可使排气再循环可使排气再循环可使排气再循环可使 NO NO 最多降低达最多降低达最多降低达最多降低达 4040。废气再循环对汽油机油耗和排放的影响废气再循环对汽油机油耗和排放的影响废气再循环对汽油机油耗和排放的影响废气再循环对汽油机油耗和排放的影响pp二次空气可降低二次空气可降低二次空气可降低二次空气可降低 HC HC 和和和和CO CO 排放，排放，排放，排放，而排气再循环可降低而排气再循环可降低而排

10、气再循环可降低而排气再循环可降低 NOxNOx排放。如果两者合并使用，则可谓优势互补，使汽油机排放在排放。如果两者合并使用，则可谓优势互补，使汽油机排放在排放。如果两者合并使用，则可谓优势互补，使汽油机排放在排放。如果两者合并使用，则可谓优势互补，使汽油机排放在三效催化转化器之前就降低三效催化转化器之前就降低三效催化转化器之前就降低三效催化转化器之前就降低 10%10%40%40%。p二次空气喷射系统二次空气喷射系统实际上就是一种尾气排放控制实用技术，实际上就是一种尾气排放控制实用技术，用以减少排气中的用以减少排气中的HC和和CO的排放量。它的工作原理是空气泵的排放量。它的工作原理是空气泵将新

11、鲜空气送入发动机排气管内，从而使排气的将新鲜空气送入发动机排气管内，从而使排气的HC和和CO进一进一步氧化和燃烧，即把导入的空气中的氧在排气管内与排气中的步氧化和燃烧，即把导入的空气中的氧在排气管内与排气中的HC和和CO进一步化合形成水蒸气和二氧化碳，从而降低了排气进一步化合形成水蒸气和二氧化碳，从而降低了排气中的中的HC和和CO的排放量。的排放量。废气再循环（废气再循环（EGR）系统）系统EGR 系统的任务就是使废气的再循环量在每一个系统的任务就是使废气的再循环量在每一个工作点都达到最佳状况，从而使燃烧过程始终处于工作点都达到最佳状况，从而使燃烧过程始终处于最理想的情况，最终保证排放物中的污

12、染成份最低。最理想的情况，最终保证排放物中的污染成份最低。由于废气再循环量的改变会对不同的污染成份可能由于废气再循环量的改变会对不同的污染成份可能产生截然相反的影响，因此所谓的最佳状况往往是产生截然相反的影响，因此所谓的最佳状况往往是一种折衷的，使相关污染物总的排放达到最佳的方一种折衷的，使相关污染物总的排放达到最佳的方案。比方说，尽管提高废气再循环率对减少氮氧化案。比方说，尽管提高废气再循环率对减少氮氧化物（物（NOx）的排放有积极的影响）的排放有积极的影响,但同时这也会对但同时这也会对颗粒物和其他污染成份的增加产生消极的影响。颗粒物和其他污染成份的增加产生消极的影响。废气再循环（废气再循环

13、（EGR）电子控制系统）电子控制系统废气再循环（废气再循环（EGR）电子控制系统）电子控制系统uuECU ECU 根根据据发发动动机机的的转转速速、负负荷荷(节节气气门门开开度度)、温温度度、进进气气流流量量、排排气气流流量量，温温度度控控制制电电磁磁阀阀适适时时地地打打开开，进进气气管管真真空空度度经经电电磁磁阀阀进进入入 EGR EGR 阀阀真真空空膜膜室室，膜膜片片拉拉杆杆将将 EGR EGR 阀阀门门打打开开，排排气气中中的的少少部部分分废废气气经经 EGR EGR 阀阀进进入入进进气气系系统统，与与混混合合气气混合后进入气缸参与燃烧。混合后进入气缸参与燃烧。uu少少部部分分废废气气进

14、进入入气气缸缸参参与与混混合合气气的的燃燃烧烧，降降低低了了燃燃烧烧时时气气缸缸中中的的温温度度，因因NONOX X是是在在富富氧氧、高高温温条条件件下下生生成成的的，故故抑抑制制了了NONOX X再再次次生生成成，从从而而降降低低了了废废气气中中的的 NONOX X的的含量。含量。uu过过度度的的废废气气参参与与再再循循环环，将将会会影影响响混混合合气气的的着着火火、性性能能，从从而而影影响响发发动动机机的的动动力力性性，特特别别是是在在发发动动机机怠怠速速、低低速速、小小负负荷荷及及冷冷机机时时，再再循循环环的的废废气气会会明明显显地地影影响响发发动动机机性性能能。所所以以，当当发发动动机

