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   2廢氣再循環（EGR）

   為了解決NOx排放，產生了廢氣再循環系統（EGR），結構框圖如圖2所示。其原理是將一部分廢氣導入燃燒室，增加燃燒室內氣體的熱容量，降低燃燒氣體的最高溫度，從而抑制NOx排放。

   2.1EGR發展現狀

   從20世紀70年代開始，國外就開始了廢氣再循環系統的研究，現在一些柴油車上已經安裝了EGR系統，為柴油車達到歐Ⅳ標準奠定了基礎。

   對于增壓中冷柴油機，通常有以下兩種方式：從渦輪前取氣回流到壓氣機后的EGR系統；從渦輪后取氣回流到壓氣機前的EGR系統。渦輪增壓柴油機的冷卻再循環結構設計適宜采用前一種方式，可避免出現再循環廢氣污染壓氣機和中冷器，減少淤塞和腐蝕問題，同時避免EGR隨工況變化響應滯后。

   由于柴油機過氧燃燒，直噴式柴油機的EGR率超過40%，非直噴式可達25%。為防止微粒產生，中、低負荷常采用較大的EGR率，全負荷不采用EGR，以保證發動機的動力性和燃油經濟性。當轉速提高時降低EGR率，保證較多新鮮空氣的進入，由實驗標定測得最佳的EGR脈譜。

   對EGR率的精準控制多采用電子信號。根據發動機的轉速信號、油泵齒條信號（即供油量）和水溫信號等，按預先設定好的脈譜改變EGR率。因柴油進、排氣管間壓差較小，柴油機的E－GR回流管直徑較大，且柴油機所需的EGR率較高，可在進氣管上加節氣門，低負荷時，通過進氣節流達到增加進、排氣管間壓差。同時，采用冷EGR，可進一步降低NOx的排放。柴油機排氣中的SO2會生成硫酸，對EGR系統的管路和閥門以及氣缸壁面形成腐蝕，應選用高品質潤滑油和低硫柴油。

   2.2廢氣再循環對排放的影響

   2.2.1對NOx排放的影響

   廢氣再循環技術降低了燃燒室內可達到的最高燃燒溫度，減少了進氣充量，從而抑制NOx的排放。實驗表明，當發動機的轉速一定時，廢氣中NOx的比例，會隨廢氣再循環率的增加而降低。當發動機處于不同負荷時，NOx排放下降率與EGR率呈近似線性關系。較大的廢氣再循環率會導致柴油機動力下降，在中高負荷時，EGR率較低，在小負荷時，EGR率較高，根據不同的工況，選擇適當的EGR率。

   2.2.2對微粒排放的影響

   當發動機的轉速一定時，微粒排放量會隨EGR率的變化而變化。一般來說，廢氣的引入會造成進入氣缸的新鮮空氣降低，易造成局部缺氧和燃料燃燒不完全，引起微粒的增加。隨著EGR率的增加，發動機排出的微粒也隨之增加。但實際上中、高負荷時，噴油較多，燃燒時間較短，E－GR率對過量空氣系數的影響較大，微粒增加幅度較大。在小負荷時，噴油較少，EGR率對過量空氣系數的影響相對減弱，微粒增加的趨勢也相對較小。與NOx的線性關系不同，微粒排放量增加率與EGR率關系為二次響應，因此微粒增加比例相對更大。

   隨著廢氣的引入，NOx排放會降低，微粒值會升高，負荷較大的工況微粒增加的趨勢很明顯，應限制高負荷工況下的EGR率。同時，帶有EGR系統的發動機排氣微粒中的HC成分較少。需綜合NOx和微粒兩方面選擇適當的EGR率。

   2.2.3對HC、CO排放的影響

   隨著EGR率的增加，發動機尾氣中HC與CO的排放變化關系較為一致，呈現上升趨勢。在發動機轉速一定的情況下，隨著EGR率增加，HC和CO均為燃料燃燒不充分所產生的排放物。當充入氣缸內的廢氣增加，必然導致參與燃燒的氧氣量相對減少，燃料燃燒條件惡化。HC排放在中高負荷時呈現增加趨勢，在小負荷時呈現下降趨勢。HC排放主要來自滯燃期內形成的極稀混合氣，因此HC排放與滯燃期時間長短有關。負荷越低，滯燃期內形成的極稀混合氣越多，發動機排氣中HC的濃度越高。在同樣低負荷時，廢氣回流率越大，加熱進氣的作用越明顯，滯燃期將縮短，對改善HC排放有利。

   2.2.4對CO2及燃油消耗率的影響

   試驗表明，當發動機的廢氣再循環率增加，過量空氣系數有所降低，但CO2的排放量及燃油消耗率只有很小波動，基本保持不變。

   2.3EGR未來發展趨勢

   在歐美發達國家，EGR在汽油機和輕型柴油機領域已是一種成熟的工業技術，發展方向是將其完善：如何將EGR技術與顆粒捕捉技術、電控高壓噴油技術、進氣富氧技術等密切結合起來，使各種有害排放物全面降低；如何實現EGR率變工況時的精準控制以及動態響應特性的提高都是以后的研究重點。為達到歐Ⅳ標準，EGR率還需進一步提高，EGR應用于增壓發動機時，腐蝕性問題和進排壓逆差問題需要研究，以得到一個比較理想的解決方案。在重型柴油機領域，應用EGR的問題更多更復雜，在重型柴油機較高負荷情況下，隨著EGR率的增加微粒排放增加速度加快，發動機的耐久性和可靠性受到影響。目前EGR在重型柴油機的應用是國外的一個重點研究方向，可以預見在不遠的將來，EGR將在重型柴油機領域得到廣泛的應用。