低压废气再循环柴油机对废气涡轮增压器的挑战

行驶动力性好和燃油耗低的柴油机已成为交通运输领域极具吸引力的动力装置。除了成本高外,压燃式柴油机还存在机理性的高氮氧化物和颗粒排放问题。为满足未来排放法规,柴油机面临技术上的挑战。Borg—Warner Turbo＆Emission System公司进行了试验研究和计算,已掌握低压废气再循环（EGR）影响废气涡轮增压器的相关参数,并开发出保护流通零部件的有效措施,从而使可进一步降低柴油机有害物排放的低压EGR系统得到批量使用。     

柴油机废气再循环冷却器内部堆积物的评价——堆积层的特性分析

作为降低柴油机氮氧化物排放的有效手段，高增压和高废气再循环（EGR）技术已受到广泛关注。EGR冷却器是EGR系统中的关键部件之一。而在高性能EGR冷却器的使用保养中，必须消除冷却器中的碳粒堆积物。在之前的相关研究中，已报道过EGR冷却器中碳粒堆积物的特性。利用氧化方法预先调查了换热性能的恶化及堆积质量的相关信息。对堆积层的微观研究揭示了EGR冷却器中堆积物的分布情况。换热管内表面形状对堆积层的厚度影响很大。堆积层的体积密度约为0．2g／cm3，远低于文献报道的颗粒密度。     

MAN公司为减少NOx排放试验废气再循环技术

多年以来，废气再循环（EGR）系统一直是为卡车和公共汽车提供发动机的高速柴油机制造商广为采用的技术。这种NOx减排技术所依据的前提是：通过改变氧／氮比来影响氧和氮反应物的分压。通过使废气返回到进气系统，这种氧／氮比值就会改变。15％的废气再循环会使进气空气的氧浓度约由21％减小到18％，从而使NOx的形成量显著减少。     

用于废气再循环汽油机的双线圈点火系统

摘要：未来,高增压汽油机对点火能量的要求不断提高,由于废气再循环（EGR）在汽油机上变得越来越重要,因此,这种趋势变得更为强烈。BorgWarner公司开发了一种新型双线圈点火系统,可明显改善汽油机对EGR的相容性,这是发动机在较高EGR率和动态运行状态下稳定运行的重要前提条件,能够进一步降低燃油耗。     

未来轿车柴油机的系统开发

Mahle公司的试验研究是建立在一种典型的现代柴油机结构基础上的,能够对现在和未来的技术进行系统的试验。这种试验用柴油机具有集成的高压和低压废气再循环（EGR）管路,以及可自由编程的发动机电控单元,因而能在真实的条件下高效地开发新系统。以试验研究EGR技术为例,介绍这种整体式试验方法的优点。     

一种通流量较大的废气再循环阀

为了能进一步降低商用车的有害物排放,BorgWarner公司的供应商Turbo＆EmissionSystem公司开发出一种新型废气循环阀。根据其新结构,这种电动阀可使废气通流率大幅提高,且更精确。自2010年起,在美国,将首次向主导商用车制造商提供带节流的EGR阀。该EGR阀的优点是具有一个大功率执行机构,即使在不干净的废气环境条件下也能工作,换言之,它对污物反映不敏感。此外,EGR冷却器可以与冷却器旁通阀组合已得以证实。该EGR阀具有一个无刷直流电机、传动机构和传感机构,在废气涡轮增压器运用过程中已证实其可靠、耐用。由于电动马达输出的转矩要经两级传动机构转换,并打开节流阀,因而,在吸气行程可让所需的废气量流过。无刷电机无需维护,能承受的负荷比传统电机的大,并且具有较理想的功率质量比。为了     

直接喷射汽油机的废气再循环阀

自20世纪90年代中期柴油机采用直接喷射以来,外部废气再循环（EGR）就被用于降低压燃式内燃机的氮氧化物（NOx）排放。与柴油机类似,充量分层直接喷射汽油机也会产生较高的NOx原始排放。已经证实,与柴油机一样,这种直接喷射汽油机采用电动EGR阀的外部EGR是降低NOx原始排放的有效措施。德国Gustav Wahler公司开发并生产轿车及商用车柴油机和汽油机用的EGR阀部件,而瑞士Sonceboz汽车集团为电动EGR阀开发并生产电磁驱动装置和机电一体化系统。     

