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新闻主题	EGR阀对柴油发电机性能的影响

 

柴油发电机EGR阀（如图1所示）工作原理为排气再循环是在发动机工作过程中，将一部分废气引入进气管，与新鲜空气或雾化混合气混合后进入发动机气缸进行再燃烧。这种方法是目前已经证明是用于减少NO_x排放量一种行之有效的措施。因为排气中的主要成分是二氧化氮（CO2）、水（H20）和氮气（N2）等，一方面它们的热熔量较高，在燃烧构成中吸收较多的热量，从而降低发动机最高燃烧温度，另一方面将它们引入气缸后稀释气缸内混合气，氧浓度降低，缓解了燃烧的激烈反应，降低了缸内温度，从而抑制N0x的生成。由于汽油机和柴油发电机混合气形成的特点及负荷调节的方式不同，EGR对燃烧过程及NO_x排放特性的影响也有所不同。

 

图1 EGR阀结构图

 

 一、EGR阀系统应用

 

1、汽油机的EGR

汽油机采用均匀混合气靠外部能源点燃的燃烧方式，采用量调节负荷调节方法。除起动、急加速等特殊工况以外，喷射量取决于进入气缸的空气流量。所以，在汽油机上实施EGR时虽然影响进气流量，但喷射量随进气流量的变化而改变，因此进入气缸的空燃比不受EGR的影响而基本保持不变。所以再循环的废气对混合气有加热作用，同时和气缸内的残余废气一起加大混合气的总热容，影响燃料与空气的氧化反应（燃烧）速度，使着火延迟期延长，最高燃烧温度降低，从而降低NO_x的排放量。但是，如果EGR率过大，会造成燃烧不稳定，HC排放及烟度增加，油耗恶化。因此，实施EGR的关键是精确控制EGR率。汽油机实施EGR率的范围一般在0％～25％，可使NO_x排放降低50％～70％。在柴油发电机怠速暖机过程及小负荷运转时，由于进气温度较低，NO_x排放不高，所以一般不实施EGR。而接近全负荷时需要柴油发电机保持足够的动力性，所以即使NO_x排放高也停止实施EGR。

2、压燃式柴油发电机

压燃式柴油发电机采用将燃料直接喷入气缸内高温高压的空气中强制雾化的混合气形成方式，燃料的喷射量不受进入气缸的空气量的限制，只取决于负荷的大小，而且工作时混合气的平均过量空气系数均大于1.2，氧气充足，所以燃烧热效率高，同时NO_x排放也高。当实施EGR以后，相应地减小进入气缸的空气流量，但喷射量不变，因此混合气变浓，不仅降低了气缸内工质的氧和氮的浓度，而且高比热容的再循环废气的惰性作用使混合气的热容增大，抑制混合气的燃烧，从而降低最高燃烧温度。所以，在柴油发电机上实施EGR时，其降低NO_x排放的效果更明显，而且由于柴油发电机的废气中氧含量远高于汽油机，而CO₂含量较低，所以可实施较大的EGR率，EGR率可达到40％～50％。有关研究结果表明，柴油发电机上实施一定的EGR以后，在燃油消耗率基本保持不变的前提下，可有效地降低NO_x的排放量（图2）。

 

图2 柴油发电机EGR的效果图

 

在压燃式柴油发电机上也同样，当EGR率过大时，燃油消耗率和烟度均恶化，而且微粒排放量增加。所以，根据柴油发电机不同工况，需要精确控制再循环废气量。另一方面，利用EGR的上述特点，通过适当的EGR率控制气缸内的燃烧温度，由此组织开发均质压燃（HCCI）或预混合压燃（PCCI）等清洁燃烧过程。

图3所示为某一台轻型发电用增压柴油发电机上，在2300r/min的不同负荷下，EGR对柴油发电机性能的影响。由此可知，因负荷不同EGR对柴油发电机性能影响的效果也不同。在负荷率为10％的小负荷时，由于空燃比大，混合气稀薄，燃烧条件较差，热效率较低，所以此时随EGR率的增加燃油消耗率以及HC和CO排放呈线性增加，但NO_x排放基本没有变化；在负荷率为20％以上的中小负荷区，随EGR的增加，在燃油消耗率基本保持不变的前提下，出现不同程度的NO_x排放降低，特别是负荷越大，EGR抑制NO_x的效果越明显，而且HC和CO排放也基本保持不变。但是，由于增压器的作用，负荷增加则进气压力增加，所以所能实施的EGR范围有限。

 

图3 不同负荷下EGR率对柴油发电机性能的影响

 

3、高压共轨增压柴油发电机

对于高压共轨增压柴油发电机，当转速超过一定转速（n＞3000r/min）以后，由于进气压力接近或超过排气背压，不能实施EGR。所以，在可实现EGR的工况范围内，通过不同转速下的负荷特性优化EGR率、确定EGR率控制MAP图以后（图4），EGR对经济性以及NO_x和烟度排放特性的影响分别如图7-33b、c、d所示。在大负荷区，由于不能实施EGR，因此NO_x排放和烟度排放普遍偏高；在高转速中小负荷区，由于增压并采用高压喷射，所以NO_x排放和烟度排放较低；在发电用柴油发电机常用的中低转速中小负荷工况范围内实施合理的EGR率以后，在经济性基本保持不变的条件下明显降低NO_x排放，使NO_x排放水平低于300x10-6，而波许烟度值也只有0～0.8的水平。

 

图4 万有特性上EGR率对柴油发电机性能的影响

 

二、EGR阀位置传感器拆装

 

1．概述

柴油发电机线束插头必须垂直插入传感器以避免损坏触针，若触针弯曲会导致柴油发电机性能不良并产生间歇性故障码。在安装时也不要在插头内涂任何润滑脂，否则会导致EGR阀损坏并降低柴油发电机性能。

EGR阀位置传感器的作用是向ECM输出电压信号，ECM将该信号转换成百分比，即0～100％，指示EGR阀的位置（阀安全打开相当于100％）。柴油发电机线束通过EGR阀延长线束连接到EGR阀上。

EGR阀位置传感器位于EGR阀总成上，如图5所示。

EGR阀位置传感器有两种类型，一种是将插头铸造在传感器中，而新型霍尔效应型传感器有一根引线线束与传感器相连接。

 

图5 柴油机EGR阀位置传感器

 

2．拆卸

接下插头上的销子，断开插头，拆下两个固定螺栓，拆下EGR阀位置传感器。

3．检查能否使用

检查EGR阀位置传感器的O形圈有无损坏，插头触针有无损坏，如图6所示。

 

图6 检查柴油机EGR阀位置传感器O形圈和触针有无损坏

 

4．安装

1）柴油发电机线束插头必须垂直插入位置传感器，以防触针损坏。转动传感器内部的转毂，使其对准轴上的扁平点。

2）传感器和壳体间应使用导向销定位，导向销的零件号为3165138，定位不准会使传感器损坏。将导向销插入壳体螺孔中，如图7所示。

3）使用棉签沾上肥皂水润滑O形圈，如图8所示。

 

图7  将导向销插入壳体螺栓孔中

图8 用肥皂水润滑O形圈

 

4）将EGR阀位置传感器安装在导向销上，将传感器安入孔中，使之与O形圈完全啮合，传感器上的外导向销应对准壳体中的孔，传感器推入壳体中后，拆下导向销，安装2根M4螺栓，（力矩为3.1N·m），如图9所示。

5）连接好线束插头并锁紧，检查导线张力是否过大，若过大应释放电路上的导线，如图10所示。

 

图9 安装柴油机EGR阀位置传感器

图10 检查柴油机传感器导线张力是否过大.

 

 

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