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2006 年 8 月农机化研究第 8 期

内燃机废气再循环(EGR)率评价方法研究

庄兵,罗福强,李占成,黄贤龙
(江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江 212013)

摘要:废气再循环(EGR)率的合理控制对 NOx 的净化效果和整机排放极其重要。为此,分析比较了各种
EGR 率的评价方法,提出了新的 EGR 率评价指标比废气再循环率ηEGR ,同时阐明了 EGR 率闭环控制的必要性
及其控制方法。
关键词:能源与动力工程;废气再循环(EGR)率;理论研究;内燃机;评价指标
中图分类号:TK423 文献标识码:A 文章编号:1003—188X(2006)08—0203—03

如图 1 可以看出,冷 EGR 的 NOx、PM 都比非冷
0 前言
却 EGR 要低,油耗也较低。因此,一般采用冷 EGR,
废气再循环(EGR)是目前降低车用柴油机和汽即在与新鲜进气混合之前对 EGR 的循环废气采用空
油机 NOx 排放的最有效措施之一。试验研究证明, 冷器进行冷却。如何精确测量 EGR 率则是进行 EGR
EGR 率为 15%时,NOx 排放可以减少 50%以上;EGR 控制的前提。就目前的技术条件而言,很难精确地
[1]
率为 25%时,NOx 排放可以减少 80%以上。但随着测定废气再循环率。EGR 率被定义为再循环的废气
EGR 率的增加,发动机燃烧速度变慢,燃烧稳定性量与吸入气缸的进气总量之比,表达式比较多,但
变差,HC 排放增加,动力性和经济性下降[2]。为了基本上可以分为质量流量型、容积流量型、二氧化
使 EGR 率控制在合理的范围内,一般采用基于转速碳浓度型 EGR 率 3 大类。对于冷 EGR,三者在数值
和负荷 MAP 图的开环控制,但是为了保证内燃机 NOx 上相等。
排放控制的稳定性和准确性,闭环控制成为发展趋
再循环废气 a r A r
势[3],这就对 EGR 率评价方法的实用性与准确性提
出了新的要求。本文就内燃机试验和实际运行中的
排气
进气 P a
EGR 率的评价方法进行了分析,并提出了新的 EGR C
率评价方法。
P in 内燃机 P ex

1 内燃机 EGR 系统中 EGR 率的评价指标
节流阀
内燃机废气再循环系统分为冷 EGR 和热 EGR 两图 2 EGR 系统简化数学模型
种。NOx 的减少量与 EGR 的温度有较大关系,如图 1 质量流量型 EGR 率( EGRm )
所示。废气再循环率是衡量 NOx 排放的重要指标。合
%
100 理调整 EGR 率的大小,既能降低排放,又不会降低
80 内燃机的性能。图 2 为简化了的 EGR 系统的数学模
型,由流体力学及传热学推导得到质量流量型 EGR
60 [4]
率计算公式为
40
P
α A 2g ex ()P − P
20 r r RT ex c
Gr ex (1)
EGRm = = ×100%
G + G V nP η P
0 a r L in γ ex
NOx PM SFC + 2g ()Pex − Pc
2RaTin RTex