Dalam bidang teknologi enjin diesel untuk kenderaan komersial, sistem peredaran gas ekzos (EGR) sentiasa berada di teras pertempuran di kalangan penggunaan bahan api, kuasa dan pelepasan. Sistem yang seolah -olah mudah namun sangat kompleks ini terus memacu inovasi dan pembangunan teknologi enjin diesel.
I. Prinsip Kerja dan Klasifikasi Sistem EGR
Prinsip teras sistem EGR adalah untuk memperkenalkan sebahagian daripada gas ekzos ke bahagian pengambilan, dan dengan tepat mengawal nisbah refluks gas ekzos, ia mengubah persekitaran pembakaran dalam silinder. Sistem EGR moden terutamanya terdiri daripada dua laluan teknikal: litar tekanan tinggi - dan litar tekanan rendah -.
Tekanan tinggi - sistem EGR secara langsung menarik gas ekzos dari manifold ekzos, menyejukkannya melalui penyejuk EGR, dan kemudian mengawal pengenalannya ke dalam manifold pengambilan melalui injap EGR. Sistem ini bertindak balas dengan cepat, tetapi ia boleh menjejaskan kecekapan turbocharger di bawah keadaan beban tinggi -.
Sistem EGR tekanan rendah - menarik gas ekzos dari belakang penapis partikulat, mengalami desulfurisasi dan rawatan penyingkiran partikel, dan kemudian diperkenalkan semula ke dalam silinder oleh pemampat pengambilan. Susun atur ini mempunyai kesan yang agak kecil terhadap kecekapan turbin dan lebih sesuai untuk aplikasi dengan kadar EGR yang tinggi.
Ii. Impak mendalam EGR terhadap ciri -ciri pelepasan
Mekanisme kawalan nitrogen oksida (NOx)
Kesan EGR dalam mengurangkan pelepasan NOx sangat penting. Mekanisme tindakannya terutamanya terletak pada tiga aspek:
· Kesan Thermal: Tiga - gas atom seperti karbon dioksida dan wap air dalam gas ekzos mempunyai kapasiti haba spesifik yang lebih tinggi, dengan berkesan mengurangkan suhu pembakaran puncak.
· Kesan Pencairan: Gas ekzos mencairkan kepekatan oksigen dalam udara pengambilan segar, melambatkan kadar tindak balas pembakaran.
· Kesan kimia: Sesetengah komponen dalam gas ekzos boleh mengambil bahagian dalam tindak balas kimia pertengahan, selanjutnya menghalang pembentukan NOx.
Kajian telah menunjukkan bahawa di bawah keadaan beban medium -, untuk setiap kenaikan 10% dalam kadar EGR, pelepasan NOx boleh dikurangkan sebanyak kira-kira 30-50%. Kesan pengurangan ini menjadikan EGR merupakan teknologi yang diperlukan untuk memenuhi peraturan pelepasan yang ketat seperti standard VI Kebangsaan.
Cabaran pelepasan bahan partikulat
EGR bukan sahaja mengurangkan pelepasan NOx tetapi juga membawa masalah pelepasan bahan partikulat yang meningkat. Peredaran semula gas ekzos membawa kepada pengembangan kawasan dengan campuran yang terlalu kaya, mengakibatkan peningkatan pengeluaran jelaga. Masalah ini sangat menonjol apabila kadar EGR yang tinggi digabungkan dengan keadaan beban berat.
Enjin diesel moden telah menangani percanggahan ini dengan berkesan melalui usaha gabungan teknologi penyejukan EGR, kawalan suntikan bahan api yang tepat, dan penapis zarah yang cekap (DPF).
Iii. Kesan kompleks EGR terhadap ekonomi bahan api
Kesan EGR terhadap penggunaan bahan api menunjukkan pergantungan yang signifikan terhadap keadaan operasi dan tidak boleh diklasifikasikan sebagai peningkatan atau penurunan.
Bahan bakar - kesan penjimatan di bawah keadaan beban rendah -
Di bawah kelajuan rendah - dan rendah - keadaan beban, kadar EGR yang sesuai dapat meningkatkan ekonomi bahan bakar. Sebab utama untuk ini termasuk:
· Mengurangkan kehilangan pam, terutamanya lebih berkesan pada enjin diesel yang dilengkapi dengan injap pendikit
· Suhu pembakaran yang lebih rendah dan mengurangkan kehilangan haba yang dipindahkan melalui dinding silinder
· Mengoptimumkan fasa pembakaran dan meningkatkan kecekapan pembakaran
Data eksperimen menunjukkan bahawa di bawah medium biasa - kelajuan dan keadaan beban 25% di jalan raya bandar, menggunakan kadar EGR kira-kira 15% boleh menyebabkan peningkatan kira-kira 2-3% dalam ekonomi bahan api.
Kos penggunaan bahan api di bawah keadaan beban tinggi -
Walau bagaimanapun, di bawah keadaan beban tinggi -, EGR biasanya membawa kepada peningkatan kadar penggunaan bahan api:
· Koefisien udara yang berlebihan berkurangan, mengakibatkan pengurangan kecekapan pembakaran.
· Untuk mengekalkan output kuasa, jumlah bekalan bahan api dalam kitaran perlu ditingkatkan.
