基于步進電機的柴油機EGR系統開發與試驗研究Design and Experimental Research on Diesel Engine EGR Systems Based on Step Actuator

柴油機采用適當的廢氣再循環（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，隨發動機工況的變化控制相應的最佳EGR率，顯得尤為重要。隨著電子控制技術的發展，電控EGR技術得到廣泛的研究和應用，已成為發展趨勢。基于這種背景，在碩士論文研究期間進行了基于步進電機的柴油機EGR電控系統的開發與試驗研究。
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系統是通過排氣壓力和進氣壓力之差調節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，由此控制在循環的廢氣流量。這種電路雖然比較簡單，但是管路只有開/關兩種狀態，EGR率只取決于所開啟的閥門數，所以不能按要求精確控制EGR率。為滿足越來越嚴格的排放法規的要求，需要針對發動機不同工況、條件（冷卻水溫等）來精確控制EGR率，所以開發出一套可精確控制EGR率的電子控制系統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，進行了基于步進電機的EGR控制系統的硬、軟件設計，包括控制系統與PC機之間的串行通信，并進行了相關試驗標定和驗證。所設計的EGR控制系統的輸入信號由霍爾傳感器采集的轉速和油門位置信號組成，由此判斷發動機的工況，以精確控制對應該工況的最適合得EGR閥開度。在所設計的控制系統中，采用了優化控制MAP圖并查詢MAP的控制方法。
試驗結果表明，所開發設計的系統工作可靠、有效；并在不影響發動機的其它性能指標（煙度排放除外）的前提下，可顯著降低NOx排放；為了在大負荷工況下也能有效降低發動機的排放，需要對EGR控制系統和噴射系統等需進行進一步改進和匹配研究。