自动再循环阀典型的自动再循环系统

自动再循环阀系统中自动再循环阀集止回阀、流量感知、旁路控制阀、多级降压功能于一体，不需要动力源和控制系统。

自动再循环阀应需而生。对离心泵而言，需要有一段旁路以防止在低于规定的最小流量下运行而产生过载及过热汽化对泵造成损坏。在火电厂，给水泵的出水量是随锅炉负荷而变化的。在启动时或在负荷很低时，给水泵很可能在给水量很小或给水量为零的情况下运行，水在泵体内长期受叶轮的摩擦发热，而使水温升高，水温升高到一定程度后，会发生汽化，形成汽蚀。造成给水泵的损坏。

为防止上述现象的发生，在给水泵出口至除氧器(或冷凝器)水箱之间安装再循环系统，在给水泵刚启动或在给水量小到一定程度时，可打开再循环系统。将一部分水返回除氧器水箱，以保证有一定的水量(一般约为额定流量的30%)通过水泵，而不致使泵内水温升高而汽化。而当给水量处于正常条件下时，关闭再循环系统。

以往的控制方式是由复杂的控制系统组成泵的保护及控制系统。再循环系统由最小流量阀、止回阀、流量测量系统组成。系统中流量测量系统确定何时开启或关闭再循环系统;

止回阀的目的是只允许水泵往外送水，而不允许水反向流回水泵。防止水泵突然停止运转时，高压水反向流回水泵造成水泵倒转;最小流量阀保证在再循环系统处于开启状态时高压水经过减压使阀出口压力与除氧器(或冷凝器)水箱压力接近而不致造成除氧器(或冷凝器)水箱压力震荡和发生汽蚀。显然，再循环系统中最主要的、工作条件最恶劣的无疑是最小流量阀。

自动再循环阀为自力式控制阀，不需要外部供给能源。与传统的控制阀系统相比，具有以下显著优势:

在前期产品采购、安装调试，以及后期的维护方面，具有显著的成本优势，总体费用比传统控制阀系统低2/3

旁路流量可调节控制，阀门整体运行具有高经济性

完全机械结构，依靠流量控制阀门，不需要额外的能源

实现泵的保护仅仅只需一个阀，不需其他额外组件。因此不受系统故障影响。

主流道中的止回阀与旁路成为一个整体

几乎免维护

l 结构简单、运行可靠稳定，只有少量运动部件

l 降低了设备的投资成本

l 无须热闪蒸发生

l 不须附加电源及控制信号

l 设计简化安装方便

l 结构紧凑自动运行，不需要执行机构

l 失效保护开启旁路

l 同样适用调速泵系统

产品图片:

博格华纳最近成功推出新一 代电控废气再循环阀，该阀成功的批产于康明斯11.9升和15L两款商用车柴油机。新一代商用柴油机EGR阀集成了博格华纳先进的EGR阀技术和驱动器技术，能有效的降低柴油机排放并能满足最苛刻的商用车柴油机耐久性和可靠性要求。

博格华纳排放系统总裁兼总经理Thomas Waldhier博士表示:"当前的商用和工业柴油发动机都需要使用最先进的废气再循环系统，以降低发动机的燃烧温度从而减少有害的氮氧化物排放。随着这一细分市场排放标准的要求愈加严格，我们预计，对我们废气再循环系统的需求将会显著增加。"

博格华纳新一代的电控蝶形废气再循环阀旨在减少氮氧化物(NOx)的排放，它的特点在于可以提供精确的快速响应控制，并且能够在最严酷的工作环境中提供高流量、密封性卓越、耐腐蚀以及可靠的运行。所有主要的元件(包括外壳体和阀片)都是采用不锈钢制造而成，经久耐用。

这种蝶形废气再循环阀是由博格华纳的无刷电机驱动。凭借其强劲和可靠的齿轮组，该执行器能够提供很高的工作扭矩、快速的响应以良好的耐久性。在无刷电机驱动器内部，传感器可将反馈信息提供给闭环控制系统，以确定蝶形废气再循环阀的位置，并确保对再循环废气的精确控制。这种无刷电机驱动器集成了电子驱动、智能控制技术并且经过了严格的可靠性验证，可应用于多种动力总成产品。它可提供智能和非智能两种版本，并且对于热端布置还可以进行水冷。

