废气再循环系统在车用发动机上的应用研究 the aplication research of egr technology to vehicle engine.pdfVIP

第2期(总第168期) 车用发动机 No．2(SerialNo．168) ENGINE 2007年4月 VEHICLE Apr．2007 ·综合评述· 废气再循环系统在车用发动机上的应用研究 林建华，倪计民 (同济大学中德学院AVL内燃机基金教研室，上海9．01804) 摘要：介绍了EGR系统结构原理、N0：的形成机理以及EGR技术对抑制NO：生成的理论基础；比较了柴油 机和汽油机最优EGR率特性场的分布状况；分析了几种常用EGR率的测量方法、测量原理及其应用范围。着重 阐述了不同工况下不同EGR率对发动机动力性、经济性及排放性能的影响；最后指出EGR率优化过程中应该考 虑的几个重要设计原则。 关键词：内燃机}废气再循环；排放控制；氮氧化物 文献标志码：A 文章编号：1001—2222(2007)02—0001—04 中图分类号：TK411．5 NQ是汽车废气中主要排放物之一，排放法规 的下降使燃烧恶化，限制HC和CO的进一步氧化， 对其限制非常严格。废气再循环(EGR)技术可有这将导致发动机的热效率下降，同时不利于HC和 效降低发动机NQ排放，已经成为汽车发动机必不 CO的排放。因此，提高发动机的指示指标及改善 可少的排放控制措施之一。国外早在20世纪70年发动机HC，CO排放与改善Nq排放之间存在着 代就开始了EGR技术的研究，并率先在汽油机上 矛盾，应综合考虑这些因素，并给予必要的折中。 应用，取得了很好的效果；90年代后EGR技术开始1．2 EGR系统的作用机理 广泛应用于柴油机。我国目前对EGR技术的应用 EGR技术是通过降低缸内最高燃烧温度以及 研究处于起步阶段。 缸内混合气中o：的体积分数，破坏N晚的生成环 境，从而降低Nq的排放。普遍认为可由以下3个 1 NOx生成机理及EGR系统原理 理论解释。 1．1 NO，的生成机理及控制 1．2．1 比热容假说 NQ的主要成分是N0，有少量的继续氧化产 在发动机的可燃混合气中掺入一部分CO：， 200 H：0和N：等惰性废气，前两者的比热容均高于新 物NO。。N0是在高温燃烧下(大于2K)，由分 解的氧原子和氮原子发生反应而生成的，故NO的 鲜混合气。因此，新旧气体混合后的工作混合气的 生成量在很大程度上取决于燃烧温度，此外还与O： 总热容量也随之增大，在气缸内燃料总放热量不变 的体积分数直接相关。在稀燃时，0：体积分数足够 的情况下，混合气燃烧产生的最高燃烧温度就会降 大，N0的生成主要取决于燃烧温度；在浓混合气条 低，降低的幅度与增加的比热容成正比。 件下，N0的生成量主要取决于0。的体积分数。所 1．2．2稀释假说 以，NO体积分数最大点应该出现在混合气略稀、火 EGR对NOx的影响是由于增加了混合气中惰 焰燃烧温度较高的工况点，即过量空气系数(屯)在 性气体量，一方面使气缸内的0：体积分数下降；另 1．1～1．3的区域内，燃烧温度很高的过浓混合气区一方面惰性分子降低了链式反应的速率，使燃烧的 和0：体积分数大的过稀混合气区都不会产生很高 绝热火焰温度降低，从而使NOx的生成量下降。 的NO体积分数。 1．2．3点火或着火延迟假说 从N0的生成机理可以看出，为了降低发动机 对汽油机而言，该理论认为EGR将一定数量 NO排放量，可以采取降低燃烧室峰值火焰温度，降 的排气引入进气管，造成进气管真空度略下降，从而 低NO生成阶段的O：体积分数，缩短燃烧气体在 使真空提前角滞后，引起了点火延迟，而点火延迟会 高温下的滞留时间等