基于步進(jìn)電機的柴油機EGR系統(tǒng)開發(fā)與試驗研究

基于步進(jìn)電機的柴油機EGR系統(tǒng)開發(fā)與試驗研究Design and Experimental Research on Diesel Engine EGR Systems Based on Step Actuator

柴油機采用適當(dāng)?shù)膹U氣再循環(huán)（Exhaust Gas Re-circulation，EGR）是降低氮氧化物（NOx）排放的一種非常有效的方法。但是過大的EGR率將會降低熱效率，使經(jīng)濟性、動力性下降，而且微粒排放物增加，EGR率過小則降低NOx的效果不明顯。所以，隨發(fā)動機工況的變化控制相應(yīng)的最佳EGR率，顯得尤為重要。隨著電子控制技術(shù)的發(fā)展，電控EGR技術(shù)得到廣泛的研究和應(yīng)用，已成為發(fā)展趨勢?；谶@種背景，在碩士論文研究期間進(jìn)行了基于步進(jìn)電機的柴油機EGR電控系統(tǒng)的開發(fā)與試驗研究。
至今，柴油機上采用的EGR控制方式主要有機械式、氣電式和電控式三種。機械式EGR系統(tǒng)是通過排氣壓力和進(jìn)氣壓力之差調(diào)節(jié)EGR閥以控制EGR率，這種方式的EGR率可控制范圍較小，而且控制自由度受限制，所以已基本淘汰；氣電式系統(tǒng)是通過控制真空管路的通/斷或者真空度，來控制EGR閥的開/關(guān)，由此控制在循環(huán)的廢氣流量。這種電路雖然比較簡單，但是管路只有開/關(guān)兩種狀態(tài)，EGR率只取決于所開啟的閥門數(shù)，所以不能按要求精確控制EGR率。為滿足越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)的要求，需要針對發(fā)動機不同工況、條件（冷卻水溫等）來精確控制EGR率，所以開發(fā)出一套可精確控制EGR率的電子控制系統(tǒng)和方法是很有必要的。
所以，針對GW2.8T柴油機，為有效降低NOx排放量，進(jìn)行了基于步進(jìn)電機的EGR控制系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)計，包括控制系統(tǒng)與PC機之間的串行通信，并進(jìn)行了相關(guān)試驗標(biāo)定和驗證。所設(shè)計的EGR控制系統(tǒng)的輸入信號由霍爾傳感器采集的轉(zhuǎn)速和油門位置信號組成，由此判斷發(fā)動機的工況，以精確控制對應(yīng)該工況的最適合得EGR閥開度。在所設(shè)計的控制系統(tǒng)中，采用了優(yōu)化控制MAP圖并查詢MAP的控制方法。
試驗結(jié)果表明，所開發(fā)設(shè)計的系統(tǒng)工作可靠、有效；并在不影響發(fā)動機的其它性能指標(biāo)（煙度排放除外）的前提下，可顯著降低NOx排放；為了在大負(fù)荷工況下也能有效降低發(fā)動機的排放，需要對EGR控制系統(tǒng)和噴射系統(tǒng)等需進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)和匹配研究。