排氣再循環(huán)(Exhaust Gas Recirculation),內(nèi)燃機在燃燒后將排出氣體的一部分分離出、并導(dǎo)入進(jìn)氣側(cè)使其再度燃燒的技術(shù)(手法或方法)。主要目的為降低排出氣體中的氮氧化物(NOx)與分擔(dān)部分負(fù)荷時可提高燃料消耗率。汽油機中使用EGR技術(shù),會導(dǎo)致末端混合氣溫度升高,增加了爆震的可能性。
內(nèi)燃機在燃燒后排出的氣體中含氧量極低甚至是沒有,此排出氣體與吸氣混合后會使吸氣中氧氣濃度降低,因此會產(chǎn)生下列現(xiàn)象:
比大氣更低的含氧量在燃燒時(最高)溫度會降低,會抑制氮氧化物(NOx)的產(chǎn)生。燃燒溫度降低時,汽缸與燃燒室壁面、活塞表面的熱能發(fā)散會降低,另外因熱解離造成的損失也會有些微降低。燃油引擎其部分負(fù)荷為汽缸內(nèi)在非EGR時為了提供等量的氧氣量(為了得到同一軸的出力),因此需要將油門開大,結(jié)果吸氣時的吸油(油門)損失較低,燃料消耗率會提高。此即為活塞在一次行程下吸入的氧氣降低時,會如同使用小排氣量引擎采下加速前進(jìn)時一樣的效果。EGR 的返流量依燃油引擎的情形(在吸氣量中)下最大為15%,而怠速時與高負(fù)載時則會停止。以車輛重量來看引擎出力較小的大型柴油車,其引擎負(fù)載較高,為了能夠達(dá)到排氣量標(biāo)準(zhǔn)也常會使用到EGR技術(shù)。
廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(Exhaust Gas Recirculation)簡稱EGR,是將柴油機或汽油機產(chǎn)生的廢氣的一小部分再送回氣缸。再循環(huán)廢氣由于具有惰性將會延緩燃燒過程,也就是說燃燒速度將會放慢從而導(dǎo)致燃燒室中的壓力形成過程放慢,這就是氮氧化合物會減少的主要原因。另外,提高廢氣再循環(huán)率會使總的廢氣流量(mass flow) 減少,因此廢氣排放中總的污染物輸出量將會相對減少。EGR系統(tǒng)的任務(wù)就是使廢氣的再循環(huán)量在每一個工作點都達(dá)到最佳狀況,從而使燃燒過程始終處于最理想的情況,最終保證排放物中的污染成份最低。由于廢氣再循環(huán)量的改變會對不同的污染成份可能產(chǎn)生截然相反的影響,因此所謂的最佳狀況往往是一種折衷的,使相關(guān)污染物總的排放達(dá)到最佳的方案。比方說,盡管提高廢氣再循環(huán)率對減少氮氧化物(NOx)的排放有積極的影響, 但同時這也會對顆粒物和其他污染成份的減少產(chǎn)生消極的影響。
根據(jù)廢氣進(jìn)入氣缸是否通過發(fā)動機的進(jìn)氣系統(tǒng),EGR系統(tǒng)可分為 :
內(nèi)部系統(tǒng)
特點:
通過改變配氣相位實現(xiàn)
結(jié)構(gòu)簡單,應(yīng)用方便
但難以精確控制EGR率效果不顯著
外部系統(tǒng)
特點:
需要外加專門的管道
通過電控系統(tǒng)可精確控制EGR率效果顯著
目前較為常用
增壓中冷柴油機實現(xiàn)廢氣再循環(huán)一般有兩種方式:一種是將渦輪前的排氣引入中冷器之后,稱為高壓廢氣反向。采用可變截面渦輪增壓器,可以擴大廢氣再循環(huán)有效工作范圍,降低氮氧化物(NOX)和微粒(PM),燃油耗也不升高,這可能是將高壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)用于增壓中冷柴油機的最好方法。另一種是將渦輪后的排氣引入壓氣機之前,稱為低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng),它可有效降低氮氧化物,而廢氣循環(huán)工作范圍較大,與柴油機匹配能有效地發(fā)揮其功能。
現(xiàn)在我們運用得最多的是低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng),其系統(tǒng)的主要元件是數(shù)控式EGR閥。數(shù)控式EGR閥安裝在右排氣歧管上,作用是獨立地對再循環(huán)到發(fā)動機的廢氣量進(jìn)行準(zhǔn)確的控制,而不管歧管真空度的大小。EGR閥通過3個孔徑遞增的計量孔控制從排氣歧管流回進(jìn)氣歧管的廢氣量,以產(chǎn)生7種不同流量的組合。每個計量孔都由1個電磁閥和針閥組成,當(dāng)電磁閥通電時,電樞便被磁鐵吸向上方,使計量孔開啟。旋轉(zhuǎn)式針閥的特性保證了當(dāng)EGR閥關(guān)閉時,具有良好密封性。