1、第三章第三章 发动机的换气过程发动机的换气过程3-1 四冲程发动机换气过程四冲程发动机换气过程3-2 充气效率及其影响因素充气效率及其影响因素3-3 提高充气效率的措施提高充气效率的措施3-4 内燃机增压内燃机增压3-5 内燃机废气再循环内燃机废气再循环(EGR)系统系统 u要点：要点：换气过程评价方法、充气效率的定义；换气过程评价方法、充气效率的定义；影响因素；影响因素；改善换气过程的主要措施改善换气过程的主要措施吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院3-1 四冲程发动机换气过程四冲程发动机换气过程损失的来源损失的来源作用：排除废气，充入新鲜气体，为作用：排除废气，充入新鲜气体，为QW做物质准备做
2、物质准备.物理过程：物理过程：换气中缸压、排气背压、换气中缸压、排气背压、进排气门流通面积的变化进排气门流通面积的变化 换气过程：排气换气过程：排气+进气进气 吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院1.排气过程：气门开启排气过程：气门开启关闭关闭=180+oi+oc 由缸压分为自由排气和强制排气由缸压分为自由排气和强制排气 1）自由排气）自由排气 排气门提前开：排气门提前开：3080 CA，此时：此时：排气速度：声速排气速度：声速 超临界排气：总排气量的超临界排气：总排气量的60%（临界值）9.12)1(/;)1(kkbgbgkppppkRTc 排气量排气量 缸内气体状态缸内气体状态和排气门有效流通
3、截面和排气门有效流通截面积积;与与n、pb等无关等无关 吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院2）强制排气：）强制排气：下止点到上止点；活塞推出，主要克服排气阻力。下止点到上止点；活塞推出，主要克服排气阻力。排气迟关角：排气迟关角：1035CA 利用高速的气流惯性尽可能多排气。利用高速的气流惯性尽可能多排气。2.进气过程：进气门开启进气过程：进气门开启关闭关闭=180+io+ic 活塞下行，体积增加，气缸真空，吸气；活塞下行，体积增加，气缸真空，吸气；提前角：提前角：040 CA 足够开启面积，足够开启面积，阻力；阻力；迟关角：迟关角：4070 CA 利用气流惯性，多进气利用气流惯性，多进气 随发动
4、机工况，设计或控制最佳进气迟关角，对改善发随发动机工况，设计或控制最佳进气迟关角，对改善发动机性能至关重要。动机性能至关重要。吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院3.配气定时及气门叠开现象配气定时及气门叠开现象 配气相位图：进气相位配气相位图：进气相位 排气相位排气相位 气门叠开现象：气门叠开现象：在进气上止点，因进气提前角和在进气上止点，因进气提前角和 排气迟关角的存在，使进、排气门排气迟关角的存在，使进、排气门 同时开启的现象。同时开启的现象。作用：扫气、冷却，多进气；作用：扫气、冷却，多进气；缺点：过大时倒流。缺点：过大时倒流。非增压：非增压：2080CA 增压：增压：80160CA吉吉林林
5、大大学学汽汽车车学学院院4.换气损失换气损失 换气损失换气损失=进气损失进气损失(X)+排气损失排气损失(W+Y)W:膨胀膨胀损失损失W:膨胀膨胀损失损失泵气损失泵气损失=Y+X-d吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院 1）排气损失：包括）排气损失：包括 自由排气：排气门提前开引起的膨胀功减小自由排气：排气门提前开引起的膨胀功减小W 又称彭胀损失又称彭胀损失 强制排气：活塞推出废气所消耗的功强制排气：活塞推出废气所消耗的功Y；确定排气提前角的原则：确定排气提前角的原则：使使W+Y最小最小 提前角过大：提前角过大：W过大，过大，工质做工能力损失工质做工能力损失；提前角过小：自由排气段，派出量少，提前