未来清洁柴油机的可用部件

现今,柴油机需满足严格的排放标准,这制约了燃油经济性的进一步改善。为了以一种“成本效益”的方法满足未来的排放法规,需要高水平的废气再循环（EGR）。一种以现代增压系统技术提高EGR水平的有效方法是采用低压闭环EGR。讨论了低压闭环EGR的优点及其存在的问题。介绍了可解决这些问题的新部件。此外,还介绍了一些压气机叶轮当前的工艺改进措施,以避免压气机叶轮被吸入的排气损坏。     

低温废气再循环及低压缩比对降低欧6柴油机氮氧化物排放的影响

采用低温废气再循环（EGR）和低压缩比降低氮氧化物（NOx）排放,开发大型多功能运动车用欧6柴油机。低温EGR是通过低温EGR冷却液来降低再循环废气的温度,因而能在颗粒排放相同的情况下降低NOx排放。由于燃烧温度低,低压缩比可降低NOx排放。这两种方法在实际应用中部适用于常规柴油机。另一方面,EGR冷却液温度和压缩比过低可能会导致一些问题,如EGR积炭和冷起动能力不足等。因此,必须具备避免产生这些异常现象的NOx排放降低策略。结果表明,低温EGR在EGR流量较低的低负荷条件下可显著降低NOx排放,在新欧洲行驶循环的14个32．况点,可降低NOx排放约4％。考虑到冷起动的持续时间、怠速变动系数和生产偏差,将压缩比确定为15．2。在调整EGR率和主喷油定时以保持相同的颗粒排放后,将压缩比调至15．2可降低NOx排放约5％。     

高速直喷式柴油机在不同废气再循环路线下的瞬态性能

为了满足未来排放法规的要求，各种可供选择的以提高废气再循环（EGR）率的EGR技术路线正受到研究人员的广泛关注，由于稳态排放在不断降低，排放试验运转循环中瞬态部分的排放峰值变得十分重要。因此，需要分析不同EGR技术路线的瞬态性能。对装有冷却式短线EGR和可变截面涡轮增压器的1．9L轿车柴油机采用GT—Power软件进行了1维仿真分析。为了对仿真进行标定，测量了瞬态负荷，包括采用快速二氧化碳分析仪测量瞬态EGR率和气缸压力，以测取放热数据。采集了瞬态燃烧放热率的数据库进行仿真。用瞬态EGR率和进气压力作为选择某一循环正确放热率的判据。     

商用车用机电一体化控制的废气再循环阀

全球的排放法规限值日益收紧,为了降低商用车、公路和非公路车辆用发动机的排放,要求采取一些更有效的技术措施。除发动机下游的排气后处理措施外,在轿车柴油机中采用了外部废气再循环（EGR）技术,这对于降低发动机原始排放具有巨大的潜力。因此,Pierburg公司开发出一种重型商用车用的、全电子控制的EGR系统。     

各种废气再循环策略在多缸柴油机中的适用性——高压回路和低压回路废气再循环系统联合应用的效果

采用1台多缸柴油机在稳态工况下研究了高压回路（HPL）和低压回路（LPL）废气再循环（EGR）系统联合应用对发动机性能和排放特性的影响。在低负荷下,增加HPL-EGR率会导致较高的碳烟排放,而增加LPL-EGR率则会导致燃油耗较高。为了解决这一问题,在低负荷下联合应用HPL-EGR和LPL—EGR系统,能在不牺牲燃油耗的情况下减少排放。反之,在高负荷下,由于泵气损失对燃油耗的影响较小,增加LPL-EGR率并采用较高的增压压力后,能同时减少氮氧化物和碳烟排放。     

MAN公司的欧6柴油机

2011年10月，MAN公司在比利时Kortrijk举行的客车展会上推出了其首款欧6柴油机。尽管对于欧4和欧5机型竭力主张仅采用废气再循环（EGR）技术，但MAN公司的第1款欧6柴油机却结合了冷却EGR和选择性催化还原（SCR）技术。     

降低直接喷射汽油机未燃排放物的研究

通过一种独特的混合气形成方法,使直接喷射火花点火汽油机在低负荷分层燃烧时的效率得到改善。使用扇形燃油喷雾,使混合气中的燃油分配更均匀。并通过一个局部隔热的活塞和高温废气再循环（EGR）进一步降低了未燃排放物。为了达到局部隔热的目的,使用钛合金隔热板,从而使该区域因喷雾撞击提高了表面温度,并消除了湿壁现象。即使在利用高EGR率降低NOx排放的情况下,高温EGR也阻止了火焰传播的衰减。     

