新聞主題	EGR閥對柴油發(fā)電機性能的影響

 

柴油發(fā)電機EGR閥（如圖1所示）工作原理為排氣再循環(huán)是在發(fā)動機工作過程中，將一部分廢氣引入進(jìn)氣管，與新鮮空氣或霧化混合氣混合后進(jìn)入發(fā)動機氣缸進(jìn)行再燃燒。這種方法是目前已經(jīng)證明是用于減少NO_x排放量一種行之有效的措施。因為排氣中的主要成分是二氧化氮（CO2）、水（H20）和氮氣（N2）等，一方面它們的熱熔量較高，在燃燒構(gòu)成中吸收較多的熱量，從而降低發(fā)動機最高燃燒溫度，另一方面將它們引入氣缸后稀釋氣缸內(nèi)混合氣，氧濃度降低，緩解了燃燒的激烈反應(yīng)，降低了缸內(nèi)溫度，從而抑制N0x的生成。由于汽油機和柴油發(fā)電機混合氣形成的特點及負(fù)荷調(diào)節(jié)的方式不同，EGR對燃燒過程及NO_x排放特性的影響也有所不同。

 

圖1 EGR閥結(jié)構(gòu)圖

 

 一、EGR閥系統(tǒng)應(yīng)用

 

1、汽油機的EGR

汽油機采用均勻混合氣靠外部能源點燃的燃燒方式，采用量調(diào)節(jié)負(fù)荷調(diào)節(jié)方法。除起動、急加速等特殊工況以外，噴射量取決于進(jìn)入氣缸的空氣流量。所以，在汽油機上實施EGR時雖然影響進(jìn)氣流量，但噴射量隨進(jìn)氣流量的變化而改變，因此進(jìn)入氣缸的空燃比不受EGR的影響而基本保持不變。所以再循環(huán)的廢氣對混合氣有加熱作用，同時和氣缸內(nèi)的殘余廢氣一起加大混合氣的總熱容，影響燃料與空氣的氧化反應(yīng)（燃燒）速度，使著火延遲期延長，最高燃燒溫度降低，從而降低NO_x的排放量。但是，如果EGR率過大，會造成燃燒不穩(wěn)定，HC排放及煙度增加，油耗惡化。因此，實施EGR的關(guān)鍵是精確控制EGR率。汽油機實施EGR率的范圍一般在0％～25％，可使NO_x排放降低50％～70％。在柴油發(fā)電機怠速暖機過程及小負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，由于進(jìn)氣溫度較低，NO_x排放不高，所以一般不實施EGR。而接近全負(fù)荷時需要柴油發(fā)電機保持足夠的動力性，所以即使NO_x排放高也停止實施EGR。

2、壓燃式柴油發(fā)電機

壓燃式柴油發(fā)電機采用將燃料直接噴入氣缸內(nèi)高溫高壓的空氣中強制霧化的混合氣形成方式，燃料的噴射量不受進(jìn)入氣缸的空氣量的限制，只取決于負(fù)荷的大小，而且工作時混合氣的平均過量空氣系數(shù)均大于1.2，氧氣充足，所以燃燒熱效率高，同時NO_x排放也高。當(dāng)實施EGR以后，相應(yīng)地減小進(jìn)入氣缸的空氣流量，但噴射量不變，因此混合氣變濃，不僅降低了氣缸內(nèi)工質(zhì)的氧和氮的濃度，而且高比熱容的再循環(huán)廢氣的惰性作用使混合氣的熱容增大，抑制混合氣的燃燒，從而降低最高燃燒溫度。所以，在柴油發(fā)電機上實施EGR時，其降低NO_x排放的效果更明顯，而且由于柴油發(fā)電機的廢氣中氧含量遠(yuǎn)高于汽油機，而CO₂含量較低，所以可實施較大的EGR率，EGR率可達(dá)到40％～50％。有關(guān)研究結(jié)果表明，柴油發(fā)電機上實施一定的EGR以后，在燃油消耗率基本保持不變的前提下，可有效地降低NO_x的排放量（圖2）。

 

圖2 柴油發(fā)電機EGR的效果圖

 

在壓燃式柴油發(fā)電機上也同樣，當(dāng)EGR率過大時，燃油消耗率和煙度均惡化，而且微粒排放量增加。所以，根據(jù)柴油發(fā)電機不同工況，需要精確控制再循環(huán)廢氣量。另一方面，利用EGR的上述特點，通過適當(dāng)?shù)腅GR率控制氣缸內(nèi)的燃燒溫度，由此組織開發(fā)均質(zhì)壓燃（HCCI）或預(yù)混合壓燃（PCCI）等清潔燃燒過程。