6、角过小：自由排气段，派出量少，强制排气阻力强制排气阻力，Y 吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院2）进气损失：进气系统阻力）进气损失：进气系统阻力进气中气缸压力低于大气进气中气缸压力低于大气 压力的损失压力的损失X。所以：换气损失所以：换气损失=W+Y+X 泵气损失泵气损失=X+Y-d 进气损失进气损失0.5时，时，v 急剧下降；急剧下降；所以，即使所以，即使n，因单位时间充气量无法增加；，因单位时间充气量无法增加；功率得不到提高。功率得不到提高。故，必控制故，必控制Ma。限制限制Ma的措施：的措施：合理的配气相位；合理的配气相位；优化匹配活塞平均速度、优化匹配活塞平均速度、气缸直径及气门直径气缸
7、直径及气门直径)(2ocmmvmacCdDcM吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院3)多气门结构：多气门结构：进气流通面积的方法：进气流通面积的方法：气门直径、气门数气门直径、气门数布置布置。增大气门直径增大气门直径djdp；原因？原因？气门升程气门升程L:尽可能尽可能 L；一般，最大升程与气门直径比：一般，最大升程与气门直径比：L/dj=0.260.28多气门：减小气门处的流动损失多气门：减小气门处的流动损失 4气门：气门：2进进2排；排；5气门：气门：3进进2排排气门头部到杆身的过渡形状气门头部到杆身的过渡形状流线形流线形R r、r吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院4）改善配气机构：）改善配气机
8、构：多气门顶置布置。多气门顶置布置。凸轮驱动机构发展趋势：凸轮驱动机构发展趋势：SVOHV SOHC DOHC同名气门排同名气门排成两列时成两列时S 同名气门排同名气门排成一列时成一列时D 取消摇臂，提高气取消摇臂，提高气门响应性；门响应性；但凸轮升程受限但凸轮升程受限吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院2）进气道形状及进气管长度）进气道形状及进气管长度p进气道：形成进气涡流、滚流进气道：形成进气涡流、滚流流动损失增加。流动损失增加。合理设计进气道，形状渐缩，内壁面光滑，避免气流合理设计进气道，形状渐缩，内壁面光滑，避免气流急转弯；急转弯；p 进气管阻力：歧管等长度适当，内表面光滑，避免界面进气管
9、阻力：歧管等长度适当，内表面光滑，避免界面突变；突变；可变进气管长可变进气管长波动效应。波动效应。3）空滤器：）空滤器：作用：滤清，消声作用：滤清，消声 保证滤清的前提下尽可能减少阻力保证滤清的前提下尽可能减少阻力吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院措施二、合理选择配气定时措施二、合理选择配气定时n1n2进气迟关角的影响：进气迟关角的影响：c=40 CA:n=n1时，时，vmax;nn1：气门关，流动损失：气门关，流动损失，v c=60 CA：n1 vmax n2;vmax2n1，高速性，高速性；兼顾高低速措施：电控可变兼顾高低速措施：电控可变吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院1）可变配气相位机构）
10、可变配气相位机构（1）MIVEC（Mitsubishi Innovative Valve timing and lift Electronic Control）系统：）系统：特点：高低速特点：高低速2段式电控可变配气相位的控制机构段式电控可变配气相位的控制机构 高速摇臂高速摇臂高速凸轮高速凸轮低速凸轮低速凸轮低速摇臂低速摇臂T型柄型柄低速：控制油低速：控制油压不起作用压不起作用高速：控制高速：控制油压起作用油压起作用休缸控制休缸控制状态状态吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院高速控制模型：高速凸轮工作，低速凸轮空转；高速控制模型：高速凸轮工作，低速凸轮空转；进排气凸轮升程进排气凸轮升程，配气相位，
11、配气相位 低速控制模型：高速凸轮空转，低速凸轮工作；低速控制模型：高速凸轮空转，低速凸轮工作；进排气凸轮升程进排气凸轮升程，配气相位，配气相位 休缸控制模型休缸控制模型:高低速凸轮都空高低速凸轮都空 转转气缸不换气气缸不换气 停止工作。停止工作。吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院 MIVEC的控制效果及的控制效果及MIVEC的的 MD控制功能控制功能高低速运行模式切高低速运行模式切换点转矩相同换点转矩相同以免冲击振动以免冲击振动MD（Modulated Displacement）控制效果：泵）控制效果：泵气损失、冷损、排损气损失、冷损、排损 减小机械损失约减小机械损失约44%；热效率可提高热效率
