EGR系統(tǒng)介紹

丁行海 張英華

關(guān)鍵詞：廢氣再循環(huán);排放系統(tǒng);NOx

1什么是EGR系統(tǒng)

廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（ExhaustGasRecirculation），簡(jiǎn)稱EGR系統(tǒng)，它是可燃混合氣在燃燒后將排出廢氣的一部分導(dǎo)入進(jìn)氣側(cè)與吸入的新鮮空氣相混合，使其再度參與燃燒的系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)改變EGR閥的開(kāi)度，調(diào)整導(dǎo)入進(jìn)氣管中廢氣的數(shù)量，其作用是降低燃燒峰值溫度和壓力，從而降低排氣中NOX的含量，系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖1。

2工作原理

EGR系統(tǒng)的任務(wù)是使廢氣再循環(huán)量在發(fā)動(dòng)機(jī)每一個(gè)工況都達(dá)到最佳狀況，從而使燃燒過(guò)程始終處于最理想的情況，最終保證排放物中的污染成分（尤其是NOX）最低。所以，EGR系統(tǒng)并不是在發(fā)動(dòng)機(jī)所有的工況下工作。

2.1EGR率

發(fā)動(dòng)機(jī)的不同工況，對(duì)引入廢氣的數(shù)量要求不同。為了使EGR系統(tǒng)能更有效地發(fā)揮作用，必須對(duì)參加再循環(huán)的廢氣數(shù)量加以限制。一般用廢氣再循化率（EGR率）衡量參加再循環(huán)的廢氣數(shù)量，EGR率計(jì)算公式如下：

2.2EGR系統(tǒng)控制策略

在起動(dòng)、暖機(jī)、怠速及其他低負(fù)荷工況中，發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液溫度和燃燒溫度較低，NOX排放濃度低，EGR系統(tǒng)不工作。

中負(fù)荷工況中，NOX排放濃度高。EGR系統(tǒng)工作，EGR率一般在10%～20%。EGR率太大會(huì)導(dǎo)致敲缸、冒黑煙、動(dòng)力不足、怠速不穩(wěn)、喘車等故障。

大負(fù)荷工況中，NOX生成較少，EGR率降低，這是為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)有較好的動(dòng)力性。

3類型

EGR系統(tǒng)根據(jù)其主要特點(diǎn)可以從不同的角度進(jìn)行分類。

（1）按照EGR系統(tǒng)中EGR閥是否有電子控制，分為純機(jī)械控制式和電子控制式。

純機(jī)械控制式EGR閥是利用進(jìn)氣歧管真空度與排氣壓力的壓力差控制，控制精度低，現(xiàn)在很少應(yīng)用。

電子控制式的EGR閥分為兩種：真空驅(qū)動(dòng)型的EGR系統(tǒng)和電驅(qū)動(dòng)型的EGR系統(tǒng)。這兩種技術(shù)路線應(yīng)用較為廣泛。

（2）按照EGR系統(tǒng)中EGR閥所處位置的排氣壓力和溫度不同，分為高壓EGR閥和低壓EGR閥。

在國(guó)Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)的車輛中，有些是配置雙EGR閥的。在國(guó)Ⅳ國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)中的EGR閥被稱為高壓EGR閥，顆粒捕捉器（DPF）后端的EGR閥被稱為低壓EGR閥。有些材料把這兩個(gè)閥稱作高低溫EGR閥。

（3）從結(jié)構(gòu)上劃分，有內(nèi)部EGR和外部EGR兩種系統(tǒng)，區(qū)別在于廢氣是否通過(guò)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)入氣缸。

內(nèi)部EGR技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般通過(guò)改變配氣相位實(shí)現(xiàn)，常見(jiàn)的方法是提高氣缸內(nèi)的殘余廢氣系數(shù)。該技術(shù)應(yīng)用效果較差，一般不采用。

