《汽车电子学》大作业 (3)

废气再循环（EGR）在国内外的发展现状摘要：随着汽车工业的飞速发展，作为降低汽车尾气排放中氮氧化物的重要措施，废气再循环（EGR）技术在满足高的排放标准策略中起着举足轻重的作用。

本文主要介绍了废气再循环（EGR）的技术发展以及当今 EGR 最新技术研究情况并指出了EGR 今后的发展趋势。

关键字：内燃机 EGR 发展现状一、引言发动机的有害排放物是造成大气污染的一个主要来源，随着环境保护问题的重要性日趋增加，降低发动机有害排放物这一目标成为当今世界上发动机发展的一个重要方向[1]。

为保护环境并满足这些日益严格的排放法规，，内燃机工作者们作了大量的努力，发展出了几种行之有效的方法，，如三元催化技术、推迟点火、燃油掺水和废气再循环等。

废气在循环由在降低发动机的氮氧化物排放效果方面最为显著，而且技术改动小因而受到人们的青睐。

近年来，由于人们对于环保问题日益重视，排放法规也越来越严格。

在我国，北京已于2008年3月1日已经率先使用国四排放标准，全国其他地区也在2010年迈入国四标准[2]。

这些对于汽车的尾气排放提出了更高的要求，安装EGR已经成为了满足排放标准的必要机内净化措施，并已成为国内外汽车发动机满足排放法规的必备装备。

二、EGR工作原理废气再循环系统(Exhaust Gas Recirculation)简称EGR，是将柴油机或汽油机产生的废气的一小部分再送回气缸。

再循环废气由于具有惰性将会延缓燃烧过程，也就是说燃烧速度将会放慢从而导致燃烧室中的压力形成过程放慢，这就是氮氧化合物会减少的主要原因。

其总体布置图如图1：图1 EGR总体布置图另外，提高废气再循环率会使总的废气流量减少，因此废气排放中总的污染物输出量将会相对减少。

EGR系统的任务就是使废气的再循环量在每一个工作点都达到最佳状况，从而使燃烧过程始终处于最理想的情况，最终保证排放物中的污染成份最低。

由于废气再循环量的改变会对不同的污染成份可能产生截然相反的影响，因此所谓的最佳状况往往是一种折衷的，使相关污染物总的排放达到最佳的方案。

比方说，尽管提高废气再循环率对减少氮氧化物的排放有积极的影响, 但同时这也会对颗粒物和其他污染成份的增加产生消极的影响。

EGR的基本原理是将部分排气引入进气，以提高混合气中的废气成分，他主要是通过以下三个方面来减少氮氧化物的形成的[3]：（1）提高混合气中的热容量。

废气中含有的水蒸汽和二氧化碳等为三原子分子气体，比热容大，可以有效地降低气缸内高燃烧温度，抑制氮氧化物的生成。

（2）降低混合气中的二氧化碳的浓度。

废气的稀释作用还可以使氧气的相对浓度下降，从而也能降低氮氧化物的排放。

（3）低燃烧速度。

由于废气含有大量的氮和二氧化碳等接近惰性的气体，当这些废气部分回流到进气管后起到了稀释新鲜进气的作用，使燃烧反应速率减缓。

三、废气再循环（EGR）系统国内外研究现状从六十年代开始，美国、日本、西欧等工业化国家对汽车尾气 CO、CH和氮氧化物等有害排放物，以法规的形式做了限制，从而直接促进了对低污染车用发动机和对排气净化措施的研究。

EGR技术在国外首先应用于汽油机，最初只是纯气动气动式且不带冷却循环的，后来发展了了带冷却循环的EGR, 再后来与电控技术相接合，转而开发出带闭环控制的气电式或电磁式EGR系统。

如今EGR在国外的汽车上已得到广泛的应用。

从七十年代后期开始，国外就有学者将研究目标转向EGR技术，到目前为止发展非常快，总体应用已经非常成熟。

EGR技术首先应用于汽油机，从七十年代开始，国外就将研究目标转向柴油机的EGR技术。

目前应用的EGR基本结合了电控技术，使其更加精确，所有的工况都能实现最佳的EGR率。

各汽车生产厂家越来越多的用EGR来降低氮氧化物的排放。

对重型车而言，目前倾向于使用中冷EGR技术因其不仅明显降低氮氧化物，还能保持其他污染物的低水平。

在国外，EGR在汽油车上已经作为成熟的技术而广泛使用，EGR在柴油机上的使用不尽如人意，其主要原因在于柴油机的比油耗恶化和颗粒的排放增加。

在高负荷的情况下，表现的尤为突出。

另外，EGR还会降低润滑油的有效性和柴油机耐久性。

国内一些高校和科研单位已经对EGR进行了大量的研究，但距离产品化尚有一定距离[4]。

目前国内外市场出现的EGR主要有三种：机械式、气电式和电控式。

下面分别做一简要介绍。

1)机械式EGR机械式EGR系统没有ECU的介入，他只是依照发动机的工作温度和节气门的真空度来控制其工作时间和废气再循环量。

由此不难看出，机械式EGR系统的最大优点是结构简单，成本低，容易实施执行。

但其缺点也是显而易见的，那就是系统缺乏柔性，一旦产品定型，其循环特性便取决于EGR阀内弹簧膜片的物理弹性系数，难以根据发动机的复杂工况做出灵活应变．因此，一般来讲，机械式EGR系统只能发挥出EGR技术的部分优势。

