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低壓EGR系統(tǒng)對渦輪增壓直噴發(fā)動機的影響

對GTDI（渦輪增壓直噴汽油機）的低壓EGR（廢氣再循環(huán)）系統(tǒng)進行了試驗研究。重點研究了發(fā)動機轉速2000r/min、系統(tǒng)壓力1MPa和1.7MPa時的兩個穩(wěn)定運轉工況。在部分負荷工況下，對發(fā)動機的性能、空氣管理和廢氣排放進行了研究，分析EGR系統(tǒng)對GTDI的影響。采用低壓EGR系統(tǒng)的發(fā)動機，其主要優(yōu)點是可降低油耗，原因在于其具有更好的燃燒相位且減少了泵消耗的能量和氣缸壁熱損失，廢氣中NOx、CO和煙塵也有一定的減少，但其主要缺點是中冷器內存在冷凝水。在高負荷條件下得到的結論與部分負荷時相同。EGR使發(fā)動機燃燒相位維持在一個更為合理的范圍內，減少了發(fā)動機爆震的發(fā)生。

發(fā)動機安裝EGR后，CO和煙塵排放在部分負荷條件下有所降低，而高負荷條件下NOx、CO、HC和煙塵排放經過催化還原后降低更多，原因是采用冷卻EGR系統(tǒng)消除了燃料富集，但由于渦輪增壓器的限制，需要更高的壓縮比保證空氣流量。原有的渦輪增壓器無法提供發(fā)動機低轉速、高負荷時的較高壓縮比。研究結果表明，所提出的EGR有利于控制爆震、降低排氣溫度和燃油消耗，但是如果投入實際使用，必須解決由此引起的弊端。

在部分負荷下，發(fā)動機燃油消耗的減少是因為改進了燃燒相位，降低了熱損失和泵消耗的能量。廢氣排放中NOx的降低是因為使用EGR時氧濃度和燃燒溫度達到預期值。由于燃燒溫度較低和燃燒時間較長，因此導致HC排放增加、CO排放與煙塵排放降低。

在高負荷下，利用足夠的混合物來控制廢氣溫度。引入EGR控制排氣溫度，降低燃油消耗。燃油消耗的減少是由于減少了燃料富集、改善了燃燒相位和減少了熱損失。

在排氣污染物排放量方面，NOx與基準工況排放相同；與低負荷相比，高負荷下HC排放增加，CO排放與煙塵排放降低。

刊名：Applied Thermal Engineering（英）

刊期：2015年第89期

作者：Jose Manuel Lujan

編譯：王亮