外部EGR技術(shù)，是在排氣系統(tǒng)上接入廢氣再循環(huán)管路，將廢氣引出再導(dǎo)入到進(jìn)氣系統(tǒng)中，讓廢氣在進(jìn)入氣缸之前與新鮮空氣充分混合。外部EGR系統(tǒng)和內(nèi)部EGR系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)上雖然復(fù)雜，但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣的諸多參數(shù)的精確控制，技術(shù)路線多，應(yīng)用較為廣泛。

（4）按照EGR系統(tǒng)中參與循環(huán)廢氣是否得到冷卻，有冷EGR和熱EGR兩種系統(tǒng)。

冷EGR系統(tǒng)，雖然增加了散熱器的負(fù)擔(dān)，但是能有效降低NOX排放，采用的較多。

熱EGR系統(tǒng)，會(huì)出現(xiàn)進(jìn)氣溫度增加，實(shí)際進(jìn)氣量減少;同時(shí)NOX排放減少效果不明顯。雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是采用的較少。

4常見(jiàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

目前在發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用較多的EGR系統(tǒng)，一般是帶有冷卻裝置的電控外部EGR系統(tǒng)。

4.1真空驅(qū)動(dòng)型的EGR系統(tǒng)

真空驅(qū)動(dòng)型的EGR系統(tǒng)中，EGR閥在真空負(fù)壓的吸力作用下開(kāi)啟。EGR閥上方的真空驅(qū)動(dòng)膜片動(dòng)作，由膜片拉桿帶動(dòng)閥移動(dòng)，以控制廢氣再循環(huán)，廢氣再循環(huán)量取決于EGR閥的開(kāi)度、排氣管壓力和進(jìn)氣管真空度。真空驅(qū)動(dòng)型的EGR系統(tǒng)根據(jù)真空源的控制方式，分為電磁閥真空控制、溫控閥控制、負(fù)壓調(diào)節(jié)器控制等幾種。

圖2為電磁閥真空控制的真空驅(qū)動(dòng)型EGR系統(tǒng)布置圖。EGR升程傳感器（又稱位置傳感器）向ECU反饋當(dāng)前的EGR閥開(kāi)度，ECU根據(jù)開(kāi)度計(jì)算出當(dāng)前的EGR率，從而控制真空調(diào)節(jié)電磁閥的占空比，進(jìn)而控制膜片上方的真空度。

真空驅(qū)動(dòng)型的EGR系統(tǒng)分為帶升程傳感器和不帶升程傳感器，帶升程傳感器的EGR閥為五線式，不帶升程傳感器的EGR閥為兩線式。

4.2電驅(qū)動(dòng)型EGR系統(tǒng)

電驅(qū)動(dòng)型EGR系統(tǒng)利用步進(jìn)電機(jī)、流量閥、占空比控制型電磁閥直接控制廢氣再循環(huán)量。該系統(tǒng)控制精度高、響應(yīng)速度快。EGR閥一般分為步進(jìn)電機(jī)控制、流量閥控制、電磁閥控制等幾種形式，其中步進(jìn)電機(jī)控制型較為常見(jiàn)。電驅(qū)動(dòng)型EGR系統(tǒng)布置圖，見(jiàn)圖3。

電驅(qū)動(dòng)型EGR系統(tǒng)的EGR閥一般為五線式，如朝柴EDC17CV54配EGR系統(tǒng)，其針腳定義，如圖4和表1所示。

5總結(jié)

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的提高和排放法規(guī)的完善，EGR系統(tǒng)在車輛中的應(yīng)用越來(lái)越多。為延長(zhǎng)該系統(tǒng)的使用壽命，使用者務(wù)必嚴(yán)格按照車輛保養(yǎng)要求定期保養(yǎng)，尤其是進(jìn)排氣系統(tǒng)的保養(yǎng)。當(dāng)出現(xiàn)疑似廢氣再循環(huán)系統(tǒng)故障時(shí)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)類型和結(jié)構(gòu)，采用由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的步驟，逐步排除故障。