EGR系统在SNH495A型柴油机中的标定试验

李 瑜，刘玉亭，张 玲

（上海纽荷兰农业机械有限公司，上海200433）

1 概述

以内燃机为动力的各种汽车已经历了100多年的发展，给人类社会带来了空前的繁荣发展，但随之而来的汽车有害排放也造成了大气环境的恶化。特别是随着全球汽车保有量的持续高速增长，内燃机排放污染的现状十分严峻，并成为决定内燃机能否作为动力源继续存在下去的关键指标[1]。柴油机排气中含有的有害污染物主要有CO、HC、NOx及PM。各种污染物的治理有不同的方法。EGR就是针对性治理NOx排放的有效方法之一。

2 EGR工作原理

柴油机的两个燃烧条件最终导致了NOx的产生：一是高温，二是富氧。那么只要破坏这两个条件就能减少NOx的排放。EGR就是同时破坏了以上两项条件，因此达到了较好地控制NOx的目的。

EGR是废气再循环系统（ExhaustGas Recirculation）的简称，是目前公认的有效降低NOx排放的措施之一[2]。它的工作原理是将一定量的燃烧后废气通过控制阀引入进气管，与新鲜空气混合后再次进入气缸参与燃烧。这一部分废气的参与使燃烧室内的新鲜空气量减少，最终起到了减缓燃烧速度、降低最高燃烧温度的作用。

EGR在柴油机上的应用较容易实现，对发动机改动很少，技术要求不高，但是它会导致动力经济性的下降，如果匹配不当还会造成CO、HC的增加。从本质上说EGR是靠恶化燃烧来减少NOx排放的。如果将EGR和催化净化器配合使用，就能使排放污染气体中的NOx含量以及其它污染物得到有效地降低。

3 试验用柴油机及其设备和方法

3.1 SNH495A柴油机

SNH495A型柴油机由上海纽荷兰农业机械有限公司生产的一种四冲程、球形燃烧室、强制水冷的柴油机，气缸数为四缸、单列直立、气缸直径为95mm，其主要技术参数见表1。

3.2 试验装置

主要试验设备如下：PTO台架、CATS系列油耗－转速测量仪、NHA-501型废气分析仪、FLB-100不透光式烟度计、EGR系统、压力计和水温表等。试验装置的总体布置见图1。

3.3 试验方法及试验工况

本文EGR阀的真空度标定试验按柴油机排放试验进行[3]。具体试验方法是：以测量柴油机排放为基础试验，EGR阀安装于柴油机上，将柴油机安装于PTO台架。安装好各种测试仪器，待发动机状态达到要求后，开始测量。在某一工况下运行柴油机，首先将EGR阀门关闭，记录柴油机的排放数据。然后将EGR阀分别置于不同的真空度下，测取发动机动力性、经济性和排放特性参数，并分析其变化趋势，建立评价模型，选取综合性能最优时对应的真空度为该工况点下的最佳真空度。

非道路用柴油机的排放试验应按照GB 20891－2007中规定的8个工况进行，本文中试验数据均为8工况下得到的。

4 试验结果及分析

由于试验数据过多，本文中只给出8工况下不安装EGR和安装EGR后最佳状态的两组数据。图2为8工况中2 000 r/min和1 400 r/min的燃油耗率负荷特性曲线。

图3为8工况下的NOx排放。从整体数据来看，采用EGR后NOx排量的减少是很明显的。其中第4工况因为初始排放量很少，所以两者数值基本相同。与NOx相比，HC的变化显得很没有规律，有的地方加了EGR系统后的排放量要比之前的更大，具体变化过程参见图3。CO排放见图4，随着EGR阀真空度的增大，CO的排放有所升高。这是因为EGR阀引入的废气是三原子化学惰性气体，导致最高燃烧温度降低，过量空气系数减小，直接导致CO排放的升高[4]。

5 结论

在SNH495A型柴油机中，EGR系统对于NOx的控制有明显的效果，对CO、HC等排放物的抑制作用不明显。

1辛喆.汽车拖拉机发动机原理[M].北京：中国农业大学出版社，2009：193-194.

2张振东，褚超美，周萍.增压直喷柴油机EGR控制系统设计[J].汽车工程，2004，26(2)：136-138.

3机械电子工业部洛阳拖拉机研究所.拖拉机设计手册[M].北京：机械工业出版社，1994：959-961.

4 Wang Y,Zhou LB.Experimental Study on Exhaust Em issions from a M ulti-cylinder DME Engine Operating w ith EGR and Oxidation Catalyst[J]. Applied Thermal Engineering,2008,28(13): 1589-1595.