2废气再循环（EGR）

   为了解决NOx排放，产生了废气再循环系统（EGR），结构框图如图2所示。其原理是将一部分废气导入燃烧室，增加燃烧室内气体的热容量，降低燃烧气体的最高温度，从而抑制NOx排放。

   2.1EGR发展现状

   从20世纪70年代开始，国外就开始了废气再循环系统的研究，现在一些柴油车上已经安装了EGR系统，为柴油车达到欧Ⅳ标准奠定了基础。

   对于增压中冷柴油机，通常有以下两种方式：从涡轮前取气回流到压气机后的EGR系统；从涡轮后取气回流到压气机前的EGR系统。涡轮增压柴油机的冷却再循环结构设计适宜采用前一种方式，可避免出现再循环废气污染压气机和中冷器，减少淤塞和腐蚀问题，同时避免EGR随工况变化响应滞后。

   由于柴油机过氧燃烧，直喷式柴油机的EGR率超过40%，非直喷式可达25%。为防止微粒产生，中、低负荷常采用较大的EGR率，全负荷不采用EGR，以保证发动机的动力性和燃油经济性。当转速提高时降低EGR率，保证较多新鲜空气的进入，由实验标定测得最佳的EGR脉谱。

   对EGR率的精准控制多采用电子信号。根据发动机的转速信号、油泵齿条信号（即供油量）和水温信号等，按预先设定好的脉谱改变EGR率。因柴油进、排气管间压差较小，柴油机的E－GR回流管直径较大，且柴油机所需的EGR率较高，可在进气管上加节气门，低负荷时，通过进气节流达到增加进、排气管间压差。同时，采用冷EGR，可进一步降低NOx的排放。柴油机排气中的SO2会生成硫酸，对EGR系统的管路和阀门以及气缸壁面形成腐蚀，应选用高品质润滑油和低硫柴油。

   2.2废气再循环对排放的影响

   2.2.1对NOx排放的影响

   废气再循环技术降低了燃烧室内可达到的最高燃烧温度，减少了进气充量，从而抑制NOx的排放。实验表明，当发动机的转速一定时，废气中NOx的比例，会随废气再循环率的增加而降低。当发动机处于不同负荷时，NOx排放下降率与EGR率呈近似线性关系。较大的废气再循环率会导致柴油机动力下降，在中高负荷时，EGR率较低，在小负荷时，EGR率较高，根据不同的工况，选择适当的EGR率。

   2.2.2对微粒排放的影响

   当发动机的转速一定时，微粒排放量会随EGR率的变化而变化。一般来说，废气的引入会造成进入气缸的新鲜空气降低，易造成局部缺氧和燃料燃烧不完全，引起微粒的增加。随着EGR率的增加，发动机排出的微粒也随之增加。但实际上中、高负荷时，喷油较多，燃烧时间较短，E－GR率对过量空气系数的影响较大，微粒增加幅度较大。在小负荷时，喷油较少，EGR率对过量空气系数的影响相对减弱，微粒增加的趋势也相对较小。与NOx的线性关系不同，微粒排放量增加率与EGR率关系为二次响应，因此微粒增加比例相对更大。

   随着废气的引入，NOx排放会降低，微粒值会升高，负荷较大的工况微粒增加的趋势很明显，应限制高负荷工况下的EGR率。同时，带有EGR系统的发动机排气微粒中的HC成分较少。需综合NOx和微粒两方面选择适当的EGR率。

   2.2.3对HC、CO排放的影响

   随着EGR率的增加，发动机尾气中HC与CO的排放变化关系较为一致，呈现上升趋势。在发动机转速一定的情况下，随着EGR率增加，HC和CO均为燃料燃烧不充分所产生的排放物。当充入气缸内的废气增加，必然导致参与燃烧的氧气量相对减少，燃料燃烧条件恶化。HC排放在中高负荷时呈现增加趋势，在小负荷时呈现下降趋势。HC排放主要来自滞燃期内形成的极稀混合气，因此HC排放与滞燃期时间长短有关。负荷越低，滞燃期内形成的极稀混合气越多，发动机排气中HC的浓度越高。在同样低负荷时，废气回流率越大，加热进气的作用越明显，滞燃期将缩短，对改善HC排放有利。

   2.2.4对CO2及燃油消耗率的影响

   试验表明，当发动机的废气再循环率增加，过量空气系数有所降低，但CO2的排放量及燃油消耗率只有很小波动，基本保持不变。

   2.3EGR未来发展趋势

   在欧美发达国家，EGR在汽油机和轻型柴油机领域已是一种成熟的工业技术，发展方向是将其完善：如何将EGR技术与颗粒捕捉技术、电控高压喷油技术、进气富氧技术等密切结合起来，使各种有害排放物全面降低；如何实现EGR率变工况时的精准控制以及动态响应特性的提高都是以后的研究重点。为达到欧Ⅳ标准，EGR率还需进一步提高，EGR应用于增压发动机时，腐蚀性问题和进排压逆差问题需要研究，以得到一个比较理想的解决方案。在重型柴油机领域，应用EGR的问题更多更复杂，在重型柴油机较高负荷情况下，随着EGR率的增加微粒排放增加速度加快，发动机的耐久性和可靠性受到影响。目前EGR在重型柴油机的应用是国外的一个重点研究方向，可以预见在不远的将来，EGR将在重型柴油机领域得到广泛的应用。