发动机废气再循环净化系统

废气再循环控制装置通过控制")*率来保证发动机 运转性能良好的同时， 达到最佳的GE+的排放效果。 发动机有相应的启动、 %I汽车运行时由于车况多变。 怠速、 中小负荷、 大全负荷、 加速等 多 种 工 况 ， 各种工况 下， 由于混合气燃烧情况 不 同 ， 对废气再循环的具体要 求也就不一样。通过对各种工况的分析， 得出以下原则： （-） 正常情况下随着负荷的增加， 燃烧加剧， GE+增加， 随之废气的引入， ")*率也应相对增加至允许限度。 （% ） 在发动机起动、 怠速和低负荷等工况下， 发动机本 身的燃烧温度较低，再加上参与燃烧的混合气相对较少， 不应进行废气再循环。 GE+不会超量。为保证正常燃烧， （2 ） 冷车升温过程中， 冷却水温度和进气温度均较 低， 为防止废气回流破坏燃烧的 GE+的排放浓度也很低， 稳定性， 通过实际运行实 验 ， 一般在发动机冷却水温度
真空管传递到真空室。一般当真空度超过 .&4#5 时， 就能 克服弹簧弹力， 将膜片提起， 打开与膜片杆联动的阀门， 来自排气管的废气通过阀门与混合气一起进入燃烧室， 进行废气再循环工作。当膜片上部失去真空度时， 膜片 在弹簧力作用下向下复 位 而 使 阀 关 闭 ， 阻 断 废 气 再 循 环。真空室真空度的大小决定了废气再循环量。
出相应的脉冲信号，从而控制"01阀以确定是否需要废 气再循环及废气再循环流量的大小：
各工况最佳 "01 流量值 曲轴位置传感器 空气流量传感器 换算
./废气再循环电子控制系统
各种车型的废气再循环系统的具体组成和控制程 序虽然有所不同， 但 基本原理是相通的。 如 图!为 典 型 的 废 气 再循环电子控制系统 的工作原理图，主要 由 "01 控 制 阀 、 "01 电磁阀、各传感器和 电 子 控 制 器 "!2 组 成。
"01 电磁阀的通电时间 : 长短 ;! 进气歧管与 "01 阀真空室相
通时间 : 长短 ;!"01 阀真空度 : 大小 ;!"01 阀开度 : 大小 ;! 废 气再循环流量 : 多少 ;
入"!2。 不 "!2 经过分析计算后向控制阀输出控制信息， 这样使稳压箱、 传感器、 微处理机、 控制 断地调整"01率， 阀四者形成一个封闭链，使排气再循环的"01率时刻在
%3"01控制阀 "01 控 制 阀 通 常
装在进排气管交叉的 位置上，便于废气引 入， 膜片下方通大气， 膜片上方为真空室 （图 " ） 。 当节气门打开 时，由于在发动机进 气行程中，活塞下行 形成了真空度，通过
图! 电子控制 $%& 系统
% 阀真空室相通时间增大 !"01 阀真空度增大 !"01 阀开度增大 ! 废气 # 再循环流量增大 # # 占空比脉冲信号增加 !"01 电磁阀的通电时间增加 ! 进气歧管与 "01 & 阀真空室相通时间减少 !"01 阀真空度减小 !"01 阀开度减小 ! 废气 # 再循环流量减小 # # 占 空 比 脉 冲 信 号 .&&<: 持 续 高 电 平 ; !"01 电 磁 阀 持 续 通 电 !"01 阀 ’ 真空室与大气常通 !"01 阀关闭 ! 废气再循环停止 )3闭环控制式废气再循环系统 在上述控制原理中， 不难看出"!2 是单向工作， 即只
.7"01 电磁阀 68"01 控制阀 %8 节气门位置传感器 ’8 冷却液温度传感器
"01 电磁阀占空比值
计 算 储 存 输 入 相 应
! #各 #传 节气门位置传感器 "感 占空比脉冲信号 器 # 发动机冷却液温度传感器#信 号 点火开关 : 启动信号 ; $
查 找
" ! 2
)8 发动机转速与曲轴位置传感器 98 起动信号
6/"01电磁阀 不通电时， 弹簧将阀体 "01 电 磁 阀 有 三 个 通 气 口 ， 向上压紧， 通大气阀口被关闭。这时 "01 电磁阀使进气
歧管与"01 阀真空室相通， 进行废气再循环工作； 当 "01 电磁阀线圈通电时， 产生的电磁力 使 阀 体 下 移 ， 阀体下 端将通进气歧管的真空通道关闭， 而上端的通大气阀口 打开， 于 是 就 使 "01 阀 的 真 空 室 与 大 气 相 通 ， 废气再循 环工作停止。"01电磁阀的通电时间通过下列转化程序 最终决定废气再循环量的大小：
输出与预先储存好的工况相对应的废气再循环流量， 但 具体运行过程中， 由于废气再循环流量无反馈信号。 "!2 无法检测此时的"01 率是否准确，这是一般电子控制系 统存在的不足。针对这种情况， 日本三菱等公司开发了
占空比脉冲信号减少 !"01 电磁阀的通电时间减少 ! 进气歧管与 "01
图"
$%& 控制阀结构
//1LL@下降到(/Lபைடு நூலகம்@，
