汽车新技术7(07年)废气再循环ppt课件

1、汽油机废气再循环概述 排放控制不仅要求控制有害物质的排放，而且要求限制CO2的排放，以便阻止全球气候变暖的趋势。这就要求降低油耗，提高发动机热效率。但是，经过优化熄灭过程提高热效率的方法通常会导致熄灭过程加速，最高熄灭温度升高，呵斥NOX排放放添加。 为了既改善热效率又降低NOX排放，方法之一就是将一部分废气在节气门后面注入进气系统，送回气缸，这就是排气再循环(缩写为EGR)。.废气再循环分类内部排气再循环 外部排气再循环:发动机从排气管引出一部分废气，经过进气门将这部分废气混入空气中送回气缸，这叫外部排气再循环.此时混入进气系统的废气是冷的。废气再循环对汽油机油耗和排放的影响. 如图 当过量

2、空气系数坚持恒定不变时，随着EGR率的添加，油耗先是略有下降，后又上升;HC排放添加，而NOX排放明显下降。从总体上看，EGR率对油耗和排放的影响趋势与过量空气系数的影响趋势类似。由于前往气缸的废气使得尚未完全氧化的可燃成分的反响几率减少，火焰激冷效应加强。其结果是HC和CO排放添加。. 有资料阐明，排气再循环可使油耗和CO排放最多降低8%但假设匹配不当，也能够添加达3%;可使HC排放添加达8%;可使NOx最多降低达40%，见图。如前所述，二次空气法可降低HC和CO排放，而排气再循环可降低NOx排放。假设两者合并运用，那么可谓优势互补，使汽油机排放在三元催化转化器之前就降低10%-40%。.

3、催化转化器只需当到达约2500C的任务温度后才对排放污染物具有催化转化作用，在400-8000C时转化率最大并可延伸运用寿命。 假设稀薄熄灭,将复原和氧化催化转化器串接一同，构成“双床催化转化器，该安装在两转化器之间运用二次空气，不仅能控制NOX排放，还可限制HC和CO的排放，已被证明是排气后处置最有效的方法。 前边讲过，高温后燃的排放控制才干极为有限，特别不能满足氮、氧化合物彻底排放的要求，但可用于催化转化器到达温度之前减少暖机工况的CH和CO的排放，两者结合运用。.汽油机外部废气再循环电子控制系统 废气经过废气再循环阀8流入进气系统。再循环废气量在总的废气量中所占比例，经过改动废气再循环阀

4、8的流通截面积加以控制。废气再循环阀利用由节气门后面的进气歧管提供的真空度控制开度。而这个真空度由电-气转换器6根据电子控制单元的信号加以控制。l.电子控制单元;2.负荷信号;3.转速信号;4.发动机温度信号;5.空气滤清器;6.电-气转换器;7.节气门位置传感器;8.排气再循环阀(带或不带位置传感器)9.排气再循环阀位置信号或阀杆位置传感器(选用)10.氧传感器;11.催化转化器.组成废气再循环系统各部件1)废气再循环阀 阀的上部空腔内有膜片1将空腔分成上、下两部分。下部与排气相通，上部是控制压力。控制压力由电-气转换器控制，可为大气压力，也可小于大气压力。当控制压力小到一定程度时，下部的大

5、气压力抑制上部控制压力和弹簧压力的合力而将膜片连同阀杆升起，废气再循环阀开启， 废气从废气管经进口3流入，又从出口4流向进气歧管，前往气缸。废气再循环阀的流通截面积由阀杆的升程决议，控制压力越低，阀杆升程越大，阀的流通截面积越大，再循环废气流量就越大。而控制压力的大小是由电-气转换器控制的。1.膜片;2.控制压力接口; 3.废气进口;4.废气出口.电-气转换器1.进气歧管接口;2.空气导管接口; 3.电接头;4.EGR阀控制压力接口.汽油机可变配气相位.汽油机可变配气相位 其特性参数主要是三个:气门开启相位、气门开启继续角度(指气门坚持升起继续的曲轴转角)和气门升程。这三个特性参数对发动机的性

6、能、油耗和排放有重要影响。通常将气门开启相位和气门开启继续角度统称为气门正时。随着发动机负荷和转角的改动，这三个特性参数(特别是进气门开启相位和开启继续角度)的最正确选择是根本不同的。 进气门开启相位提早，一方面为进气过程提供了较多的时间，特别有利于处理高转速时进气时间缺乏的问题;另一方面，气门叠开角增大，有更多的废气进入进气管，随后又同新颖充量一同前往气缸，呵斥了较高的内部排气再循环率，可降低油耗和NOX排放，但同时也导致启动困难、怠速不稳定和低速任务粗暴。.进气门封锁相位推迟，一方面在高转速时有利于利用高速气流的惯性提高体积效率;另一方面在低转速时又会将曾经吸人气缸的新颖充量重又推回到进气