12、可提高17%左右左右吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院(2)VVT-I(Variable Valve Timing-intelligent)系统：系统：特点：随特点：随n可连续改变进气凸轮轴相对曲轴的位置可连续改变进气凸轮轴相对曲轴的位置 改变配气相位。改变配气相位。1-1-油压控制阀油压控制阀 2-VVT-i2-VVT-i皮带轮皮带轮 3-3-螺旋齿轮螺旋齿轮 4-曲轴位曲轴位置传感器置传感器 5-5-机油泵机油泵 6-凸轮转角凸轮转角传感器传感器 系统组成：系统组成：吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院 控制原理：控制原理：驱动：油压控制驱动：油压控制柱塞柱塞齿轮齿轮4左右移动，此时左右移动，此
13、时 1-迟后侧油压室迟后侧油压室 2-进角侧油压室进角侧油压室 3-内齿轮内齿轮 4-柱塞齿柱塞齿轮轮 5-外齿轮外齿轮 6-带轮带轮柱塞内外表面形成柱塞内外表面形成反向螺旋齿轮反向螺旋齿轮内齿与凸轮轴蜗杆啮合内齿与凸轮轴蜗杆啮合3相对曲轴偏转相对曲轴偏转外齿与外齿与外齿轮外齿轮5啮合啮合带轮带轮6同步旋转同步旋转柱塞柱塞控制气门重叠角实控制气门重叠角实现内部现内部EGR吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院柱塞和凸轮轴构成涡轮蜗杆传动原理：柱塞和凸轮轴构成涡轮蜗杆传动原理：ECU控制油压控制油压柱塞左右移动柱塞左右移动凸轮轴相对带轮凸轮轴相对带轮转一定角度转一定角度配配气相位连续可变。气相位连续可
14、变。油压室油压室（迟后）（迟后）油压室油压室（进角）（进角）凸轮轴外齿凸轮轴外齿蜗杆蜗杆与柱塞内齿啮合与柱塞内齿啮合 带轮内齿带轮内齿与柱塞外齿啮合与柱塞外齿啮合 带轮带轮与曲轴链传动与曲轴链传动 曲轴曲轴传动带传动带带轮带轮外齿轮外齿轮柱塞齿轮柱塞齿轮凸轮轴凸轮轴吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院2）凸轮驱动油压控制式可变配气机构）凸轮驱动油压控制式可变配气机构 1-电磁阀电磁阀 2-摇臂摇臂 3-凸轮凸轮4-油压柱塞油压柱塞凸轮到气门之间为高压油路内设有油压柱塞；凸轮到气门之间为高压油路内设有油压柱塞；凸轮经摇臂将其升程转换为柱塞位移凸轮经摇臂将其升程转换为柱塞位移通过液压控制通过液压控制
15、气门开启。气门开启。改变摇臂支点位改变摇臂支点位置控制配气定时置控制配气定时 电磁阀控制油压腔内油电磁阀控制油压腔内油压控制气门的不同升程压控制气门的不同升程吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院3)无凸轮液压式可变配气机构无凸轮液压式可变配气机构 用电磁阀将高压共轨内油量进行合理分配用电磁阀将高压共轨内油量进行合理分配控制油压柱塞控制油压柱塞位置位置控制气门升程。控制气门升程。1-油压柱塞油压柱塞 2-位移传感器位移传感器 3-弹簧弹簧 4-数字脉冲数字脉冲5-三向阀三向阀油压式可变配气机构的特点：油压式可变配气机构的特点：控制自由度高，提高进排气效率控制自由度高，提高进排气效率 气门的丰满系数接
16、近气门的丰满系数接近1；主要缺点：存在气门落座速度的控主要缺点：存在气门落座速度的控制、电磁阀工作可靠性、以及成本高制、电磁阀工作可靠性、以及成本高的问题。的问题。为精确控制气门升程为精确控制气门升程设置气门位移传感器设置气门位移传感器吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院措施三、进气管长度及气流的动态效应措施三、进气管长度及气流的动态效应进气管对进气管对 v的影响：进气管长度的影响：进气管长度进气系统阻力；进气系统阻力；波动效应波动效应管道内压力波动管道内压力波动 1）可变进气管长度：从）可变进气管长度：从 进气阻力角度，越短越好，但气管进气阻力角度，越短越好，但气管长度长度低速充气效率低速充气效
