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國六燃油發動機egr的作用

科技 更新时间:2024-09-29 07:22:46
共軌導讀

EGR系統在國四國五的小車上均有使用,大家對此并不陌生。在國六一般是EGR SCR一起使用的,但是這并不是一種單純的組合,依照國六對進氣嚴格的控制,國六的EGR又多了很多改進,一起來看看吧!

國六燃油發動機egr的作用(國六的EGR系統做了哪些改進)1

首先我們來回顧下EGR系統:

柴油機具有低油耗、高效率的特點,有着良好的經濟性和動力性,但柴油機同時具有NOx和微粒排放高等缺點。

廢氣再循環(Exhaust Gas Recirculation 簡稱EGR)是将一小部分燃燒廢氣從排氣管引入進氣管與新鮮充量混合,人為增加新鮮充量中的廢氣量,同時降低發動機的燃燒溫度,減少NOx的形成。

下圖中就是我們正常所見的國四國五空氣系統布局圖:

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但是在國六車輛中其進氣路的改變是天翻地覆的,下面我們就來看看不同的車型下的不同的國六空氣路的布置吧!

車輛空氣系統布局一

N1類(<3.5噸)

國六燃油發動機egr的作用(國六的EGR系統做了哪些改進)3

我們先分析一下氣路走向——新鮮空氣依次經過空氣濾清器、空氣流量計、增壓器、中冷器、節氣門和進氣歧管進入燃燒室。

燃燒後的廢氣從排氣歧管分為兩部分:一小部分廢氣經過EGR閥後到EGR冷卻器進入到燃燒室;另一部分廢氣用來驅動增壓器渦輪,這部分的廢氣依次經過渦輪增壓器、DOC、DPF和SCR反應箱。

但是當廢氣經過DPF後,又有一部分廢氣經過了另一個EGR,直接引入到增壓前段。這另外一個EGR是什麼呢?又為什麼要配這麼個EGR呢?

高低壓EGR系統介紹

DPF後端的EGR被稱為低壓EGR,與此相對應得我們正常的EGR被稱為高壓EGR,這主要是根據前後的壓力來分的,也有的會稱作高低溫EGR

國六燃油發動機egr的作用(國六的EGR系統做了哪些改進)4

既然有了高壓EGR,為什麼還要配置低壓EGR系統呢?

低壓EGR的作用主要有兩點:

1、由于低壓EGR的廢氣的溫度和壓力較低,能夠極大地增加EGR率,從而最大限度的減少NOx的排放,減輕SCR反應箱的負擔。

2、低壓EGR引入的廢氣是經過DPF的,所以相較于高壓EGR而言更加的潔淨,不容易造成對EGR冷卻器和EGR閥的堵塞。堵塞和閥卡滞是小車EGR系統中常見的故障,但是在低壓EGR的系統中就會極大地降低這種故障率。

目前國六項目中小車和部分輕卡很多都會使用這種布置,那麼高低壓EGR是怎麼工作的呢?

正常情況下,國六中高壓EGR隻用作快速暖機和低負荷情況使用,在車輛正常運行和高負荷情況下基本上都是使用的低壓EGR,兩者在一起使用的工況極為少見!

那麼兩者又是怎麼運作的,怎麼達成進氣量的精準控制的呢?

首先我們先看高壓EGR:

國六小車高壓EGR主要是暖機和冷啟動時使用,所以在EGR中冷器前後新新增了旁通閥,且旁通閥的開啟與關閉受到水溫限制。

1. 當冷卻液溫度<60℃時,需要打開旁通閥,快速暖機。

2. 當冷卻液溫度>60℃時,廢氣經過EGR冷卻器冷卻降溫後進入燃燒室。

EGR中冷是EGR系統中非常重要的一環,國六中為了檢測其中冷效率,會在中冷後新增一個溫度傳感器,用于OBD監控,測量廢氣溫度。

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再看低壓EGR系統——由于在高低壓EGR系統中,大部分工況都是低壓EGR,所以低壓EGR系統設計的更為複雜。

在布置圖中,我們可以清晰的看到低壓EGR系統中有以下三個主要電氣部件:TVA(排氣節氣門)、壓差傳感器、溫度傳感器。

為什麼需要有排氣節氣門呢?