2)气电式EGR：气电式EGR系统与机械式EGR系统的主要区别在于真空通路的控制，它采用VCM阀(电磁真空阀)取代BVSV阀．在工作中，ECU根据发动机进气温度、冷却水温度、节气门开度和EGR阀位置传感器送来的信号，准确计算出废气在循环的时机和最佳控制量，然后再通过对电磁阀的控制来调节BGR控制阀里的真空度，从而可以实现根据发功机工况在一定范围内对EGR进行调整，系统柔有了较大改善。

3)电控式EGR：电控式EGR系统与气电式EGR系统的主要区别在于取消了电磁真空阀及真空控制通蹄，系统中的排气再循环的位置直接由电磁阀来控制。

与气电式相比，点控制EGR系统又有了以下优势：1、动态响应好；2、调节精度高；3、排气回流量大；4、结构相对简单。

其结果原理图如图2所示：图2 电控式EGR结构原理图现在我们运用得最多的是低压废气再循环系统，其系统的主要元件是数控式EGR阀。

数控式EGR阀安装在右排气歧管上，作用是独立地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制，而不管歧管真空度的大小。

EGR阀通过3个孔径递增的计量孔控制从排气歧管流回进气歧管的废气量，以产生7种不同流量的组合。

每个计量孔都由1个电磁阀和针阀组成，当电磁阀通电时，电枢便被磁铁吸向上方，使计量孔开启。

旋转式针阀的特性保证了当EGR阀关闭时，具有良好密封性。

目前采用的废气再循环系统还有一种类型，日野汽车公司开发的脉冲式废气再循环系统在柴油机进气过程中，排气门稍有提升，使部分高压废气回流到汽缸内。

排气门的这个作用是通过修改排气门凸轮的形状和将废气再循环系统微升来实现的。

在脉冲式废气再循环系统中，废气被重新送回气缸内，因此废气的压力应高到足以使气流反向。

要达到这样高的压力只有通过优化气门微升和定时，从而利用废气的压力波才能实现，在该废气再循环系统中，废气压力“脉冲”被有效利用。

国外到目前为止已对EGR技术进行了比较深入的研究，积累了大量的试验基础取得了一些实用性成果。

但由于EGR给发动机带来的影响相当广泛和复杂，牵涉到较多的因索，另外EGR本身的精确控制也较复杂，所以目前国外目前仍然会重视完善对EGR的研究，主要方向为EGR与发动机各系统的优化匹配以及如何在精确控制EGR的前提下，尽量提高EGR的循环率。

也即在尽可能不牺牲发动机经济性、动力性的情况下，充分挖掘EGR降低排放的潜力。

由于我国目前对车用发动机的排放控制并非十分严格，所以对EGR的应用研究一直未得到足够的重视。

直剁近儿年，随着我国环保意识的增强和环保法规的加严，EGR才逐渐受到重视，特别是在不远的将米，随着我国排放法规的进一步收紧，EGR则将成为使传统发动机满足新排放法规的一项不可或缺和降低排放的有力措施。

四、结束语先进的EGR系统可显著减少氧化氮的排放，同时保持很高的燃油利用效率。

目前我国很重视EGR对降低内燃机对氮氧化物排放的研究。

为了加大效果已使用冷EGR法和电控EGR法，以使各个工况下都获得优化。

国外名牌汽车生产厂家的发动机在涡轮增压的同时，还配备了冷却废气再循环系统。

其氮氧化物的排放已经达到2006年开始实行的严格的欧Ⅳ标准。

为了减少汽车尾气的排放，对EGR的作用机理的深入研究是必要的,其中包括EGR中各种化学成分以及各种物性参数对工作的影响。

目前怎样把EGR运用于所有的速度和负荷,仍是一个没有解决的问题。

尤其是内燃机在高负荷区运行时,如何在保证足够的动力性的情况下使用EGR降低氮氧化物的排放是一个重要的研究课题。

要满足欧Ⅲ、欧Ⅳ及欧Ⅴ等严格的排放法规,未来一段时期内,EGR仍是能大量减少氮氧化物的切实可行的措施时处理氮氧化物和PM2.5的高效能的后处理系统还处在早期发展阶段。

催化后处理技术的滞后也将促进EGR的进一步使用。

参考文献[1]李兴虎.汽车环境保持技术[M].北京航空航天大学出版社，2004.[2]宋传平.气体燃料发动机新技术(一).内燃机,2003,(5):5-7.[3]蒋德明．内燃机燃烧于排放学[M]．西安交通大学出版社，2001．[4]刘巽俊,韩永强.用数字化电控平台实现我国车用柴油机的技术革命.汽车技术,2003(6)二、转矩相等的前提下，电机高速与低速，从电池获取的能量是否一样，为什么？转矩相等的前提下，直流电机与交流电机从母线上获取的电流大小是否一样？为什么？答：转矩相等的前提下，电机高速与低速，从电池获取的能量不一样，电机从电池获取的能量等于电机的输入功率，而电机的功率为P=n*T/9550,因此当转矩T相等的时候，转速n越大，功率也就越大，因此从电池获取的能量也就越大，转矩相等的前提下，电机高速比电机低速从电池获取的能量多。

转矩相等的前提下，直流电机与交流电机从母线上获取的电流大小一样，因，C T=PN/2πa是与电机结构有关的参数，因此对于特定的电机，电机的每极磁通Φ是一定的，电机的转矩与电流成正比，交流电机与直流电机的区别在于直流电机的P是脉动的，所以转矩也是脉动的。

交流电机的P是平稳的，所以转矩也是平稳的。

因此，转矩相等的前提下，直流电机与交流电机从母线上获取的电流大小是一样的。