但发动机平均有效压 力 从 ’-,M#8 下 降 到 有效汽油消耗 -’&M#8； 率则从 ’&(N O MPC 上升 到 /%&N O MPC。 因此， 必 须控制废气引入量。 我 们可以废气再循环率 来衡量废气的引入量： 图5
67 发动机废气
再循环实验结果
")* 率Q")*气体量 （吸入的空气量 O R")*气体量） S -&&K
-I 废 气 回 流 能 够 稀 释 混 合 气 中 氮 的 浓 度 并 降 低 温 度， 从而减少 GE+的排放。但是当废气返流量太大时， 会 导致混合气的着火性下降 J 致使发动机油耗上升动力性
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废气再循环电子控制系统； 闭环控制 关键词： 废气再循环； ")*率； ")*控制阀； ")* 电磁阀； 中图分类号： +,&-
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汽车发动机的公害主要包括三方面： 发动机排气对 大气的污染， 噪声对环境的危害 ， 电气设备对无线电波 的干扰。在这三者中， 排气污染对人们的生活环境影响 最大， 因此被认为是第一公害。在汽车发动机排气中的 污染物质主要有一氧化碳 （ !E） 、 碳氢化合物 （F!） 、 氮氧 、 二氧化硫 （<E%） 、 微粒物质 （含 铅 化 合 物 、 化合物 （GE+） 烟、 油雾） 和臭气等。它们大部分是有毒的， 有些具有强 烈刺激性， 有些甚至有致癌作用。其中， 一氧化碳 （!E） 、 、 氮氧化合物 （GE+） 危害最大。 碳氢化合物 （F! ） 汽油发动机排气净化方法大致分为三类：前处理、 机内净化和机外净化。所谓机内净化是从有害排放物生 成机理出发， 对发动机的燃烧方 式 本 身 进 行 改 进 ， 抑制 其有害气体成分的产 生 ， 使 排 出 的 废 气 尽 可 能 变 得 无 害。采取这种方法， 是治理发动机排气污染的根本措施。 废气再循环 （"BC83>9 )8> *?75473D895:;） 净化系统就是一 种主要的机内净化方法。 一、 废气再循环 （(17） 净化系统的基本原理 废气再循环系统是针对有害气体 GE+设置的排气净 化装置。通过化学反应的条件可知， 在一般温度下， 氮和 氧不能生成化合物。 当温度超过 -2,&H 时， 氮和氧化合生 且温度越高， 生成的 GE+越多。因此， 如能降低混 成GE+， 合气的燃烧温度， 就能减少GE+的排放量。废气再循环就 是将发动机排出的部分废气引入进气管， 与新鲜混合气 混合后进入气缸， 由于发动机排出的废气中含有大量的 二氧化碳， 不参与燃烧却能吸收 热 量 ， 就达到稀释混合 气中氧的浓度并降低温度的目的， 从而减少 GE+的排放。 二、 废气再循环率和废气再循环的实施原则 降低， F! 排放量上升。通过对日本2*发动机进行试验得 到相关数据如图5 所示。 当废气再循 环 率 从 %&K 升高到 ’&K ， 虽 然废气中GE的含量从
"!2 的控制下保持在理想状态，从而有效减少 +,-的排
放量。
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闭环控制式废气再循环系统。 闭环控制式废气再循环系统的工作原理， 见图 #。 稳压箱作为节气 门的主体是气体的主 要通道，来自节气门 的新鲜空气和来自排 气管的回流废气都进 入稳压箱。此时在稳 压箱中设置一个 "01 率传感器，对稳压箱 中新鲜空气与废气所 形成的混合气中的氧 气浓度不断进行检 测，并将检测结果输 图# 闭环控制式废气 再循环系统框架图
科
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纵
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发动机废气再循环净化系统
周
摘
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南通
（南通职业大学机械系，江苏
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要： 较为全面地分析了发动机废气再循环系统的基本原理和控制过程。 文献标识码： . 文章编号： （%&&’） -&&/012,, &(0&&2’0&%
低于 )&* 以下时， 不应进行废气再循环。 （’） 大负荷、 高速或油门全开时， 燃烧充分， 产生的+,较多， 但为确保发动机的动力性， 不应进行废气再循环。 三、 废气再循环控制系统