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排氣TVA主要就是在高低壓EGR系統中配有,當低壓EGR工作時,通過減小排氣節氣門開度使排氣背壓增加,增加廢氣通過低壓EGR閥的流速,從而增加流量。

對于安裝位置要求,正常安裝在低壓EGR之後就行,一般有兩種,參考下圖:

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那麼對于壓差傳感器的作用呢?絕大部分人看到壓差傳感器的位置都會猜測,主要是檢測EGR閥和中冷器是否堵塞,用于OBD報錯。

不好意思,錯了!小軌負責任的告訴各位,壓差傳感器的作用是作為EGR流量的輸入參考值。所以若是遇到國六系統報低壓EGR系統流量方面的錯誤,壓差傳感器也是需要檢查的。

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流量相關故障

低壓EGR系統流量過小

高壓EGR系統流量過小

EGR系統流量過高

低壓EGR系統流量過高

高壓EGR系統流量過高

除此之外,低壓EGR的溫度傳感器也作為EGR流量的輸入量,并且也同樣有對中冷效率進行OBD監控的作用。

車輛空氣系統布局二

N1類(<3.5噸)

在該類小車和輕卡的空氣系統布局中,就沒有采用高低壓EGR系統。

國六燃油發動機egr的作用(國六的EGR系統做了哪些改進)10

我們知道,加入低壓EGR的作用主要是增加EGR率,減輕SCR系統的負擔。要是小車中不采用低壓EGR的話,勢必要采取其他方案。

比如在該設計方案中,後處理新增了NSC(NOx捕捉器),其重要工作原理與DPF類似,隻是DPF捕捉和再生的是PM,而NSC處理的是NOx。不得不佩服國六的設計研發人員,使用NSC來減輕SCR的負擔和提高NOx的轉化效率,真的是太絕了!

車輛空氣系統布局三

N2/3類(>3.5噸)

那麼國六的中重型卡車的配置相較于之前有什麼變化呢?

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其實從上面這幅原理圖中,我們可以發現其實并沒有發生什麼大的變化,有的隻是傳感器和執行器有所增加。一起來看看都增加了什麼吧!

PFM空氣流量計——該空氣流量計與傳統的小車上的HFM工作原理不相同,屬與一種文丘裡管式的空氣流量計。其優點是不受溫度影響,且不易堵塞,壓降小。所以其安裝位置與HFM不同,可以裝在中冷之後。

在國四國五大車中,通常采用進氣壓力溫度傳感器來模拟進氣量,但是誤差過大,沒有辦法滿足國六中對進氣量精準的需求,所以需要增加空氣流量計。

TVA——進氣節氣門,用于進氣路最基本的調節,可在不同工況下采用不同的控制邏輯。

車輛空氣系統布局四

N2/3類(>3.5噸)

空氣流量計能夠實時反饋進氣量,但是是否是每個車輛都會配置呢?其實并不盡然,下面的這個就沒有采用空氣流量計來計算新鮮進氣量,而是采用測算EGR廢氣量,來反推新鮮進氣量。

國六燃油發動機egr的作用(國六的EGR系統做了哪些改進)12

該空氣系統被稱為EFM廢氣流量系統,由于想要通過計算廢氣量來計算新鮮進氣量,并受限于空氣流量計不耐高溫,所以在EGR系統中不能夠直接采用空氣流量計,于是EFM系統測算廢氣流量應運而生。

計算模型:

國六燃油發動機egr的作用(國六的EGR系統做了哪些改進)13

雖然是采用的模型計算,但是需要EGR下遊溫度、壓差、EGR下遊壓力,于是對應的幾個傳感器,也都有布置在EGR廢氣路上。

結語

以上就是對國六系統的部分介紹,希望幫助大家對國六空氣系統有個大緻的概念,并在今後對國六的學習中遊刃有餘!

本文卡家号作者:共軌之家

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