柴油机EGR系统稳态及瞬态性能研究.pdf

上海交通大学

硕士学位论文

柴油机EGR系统稳态及瞬态性能研究

姓名：陈源源

申请学位级别：硕士

专业：动力机械及工程

指导教师：崔毅

20060201
上海交通大学
学位论文原创性声明

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得的成果除文中已经注明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发

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确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担

学位论文作者签名陈源源

日期2006年2月20日

上海交通大学
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学位论文作者签名陈源源指导教师签名崔毅

日期2006年2月20日日期2006年2月20日
上海交通大学硕士学位论文第一章绪论

第一章绪论

废气再循环简称EGR系统(ExhaustGasRecirculation)是目前降低NOx排放的一
种有效措施它是将一部分废气引入进气管与新鲜空气混合后进入气缸内燃烧从
而实现废气再循环理论研究表明EGR系统通过降低燃烧温度和进气中的氧浓度
来降低NOx排放再循环的废气中含有的大量惰性气体对混合气的燃烧化学反应起
阻碍作用,使得滞燃期延长燃烧过程变缓和抑制了燃烧温度同时由于EGR气
体取代了一部分新鲜空气降低了进气中的氧浓度从而降低了NOx排放将EGR技
术与增压多次喷射高压喷射或再循环废气冷却等技术结合起来可改善NOx与微
粒之间的折衷关系在轻型柴油车领域EGR己是一种成熟的工业技术在重型柴
油车领域随着世界各国对重型柴油车制定出更严格的NOx排放标准EGR已经越
来越受到重视但采用EGR系统如果使用不当会引起微粒的增加,发动机磨损加
剧
1.1国内外车用柴油机EGR技术研究应用现状及发展

1.1.1EGR系统的主要应用型式
对于不同用途的柴油机其EGR系统稍有不同对于增压柴油机其中比较典
型的EGR系统有以下几种
(1)与涡轮增压器一体的EGR系统
图1-1为EGR涡轮增压器系统,在这种EGR系统中,柴油机排出的废气分成两路,一
路进入涡轮机中,另一路经EGR阀流入EGR泵中增压,从泵中流出的EGR废气与增压
后的空气进行混合,并进入柴油机的进气总管向各缸分配该装置的特点是,采用一
个涡轮机同时驱动两个压气机分别对空气和EGR废气进行增压这种EGR系统代表
了当前EGR研究的最新技术,整个装置在柴油机上布置简单,但是双压气机的结构复
杂,成本很高,国内尚不能生产

airExhaustgas
带再循环通道
混流涡轮
的压气机

柴油机

图1-1与涡轮增压器一体的EGR系统
Fig.1-1EGRsystemCombinedwithturbocharger

上海交通大学硕士学位论文第一章绪论

(2)进气节流式EGR系统
节流式EGR系统的结构如图1-2所示该系统利用节流阀的节流使进气管产生
负压来引导废气再循环,并可以根据柴油机负荷的不同来调节EGR率的大小,小负荷
时用较高的EGR率,大负荷时用较低的EGR率这是因为柴油机处在大负荷工况时,
为了满足动力性的要求,要使节流阀开度大,而且增压后的进气压力高,因此流经EGR
阀的气流也较小当柴油机工作在小负荷工况时,柴油机的空燃比大,允许节流阀开
度小,以保证较大的废气回流量该装置结构简单,具有很高的实用性,但节流阀的节
流作用使进气管产生较大的进气阻力,影响充气效率,使柴油机的动力性受到损失

(3)废气与空气混合后同时增压的EGR系统
图1-3给出了一种将EGR气流与空气先混合并一同进入压气机增压的EGR系统,
由于排气压力高于压气机前的空气压力,所以该系统可顺利实现废气回流到进气系
统,而且布置起来很简单,但是柴油机应用此种装置后使得压气机受到废气的污染,从
而降低了压气机的寿命

上海交通大学硕士学位论文第一章绪论

(4)带文丘里混合器的EGR系统
文丘里式EGR系统见图1-4所示,该系统根据文丘里管的原理制作而成,文丘里管
由收缩段和扩散段所组成,利用文丘里管缩口处气体流动产生的真空负压来引导废
气循环该装置的布置简单而且文丘里混合器制造简单,成本低,适于大批量应用

文丘里混
合器

进气歧管
中冷器
空气
柴油机

EGR
冷却器排气歧管排气歧管
废气

图1-4带文丘里混合器的E