廢氣再循環(huán)系統(tǒng)在車用發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用研究
摘要:介紹了EGR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理、NOx的形成機(jī)理以及EGR技術(shù)對抑制NOx生成的理論基礎(chǔ);比較了柴油機(jī)和汽油機(jī)最優(yōu)EGR率特性場的分布狀況;分析了幾種常用EGR率的測量方法、測量原理及其應(yīng)用范圍。著重闡述了不同工況下不同EGR率對發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性能的影響;最后指出EGR率優(yōu)化過程中應(yīng)該考慮的幾個重要設(shè)計原則。
關(guān)鍵詞:內(nèi)燃機(jī),廢氣再循環(huán),排放控制
NOx是汽車廢氣中主要排放物之一,排放法規(guī)對其限制非常嚴(yán)格。廢氣再循環(huán)(EGR)技術(shù)可有效降低發(fā)動機(jī)NOx排放,已經(jīng)成為汽車發(fā)動機(jī)必不可少的排放控制措施之一。國外早在20世紀(jì)70年代就開始了EGR技術(shù)的研究,并率先在汽油機(jī)上應(yīng)用,取得了很好的效果;90年代后EGR技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于柴油機(jī)。我國目前對EGR技術(shù)的應(yīng)用研究處于起步階段。
1 NOx生成機(jī)理及EGR系統(tǒng)原理
1.1 NOx的生成機(jī)理及控制
NOx的主要成分是NO,有少量的繼續(xù)氧化產(chǎn)物NO2。NO是在高溫燃燒下(大于2 200 K),由分解的氧原子和氮原子發(fā)生反應(yīng)而生成的,故NO的生成量在很大程度上取決于燃燒溫度,此外還與O2的體積分?jǐn)?shù)直接相關(guān)。在稀燃時,O2體積分?jǐn)?shù)足夠大,NO的生成主要取決于燃燒溫度;在濃混合氣條件下,NO的生成量主要取決于O2的體積分?jǐn)?shù)。所以,NO體積分?jǐn)?shù)最大點應(yīng)該出現(xiàn)在混合氣略稀、火焰燃燒溫度較高的工況點,即過量空氣系數(shù)(a)在1.1~1.3的區(qū)域內(nèi),燃燒溫度很高的過濃混合氣區(qū)和O2體積分?jǐn)?shù)大的過稀混合氣區(qū)都不會產(chǎn)生很高的NO體積分?jǐn)?shù)。從NO的生成機(jī)理可以看出,為了降低發(fā)動機(jī)NO排放量,可以采取降低燃燒室峰
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