17、率，且峰值，且峰值 。低速 低速区：低速区：气流速度低，流动气流速度低，流动损失不明显；损失不明显；动态波动效应动态波动效应 v 高速区：高速区：气流速度高，流动气流速度高，流动损失明显损失明显，v 高速吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院2）动态效应：惯性效应）动态效应：惯性效应 波动效应波动效应 用发动机间歇进排气产生的进用发动机间歇进排气产生的进排气管内压力波排气管内压力波 v(1)惯性效应：利用进气行程中产生的压力波，在进气门关惯性效应：利用进气行程中产生的压力波，在进气门关闭之前进气门处出现正压波闭之前进气门处出现正压波 v的效果。的效果。惯性效应原理惯性效应原理1-活塞活塞(手手)2-
18、气缸容积（弹簧）气缸容积（弹簧）3-进气阀进气阀 4-进气管气体质量（重块）进气管气体质量（重块）压力波：活塞运动时气缸压力波：活塞运动时气缸容积变化而产生负压引起容积变化而产生负压引起 活塞：激振源；活塞：激振源；缸内容积：弹簧缸内容积：弹簧;管内气流柱：惯管内气流柱：惯性质量。性质量。吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院本次进气行程中，进气压力波的固有频率：本次进气行程中，进气压力波的固有频率：Lcfg2当转速为当转速为n时，进气频率时，进气频率：120260nnfjc：进气管内气体的声速；：进气管内气体的声速；L：进气管当量长度：进气管当量长度 则定义惯性效应的波动次数则定义惯性效应的波动次
19、数：nLcffqjgg60时时，共共振振1)(60当nLcqg由此确定惯性增压由此确定惯性增压n所对应的进气管长度所对应的进气管长度 L吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院(2)波动效应：波动效应：利用进气门关闭后的进气管内压力波，来提高气缸进气量利用进气门关闭后的进气管内压力波，来提高气缸进气量的效果。的效果。进气管长度调节，故需与惯性效应同时考虑。进气管长度调节，故需与惯性效应同时考虑。进气门关闭：气门处向外传正压波，至管端反射进气门关闭：气门处向外传正压波，至管端反射;管端开口边界管端开口边界:反相，负压波；反相，负压波；负压波至气门处负压波至气门处反射负压；反射负压；负压波至管端负压波至管
20、端反射正压波。反射正压波。周而复始。周而复始。正压波与进气过程重正压波与进气过程重合时可提高充气效率合时可提高充气效率吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院波动效应：气体压力波在进气管道内波动效应：气体压力波在进气管道内2个来回完成一次振个来回完成一次振动，其固有频率为：动，其固有频率为：Lcfb4故，波动效应的波动次数为：故，波动效应的波动次数为：nLcffqjbb30 当当qb=1,2,时波动时波动效应与进气同步效应与进气同步,气门开启期与负气门开启期与负压波重合，压波重合，v 当当qb=1.5,2.5,时时,气门开启期间与气门开启期间与正压波重合，正压波重合，v 吉吉林林大大学学汽汽车车学学院
21、院3）惯性可变谐振增压进气系统）惯性可变谐振增压进气系统动态效应是进气管内压力波的谐振结果动态效应是进气管内压力波的谐振结果谐振效果谐振效果 同侧的同侧的1/3/5缸和缸和2/4/6缸各采用独立进气共振管、稳压箱和各自缸各采用独立进气共振管、稳压箱和各自的进气支管。的进气支管。稳压箱和各进气支管长度构成该气缸惯性增压系统。稳压箱和各进气支管长度构成该气缸惯性增压系统。长进气管长进气管2、稳压箱以及各气缸构成各自的共振系统。、稳压箱以及各气缸构成各自的共振系统。图图3-21 惯性可变共振谐振管惯性可变共振谐振管1-双节气门双节气门 2-共振管长共振管长 3-惯性增压惯性增压 4-切换阀切换阀 5
