低压EGR系统对涡轮增压直喷发动机的影响



低压EGR系统对涡轮增压直喷发动机的影响

对GTDI（涡轮增压直喷汽油机）的低压EGR（废气再循环）系统进行了试验研究。重点研究了发动机转速2000r/min、系统压力1MPa和1.7MPa时的两个稳定运转工况。在部分负荷工况下，对发动机的性能、空气管理和废气排放进行了研究，分析EGR系统对GTDI的影响。采用低压EGR系统的发动机，其主要优点是可降低油耗，原因在于其具有更好的燃烧相位且减少了泵消耗的能量和气缸壁热损失，废气中NOx、CO和烟尘也有一定的减少，但其主要缺点是中冷器内存在冷凝水。在高负荷条件下得到的结论与部分负荷时相同。EGR使发动机燃烧相位维持在一个更为合理的范围内，减少了发动机爆震的发生。

发动机安装EGR后，CO和烟尘排放在部分负荷条件下有所降低，而高负荷条件下NOx、CO、HC和烟尘排放经过催化还原后降低更多，原因是采用冷却EGR系统消除了燃料富集，但由于涡轮增压器的限制，需要更高的压缩比保证空气流量。原有的涡轮增压器无法提供发动机低转速、高负荷时的较高压缩比。研究结果表明，所提出的EGR有利于控制爆震、降低排气温度和燃油消耗，但是如果投入实际使用，必须解决由此引起的弊端。

在部分负荷下，发动机燃油消耗的减少是因为改进了燃烧相位，降低了热损失和泵消耗的能量。废气排放中NOx的降低是因为使用EGR时氧浓度和燃烧温度达到预期值。由于燃烧温度较低和燃烧时间较长，因此导致HC排放增加、CO排放与烟尘排放降低。

在高负荷下，利用足够的混合物来控制废气温度。引入EGR控制排气温度，降低燃油消耗。燃油消耗的减少是由于减少了燃料富集、改善了燃烧相位和减少了热损失。

在排气污染物排放量方面，NOx与基准工况排放相同；与低负荷相比，高负荷下HC排放增加，CO排放与烟尘排放降低。

刊名：Applied Thermal Engineering（英）

刊期：2015年第89期

作者：Jose Manuel Lujan

编译：王亮