STC最小流量再循环调节阀要串级式结构和迷宫式结构两种。流体通过曲折通道，目的是消耗流体能量，降低流速，防止液体空化。

尾气再循环--ExhaustGasRecirculation

​汽油机中节气门全开时更低的燃油消耗

通过与浓混合气和稀燃相比较，图1详细描述了高负荷工况尾气冷却再循环的潜力。试验结果是在转速为4000r/min和节气门全开(扭矩为260Nm，平均有效压力=1.9MPa)，没有发动机扫气压力梯度即p2(中冷器之后气体压力)=p3(进入涡轮之前的尾气压力)的工况点下测得的。该图说明混合气体被冷却后的尾气中和，减少了爆震倾向，允许更早的燃烧相位，比稀混合气燃烧更稳定。效率的提高使得燃油消耗达到了稀燃水平，并且排气温度较低。

图1 高负荷工况尾气冷却再循环的潜力

3种EGR实现路径的分析

图2展示了3种不同的EGR实现路径。方案A为最大压力梯度的EGR路径(从尾气进入涡轮之前导出并且在压缩机之前导入)，方案B为一个高压循环路径，方案C为尾气从涡轮之后导出并且在压缩机之前导入的低压循环。一般来说，在方案A和方案C中EGR冷却是非常重要的，因为压缩效率不仅受到增加的气体流量影响，同时受到压缩机进气温度影响。方案A对于涡轮增压器的工作性能总体来说影响较小，但是，与方案B相似，这种布置会影响发动机瞬态响应速度，因为从空气动力学观点来说，增大了的涡轮前端缓冲体积降低了涡轮增压器动态"刚性"。因此方案A和方案B在尾气冷却的高温侧靠近涡轮处需要一个尾气控制阀。在方案B中，虽然涡轮前端与压缩机和中冷器后端之间的驱动压力梯度较低，但是压缩机因此完全不受EGR的影响:不管燃烧残余中的污染物还是冷凝水都不会对压缩机造成危害。而且，这一方案不需要设计更大的压缩机来满足附加的尾气流量的压缩需求，从而不需要对排气涡轮增压器的瞬态响应做出折衷处理。

图2 3种不同的EGR实现路径

最初的研究是在方案A上进行的。与浓混合气的标准标定相比，在转速5000r/min时，外部尾气冷却循环能降低燃油消耗达17%。除了燃油消耗显著降低外，带有尾气冷却循环的燃烧过程中还有更重要的优点:发动机排放物显著降低，包括NOX(降低达30%)和HC及CO(均可降低达80%)。在批量产品的应用中，方案B的高负荷工况尾气冷却循环的潜能已在一定的发动机工作范围内得到证实。不过正如人们所预料的，扫气压力梯度随着EGR比率提高而降低，使得在扫气压力梯度尚未完全形成之前，方案B中可能达到的最大EGR导入率就实现了。在进气被EGR稀释的情况下，进气压力提升的必要性也被证实(见图2方案A)，因为发动机实行尾气再循环时需要增加扫气气流量。

通过马勒快速启闭空气脉动阀提高压力梯度

上述现象说明尾气再循环在简单的机械增压发动机上应用的局限性，因此需要视应用情况进行详细的开发工作。在高负荷工况EGR系统中对于提高驱动压力梯度的一般途径有两个:

1.带有相对较大尺寸低压涡轮增压器的"两级"增压:这类人们较熟悉的发动机增压配置在较宽的可能发生爆震的高负荷运行区域中不需额外的改进就能获得期望的逆向扫气梯度;

2.利用进气系统压力波动间歇降低EGR入口处的局部压力:在这方面，马勒正在成功地进行快速启闭空气脉动阀(SLV)的试验，这一试验目前在商用车发动机中进行，以期在靠近节气门全开的工况点上实现EGR。

对于发动机的热管理来说，所需要EGR冷却能力的估计基于1台两片式EGR冷却器。在发动机额定功率140kW及尾气循环率15%等边界条件下，尾气再循环导管所需的散热功率大约为24kW。分析中设定排气温度为980℃。

通过快速启闭阀和尾气再循环冷却器方面的专业技术，马勒集团为完善尾气再循环系统做出了有实际意义的贡献。

在改善抗爆性能或降低排气温度的众多实现方法中，高负荷工况下尾气冷却再循环(EGR)逐渐成为关注的焦点。它不需要对涡轮增压系统、喷射系统或尾气后处理系统进行重大变动。这种技术，使得在节气门全开时燃油消耗降低大约15%。此外，由于它和传统三元催化剂(λ=1)排气后处理技术的兼容性而更具吸引力。