EGR系統(tǒng)的進展和前景

1、EGR系統(tǒng)的進展及前景徐 偉概況:法規(guī)和途徑排放法規(guī)越來越嚴排放法規(guī)越來越嚴排放法規(guī)越來越嚴排放法規(guī)越來越嚴后處理技術展望后處理技術展望后處理技術展望EGR已成為降低發(fā)動機NOx最基本手段l不是只有歐2、歐3才用EGR,標準更高時 仍需EGR.l不是只有輕型車才用EGR,中、重型車也需用EGR.l汽油機強化后也需EGR.l在新型燃燒方法中有許多方案用大流量 EGR手段實施稀薄燃燒.l稀釋了氧氣濃度,降低了燃燒速度和最高燃燒溫度,導致NOx降低.l導入部分廢氣(特別是CO2和H2O)提高了充量的平均比熱,吸收了更多熱量,降低了最高溫度,導致NOx降低.l進氣充量中引入廢氣增加了充量的質(zhì)量流量,增

2、加部分也要吸收額外的熱量,也降低了最高溫度,導致NOx降低.l導入廢氣在燃燒過程中也參加化學反應,還有化學反應的影響.為什么EGR能降低NOx？EGR降低NOx排放的原理EGR降低NOx排放的原理EGR的幾種效應EGR降低NOx排放的原理EGR降低NOx排放的原理柴油機上PM和NOx的背離關系EGR的實現(xiàn)內(nèi)部EGR真空驅(qū)動EGR閥l 真空驅(qū)動EGR閥:利用發(fā)動機所帶真空泵為真空源,電子真空調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)膜片室真空度控制閥門動作.作用力大,可承受較高溫度,成本較低,但反應速度較慢,一般開啟時間600ms,只能滿足歐III以下的排放要求.壓縮空氣驅(qū)動的EGR(菌閥)壓縮空氣驅(qū)動的EGR(蝶)閥)比例電

3、磁鐵驅(qū)動EGR閥比例電磁鐵驅(qū)動EGR閥(VDO)單菌閥平衡雙閥柴油機用比例電磁閥參數(shù)舉例(Pierburg)步進電機驅(qū)動EGR閥直流電機直線運動菌閥Pierburg 直流電機驅(qū)動EGR閥BorgWarner直流電機驅(qū)動DEGR1,獨特驅(qū)動機構,反應快.2,冷、熱端均可安裝.3,驅(qū)動力大,有效密封.4,可單閥,可雙閥.5,結實耐久,防閥桿刮傷.6,尺寸小,成本低.優(yōu)點直流電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)蝶閥EGR(VDO)直流電機驅(qū)動EGR閥的控制EGR的控制EGR的控制一臺轎車柴油機的3D EGR MAP圖按轎車試驗工況低速低負荷時有較高的EGR率 國內(nèi)某發(fā)動機P MAP和比排放MAPEGR的發(fā)展趨勢l另部件設計

4、模塊化l響應快l流量范圍寬l成本低l提高可靠性l提高控制精確度EGR閥與進氣節(jié)流閥組成模塊EGR閥與進氣節(jié)流閥組成模塊EGR閥與其他另部件集成(Pierburg)EGR閥、EGR冷卻器、節(jié)流閥體集成EGR閥、EGR冷卻器、節(jié)流閥體、進氣管集成EGR閥與其他另部件集成(Pierburg)EGR閥與其他另部件(Pierburg)VDO為雷諾開發(fā)的EGR系統(tǒng)(VDO)8缸Audi的EGR閥、EGR冷卻器、節(jié)流閥體、中冷器和進氣管集成(Pierburg)提高EGR閥的反應速度l 直流電機旋轉(zhuǎn)運動通過連控軌道機構轉(zhuǎn)換為直線運動 l皮膜式驅(qū)動改為直流電機旋轉(zhuǎn)驅(qū)動提高EGR閥的反應速度提高大流量時低端流量的