7、管中。 气门升程增大，一方面在高负荷时有利于提高体积效率;另一方面在低负荷时又得不将节气门关得更小，呵斥更大的泵气损失和节流损失。 综上所述可见，出于不同的思索，对气门特性参数提出了不同要求。为了提高标定功率，要提早开启、推迟封锁进气门，并提高进气门升程;为了提高低速扭矩，要提早封锁进气门;为了改善启动性能并提高怠速稳定性，那么要推迟开启进气门，减小气门叠开。显然，进气门特性参数对发动机的影响比排气门特性参数更大，进气门封锁相位的影响比开启相位大。. 由于环境维护和人类可继续开展的要求，低能耗和低污染已成为汽车发动机的开展目的。要求发动机既要保证良好的动力性又要降低油耗满足排放法规的规定，在各

8、种现代技术手段中，可变配气相位技术已成为新技术开展方向之一。(1)无凸轮轴可变配气相位机构(电磁控制) 该类机构没有凸轮轴，直接对气门进展控制。其优点是能对气门正时的一切要素进展控制，在各种工况下获取最正确气门正时;另外，还能封锁部分气缸的气门，实现可变排量。直接对气门控制是比较理想的情况，但该类控制机构支配时需求耗费较高的能量。如何降低能量耗费是这类机构必需处理的问题. . 每对气门在不同工况由凸轮轴上:滞止凸轮(0.65mm最大升程)、中速凸轮(7.3mm升程)、高速凸轮(lOmm升程)分别控制;相应的凸轮推进的摇臂也有三个:主摇臂、中间摇臂、次摇臂;另外，还有两个转换柱塞协同转换驱动凸轮

9、。低速时，如图1.93(a)所示，各个摇臂分别独立任务。主摇臂驱动主气门正常任务;次摇臂驱动次气门，最大升程为0.65mm，主要是产生最适当的涡流实现稀薄熄灭。 变换凸轮型线的可变配气相位机构1.凸轮轴;2.低速凸轮;3.高速凸轮;4.主摇臂;5.二中间摇臂;6.次摇臂;7.液压柱销A8.液压柱销B;9.止推销;10.空行程弹簧;11.排气门;12.进气门.可变式配气机构 随着发动机各缸采用多气门化，发动机的高速动力性有了很大的提高，同时却带来了中小负荷经济性变差和低速扭矩的降低。为理处理此矛盾，近来高性能轿车发动机广泛采用了可变配气相位与气门升程电子控制(VTEC)机构，从而使从高速到低速整

10、个运用范围性能得到提高.气门定时和升程可变的可变进气系统VTEC)装有VTEC机构的发动机每个气缸和常规的高速发动机一样配置有两个进气门和两个排气门。它的两个进气门有主次之分，即主进气门和次进气门。每个进气门均由单独的凸轮经过摇臂来驱动。驱动主次进气门的凸轮分别叫主、次凸轮，主、次摇臂。中间摇臂，不与任何气门接触，三摇臂并在一同，均可在摇臂轴上转。中间凸轮；升程最大.中间凸轮升程最大是按发动机双进双排气门任务最正确输出功率的要求而设计的；主凸轮升程小于中间凸轮，它是按发动机低速任务时单气门开闭要求设计的；次凸轮的升程最小，最高处只是略微高于基圆，其作用只是在发动机怠速运转时，经过次摇臂略微翻开

11、次气门，以免燃油集聚在次进气门口。中间摇臂的一端和中间凸轮接触，另一端在低速时可自在活动。三个摇臂在接近气门一端均有一个油缸孔。油缸孔中都安顿有活塞。.由此可见，根据发动机转速、负荷、水温及车速信号，由ECM进展计算处置后将信号输出给电磁阀来控制油压，进而使不同配气定时和气门升程的凸轮任务。.VTFC不任务时，正时活塞和主同步活塞位于主摇臂缸内，和中间摇臂等宽的中间同步活塞位于中间摇臂油缸内，次同步活塞和弹簧一同那么位于次摇臂油缸内。正时活塞的一端和液力油道相通，液力油来自任务油泵，油道的开启由ECM经过VTEC电磁阀控制。. 在发动机低速运转时，ECM无指令，油道内无油压，活塞位于各自的油缸

