EGR廢氣再循環系統的作用是啥?為什麼需要它

廢氣再循環系統(Exhaust Gas Re-circulation)的縮寫為EGR,其主要作用是將引擎排出的部分廢氣送回進氣歧管,並與新鮮混合氣再次進入氣缸中燃燒做功。這一系統出現在三元催化器全面使用之前,可用於幫助解決廢氣排放所造成的汙染問題,並且同時還能提升一定的燃油經濟性。

EGR廢氣再循環系統的作用是啥?為什麼需要它

事實上,車輛引擎所排出的廢氣中主要含有一氧化碳、碳氫化合物,以及氮氧化物等有害物質,其中氮氧化物(NOx)的主要生成條件就是高溫與富氧,因此如果能控制燃燒溫度並降低氧含量,那麼就可以減少氮氧化物的生成總量。於是工程師就想出了將引擎排出的廢氣進行二次利用的辦法,由於排放的廢氣中也含有大量二氧化碳,而二氧化碳氣體可以在燃燒同時吸收大量熱量,只要適時適量的將部分廢氣再次引入氣缸內參與燃燒,那麼正好就能稀釋混合氣並吸收部分熱量,降低引擎燃燒的最高溫度與氧含量,破壞氮氧化物的生成條件,從而起到減少其生成量的作用。

不過廢氣再循環系統必須在合適的時機參與工作,否則反而會影響引擎的正常工作。由於其通常在引擎處於中等負荷情況下發揮作用,此時在降低排放的同時還能增加一定的燃油經濟性,但在怠速、低轉速小負荷,以及高負荷節氣門全開狀態時,如果引入廢氣反倒會產生負面影響。因此一般車廠會根據實際工況及工作條件的變化,讓系統自動調整再循環的廢氣量,並通過廢氣再循環閥門傳感器或廢氣溫度壓力傳感器並配合閉環控制策略,對再循環量進行精準的控制。

廢氣再循環系統有哪幾種結構

如果從結構上進行區分,廢氣再循環系統主要分為內部和外部兩種,而兩種結構的主要差異則在於引擎廢氣是否被送到進氣系統後再與混合氣一起進入氣缸內。

EGR廢氣再循環系統的作用是啥?為什麼需要它

一、內部廢氣再循環系統

內部廢氣再循環系統結構十分簡單,一般情況下繼續通過改變進排氣的配氣相位就可實現,通過讓廢氣排放不充分的方式來保留一定的廢氣留在氣缸中。不過由於引擎在不同工況下氣缸內的空氣運動狀態不同,因此效率很難控制。此外通過這種方式保留下來的廢氣沒有經過外部冷卻過程,因此反倒還會提高混合氣的溫度,對於降低氮氧化物生成量的效果並不是太好。

實現方式上則分為殘餘法與再吸法兩種,其中廢氣殘餘法通過將排氣門提前關閉來保留一部分廢氣,再經過進氣過程與新鮮混合氣進行混合。而再吸法有兩種兩種方案,一種是進氣行程中再次開啟排氣門,那麼排氣系統中的廢氣也會有一部分會吸回氣缸內;另一種則是排氣衝程中開啟進氣門,將一部分廢氣推入進氣道中,然後進氣衝程中再將廢氣與新鮮的混合氣一同吸入氣缸。

二、外部廢氣再循環系統

外部廢氣再循環系統則相對更復雜,其通過在引擎排氣部分設計一條通路來接入廢氣再循環管路,並通過EGR閥來控制廢氣引入到進氣系統中的時機和流量。通常來說,外部系統有EGR閥、冷卻器、特殊管路,及控制單元等部件,可以實現更為精確的控制。

根據管路連接的不同,外部系統也有多種不同樣式,但一般常用的是進氣節流式。這種方式會在廢氣引入進氣系統管路設計節流閥,利用進氣系統的真空壓力差來吸引廢氣,同時通過EGR閥來實現控制。通常情況下,引擎怠速、低轉速小負荷,及節氣門全開時EGR閥會關閉,並在中等負荷時依據時機需求來調整,而具體的設定依照車型不同而有所差別。

廢氣再循環系統控制形式有哪些

廢氣再循環系統目前存在多種形式與控制方式,按照EGR閥控制形式可分為機械控制式和電子控制式,按照系統控制的方式可分為直接控制式和間接控制式,根據系統中EGR閥數量可分為單閥控制式和多閥控制式,而根據系統控制結構則可分為開環控制式和閉環控制式。

EGR廢氣再循環系統的作用是啥?為什麼需要它

1、機械控制式和電子控制式

機械控制式系統直接通過管路中的真空度和排氣背壓來控制EGR閥,但機械控制式系統的控制範圍有限且控制精度並不能滿足如今車輛引擎工作的實際需要。而電子控制式控制的範圍更大,同時在引擎工作時可以根據各種傳感器數據來確定引擎的工況,並給出合適的指令來控制EGR閥打開或關閉,因此工作效率也更高。

2、直接控制式和間接控制式:

直接控制式將EGR閥直接安裝在排氣道部分,廢氣在經過排氣道時可直接經過EGR閥引入進氣系統中,系統根據引擎工況控制EGR閥的開度,來提供理想的廢氣再循環流量,其結構簡單且控制方便。而間接控制式的EGR閥開度由真空度與排氣壓力等進行控制,但系統是通過由ECU控制的電磁閥來控制管路中的真空度來操作EGR閥,這種控制方式也可以提供更精準的控制。

3、單閥控制式和多閥控制式:

單閥控制式的系統中只有一個EGR閥,系統可根據控制信號的大小來改變開度,從而控制廢氣的流量。而多閥控制式系統通常在EGR閥之外還設計有EGR電磁閥,並通過EGR電磁閥操作管路的真空度來控制EGR閥作。

4、開環控制式和閉環控制式:

開環控制式系統單純接受PCM動力控制模塊的信號並執行,由於不用反饋信號給PCM,因此也使得其控制模式更加簡單,但控制精度則同樣會受到限制。而閉環控制則會通過EGR閥的位置傳感器反饋信號給PCM進行參考,所以相對在控制方面就會更加精準。

小提示:由於如今車輛上所搭載的廢氣再循環系統能能依據實際工況選擇最合適的工作方式,因此不但不會影響引擎的輸出性能,還能保證更好的燃油經濟性與更低的有害氣體排放。在引擎需要動力時,EGR閥將會處於關閉狀態,廢氣並不會進入進氣系統降低混合氣的含氧量和進氣溫度,因此在全油門加速情況下也完全不會影響加速性能。所以傳言中封住EGR通道來提升動力的方法,對普通民用車輛上來說幾乎沒有作用,反倒會破壞車輛原廠的最優化設定,因此事實上是會得不償失的。


【本文圖片來自網絡】


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