5、控制精度排氣壓力大,沖開EGR閥問題l采用平衡閥排氣、充氣壓力增加,防止沖開確保密封EGR閥的技術趨勢 隨著EGR率的提高，必須有足夠的冷卻，但也不能過冷。 EGR閥有較快的啟閉速度，改善發(fā)動機的瞬態(tài)性能。 良好的控制策略與VGT、復合增壓、DPF等匹配。 耐久可靠。 可反饋監(jiān)測。 EGR如何滿足國4的要求？反應時間實測結果比較 直流電機驅(qū)動EGR閥也無皮膜的滯回現(xiàn)象電動EGR閥的控制策略電動EGR閥及傳感器結構電機通過曲柄驅(qū)動閥桿電動EGR閥控制策略電動EGR閥控制策略電動EGR閥控制策略極限工作電流 動態(tài)響應特性 冷卻 EGR問題 隨著EGR率增加進氣管溫度增加 EGR冷卻器進一步降低NO

6、x 10-12.7%EGR冷卻器進一步降低NOx 7.5-14.1% 隆盛高效EGR冷卻器降低回流廢氣溫度 EGR閥和冷卻器的積炭和結膠EGR冷卻器系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)解決辦法為冷卻旁通和加EGR催化劑五十鈴在EGR冷卻系統(tǒng)中裝氧化催化劑Audi3.0TDI冷卻可旁通 EGR系統(tǒng) 隆盛EGR系統(tǒng)應用實例2.0l/ 100kw 歐歐4轎車柴油機電動轎車柴油機電動EGR閥閥+可旁通冷卻器可旁通冷卻器廢氣流速對積垢的影響冷卻液溫度對積垢的影響提高冷卻器的傳熱效率 1)改進冷卻器結構 2)改進冷卻器材料 3)兩級冷卻 4)消除結垢的影響新型高效輕型柴油機用EGR冷卻器新型高效輕型柴油機用EGR冷卻器用于重型

7、車的EGR冷卻器壓鑄鋁散熱芯壓鑄鋁EGR冷卻器將800廢氣冷卻到180雙芯EGR冷卻器EGR的兩級冷卻問題EGR系統(tǒng)的布置問題l 考慮混合均勻,減少反應滯后l EGR閥熱端安裝和冷端安裝l 確保排氣壓力進氣系統(tǒng)廢氣入口處壓力 安裝單向止回閥 進氣節(jié)流閥后接EGR閥 進氣節(jié)流閥與文德利管并聯(lián) 直接固定截面文德利管 直接可變截面文德利管 中、重型車用EGR系統(tǒng)直接與文德利管連接可變截面Venturi管達到國4技術路線討論EGR在柴油機上的新進展 中、重型車采用EGR實例 MAN歐、歐布置歐EGR+2級增壓+PM-KAT歐EGR+PM-KAT MAN歐途徑MAN歐方案EGR+2級增壓+PM-KAT客

8、車發(fā)動機D2066及D2676MAN歐發(fā)動機D20、D26MAN歐發(fā)動機一覽Scania 9L EngineDAF的EGR系統(tǒng)Volvo D13 柴油機(冷卻EGR,液壓驅(qū)動EGR閥)Volvo D16 柴油機(冷卻EGR,液壓驅(qū)動EGR閥)機油壓力驅(qū)動用混合EGR系統(tǒng)（高壓+低壓）達到歐 混合EGR具歐6潛力 在ECE+EUDC 試驗循環(huán)中,ECE試驗部分采用冷卻高壓EGR,EUDC試驗部分切換成冷卻低壓EGR可獲得接近歐6 的排放值.EGR系統(tǒng)的試驗開發(fā)l測試運行工況和實施EGR條件l測試排放基線 l確定EGR方案l零部件試驗設計l利用成熟軟件模擬方案效果l多次試驗修正后成為樣品l性能和耐久性考核后定型測試排放基線測試運行工況和實施EGR條件測試運行工況和實施EGR條件排氣壓力P3進氣壓力P2測試運行工況和實施EGR條件Deutz 2013 高壓EGR系統(tǒng)Deutz 2