12、内，各摇臂均单独上下运动。于是主摇臂紧随主凸轮开闭主进气门，以供应低速运转时发动机所需混合气，次凸轮那么迫使次摇臂悄然起伏，悄然开闭次进气门，中间摇臂虽然随着中间凸轮大幅度运动，但是它对于任何气门不起作用。此时发动机处于单进双排任务形状，吸人的混合气不到高速时的一半。由于依然是一切气缸参与任务，所以运转非常平顺平衡。. 发动机高速运转，ECM就会向VTEC电磁阀供电开启任务油道，任务油道中的压力油就推进活塞挪动，紧缩弹簧，这样主摇臂、申间摇臂和次摇臂就被主同步活塞、中间同步活塞和次同步活塞串联为一体，成为一个同步活动的组合摇臂。由于中间凸轮的升程大于另两个凸轮，而中间凸轮角度提早，故组合摇臂随

13、中间摇臂一同受中间凸轮驱动，主、次气门都大幅度地同步开闭，因此配气相位发生变化，吸人的混合气量增多满足了发动机大负荷时的进气要求。.低速时，如下图，各个摇臂分别独立任务。主摇臂驱动主气门正常任务;次摇臂驱动次气门，最大升程为0.65mm，主要是产生最适当的涡流实现稀薄熄灭。 进一步改良. 中速时如下图。电脑控制中速油路开启，液压油驱动中速转换柱塞，使主、次摇臂结合在一同，中速凸轮开场起作用，驱动两个气门运转。 . 高速时，如下图，电脑控制翻开高速油路，液压油推进高速转换柱塞，主、次摇臂与中间摇臂结合在一同，由高速凸轮驱动。 当转速降低时，油路内油压降低，柱塞在回位弹簧的作用下推回，三根摇臂又依

14、次分开。该机构使发动机根据本身转速和负荷自动改动气门的配气相位及气门升程，改动进气量。 低速时，VTEC-E开启一个气门实现稀燃;中速时，采用中速凸轮型线驱动两个进气门，确保中速扭矩;高速时，VTEC-E加大进气量气门升程及延伸开启时间。使添加，以输出更大功率。.(3)改动凸轮轴相角的可变配气相位机构 该类机构利用凸轮轴调相原理，凸轮型线是固定的而凸轮轴相对曲轴的转角是可变的。由于配气相位中影响发动机性能较大的是进气门封锁角和进排气重叠角，在多气门双顶置凸轮轴发动机上，单独控制进、排气凸轮轴，可以实现对这两个要素的控制，改善发动机性能。 虽然这类机构不能改动气门升程和继续期，但是它机构原理简单

15、，可以坚持原发动机气门系不变，只用一套额外的机构来改动凸轮轴相角，对原机改动较小，便于采用，运用较广泛。 以日本NISSAN公司开发的一种液压机构为例，用在双顶置凸轮轴发动机上，改动进气凸轮轴相角，实现配气相位可变。 . 该机构采用螺旋花键轴式凸轮调相原理，主要由凸轮轴、带有斜齿的内轴套、斜齿活塞、正时带轮组成。正时带轮与活塞之间、活塞与内轴套之间分别有旋向相反的斜齿相啮合连结，正时带轮相对曲轴的相位是固定不变的。当控制阀翻开时，活塞在高压油作用下向右挪动，由于活塞内外为斜齿，从而引起内轴套带动凸轮轴相对于正时带轮发生相对角位移;当控制阀封锁时，活塞在回位弹簧的作用下左移，引起内轴套带动凸轮轴

16、相对于正时带轮发生反向转动。该机构的高压油来自发动机光滑系，所以不需求另设一套机构提供高压油.?.?. 改动凸轮与气门之间衔接的可变配气相位机构 1.凸轮;2.挺柱;3.高压油腔;4.蓄压罐;5.电磁阀;6.气门 电控液压挺柱式可变配气相位机构原理如下图，当电磁阀封锁时，凸轮推进第一挺柱，由于挺柱室内的液压油不能溢出，油压推进第二挺柱，使气门任务。 当电磁阀翻开，由于一部分液压油溢出到储油室，第二挺柱延缓推进气门，使气门晚开或早关，气门升程也可以减小，这种机构比较简单，它只需改动液力挺柱。当液压油溢出到储油室足够多，可以完全消除气门升程，实现可变排量。.两用燃料发动机 两用燃料发动机是在汽油机

