EGR系统原理及其在汽油机中的应用

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1、同济大学热能与动力工程专业燃气轮机及内燃机技术期末论述报告姓名：******************学号：******************院系：机械与能源工程学院专业：热能与动力工程-5-EGR系统原理及其在汽油机中的应用摘要汽车排放的污染主要是HC、NOx、CO以及柴油车的碳烟。本文所叙述的EGR系统，就是为了减少NOx的排放而实施的技术。本文简要介绍了EGR系统的工作原理以及其在汽油机中的应用与其对发动机系统的影响。关键词EGR系统NOx排放汽油机EGR率引言氮氧化物排到大气中，碰到强烈的紫外线时，会生成光化

2、学烟雾。这种光化学烟雾会造成眼睛疼痛，严重的话还会呼吸困难。长期呼吸被氮氧化物和黑烟等污染的空气，也容易带来呼吸器官的疾病和癌症。在化学上，氮是所谓的惰性气体，不容易起氧化作用，但温度高到一个程度，还是会形成氮氧化物的。因此若要降低引擎排气中的氮氧化物含量，就必须设法降低引擎的燃烧温度。发动机的有害排放物是造成大气污染的一个主要来源，随着环境保护问题的重要性日趋增加，降低发动机有害排放物这一目标成为当今世界上发动机发展的一个重要方向，所以开展汽车发动机有害排放物控制方法的研究。目前车辆使用的方法就是在进气管中导入一些

3、已经燃烧过的废气，与新鲜空气混合，使之再次燃烧，作用为降低混合气的含氧浓度、吸收燃烧释放出的热量，使燃烧速度减慢、燃烧温度降低，便减少了NOx的生成数量，现代引擎不论是汽油或柴油的都有EGR废气再循环系统，并且都用计算机来控管废气的进气量，以期许在环保和动力上取得最大的利益和平衡。一、EGR原理1.1EGR简介废气再循环系统(ExhaustGasRecirculation)简称EGR，是将汽车发动机产生的废气的一小部分再送回气缸。再循环废气由于具有惰性将会延缓燃烧过程，也就是说燃烧速度将会放慢从而导致燃烧室中的压力形

4、成过程放慢，这就是氮氧化合物会减少的主要原因。另外，提高废气再循环率会使总的废气流量(massflow)减少，因此废气排放中总的污染物输出量将会相对减少。EGR系统的任务就是使废气的再循环量在每一个工作点都达到最佳状况，从而使燃烧过程始终处于最理想的情况，最终保证排放物中的污染成份最低。由于废气再循环量的改变会对不同的污染成份可能产生截然相反的影响，因此所谓的最佳状况往往是一种折衷的，使相关污染物总的排放达到最佳的方案。比方说，尽管提高废气再循环率对减少氮氧化物（NOx）的排放有积极的影响,但同时这也会对颗粒物和其他

5、污染成份的增加产生消极的影响。-5-1.2外部EGR系统净化原理废气再循环技术是控制氮氧化合物排放的主要措施，它是将汽车排出的一部分废气重新引入发动机进气系统，与混合气一起在进入气缸燃烧。EGR工作原理系统图废气混入的多少用EGR率表示，其定义如下：NOx是在高温和富氧条件下N2和O2发生化学反应的产物。燃烧温度和氧浓度越高，持续时间越长，NOx的生成物也越多。一方面废气对新气的稀释作用意味着降低了氧浓度；另一方面，考虑到除怠速外的其他工况下的CO、HC和NOx浓度均小于1％，加热这种经过废气稀释后的混合气所需要的热

6、量随之增大，在燃料燃烧放出的热量不变的情况下，最高燃烧温度可以降低。从而可使NOx在燃烧过程中的生成受到抑制，明显地降低NOx的排放。1.3EGR系统控制要求随着EGR率的增加，燃烧开始不稳定，燃烧波动增加，HC排放上升，功率下降，燃油经济性趋于恶化。小负荷特别是怠速时进行EGR会使燃烧不稳定，甚至导致失火，使HC排放急增。全负荷追求最大动力性，使用EGR会使最大功率降低，动力受损。因此，必须对EGR率进行适当控制，使之在各种不同工况下，得到各种性能的最佳折中，实现NOX的控制目标。对EGR系统的控制要求如下：（1）

7、由于NOX排放量随负荷增加而增加，因而EGR量应随负荷的增加而增加。（2）怠速和小负荷时，NOx排放浓度低，为了保证稳定燃烧，不进行EGR。（3）在发动机暖机过程中，冷却水温和进气温度均较低，NOX排放浓度也很低，混合气供给不均匀，为防止EGR破坏燃烧稳定性，冷机时不进行EGR。（4）大负荷、高速时，为了保证发动机有较好的动力性，此时虽温度很高，但氧浓度不足，NOX排放生成物较少，通常也不进行EGR或减少EGR率。（5）为了实现EGR的最佳效果，需保证再循环的排气在各缸之间分配均匀，即保证各缸的EGR率一致。1.4内

8、部废气循环简述-5-通常把发动机排气经过EGR阀进入进气歧管，与新鲜混合气混合在一起的方式称为外部EGR。实际上，EGR的这种效果也可以通过不充分排气以增大滞留于缸内的废气量（即增大残余废气系数）来实现。与上述外部EGR相对应，称这种方法为内部EGR。滞留在缸内的废气量决定于配气相位重叠角的大小，重叠角大，则内部废气再循环量也大。高比功率的发动