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。     

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。     

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。     

天然气制油燃料对直喷式柴油机排放的影响

在1台安装先进排气后处理系统的柴油机上燃用天然气制油（GTL）燃料,进行了降低排放的试验研究。GTL燃料是一种更清洁的柴油机代用燃料,它几乎不含硫和芳香烃,且十六烷值高。采用几种专门制备的GTL燃料样品,研究了GTL燃料蒸馏特性对改进前发动机废气排放的影响。试验结果表明,GTL燃料的馏程对发动机的颗粒（PM）排放有重大影响。高十六烷值还能减少碳氢化合物和一氧化碳的排放,而这些燃料特性对氮氧化物（NOx）排放几乎没有影响。结果表明,低馏程和高十六烷值的GTL燃料有利于解决NOx与PM排放的折衷关系。为了改善柴油机的最终尾气排放,针对最有利的GTL燃料样品,对发动机进行了改进。为了在保持燃油耗不变的同时降低NOx排放,对废气再循环量、喷射定时和催化用排气管喷油进行了校正。车辆排放试验表明,发动机和GTL燃料的优化能进一步降低NOx和PM排放。此外,为便于今后柴油机使用GTL燃料,对发动机的压缩比、喷油嘴等技术规格进行了仔细研究。研究结果表明,低压缩比和大流量喷油嘴有利于进一步降低排放和提高输出功率。     

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），     

新型冷却系统对柴油机性能和排放特性的影响

汽车制造商和工程师一直致力于改进柴油机性能和降低排放的研究,使其能满足多种排放法规的要求。为此,通过使用一种由电子执行器控制的车用柴油机冷却系统,对诸如冷却液高温控制、快速升温和后冷却等新的冷却策略进行了研究。对1款2．7L高速直喷式柴油机的冷却系统进行了改造,并采用新欧洲行驶循环进行了柴油机试验。传统的水泵与柴油机断开,由无刷直流电动机对其实施电子控制。调节阀安装在位于柴油机与冷却组件之间的冷却液通道中。总之,这种改造既降低了燃油消耗率,又减少了总碳氢和一氧化碳等废气排放。尤其在低转速、低负荷运行条件下,通过控制冷却液的高温,这一效应相当可观。此外,通过水泵的独立运行,并利用阀控制冷却液流量,缩短了冷起动过程中的升温时间,从而降低了有害物排放和燃油消耗率。     

船舶和机车用高速柴油机废气再循环试验

通过将被冷却的废气混合到增压空气中,可以明显地降低柴油机燃烧时的最高温度和NOx排放量。这项技术在小汽车和载重卡车领域中早已大量应用。本文以MTU公司的2台经改造的柴油机为例,说明废气再循环(AGR)作为一项众所周知的降低NOx排放,从而经济地满足未来排放标准的技术,亦可以应用于非公路车辆领域。     

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。     

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。     

直喷式柴油机燃用柴油和生物柴油时的高均质压燃技术

在直喷式柴油机上很难实现高均质压燃。其主要原因是很难实现燃油充分气化和存在燃油喷雾撞壁问题。这种燃烧状况还会因压力升高率增加而限制最大运转负荷。与常规的燃烧过程相比,均质压燃的碳氢（HC）和一氧化碳（CO）排放会明显升高,且排放值很高。在一台直喷式柴油机上研究了2种实现高均质压燃的方法：采用日产公司MK型喷油系统和提早喷油。利用一台普通2L4缸共轨柴油机,以18．4和14．4的压缩比分别研究了喷油压力、喷油定时、废气再循环（EGR）率、EGR冷却器效率和压缩比的影响。鉴于目前人们对生物燃料的兴趣,结合高均质压燃方式,采用柴油和生物柴油,研究了燃料氧化特性对HC、CO、碳烟和氮氧化物（NO：）排放的影响。通过测量气态排放物、滤纸烟度值和压力进行研究。并用缸内压力计算出放热率和缸内压力升高率。减小压缩比能扩大高均质压燃充量的运行范围。在低负荷时,柴油和生物柴油的NOx和碳烟排放均可忽略不计。燃用生物柴油能使HC和CO排放减少。在高负荷时,碳烟排放变得较高,而燃用生物柴油则能使碳烟排放减少。简要介绍了实现低排放的几种柴油直喷方式,并分析了含氧生物柴油对这些燃烧方式的适应性。     