17、的根底之上，对原来发动机不做过大的改动，保管原有的燃油供应系统，另外在添加一套气体燃料供应系统。这样既可以用原有的燃油供应系统，也可以用现有的气体燃料供应系统。发动机任务时只用一种燃料.如今需求弄清楚的是新添加的这套气体燃料供应系统。 供气方式有两大类:缸外供气方式和缸内供气方式。缸外供气方式主要包括进气道混合器预混合供气和缸外进气阀处放射供气;缸内供气方式主要有缸内高压放射供气和低压放射供气。供气控制由电子控制。其中，进气道混合器预混合供气方式由于供气方式具有明显的缺乏，天然气占据空气充量普通可达10%-15%，影响发动机的熄灭过程及其提升功率，虽然依然广泛运用，但渐渐有减少运用的趋势。.C

18、NG/汽油两用燃料发动机的燃气供应系统 根据CNG(天然气)/汽油两用燃料汽车按燃气混合供应控制安装不同，可分为开环混合器供应系统、闭环带电控动力阀的混合器供应器系统，这两大类公用安装不同之处主要表达在对混合气的构成方式、对混合气浓度控制方式以及是单点喷气控制，还是多点顺序喷气控制等少数部件，其他安装根本一样。如以下图为原车装电控燃油放射燃油供系统的车辆改装为闭环两用燃料的CNG汽车的公用安装系统原理图。 . 当我们需求运用天然气作燃料时，就将油气燃料转换电开关26(普通安顿在驾驶室)扳到气的位置。此时，天然气电磁阀翻开,汽油供应系统从而封锁。天然气从储气瓶(充溢的储气瓶压力在2OMPa)中流

19、出，经过气瓶阀1B，高压管路2进入减压调理器11减压。1A-充气阀(三通阀). 经过减压调理器安装11对紧缩天然气的逐级减压构成低压天然气，低压天然气经过低压管路进入电控调理阀10，并和经空气滤清器进入的空气混合，油气转换由控制系统根据发动机工况自在转换，并且从用油转到用气的延时过程，也由ECU自动控制，因此其油气转换开关只需两个挡位。. 另外，由于采取了闭环控制，因此图中还有附加的元件:27G控制器，28.传感器，9.真空稳定器，10.电控调理阀。燃气空燃比的闭环随动控制就是由CNG控制器、传感器、电控调理阀来实现的。16-散热器17-热水入口作用:气体燃料膨胀后温度会下降,故将冷系热水引入

20、其中,提高温度顺应熄灭要求.33.点火提早调理器甲烷在空气中的熄灭速度慢，要加大点火提早角。4.混合器;5.供气三通管;6.进气歧管;7.喷油器;8.真空管;9.真空稳定器;10.电控调理阀;11.减压器;12.天然气电磁阀;13G进气口;14G输出口; 25.熔断器(自复式)俗称“保险 丝起过载维护作用. LPG/汽油两用燃料发动机的燃气供应系统虽然液化石油气与天然气的物理、化学性不同，其储气瓶、减压阀、充气阀等元件构造有所差别，不过作为两用燃料闭环供应系统的任务原理与CNG/汽油闭环控制系统根本一致.如以下图.(1)LPG发动机着火特性和启动性能 由于LPG的汽化潜热比汽油高30%，那么在

21、一样的紧缩比下，燃用LPG的发动机在紧缩终点附近的温度和压力比燃用汽油时有所下降。假设运用混合器式燃料供应系统，由于LPG占去一部分进气空间，这样就使得进入的空气量减少，因此LPG发动机气缸内紧缩终点的温度会进一步降低，并且LPG辛烷值比汽油高，着火温度比汽油高约200度以上，这些都导至发动机着火性能显著变差，冷启动性能差，加速性能差. 对于混合器式的LPG供应系统，由于LPG的沸点低，在进气管中已雾化好LPG占用进气道空间，使进气量减少。而汽油常压沸点130150度，在进气管中根本不雾化，因此新颖空气量较多。液化石油气/汽油两用燃料发动机的性能.(2)LPG发动机的动力性和经济性 发动机燃用LPG时，动力性较用汽油时有所下降。主要缘由是:汽油在进气管中只需部分蒸发，进一步蒸发在气缸内完成，混合气温度低，密度大;而在燃用LPG时，燃料在进人混合器与空气混合前，己被预热汽化，以气态进人发动机，燃料所占的容积大，容积利用率低，混合气温度高、密度小，导致实践进入气缸的混合气质量小，输出功率小。(3)LPG发动机的排气和噪声 两用燃料发动机在燃用LPG时，标定工况发动机功率下降，最高熄灭温度下降，使NOX排放量下降。但值得留意的是中间工况，在一样输出功率时，由于燃用LPG时供