浅谈柴油机废气再循环技术

【摘

 要】详细介绍了废气再循环 EGR 工作的基本原理，EGR 技术主要存在问题和设计控制

原则，以及

EGR 在实际工作中的应用和其发展前景。

　　【关键词】柴油机；

EGR；NOx

　　

1、EGR 概述

　　随着日趋严重的环境污染问题的加剧，世界各国对发动机排放的法规越来越严格，从
而促进了对低排放发动机的研究。近年来，人们对发动机排放给予了高度重视，特别是废气
再循环技术在柴油机中的应用

[1-4]对于降低排放污染物、达到环保要求，起到了良好的效果。

　　

EGR 系统将柴油机产生的废气的一部分送回气缸，由于再循环废气具有惰性，不参加

化学反应，进入缸内的混合气被稀释，氧气浓度降低，从而可燃混合气的发热量降低；另
外由于废气中

CO2 及水蒸汽的热容量较大，降低了缸内的高峰温度，这两者都使柴油机燃

烧过程的着火延迟期增加，燃烧速率变慢，缸内最高燃烧温度下降，从而破坏了

NOx 生成

所需高温富氧的条件，使柴油机的

NOx 排放降低[5]。特别是在大负荷时，效果尤为显著。但

采用

EGR 后，在不同的工况点，烟度和燃油消耗率有所增加，高负荷时增加更为明显。在

大负荷下，为了保证微粒排放不致过大，取相对较小的

EGR 率，而在小负荷时，微粒排放

小，可取大的

EGR 率。

　　

2、EGR 技术主要存在问题和设计控制原则

　　

2.1 目前 EGR 技术主要存在的问题

　　（

1）采用 EGR 系统后，若 EGR 率[6]控制不当，极易造成柴油机经济性恶化，其它排

放污染物和烟度的增加；（

2）在低负荷时，EGR 将影响柴油机的工作稳定性；（3）在高

负荷时，

EGR 将影响柴油机的动力性；（4）EGR 中颗粒可能造成柴油机活塞环、气缸套等

零部件磨损加剧和对机油的污染，进而可能影响柴油机的可靠性和寿命；（

5）EGR 的废

气温度过高，会影响柴油机的充气效率，并会有降低燃温度的效果；（

6）各缸 EGR 分配

均匀性和瞬态响应性不宜同时兼顾。
　　

2.2 设计控制原则

　　根据

EGR 技术主要存在的问题，一般设计控制原则为：（1）随着负荷的增加，使

EGR 率增加至允许限度；（2）在怠速及低负荷时，NOx 排放浓度较低，为保证柴油机的
正常燃烧，即工作稳定性，不进行

EGR；（3）暖机过程中，柴油机温度低，NOx 排放浓

度也较低，为防止

 EGR 恶化燃烧稳定性，进行 EGR；（4）在大负荷、高速或油门全开时，

为保证柴油机的动力性，一般不进行

EGR；（5）加速时，为保证汽车的加速性及必要的

净化效果，

EGR 在过渡过程中起作用。

　　

3、废气再循环 EGR 的应用

　　

3.1 车用 EGR 系统的作用

　　（

1）车用 EGR 系统对于改善柴油机 NOx 的排放效果显著，图 2 中最大扭矩转速时大

小

EGR 率在中低负荷均能有效改善 NOx 排放，最高降幅为 55%。但是在高负荷工况，EGR

对发动机其他性能的影响逐渐显现。
　　（

2）车用 EGR 系统对于柴油机动力性和经济性影响较小。扭矩平均降低幅度小于

10%，油耗增加最大幅度也只有 4%左右。
　　（

3）从试验结果得出的 EGR 率 MAP 图图 3 中表明：低负荷适当增大 EGR 率，中负

荷选取适中

EGR 率，高负荷阶段，适当减少 EGR 率或者停止 EGR。图中数据显示，其最大

EGR 率约为 20%，出现在 3200r/min 左右，负荷小于 25%，而当发动机负荷在 75%以上时
不宜采用

 EGR。

　　

3.2EGR 对运行在不同海拔地区增压柴油机的经济性和烟度的影响