调车机车加装柴油机颗粒过滤器

美国环保局(EPA)的Tier4机车排放标准将于2015年开始实施,机车制造商和运营商正在率先开始确定采取何种途径来达标。可供选择的排放达标途径有:选择性催化还原(SCR)、废气再循环(EGR)、柴油机氧化催化器(DOC)、柴油机颗粒     

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...     

通过进气增氧燃烧降低机车柴油机NOx和颗粒排放

介绍一台供试验研究的机车柴油机(EMD 567B双缸机)通过进气增氧燃烧获得的运行和排放结果。在对进气氧浓度、供油量和喷射定时进行优化的情况下,颗粒和NOx排放量可同时降低。采用外源供氧,优化运行,颗粒和NOx排放量分别降低约60％和15％～20％。增氧燃烧还可提高总功率、降低最大爆发压力以及降低燃油消耗率。在标准峰值爆发压力下,总功率增大约15％～20％,而总燃油消耗率降低2％～10％(因负荷而异)。     

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。     

关于提高尿素选择性催化还原系统氮氧化物净化率的研究——NH3吸附量控制及其在瞬态运行时的应用

为了降低氮氧化物（NOx）和颗粒排放,一台4L、涡轮增压、中冷的柴油机采用了尿素选择性催化还原系统（SCR）与柴油颗粒滤清器系统相结合的后处理装置。在SCR催化器中增加氨（NH3）的吸附量后,观察到在低排气温度下NOx有明显的降低。基于NH3吸附特性,为瞬态运行开发了NH3吸附控制逻辑。显示了通过NH3吸附控制,在JE05工况下,SCR入口处气体平均温度为158℃的条件下,NOx约可降低75％。     

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。     

通过优化热管理降低涡轮增压直接喷射汽油机的二氧化碳排放

在Behr、Behr—Hella热管理和AVL三家公司共同合作的项目中,为降低涡轮增压直接喷射汽油机的二氧化碳排放,对各种热管理技术进行了试验研究。通过对外部废气再循环的冷却,能在发动机典型的工作点部分负荷时使燃油耗降低5％,在全负荷时由于避免了加浓而使燃油耗下降18％。在实际运行中可节省燃油约6％。在暖机阶段,通过停止冷却液的供给使新欧洲行驶循环中的燃油耗进一步降低约3％。此外,发动机试验表明,通过按工况控制的节温器在不同的负荷点改变冷却液温度（最大为10K）能进一步挖掘降低燃油耗的潜力1．4％。     

马自达汽车公司的新型4缸Skyactiv—D柴油机

马自达汽车公司推出了新一代Skyactiv—D柴油机。通过优化燃烧室形状、采用两级涡轮增压和减小机械摩擦,使该发动机的效率得以提高。Skyactiv—D柴油机的特点是压缩比为14．0,在不采用氮氧化物催化器或低压废气再循环的情况下仍能达到欧6排放标准,此外,它的燃油经济性比现有发动机提高了15％～20％。作为Skyactiv技术的一部分,该发动机具有优异的驾驶性能、良好的环保性和安全性。     

预混合压燃式发动机的燃烧特性及着火控制

在1台均质充量压燃式发动机上测定了着火定时的特性、失火条件、燃烧噪声和排放。在发动机试验中,利用详细的化学反应动力学模型进行发动机循环模拟,揭示出着火定时的特性,并观察到了低氮氧化物（NOx）燃烧。通过利用动力学模型的定容燃烧模拟,推算出燃烧期内燃烧噪声与压力升高率的关系。基于废气再循环、进气温度、压缩比和燃料组分对着火定时、燃烧噪声和NOx排放的影响,探讨了均质充量压燃式发动机的燃烧控制方法。     

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。