22、、7-共振增压共振增压 6-进气支管进气支管惯性增压惯性增压共振管共振管吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院低速时：第低速时：第1缸进气终了进气门关闭前，因进气压缩波作缸进气终了进气门关闭前，因进气压缩波作用，两个稳压箱内气柱经共振管共振用，两个稳压箱内气柱经共振管共振压力波反射到第压力波反射到第1缸，缸，进气充量，此时惯性增压系统停止工作。进气充量，此时惯性增压系统停止工作。令，共振长管内的气流质量简化为惯性质量令，共振长管内的气流质量简化为惯性质量（重块）；两个稳压箱简化为（重块）；两个稳压箱简化为2个弹簧。个弹簧。则，共振管内的气柱在则，共振管内的气柱在2个弹簧的作用下振个弹簧的作用下振动。
23、动。相对共振管进气支管（惯性系统）很短、相对共振管进气支管（惯性系统）很短、进气时气缸容积相对稳压箱容积很小，所以进气时气缸容积相对稳压箱容积很小，所以惯性很小可忽略。惯性很小可忽略。高速时：共振管内的气流及高速时：共振管内的气流及2个稳压箱（软弹簧）的气流个稳压箱（软弹簧）的气流 因其固有频率低而不共振；因其固有频率低而不共振；只有短的惯性系统的气柱共振而只有短的惯性系统的气柱共振而 v 吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院因排气能量大，温度高，所以排气压力波振幅大、传播因排气能量大，温度高，所以排气压力波振幅大、传播速度快、排气波动效应强烈；速度快、排气波动效应强烈；利用排气波动效应，气门重叠
24、期产生负压，多排气，减利用排气波动效应，气门重叠期产生负压，多排气，减少残余废气，减小泵气损失，少残余废气，减小泵气损失，充气效率。充气效率。措施四、排气管的波动效应措施四、排气管的波动效应吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院3.4 增压技术增压技术一、分类一、分类 增压的目的：增压的目的：，气缸充量，气缸充量，r，升功率，升功率，be和排放和排放 1)压气机驱动方式不同：机械增压压气机驱动方式不同：机械增压机械损失机械损失 废气涡轮增压废气涡轮增压回收废气能量回收废气能量 气波增压气波增压机械增压种类：机械增压种类：a)离心式，离心式，b)罗茨式罗茨式 c)滑片式滑片式，d)螺旋式螺旋式e)转子
25、活塞式转子活塞式利用排气压力利用排气压力波压缩进气波压缩进气吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院2)涡轮和增压器复合方式：涡轮和增压器复合方式：废气能量回收率，废气能量回收率，t 根据涡轮位置分三种：根据涡轮位置分三种：a)串联后复合增压串联后复合增压 b)串联前复合增压串联前复合增压 c)并联复合增压并联复合增压 涡轮转速：涡轮转速：50000180000r/min；发动机转速：发动机转速：18004000r/min；故均设减速器和离合器故均设减速器和离合器 a)b)c)吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院3)3)双增压联结方式：双增压联结方式：直列双增压：小型直列双增压：小型/大型增压器串联；大型
26、增压器串联；低速：小型增压器工作低速：小型增压器工作 中高速：大型增压器中高速：大型增压器切换阀切换阀切换阀切换阀 并列双增压：并列双增压：采用采用2个小型增个小型增压器兼顾高低速压器兼顾高低速避免各缸排气避免各缸排气干涉干涉吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院优点：优点：a，PL和和比功率比功率，单位功率造价；改善经济性；常单位功率造价；改善经济性；常用较大空燃比用较大空燃比HC、CO和碳烟排放和碳烟排放;相对自然吸气，回收排气能量，相对自然吸气，回收排气能量，t，排噪声排噪声;增压后，缸内压力和温度提高，滞燃期缩短，有利于增压后，缸内压力和温度提高，滞燃期缩短，有利于降低压力升高率和燃烧噪声。
27、降低压力升高率和燃烧噪声。增压技术的特点增压技术的特点:缺点：缺点：机械负荷和热负荷机械负荷和热负荷，影响工作可靠性和耐久性，影响工作可靠性和耐久性需需限限制缸内最高爆发压力。制缸内最高爆发压力。不能兼顾高低速；不能兼顾高低速；加速响应特性恶化。加速响应特性恶化。从排气能量变化到进气压力从排气能量变化到进气压力的建立的建立，需一定时间需一定时间吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院二、废气涡轮增压器的能量回收二、废气涡轮增压器的能量回收 根据排气能量利用方式涡轮增压器分为：定压增压根据排气能量利用方式涡轮增压器分为：定压增压 脉冲增压脉冲增压 1)定压涡轮增压系统定压涡轮增压系统最大能量的回收：排气