圖3所示為某一臺輕型發(fā)電用增壓柴油發(fā)電機上，在2300r/min的不同負(fù)荷下，EGR對柴油發(fā)電機性能的影響。由此可知，因負(fù)荷不同EGR對柴油發(fā)電機性能影響的效果也不同。在負(fù)荷率為10％的小負(fù)荷時，由于空燃比大，混合氣稀薄，燃燒條件較差，熱效率較低，所以此時隨EGR率的增加燃油消耗率以及HC和CO排放呈線性增加，但NO_x排放基本沒有變化；在負(fù)荷率為20％以上的中小負(fù)荷區(qū)，隨EGR的增加，在燃油消耗率基本保持不變的前提下，出現(xiàn)不同程度的NO_x排放降低，特別是負(fù)荷越大，EGR抑制NO_x的效果越明顯，而且HC和CO排放也基本保持不變。但是，由于增壓器的作用，負(fù)荷增加則進(jìn)氣壓力增加，所以所能實施的EGR范圍有限。

 

圖3 不同負(fù)荷下EGR率對柴油發(fā)電機性能的影響

 

3、高壓共軌增壓柴油發(fā)電機

對于高壓共軌增壓柴油發(fā)電機，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過一定轉(zhuǎn)速（n＞3000r/min）以后，由于進(jìn)氣壓力接近或超過排氣背壓，不能實施EGR。所以，在可實現(xiàn)EGR的工況范圍內(nèi)，通過不同轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性優(yōu)化EGR率、確定EGR率控制MAP圖以后（圖4），EGR對經(jīng)濟(jì)性以及NO_x和煙度排放特性的影響分別如圖7-33b、c、d所示。在大負(fù)荷區(qū)，由于不能實施EGR，因此NO_x排放和煙度排放普遍偏高；在高轉(zhuǎn)速中小負(fù)荷區(qū)，由于增壓并采用高壓噴射，所以NO_x排放和煙度排放較低；在發(fā)電用柴油發(fā)電機常用的中低轉(zhuǎn)速中小負(fù)荷工況范圍內(nèi)實施合理的EGR率以后，在經(jīng)濟(jì)性基本保持不變的條件下明顯降低NO_x排放，使NO_x排放水平低于300x10-6，而波許煙度值也只有0～0.8的水平。

 

圖4 萬有特性上EGR率對柴油發(fā)電機性能的影響

 

二、EGR閥位置傳感器拆裝

 

1．概述

柴油發(fā)電機線束插頭必須垂直插入傳感器以避免損壞觸針，若觸針彎曲會導(dǎo)致柴油發(fā)電機性能不良并產(chǎn)生間歇性故障碼。在安裝時也不要在插頭內(nèi)涂任何潤滑脂，否則會導(dǎo)致EGR閥損壞并降低柴油發(fā)電機性能。

EGR閥位置傳感器的作用是向ECM輸出電壓信號，ECM將該信號轉(zhuǎn)換成百分比，即0～100％，指示EGR閥的位置（閥安全打開相當(dāng)于100％）。柴油發(fā)電機線束通過EGR閥延長線束連接到EGR閥上。

EGR閥位置傳感器位于EGR閥總成上，如圖5所示。

EGR閥位置傳感器有兩種類型，一種是將插頭鑄造在傳感器中，而新型霍爾效應(yīng)型傳感器有一根引線線束與傳感器相連接。

 

圖5 柴油機EGR閥位置傳感器

 

2．拆卸

接下插頭上的銷子，斷開插頭，拆下兩個固定螺栓，拆下EGR閥位置傳感器。

3．檢查能否使用

檢查EGR閥位置傳感器的O形圈有無損壞，插頭觸針有無損壞，如圖6所示。

 

圖6 檢查柴油機EGR閥位置傳感器O形圈和觸針有無損壞

 

4．安裝

1）柴油發(fā)電機線束插頭必須垂直插入位置傳感器，以防觸針損壞。轉(zhuǎn)動傳感器內(nèi)部的轉(zhuǎn)轂，使其對準(zhǔn)軸上的扁平點。

2）傳感器和殼體間應(yīng)使用導(dǎo)向銷定位，導(dǎo)向銷的零件號為3165138，定位不準(zhǔn)會使傳感器損壞。將導(dǎo)向銷插入殼體螺孔中，如圖7所示。

3）使用棉簽沾上肥皂水潤滑O形圈，如圖8所示。

 

圖7  將導(dǎo)向銷插入殼體螺栓孔中

圖8 用肥皂水潤滑O形圈

 

4）將EGR閥位置傳感器安裝在導(dǎo)向銷上，將傳感器安入孔中，使之與O形圈完全嚙合，傳感器上的外導(dǎo)向銷應(yīng)對準(zhǔn)殼體中的孔，傳感器推入殼體中后，拆下導(dǎo)向銷，安裝2根M4螺栓，（力矩為3.1N·m），如圖9所示。

5）連接好線束插頭并鎖緊，檢查導(dǎo)線張力是否過大，若過大應(yīng)釋放電路上的導(dǎo)線，如圖10所示。

 

圖9 安裝柴油機EGR閥位置傳感器

圖10 檢查柴油機傳感器導(dǎo)線張力是否過大.

 

 

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