基本介紹
- 中文名：廢氣再循環系統
- 外文名：Exhaust Gas Re-circulation
工作原理,廢氣再循環的分類,內部EGR技術概述,外部EGR技術概述,
工作原理
EGR主要通過以下幾方面發揮作用：EGR中的CO2和水蒸氣大大增加了工質的比熱容，同時廢氣的加入也稀釋了原來混合氣中的氧濃度，從而使燃燒速度變緩，使燃燒過程中的最高溫度和平均溫度都有所下降，破壞了NO生成的有利環境，從而大大降低NOX排放。因為汽油機的負荷調節方式通常為量調節，所以在汽油機上套用EGR可以相應的增加進氣量，EGR率的增加能降低汽油機在中低負荷工況下的節流損失，降低汽油機的燃油消耗率。因為廢氣混入進氣參與燃燒，會使發動機中的各個環節和參數發生變化，對發動機也會產生多方面的影響，而且影響是整體化的，必須總體考量。
廢氣再循環的分類
從結構上劃分，有內部EGR和外部EGR兩種系統，區別在於廢氣是否通過進氣系統進入缸內。
內部EGR技術概述
內部EGR技術結構簡單，不需要外部設備，一般情況下通過改變配氣相位就可以實現，等同於提高缸內的殘餘廢氣係數。但是缸內的氣流運動十分複雜，在不同工況下氣流運動規律也不一樣，所以這種實現廢氣再循環的方式很難控制EGR率；而且這種直接引入的方式，廢氣沒有經過冷卻，很大程度上的提高了混合氣溫度，使降低NOX排放的效果不夠明顯。
實現內部EGR通常有兩種方法，廢氣殘餘法以及廢氣再吸法。這兩種方法在原理上是類似的，策略上有所不同。廢氣殘餘法是將排氣門提前關閉，這樣缸內就有一部分廢氣殘餘，在進氣過程中實現殘餘廢氣與新鮮混合氣的混合，此過程發動機會產生一部分壓縮負功，為避免較大的功率損失，一般進氣門的開啟時刻也相應推遲。廢氣再吸法可以通過兩種方案來實現：一是在進氣衝程中再次開啟排氣門，這樣活塞下行會將排氣系統中的廢氣吸入缸內；二是在排氣衝程中開啟進氣門，這樣活塞上行會將部分廢氣壓入進氣系統，在接下來的進氣衝程中將帶有廢氣的混合氣一同吸入缸內，但是無論是那種方案，廢氣再吸法都需要氣門的重複開啟，實現起來存在困難。所以從套用難度來看，廢氣殘餘法更方便且易於實現。
外部EGR技術概述
外部EGR技術是在排氣系統上接入廢氣再循環管路，將廢氣引出再導入到進氣系統中，讓廢氣在進入氣缸之前與新鮮空氣充分混合。外部EGR和內部EGR相比，結構上要複雜的多，通常帶有EGR閥，EGR冷卻器，還有一些特殊管路及附帶的控制單元，也正是如此外部EGR可以實現對廢氣的諸多參數的精確控制，從而最大程度的實現EGR的作用。根據管路連線的不同，外部EGR的技術路線也多種多樣，以下簡要介紹幾種典型方案。
1、一體增壓式EGR系統
一體式增壓EGR系統2、進氣節流式EGR系統
此項技術方案是利用節流閥的作用，使進氣管的廢氣入口處產生真空度，利用壓力差來引入廢氣。這種方式在汽油機和柴油機上均可以使用，需要說明的是這個節流閥和汽油機的節氣門是不同的，其作用主要是控制EGR率，也就是此系統套用在汽油機上時進氣道上一共有兩個節流裝置。通常情況下發動機工作在大負荷時，節流閥開度較大，EGR率較小；當發動機處在中小負荷工況時，節流閥開度也較小，保證所需的EGR率。該系統容易實現，結構也比較簡單，控制上也不複雜，但是因為節流閥的存在，增加了進氣阻力，使發動機的性能受到影響。
進氣節流式EGR系統簡圖
進氣節流式EGR系統簡圖3、低壓EGR系統
此系統從渦輪機前或渦輪機後將廢氣導出，經過EGR閥和冷卻器後在壓氣機前端將廢氣導入，因為排氣壓力總是大於環境氣壓，所以這樣的連線方式可以順利的實現廢氣循環。但是由於廢氣在壓氣機前就導入進氣了，廢氣中的部分有害物可能會損傷壓氣機，使壓氣機的使用壽命大打折扣，在廢氣管路中加裝後處理裝置可以解決此問題，但也大大提高了成本。因為易於實現，此項方案在實驗研究中套用廣泛，但是在工業產品中比較少見。
低壓EGR系統簡圖
低壓EGR系統簡圖文丘里管式EGR系統
文丘里管式EGR系統簡圖