28、状态最大能量的回收：排气状态b下，废下，废气最大做功能力气最大做功能力=面积面积b-f-1-b；由由b状态膨胀到涡轮入口状态膨胀到涡轮入口(pT)的能的能量量=面积面积b-e-5-b；动能在稳压箱内转化为热量加热动能在稳压箱内转化为热量加热废气废气涡轮入口状态由涡轮入口状态由e变为变为e 实际推动涡轮工作的能量实际推动涡轮工作的能量=面积面积2-4-e-f-2+面积面积 i-g-4-2（扫气）（扫气）吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院能量平衡：推动涡轮工作的能量能量平衡：推动涡轮工作的能量 涡轮机效率涡轮机效率=涡轮机推涡轮机推动压气机做功所消耗的能量。动压气机做功所消耗的能量。）（压压气气机机
29、消消耗耗的的总总能能量量面面积积mC/CTTWWfegi)(特点：增压后特点：增压后泵气正功泵气正功=面积面积a-5-4-3-a。定压增压定压增压排气能量利用效率低：从损失能量排气能量利用效率低：从损失能量5-b-e-5中中只能回收一小部分，大部分能量排掉；只能回收一小部分，大部分能量排掉；定压增压定压增压低速转矩特性和加速响应特性较差。低速转矩特性和加速响应特性较差。WC=面积面积i-g-a-0=面积面积2-3-a-0+面积面积i-g-3-2扫气所需能量扫气所需能量进气压力进气压力pb压入气缸所需能量压入气缸所需能量C:压气机效率m:机械效率(增)吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院2）脉冲涡轮
30、增压系统：）脉冲涡轮增压系统：目的：尽可能目的：尽可能 废气能量废气能量(b-e-5-b)的回收利用率。的回收利用率。特点：将排气管设计成短而细；特点：将排气管设计成短而细；尽可能减小排气系统容积尽可能减小排气系统容积 使使排气直接迅速喷入涡轮机膨胀做功排气直接迅速喷入涡轮机膨胀做功 减小节流损失。减小节流损失。为减小各缸排气中压力波的相互干扰；为减小各缸排气中压力波的相互干扰；将相邻发火气缸的排气支管互相隔开，使将相邻发火气缸的排气支管互相隔开，使 同一根排气管内无其他缸同时排气现象。同一根排气管内无其他缸同时排气现象。=40%50%吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院3）定压增压系统与脉冲增压
31、系统的比较：）定压增压系统与脉冲增压系统的比较：定压增压系统：排气管容积大，脉动能量损失定压增压系统：排气管容积大，脉动能量损失 排气能量回效率排气能量回效率脉冲增压；脉冲增压；b2.5时时定压增压定压增压脉冲增压：扫气性脉冲增压：扫气性，因，因排压处于波谷排压处于波谷充气效率，充气效率，缸缸内高温零件热负荷。内高温零件热负荷。加速响应性：排管容积小加速响应性：排管容积小脉冲增压脉冲增压定压增压定压增压涡轮效率：脉冲增压涡轮效率：脉冲增压汽油汽油机，而机，而CO2含量少含量少可实施较可实施较大大EGR率率=40%50%。柴油机实施柴油机实施EGR后，在保持后，在保持经济性的前提下，可有效降低经
32、济性的前提下，可有效降低NOx排放量。排放量。吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院三、三、EGR系统系统 1）汽油机的）汽油机的EGR系统：机械式和电控式两种系统：机械式和电控式两种 机械式机械式EGR系统：进气压力和排气压力来调节系统：进气压力和排气压力来调节EGR阀阀开度开度控制控制EGR率。率。缺点：所能控制的缺点：所能控制的EGR率较小率较小515%，且控制自由度受，且控制自由度受限制。限制。电控电控EGR系统：由系统：由ECU控制电磁阀控制电磁阀任意控制任意控制EGR率；率；结构简单，且可精确地实施较大的结构简单，且可精确地实施较大的EGR率（率（1520%）。）。系统组成：由系统组成：
