egr阀(废气循环)对油耗和性能都没啥帮助吧?
的有关信息介绍如下:
不是只为了减少NOx,任何影响工质进出、燃烧过程的技术,对油耗和性能都有影响。
柴油机就不提了,比较常见。
对于汽油机来说,以前使用EGR主要是为了降低NOx,事实上即使通过EGR主要是为了“减少NOx”,对燃烧的影响也会给油耗和性能造成区别的。
而现在主要则是为了油耗。
从定义上来说,“废气”都是缸内燃烧后的气体,但是从工质流动的角度上来说可以分为两种:
1.一种是“残余废气”,是指燃烧后从排气门开启到排气门关闭的这段时间,没来得及排出缸外 ,一直留在缸内直到下一个循环的废气。这部分废气占循环气体总和的比例叫做“Residual gas fraction”,即RGF。
2.一种是“循环废气”,是指燃烧后已经从排气门流出缸外的气体,经过管道再次进入气缸的废气,这部分是所谓的"Exhaust gas recirculation",即EGR,EGR如果直接过缸盖冷却不过中冷,叫做热EGR;假如经过中冷则叫做冷EGR。
只看EGR而已的话。
RGF可以通过VVT来进行调整,如果其所占比例过大,就会影响到燃烧导致性能下降,一般来说RGF不能超过30%,以下是一个计算实例,只做了进气正时的扫描,每条曲线分别代表一种工况随正时变化的结果,工况分别是哪一些,就不描述了,要通过正时来调整RGF是可以的,但是范围比较有限,而且为了刻意达到比较高的RGF来改善泵气损失时,燃烧可能已经恶化导致油耗升高。
导入EGR会使得RGF显著增多,所以导入EGR的量要以RGF的上限来界定一个范围。
以下的每条曲线代表一种工况,包含了某几个转速在3bar/5bar/8bar的情况。浅蓝色的曲线在EGR达到20%+以后BMEP往下掉,说明废气过高已经无法稳定在这个工况下了,实际上这个工况的RGF上限比30%还低。
但是油耗是有影响的,两条低负荷工况曲线在EGR比较高的时候BSFC下降比较明显,而负荷或者转速比较高的另外几条曲线,BSFC最佳的时候EGR的值比较小。
由于EGR显著提高了RGF,也就提高了进气压力,相当于进气时缸内与缸外的压差没有那么大,可以改善泵气损失的情况。
如前面所说,VVT本身可以调整RGF,所以采用EGR的时候通常也会使用VVT。
当然这只是一个例子,实际上EGR能够影响到3%左右的BSFC,少数工况到5%也有。
低转速、中小负荷的时候,可以加大EGR的比例,高转速、高负荷的时候,则要降低EGR的比例。典型的EGR MAP是这样的:
显而易见EGR能够通过降低燃烧温度来减少NOx,也能通过泵气损失的改善来影响油耗。
然而由于降低了缸内温度,尤其是冷EGR,一定程度上可以抑制爆震,因此可以适当提高压缩比,而提高压缩比就是提高热效率,改善油耗最直接最有效的方法。
这也适用于一些采用增压高度Downzing的机型,因为EGR同样可以降低排气的温度,排温降低就意味着增压器的要求降低,提升发动机的性能也就更容易。
因为EGR对降低温缸内温度、排温是有贡献的,所以通常EGR也会组合电子调温器等等的冷却技术,对温度进行更精确的控制。
总而言之,EGR对油耗和性能是有影响的,对油耗的改善在3%左右,假如考虑到VVT、提高压缩比、增压器等等技术的相互增益,进而选择一组合适的技术路线,要达到一个比较吓人的数字也是可以的。
这两张图是Southwest research institude的公开结果,随便看看吧。



