文档介绍:文献综述(例如:剪切驱动色谱的现状)
前言
对于车用柴油机来说,在其排放的几种有害物中,N0x是较难控制的一种, 虽然国内外汽车厂商和研究机构在这方面已做了大量研究工作,并提出了多种控 制措施,如推迟喷油提前角、使用多次喷射、采用高压共NOx减少又不影响柴油机经济性和HC与微粒排放,需 要采用有效的调整装置来优化整个工作范围内的废气再循环,电控技术是解决这 一矛盾的有效手段。同时和增压中冷技术的结合使用可以提高发动机的整机性 能。为了满足未来更为严格要求的NOx限值,于是出现了冷却废气再循环的技术, 研究表明这可以有效地降低柴油机NOx排放。根据废气进入气缸是否通过发动机 进气系统,EGR分为内部EGR系统和外部EGR系统。
内部EGR通过改变配气正时实现。该系统不需外加其它设备,结构简单, 应用方便;而且可以避免再循环废气对管道的腐蚀,有利于提高系统耐久性。但 由于是在进气行程内直接开启排气阀使废气回流,因此难以精确控制EGR率;同 时废气未经冷却直接回流,引起混合气温度升高,这一点又有利于NOx的生成, 因此内部EGR对NOx的抑制效果并不显著。但是随着控制技术的不断提高,内部 EGR因其简单便利日益受到青睐。废气残留法和废气重吸法是实现内部EGR的 常用方法[47]
外部EGR利用专门的管道将废气引入进气歧管,使废气与新鲜充量在进入 气缸前充分混合。由于外部EGR不但可以通过电控系统精确控制EGR率,优化发
动机性能,而且可以在外部系统中通过加装EGR冷却器,有效降低燃烧温度。因 此目前较为常用的是外部EGR系统。目前国内外EGR技术的路线基本上是采用以 下几种管路连接方式,并且大部分是采用冷却的EGR。
a)与涡轮增压器一体的EGR系统
图3为EGR涡轮增压器系统[49-50]。这种EGR系统中,柴油机排出的废气 分成两路,一路进入涡轮机,另一路经EGR阀流入EGR增压器中增压,从泵中流 出的EGR废气与增压后的空气进行混合,并进入柴油机的进气总管向各缸分配。
EGR阀
带再循环 通道的压 气机
柴油机
图3 EGR涡轮增压器系统简图
b)废气与空气混合后同时增压的EGR系统
如图4 [51]。由于排气压力高于压气机前空气压力,故该系统可顺利实现 废气回流到进气系统,且布置简单,但是柴油机应用此种装置后废气中的颗粒物 质和酸性气体将会随着废气一起进入到压气机中,使压气机受到废气污染,从而 降低压气机寿命。但可以在EGR冷却器后面加EGR微粒捕集器。
中冷器
图4废气与空气混合后同时增压的EGR系统
C)带文丘里混合器的EGR系统
根据文丘里管原理制作而成,利用文丘里管缩口处气体流动产生的真空负压 来引导废气循环。采用文丘里管EGR系统能较方便地在高负荷工况下实现废气 再循环,且附加泵气损失少、成本不高、有很大的优越性,适于大批量应用。
d) 采用变截面涡轮驱动EGR系统
为改善柴油机在高速工况时排气管的平均压力低于进气平均压力,仅从排气 管直接引出废气到进气管难以实现全工况范围的废气再循环的这种特性,国际上 提出采用变截面涡轮的EGR系统,通过EGR与变截面涡轮技术优化匹配,可基 本保持发动机满意的动力性和经济性。
e) 在进排气管装有节流阀的EGR系统
利用节流阀的节流使进气管产生真空负压来引导废气再循环,并可以根据柴 油机负荷的不同来调节EGR率的大小,小负荷时用较高的EGR率,大负荷时用较 低EGR率。装置结构简单,高实用性,但节流阀节流作用使进气管产生较大进气 阻力,影响充气效率,使动力性损失。
f) 利用进排气管压力波动的EGR系统
涡轮增压柴油机在高负荷时的排气平均压力虽低于进气平均压力,但是车用 发动机的排气管较小排气的峰值压力较高;每个排气周期中,有相当的时间排气 压力高于进气压力。用旋转阀和短EGR管等,利用其压力波动的EGR系统,该EGR 系统可使高负荷时有较高的EGR率。
目前的技术水准中,EGR通常可以分为高压回路和低压回路两大类。高压 回路就是采用涡前到压气机后端或涡后到压气机的后端;低压回路就是采用涡前 到压气机前或者是涡后到压气机前的方案。高压回路可以大部分工况点实现循 环,效率很高,废气不经过压气机和中冷器,压气机和中冷器不会出现碳烟污染。 但是在某些工况点由于压力差问题无法调节EGR率,而低压回路恰恰解决了这 方面的问题,但在低压回路中废气直接进入到压气机中,将会对压气机造成腐蚀 或磨损。③
EGR系统的控制原则
⑥为了满足不同的动力性和经济性需求,发动机需要在多种运行工况间不 断切换。实践证明,发动机的工况不同,对EGR量的要求也不同。因此为了充分 降低NOx,又不使其它排放增