33、由EGR阀及其控制系统构成阀及其控制系统构成吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院EGR阀结构：与机械式基本相阀结构：与机械式基本相同；将同；将EGR阀的负压控制系统阀的负压控制系统电控式电控式用专用电磁阀控制负压用专用电磁阀控制负压室真空度室真空度安装在发电机上的真安装在发电机上的真空泵提供。空泵提供。1EGR开环控制系统开环控制系统 有三种：简单开关式；有三种：简单开关式；EGR率可变式；率可变式；背压修正式。背压修正式。ECU电磁阀电磁阀EGR阀阀吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院ECUVCM 电磁阀电磁阀 EGR阀阀 EGR率可变式：由台架标定率可变式：由台架标定:EGR率率-n-进气量三维进
34、气量三维MAP;ECU判断判断E/G工况工况 控制电磁阀控制电磁阀控制控制VCM阀的开关时刻阀的开关时刻 调节负压室真空度调节负压室真空度 控制控制EGR阀不同开度阀不同开度 实现实现EGR率率de控制。控制。吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院EGR阀位阀位移传感器移传感器 ECU 电磁阀电磁阀 2EGR闭环控制系统：提高闭环控制系统：提高EGR率的控制精度率的控制精度 特点：特点：EGR阀开度作为反馈信号阀开度作为反馈信号反馈控制反馈控制。或在进气稳压箱内设或在进气稳压箱内设EGR率传感器作为反馈信号率传感器作为反馈信号吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院2）柴油机）柴油机EGR系统：外部系统：外
35、部EGR和内部和内部EGR两种。两种。（1）外部）外部EGR系统系统特点：增压柴油机的特点：增压柴油机的EGR率率 pp-pj 中低速区：易实施中低速区：易实施EGR。但随。但随n和和负荷负荷，pj，在高速下难实现，在高速下难实现EGR。任何工况，都任何工况，都易实现易实现EGR；但压气机易污染、但压气机易污染、腐蚀；耐久性和腐蚀；耐久性和可靠性可靠性 吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院（2）内部）内部EGR系统系统通过排气门相位的控制通过排气门相位的控制易实现易实现EGR。机械式内部机械式内部EGR系统：系统：结构特点结构特点在排气相位凸轮之在排气相位凸轮之后专门设置一个后专门设置一个EGR凸
36、轮。凸轮。内部内部EGR率：通过率：通过EGR凸轮凸轮升程和半包角以及升程和半包角以及EGR凸轮工凸轮工作时刻来控制。作时刻来控制。吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院u要点：换气要点：换气的实质的实质进进气量？，进气成分？气量？，进气成分？实际实际循环的特点：换气过程的循环的特点：换气过程的各各损失损失影响动力性影响动力性 整车动力性、经济性整车动力性、经济性换气过程的作用：能量转换的物质基础，能源；换气过程的作用：能量转换的物质基础，能源；评价方法：相对量评价方法：相对量充气效率充气效率 绝对量绝对量进气密度进气密度增压中冷增压中冷 换气效果换气效果残余废气系数残余废气系数 进进气气成分成分E
37、GR提高充气效率的措施，技术特点提高充气效率的措施，技术特点 吉吉林林大大学学汽汽车车学学院院（1）了解四行程发动机换气过程及缸内压力变化特点，掌）了解四行程发动机换气过程及缸内压力变化特点，掌握时间面值、或角面值、进气马赫数、配气定时、换气损失、握时间面值、或角面值、进气马赫数、配气定时、换气损失、泵气损失的概念及影响因素。泵气损失的概念及影响因素。（2）掌握充气效率的定义，测定方法及影响因素，每循环）掌握充气效率的定义，测定方法及影响因素，每循环充量与每小时充量与发动机性能的关系。掌握残余废气系数充量与每小时充量与发动机性能的关系。掌握残余废气系数的概念及影响因素。的概念及影响因素。（3）掌握在结构设计方面提高充气效率的措施。）掌握在结构设计方面提高充气效率的措施。（4）了解发动机进排气管内动态效应对提高充气效率的影）了解发动机进排气管内动态效应对提高充气效率的影响，掌握本循环波动效应和前一循环波动效应的概念及影响响，掌握本循环波动效应和前一循环波动效应的概念及影响因素。因素。第三章 要求：