欧5载重车发动机用的冷却系统及其零部件

近年来，Behr公司竭力开发冷却的废气再循环（EGR）和间接中冷技术，现已能为载重车制造商提供成熟而又可靠的降低NOx排放的方案。将EGR和间接中冷加以组合使用，可在不进行特殊排气后处理的情况下（例如不用选择性催化还原系统），以新的冷却系统达到欧5排放标准要求。     

Cummins2007涡轮增压柴油机整机高效计算模型

本文介绍一种精确、灵活而且高效的柴油机整机计算模型,其包括一个适用于排量为6.7L、带冷却的废气再循环(EGR)、空气冷却和多级喷油装置的6缸涡轮增压柴油机的多区准维燃烧子模型.该模型的发动机性能和Nox排放量预测能力已在22种发动机运行工况下得到验证.模型的输入值仅是实际的发动机控制模块"控制作用",包括喷油率、喷射...     

通过强力增压空气冷却实现低温燃烧

为使排气后处理系统设计得尽可能小，必须通过发动机内部措施来降低排放。研究了通过降低增压空气温度使发动机原始排放降低的可能性。在选定的全负荷和部分负荷工作点，通过把气门处的新鲜气体温度从50℃降到O℃，研究其对工作过程和有害物排放的影响。全负荷运转时，在通过增压压力修正使燃烧比恒定和不采用废气再循环（EGR）的状态下，且在温度下降的情况下，得出NOx排放下降40％。此时，黑烟只是略微有些变化，从0．2FSN提高至0．25FSN。不过，这种情况下，即使采用EGR也不会使排放进一步下降。在恒定的增压压力时，温度下降同样能促使NOx排放降低。值得一提的是，在这种状况下会使EGR率上升。将2种措施相结合，视工作点的不同可使NOx排放量从11g／（kW．h）下降至3g／（kW．h），     

匹配EGR和二级增压系统的柴油机性能仿真

为满足未来日益严格的排放法规要求,采用EGR和带有中冷的二级增压相结合的技术可有效降低NOx的排放.针对某6缸柴油机设计了两种不同的二级增压方案,第1种压比分配为高压级∶低压级为4∶6,第2种为高压级∶低压级为6∶4,并在各工况点对两种方案进行了EGR率和放气阀开度优化仿真计算.计算结果表明,采用EGR的二级增压系统较...     

Accord插电式混合动力车用新型汽油机的开发

作为本田公司的下一代发动机系列,配装于Accord插电式混合动力车的新型2．0L汽油机具有燃油耗低和排放性能好的特点。采用可变气门正时及升程电子控制系统,具有2种特定凸轮（即功率凸轮和燃油经济性凸轮）。功率凸轮作用持续期短,用于大功率输出和发动机起动;燃油经济性凸轮作用持续期长,可通过延迟进气门关闭正时,获得阿特金森循环效应。还采用了冷却废气再循环（EGR）技术,并对控制系统进行了改进,实现了低燃油耗目标。首先,能确保EGR阀前后压差的新型控制系统改善了EGR流量的控制性能。其次,改进了扭矩控制,可以预测因点火延迟引起的发动机扭矩下降。驱动性和燃油经济性在极苛刻的条件下保持原有水平。最后,采用了基于大气压力改变运行点的控制技术,即使环境发生变化,仍可保持低油耗性能。开发了混合动力车用催化转化器的新型快速预热系统。在发动机起动阶段,通过改变电机运行来控制发动机负荷,这样可有效预热催化转化器,从而使尾气排放降低到能满足特超低排放车SULEV20标;住的水平。     

试验性的废气再循环系统在EMD 12-645E3型机车柴油机上的应用

本文研究在一台EMD公司的1715kW、二冲程、12-645E3型柴油机上采用废气再循环（EGR）、独立回路后冷却器和延迟喷油定时在减少排放和降低燃油消耗方面的优点,该型柴油机在北美广泛应用于船舶和机车。试验结果表明,采用EGR、4°静态喷油定时延迟和最低进气歧管温度,使得在US-EPA（美国环保局）干线牵引工作循环下...