· Titik kerja sistem rangsangan beralih, yang membawa kepada penurunan kecekapan.
Berhampiran titik kuasa yang dinilai, penggunaan EGR boleh mengakibatkan kenaikan 3-5% dalam penggunaan bahan api. Ini adalah harga yang perlu dibayar untuk mencapai pelepasan yang rendah.
Iii. Kekangan dan keseimbangan EGR mengenai prestasi kuasa
Kesan langsung dari output kuasa
Pengaruh EGR terhadap prestasi kuasa enjin terutamanya terletak pada dua aspek. Pengenalan gas ekzos secara langsung mengurangkan jumlah pengambilan udara segar, mengakibatkan penurunan jumlah oksigen yang terlibat dalam pembakaran. Pada masa yang sama, kesan penghambatan gas ekzos pada proses pembakaran mengurangkan kecekapan penukaran haba.
Eksperimen menunjukkan bahawa, apabila jumlah bekalan bahan api tetap malar, untuk setiap kenaikan 10% dalam kadar EGR, output tork enjin berkurangan sebanyak kira -kira 2 - 4%. Kesan ini amat penting di kawasan kelajuan tinggi - dan beban berat.
Ciri -ciri sementara tindak balas dinamik
Selain daripada kuasa negeri - yang mantap, EGR juga mempunyai kesan yang signifikan terhadap ciri -ciri tindak balas sementara enjin. Semasa proses pecutan, gas ekzos sisa dalam sistem EGR sementara mengurangkan sensitiviti tindak balas enjin, mengakibatkan SO - dipanggil "asap pecutan" fenomena.
Enjin moden telah menangani isu ini dengan berkesan dengan mengurangkan kadar EGR dengan cepat di bawah keadaan operasi sementara, bersempena dengan kawalan yang diselaraskan dari turbocharging geometri berubah -ubah (VGT).
Iv. Terobosan teknologi dalam strategi kawalan EGR maju
Dalam menghadapi percanggahan antara penggunaan bahan api, output kuasa dan pelepasan, sistem kawalan EGR moden telah membangunkan pelbagai penyelesaian inovatif.
Model - Kawalan ramalan berasaskan
Sistem kawalan lanjutan terus memantau parameter seperti tekanan pengambilan, suhu, dan kepekatan oksigen dalam masa nyata, dan menggabungkannya dengan status operasi enjin untuk meramalkan kadar EGR yang optimum. Strategi kawalan feedforward ini meningkatkan kelajuan tindak balas dan ketepatan kawalan sistem.
Multi - Pengoptimuman Kerjasama Sistem
EGR tidak lagi beroperasi secara bebas tetapi sebaliknya berfungsi dengan kerjasama yang rapat dengan sistem suntikan kereta api yang tinggi -, turbocharger geometri yang berubah -ubah, dan sistem rawatan -, dan lain -lain.
Senibina Sistem EGR baru
Sistem EGR tekanan rendah -, digabungkan dengan intercooler yang cekap, membolehkan operasi kadar EGR yang tinggi ke atas pelbagai keadaan operasi yang lebih luas, sambil mengelakkan gangguan dengan sistem rangsangan. Beberapa reka bentuk terkini bahkan telah mencapai kadar EGR lebih dari 40%, memenuhi keperluan pelepasan NOx Ultra - sambil mengekalkan kehilangan kuasa dalam julat yang boleh diterima.
V. Trend dan prospek masa depan
Oleh kerana peraturan pelepasan menjadi semakin ketat, teknologi EGR masih terus berkembang. Teknologi EGR generasi akan datang akan memberi tumpuan kepada:
· Kawalan Kadar EGR Pembolehubah Pintar: Mengoptimumkan secara dinamik kadar EGR berdasarkan keadaan operasi - sebenar
· Ultra - penyejukan EGR suhu rendah: Kurangkan selanjutnya suhu udara pengambilan dan meningkatkan kecekapan EGR
· Integrasi sistem yang lebih baik: Mengurangkan kehilangan tekanan dalam litar EGR dan meningkatkan ciri -ciri tindak balas
Penggunaan teknologi EGR dalam bidang enjin diesel sepenuhnya menunjukkan kebijaksanaan jurutera dalam mencari keseimbangan di antara pelbagai matlamat. Ia bukan penyelesaian sejagat mahupun produk kompromi yang mudah, melainkan pilihan optimum pada peringkat teknologi tertentu.
Pematuhan dengan peraturan pelepasan: Piawaian pelepasan bahan NOx dan zarahan fasa keenam Peraturan Negara dan tahap ketujuh piawaian Eropah telah menetapkan keperluan yang lebih ketat, memaksa pengeluar untuk mengadopsi sistem EGR yang lebih cekap.
Dalam sektor kenderaan komersial, EGR telah menjadi ciri standard. Dengan peningkatan piawaian pelepasan kebangsaan, laluan SCR asal tidak lagi mencukupi untuk memenuhi keperluan pelepasan secara bebas. EGR Post - Teknologi rawatan sekali lagi menjadi laluan arus perdana. Berat - enjin kenderaan komersil tugas umumnya menggunakan skim kadar EGR yang tinggi (beberapa melebihi 30%), digabungkan dengan sistem SCR yang cekap, untuk memenuhi keperluan had NOx dalam peraturan VI dan VII.