新聞主題	EGR閥對柴油發電機性能的影響

 

柴油發電機EGR閥（如圖1所示）工作原理為排氣再循環是在發動機工作過程中，將一部分廢氣引入進氣管，與新鮮空氣或霧化混合氣混合后進入發動機氣缸進行再燃燒。這種方法是目前已經證明是用于減少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，在燃燒構成中吸收較多的熱量，從而降低發動機最高燃燒溫度，另一方面將它們引入氣缸后稀釋氣缸內混合氣，氧濃度降低，緩解了燃燒的激烈反應，降低了缸內溫度，從而抑制N0x的生成。由于汽油機和柴油發電機混合氣形成的特點及負荷調節的方式不同，EGR對燃燒過程及NO_x排放特性的影響也有所不同。

 

圖1 EGR閥結構圖

 

 一、EGR閥系統應用

 

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，采用量調節負荷調節方法。除起動、急加速等特殊工況以外，噴射量取決于進入氣缸的空氣流量。所以，在汽油機上實施EGR時雖然影響進氣流量，但噴射量隨進氣流量的變化而改變，因此進入氣缸的空燃比不受EGR的影響而基本保持不變。所以再循環的廢氣對混合氣有加熱作用，同時和氣缸內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（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，會造成燃燒不穩定，HC排放及煙度增加，油耗惡化。因此，實施EGR的關鍵是精確控制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％。在柴油發電機怠速暖機過程及小負荷運轉時，由于進氣溫度較低，NO_x排放不高，所以一般不實施EGR。而接近全負荷時需要柴油發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、壓燃式柴油發電機

壓燃式柴油發電機采用將燃料直接噴入氣缸內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入氣缸的空氣量的限制，只取決于負荷的大小，而且工作時混合氣的平均過量空氣系數均大于1.2，氧氣充足，所以燃燒熱效率高，同時NO_x排放也高。當實施EGR以后，相應地減小進入氣缸的空氣流量，但噴射量不變，因此混合氣變濃，不僅降低了氣缸內工質的氧和氮的濃度，而且高比熱容的再循環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，而且由于柴油發電機的廢氣中氧含量遠高于汽油機，而CO₂含量較低，所以可實施較大的EGR率，EGR率可達到40％～50％。有關研究結果表明，柴油發電機上實施一定的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 柴油發電機EGR的效果圖

 

在壓燃式柴油發電機上也同樣，當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，根據柴油發電機不同工況，需要精確控制再循環廢氣量。另一方面，利用EGR的上述特點，通過適當的EGR率控制氣缸內的燃燒溫度，由此組織開發均質壓燃（HCCI）或預混合壓燃（PCCI）等清潔燃燒過程。

圖3所示為某一臺輕型發電用增壓柴油發電機上，在2300r/min的不同負荷下，EGR對柴油發電機性能的影響。由此可知，因負荷不同EGR對柴油發電機性能影響的效果也不同。在負荷率為10％的小負荷時，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；在負荷率為20％以上的中小負荷區，隨EGR的增加，在燃油消耗率基本保持不變的前提下，出現不同程度的NO_x排放降低，特別是負荷越大，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，負荷增加則進氣壓力增加，所以所能實施的EGR范圍有限。

 

圖3 不同負荷下EGR率對柴油發電機性能的影響

 

3、高壓共軌增壓柴油發電機

對于高壓共軌增壓柴油發電機，當轉速超過一定轉速（n＞3000r/min）以后，由于進氣壓力接近或超過排氣背壓，不能實施EGR。所以，在可實現EGR的工況范圍內，通過不同轉速下的負荷特性優化EGR率、確定EGR率控制MAP圖以后（圖4），EGR對經濟性以及NO_x和煙度排放特性的影響分別如圖7-33b、c、d所示。在大負荷區，由于不能實施EGR，因此NO_x排放和煙度排放普遍偏高；在高轉速中小負荷區，由于增壓并采用高壓噴射，所以NO_x排放和煙度排放較低；在發電用柴油發電機常用的中低轉速中小負荷工況范圍內實施合理的EGR率以后，在經濟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率對柴油發電機性能的影響

 

二、EGR閥位置傳感器拆裝

 

1．概述

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

EGR閥位置傳感器的作用是向ECM輸出電壓信號，ECM將該信號轉換成百分比，即0～100％，指示EGR閥的位置（閥安全打開相當于100％）。柴油發電機線束通過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）柴油發電機線束插頭必須垂直插入位置傳感器，以防觸針損壞。轉動傳感器內部的轉轂，使其對準軸上的扁平點。

2）傳感器和殼體間應使用導向銷定位，導向銷的零件號為3165138，定位不準會使傳感器損壞。將導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，傳感器上的外導向銷應對準殼體中的孔，傳感器推入殼體中后，拆下導向銷，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，檢查導線張力是否過大，若過大應釋放電路上的導線，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線張力是否過大.

 

 

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