废气再循环系统在车用发动机上的应用研究
摘要:介绍了EGR系统结构原理、NOx的形成机理以及EGR技术对抑制NOx生成的理论基础;比较了柴油机和汽油机最优EGR率特性场的分布状况;分析了几种常用EGR率的测量方法、测量原理及其应用范围。着重阐述了不同工况下不同EGR率对发动机动力性、经济性及排放性能的影响;最后指出EGR率优化过程中应该考虑的几个重要设计原则。
关键词:内燃机,废气再循环,排放控制
NOx是汽车废气中主要排放物之一,排放法规对其限制非常严格。废气再循环(EGR)技术可有效降低发动机NOx排放,已经成为汽车发动机必不可少的排放控制措施之一。国外早在20世纪70年代就开始了EGR技术的研究,并率先在汽油机上应用,取得了很好的效果;90年代后EGR技术开始广泛应用于柴油机。我国目前对EGR技术的应用研究处于起步阶段。
1 NOx生成机理及EGR系统原理
1.1 NOx的生成机理及控制
NOx的主要成分是NO,有少量的继续氧化产物NO2。NO是在高温燃烧下(大于2 200 K),由分解的氧原子和氮原子发生反应而生成的,故NO的生成量在很大程度上取决于燃烧温度,此外还与O2的体积分数直接相关。在稀燃时,O2体积分数足够大,NO的生成主要取决于燃烧温度;在浓混合气条件下,NO的生成量主要取决于O2的体积分数。所以,NO体积分数最大点应该出现在混合气略稀、火焰燃烧温度较高的工况点,即过量空气系数(a)在1.1~1.3的区域内,燃烧温度很高的过浓混合气区和O2体积分数大的过稀混合气区都不会产生很高的NO体积分数。从NO的生成机理可以看出,为了降低发动机NO排放量,可以采取降低燃烧室峰
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