《汽车电子学》大作业 (9)

EGR系统及其发展现状

1.EGR原理

废气再循环(EGR)是将部分废气引入进气，利用废气中比热容较大的惰性气体与新鲜空气共同参与燃烧反应来降低最高燃烧温度，延缓燃烧过程，放慢燃烧速度，同时废气对新鲜空气的稀释也相应降低了氧的浓度，从而降低NOx的生成。另外，提高废气再循环率会使总的气流量减少，因此废气排放中总的污染物将会减少

2.EGR系统分类及各自优缺点

EGR系统可以分为内部EGR系统和外部EGR系统。

内部EGR系统：内部 EGR 的废气在缸内进行循环 ,废气经由发动机内部流回到新鲜混合气中，通过调节气门重叠期来实现。可以避免废气对管道的腐蚀，提高系统耐久性，同时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，引起混台气温度升高，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。

外部EGR系统：外部EGR通过专门的管道将部分废气引入进气，产生新的混合气进入气缸并参与燃烧反应。其EGR率可以通过电控系统精确控制，其燃烧温度可以通过加装EGR冷却器对废气进行一定程度的冷却来实现。目前比较常用的是外部EGR系统。3.EGR控制策略及控制方式

（1）控制策略

其控制策略就是根据发动机的转速、负荷的大小，各种工况的不同特点，以及适当考虑温度、气压等因素对EGR的修正影响，对引入进气歧管的废气量进行综合的控制，实现最优控制，达到最优的效果。

其控制策略具体来说就是：1）EGR率应随发动机转速和负荷的变化而变化；2）在怠速和暖机时，不应进行废气再循环；3）在较高负荷时，EGR率应该较小；4）必须根据对EGR阀的控制信号

（2）控制方式

EGR控制方式可以分为开环控制和闭环控制两种。

开环控制：开环控制一般是基于MAP的控制，即通过试验确定典型工况、负荷和转速下达到排放要求的最佳EGR率。其准确性取决于各种工况下MAP图的精确制取。

闭环控制：它是在开环控制的基础上，设置EGR温度传感器或EGR针阀位置传感器，自动将实际EGR率反馈给ECU，供ECU对输出的控制信号进行修正，使实际的EGR率与控制目标更逼近。这种具有反馈监控功能的闭环控制系统实现了对EGR率的精确控制。也就是说闭环控制可以实时根据工况的变化自动调整EGR量使其达到最佳，因此它比开环控制的效果更好，但随之其结构也较为复杂。

4.EGR的发展现状

上世纪六十年代，一些国家出台了关于限制汽车有害排放物的法律法规，促进了在降低汽车废气排放领域的研究，EGR技术应运而生。EGR技术首先应用于汽油机，经历了由纯气动式无冷却器的EGR到带冷却器的EGR，再到与电控技术相结合，到闭环控制气电式或电磁式EGR，技术上现已基本成熟，如今在汽油车上应用非常广泛。然而在柴油车上的应用却不尽人意。

从七十年代开始，国外就将研究目标转向柴油机的EGR技术。到目前为止发展迅速，但其应用仍然不如汽油机EGR技术成熟，尤其是在重型柴油机上的应用，许多问题还有待解决。

在国外到目前为止，由于起步早积累了大量的试验基础，取得了一些实质性的成果，尤其是汽油机的EGR技术已经相当成熟，得到了广泛的应用。同时在研究过程中也存在许多需要解决的问题，主要研究方向是实现EGR与其他系统的优化匹配以及EGR的精确控制以提高EGR的循环率，以及与其他技术相结合达到最优的一个效果，如加湿技术。

在国内，由于起步比较晚，而且一直未收到足够的重视，所以发展比较缓慢。直到近几年才引起人们的重视，目前国内一些高校和科研单位以及车企对EGR作了初步研究，这些研究还仅仅停留在实验室试验阶段，离实用化、商品化还有不小的距离。

目前国内外市场上出现的EGR系统主要有：机械式、气电式和电控式

机械式EGR：机械式EGR没有ECU的介入，根据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的再循环量。结构简单，成本低，容易执行。但是机械式EGR 系统难以根据发动机的复杂工况灵活应变，因此机械式EGR只能发挥出该技术的部分优势。

气电式EGR：在工作中，ECU根据发动机的进气温度、冷却水温度。节气门的开度以及EGR阀位置传感器的信号，准确计算出废气再循环的时机以及再循环量，通过对电磁阀的控制来调节EGR控制阀的真空度，在一定程度上实现针对发动机的不同工况对EGR率进行调整。

电控式EGR：电控EGR系统与其他相比有几点优势：1）动态响应较好，2）调节精度较高，3）排气回流量大，4）结构相对简单。电控EGR不仅可以实现整个工况范围内EGR率的精确控制，保证EGR技术和发动机性能的优化匹配，而且电控EGR可应用于重型柴油机，可以使EGR技术和柴油机其它后处理技术相结合，达到整体排放性能最佳。所以电控EGR是进一步实现低排放的基础。

5.EGR的发展趋势

由于EGR对发动机带来的影响非常广泛而且比较复杂，同时EGR本身的精确控制也比较复杂，所以目前仍然需要进一步完善对EGR的研究，主要研究方向就是EGR与其他系统的优化匹配以及如何在EGR的精确控制下实现EGR的循环率的提高。同时，EGR在

重型柴油机上的应用情况更为复杂，所以实现EGR在重型柴油机上的应用也是一个重要的研究方向，是EGR技术的发展趋势之一。

作业二

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：

（1）电机从电池获取的能量其实就是电机的输入能量，用输入功率来反映。电机功率与转速n 、转矩T 的关系为9550

nT =P ，由上式可知，在转矩相等电机转速越高其功率越大。题目中在转矩相等的的前提下，对于电机高速与低速时其功率是不一样的且低速高速P P >。也就是说电机高速与低速时从电池获取的能量是不一样的。

（2）电机的转矩方程为T a M C I =Φ ，其中T C 为转矩常数，Φ为每极主磁通，a I 为电枢电流。因此对于确定的电机来说，Φ是一定的，T C 为常数，那么电机的转矩与电流成正比。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。