15、机在在怠怠速速、低低速速、小小负负荷荷 及及冷冷机机时时，ECU ECU 控控制制废废气气不不参参与与再再循循环环，避避免免发发动动机机性性能能受受到到影影响响；当当发发动动机机超超过过一一定定的的转转速速、负负荷荷及及达达到到一一定定的的温温度度时时，ECU ECU 控控制制少少部部分废气参与再循环，分废气参与再循环，废气再循环（废气再循环（EGR）电子控制系统）电子控制系统pp应根据对排放法规的要求及发动机工况的不同，决定是否采用排应根据对排放法规的要求及发动机工况的不同，决定是否采用排应根据对排放法规的要求及发动机工况的不同，决定是否采用排应根据对排放法规的要求及发动机工况的不同，决定是

16、否采用排气再循环，并确定排气再循环量的多少。气再循环，并确定排气再循环量的多少。气再循环，并确定排气再循环量的多少。气再循环，并确定排气再循环量的多少。pp根据工况的不同要求如下根据工况的不同要求如下根据工况的不同要求如下根据工况的不同要求如下:(1)(1)在暖机、在暖机、在暖机、在暖机、怠速及低负荷工况中，发动机的冷却水温度及燃烧怠速及低负荷工况中，发动机的冷却水温度及燃烧怠速及低负荷工况中，发动机的冷却水温度及燃烧怠速及低负荷工况中，发动机的冷却水温度及燃烧温度较低，温度较低，温度较低，温度较低，NOxNOx排放浓度也很低，为了不影响燃烧的稳定性排放浓度也很低，为了不影响燃烧的稳定性排放浓

17、度也很低，为了不影响燃烧的稳定性排放浓度也很低，为了不影响燃烧的稳定性,不进行不进行不进行不进行排气再循环。排气再循环。排气再循环。排气再循环。(2)(2)随着负荷的增加，排气再循环率应增加到允许的限度，应分随着负荷的增加，排气再循环率应增加到允许的限度，应分随着负荷的增加，排气再循环率应增加到允许的限度，应分随着负荷的增加，排气再循环率应增加到允许的限度，应分析在降低析在降低析在降低析在降低 NOx NOx 的同时，微粒、的同时，微粒、的同时，微粒、的同时，微粒、HCHC排放及比燃油耗是否增加，能否排放及比燃油耗是否增加，能否排放及比燃油耗是否增加，能否排放及比燃油耗是否增加，能否采取其它措

18、施使其它性能指标不恶化，或者恶化程度是能接受的。采取其它措施使其它性能指标不恶化，或者恶化程度是能接受的。采取其它措施使其它性能指标不恶化，或者恶化程度是能接受的。采取其它措施使其它性能指标不恶化，或者恶化程度是能接受的。3)3)在高负荷、在高负荷、在高负荷、在高负荷、高速或节气门全开时，为保证汽油机有良好的动力高速或节气门全开时，为保证汽油机有良好的动力高速或节气门全开时，为保证汽油机有良好的动力高速或节气门全开时，为保证汽油机有良好的动力性，不进行排气再循环。性，不进行排气再循环。性，不进行排气再循环。性，不进行排气再循环。废气再循环的控制策略废气再循环的控制策略废气再循环的控制策略废气再

19、循环的控制策略pEGR EGR 率显然应当随负荷和转速而改变。特别是随着负率显然应当随负荷和转速而改变。特别是随着负率显然应当随负荷和转速而改变。特别是随着负率显然应当随负荷和转速而改变。特别是随着负荷的增大，为了发出最大的功率，应使混合气加浓，此时荷的增大，为了发出最大的功率，应使混合气加浓，此时荷的增大，为了发出最大的功率，应使混合气加浓，此时荷的增大，为了发出最大的功率，应使混合气加浓，此时当然要将当然要将当然要将当然要将 EGR EGR 率减小，直至完全关闭率减小，直至完全关闭率减小，直至完全关闭率减小，直至完全关闭 EGR EGR 阀。阀。阀。阀。特性场特性场特性场特性场负荷负荷负荷负荷转速转速转速转速EGREGR率率率率EGR EGR 阀的开度阀的开度阀的开度阀的开度