廢氣再循環對車用柴油機性能影響的研究

歸孫福

摘要：我國人均消費水平逐年上升，汽車已經走進千家萬戶。柴油汽車被已經被廣泛地使用在我們的生活中。車用柴油機的使用已經大大改善和提高了我們的日常生活。但是柴油汽車出現也會給我們的生活帶來一定的問題，如環境污染和能源危機的背景下[1]，世界各國對汽車的排放制定出更嚴格NOX排放標準，世界上很多國家都在加快步伐開展柴油機廢氣再循（EGR）技術的測試試驗研究。從現階段來看使用EGR技術可以很好地降低汽車尾氣中的氮氧化物有毒氣體的排放。

關鍵詞：柴油機;廢氣再循環;NOX

當今社會人們逐漸提高了對汽車的性能及排放的要求，特別是對環境領域的影響，有關部門既定出了嚴格的規定。是因為柴油機有著很高的熱效率、良好的工況環境適應性、功率范圍較大，柴油機在汽車領域上的地位越來越重要，目前已經被在各行各業中廣泛被使用，汽車柴油機的大量使用，伴隨而來的是NOX的大量排放造成環境的污染和柴油的大量消耗造成的能源危機。

廢氣再循環技術是目前世界上用于減少柴油機尾氣NOX排放的重要方法。通過把汽車排放出的尾氣重新引進進氣歧管，再次進到氣缸中燃燒，以抑制氮氧化物的產生。NOX在高溫和富氧環境中，經混合氣中的氮氣和氧氣發生氧化還原反應產生的產物。燃燒溫度越高，氮氧化物越多。廢氣中有大量的CO2。CO2是一種不參加化學反應的氣體，新鮮的混合氣中滲入一定的廢氣后，CO2在單位的新鮮混合氣中所占成分增多，但是CO2不參與氧化還原反應，反而能吸收大量的熱，所以燃燒溫度下降，抑制了NOX生成。

但是，廢氣再循環系統會把廢氣重新導入發動機氣缸內，導致混合氣的發火性能和發動機輸出的有效功率下降，影響發動機的正常運行。特別是在發動機怠速、小負荷及發動機冷啟動，再循環的廢氣導致發動機的性能大大下降。在使用帶有廢氣再循環系統的發動機時，要研究發動機NOX排放量最惡劣的工作條件下，適當進行廢氣再循環。

在此之前，美國、日本以及西歐的部分工業國家專門針對汽車尾氣排放的CO、HC、NOX? 等有害物質，做出了相應的法律制約，從而直接促進了對低污染車用發動機和對排氣凈化設施的研究。國外首先把廢氣再循環技術在柴油機上使用，從純氣動不帶冷卻循環到帶冷卻循環最后到電控EGR技術。柴油機排放控制是目前柴油機技術領域關注的焦點，柴油機排放的難點在于控制NOX 和PM。對于NOX，目前最主要的手段是采用EGR技術，廢氣再循環技術已經接近完善，成為國外車用發動機滿足排放標準重要措施。

我們國家在近幾年對環境保護的力度越來越大，尤其是在汽車排放指標的要求也越來越嚴，制定出了很多專門的法律法規，為了減小汽車給我們的生活環境帶來的污染，在發動機上應用EGR技術，現在我國成為研究熱點，特別是在車用柴油機上的。我國的高校、科研單位對廢氣再循環做了很多的實驗研究，但時該技術在國內還不是很成熟。

在不改變發動機轉速和負荷以及噴油時刻情況下，通過改變不同的EGR率。當增加EGR率時，發動機缸內新鮮充量相對減少，新鮮空氣量減少，新鮮空氣與廢氣的混合，局部氧濃度降低;同時發動機氣缸內平均壓力和溫度都在降低，發動機的循環功減少;EGR率的增加會使殘余廢氣系數升高，放熱率下降，發動機的平均指示壓力下降，發動機的指示功也相對減少;增大EGR率，發動機有效功相應減少，動力性能有所下降，同時發動機的燃油消耗率升高，經濟性能相應的也會變差;增加氣缸內的EGR量，會使發動機缸內溫度下降[26]，有效抑制了NOX的生成。另外，當增加EGR率到40%時，燃燒嚴重惡化，即EGR率應該控制在30%左右為最佳。

在不改變發動機轉速、負荷的前提下，通過變化噴油時刻和EGR率。EGR率一樣的條件下，提前發動機的噴油時刻，會使發動機缸內平均壓力增大;提前發動機的噴油時刻，發動機放熱率也會相應增大;提前發動機的噴油時刻，缸內的NOX濃度增加。

發動機轉速一定，噴油量控制負荷。負荷增大，缸內工質增多，壓力越大;負荷增大，放熱率增大，EGR率較大，負荷較小時，最大放熱率峰值差值越明顯;負荷增大，發動機的有效功率越大，同時發動機有效油料消耗率下降;負荷增加，缸內NOX濃度增大。另外，30%負荷，EGR率在30%時發動機NOX濃度較小，同時有效燃油消耗率迅速升高，嚴重的影響發動機的經濟性能。所以負荷減小時，應減小EGR率。

負荷不變，通過改變發動機轉速和EGR率。增加轉速，發動機缸內壓力峰值相應減小;放熱率峰值隨轉速的增加反而減小;有效功率隨著發動機轉速的增大而升高，動力性性能就越好;在較大的EGR率時，發動機的轉速應適當提高。

結論

綜合數據分析表明EGR率控制在30%左右為最佳。

參考文獻：

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