1、引言
近几十年来，随着工业、经济的发展，石油燃料的大量消耗所引起的有害物质对大气产生了严重的污染。汽车发动机的有害排放物是造成大气污染的一个主要来源。汽车排放的尾气中含有大量的氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳，对人体危害很大，汽车尾气污染是制约全球发展的重要环境问题。如果不采取措施来有效的处理汽车尾气，我们赖以生存的环境会逐渐的被破坏。而EGR废气再循环装置可以有效地降低废气中的氮氧化物，最大程度的保护了环境。
2、废气再循环装置（EGR）及其工作原理
EGR是将一部分排气（5%--20%）引入进气系统，和混合气一起再进入气缸燃烧，如图所示，EGR是控制NOx排放的主要措施。一部分排气的再循环减少了排气总量。由于废气的比热值增加，同时使进入气缸混合气中单位燃料对应的氧浓度减少，降低了燃烧速度，燃烧温度下降，从而有效控制NOx的生成。EGR率= 。
NOx是在高温、富氧条件下生成的，应用 EGR技术让排气中少部分废气经 EGR阀进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧，由于增加了混合气中CO2、H2O及N2，混合气总的热容量增加，燃烧产生的最高燃烧温度就会降低，而且惰性气体的增加影响了新鲜混合气进入气缸的总量，稀释了氧的浓度，使单位气缸中的氧含量下降，故抑制了NOx的生成，降低了排气中NOx的含量。但是，过度的排气参与再循环，将会影响混合气的着火及发动机的性能。所以，当发动机超过一定的转速、负荷及达到一定的温度时，EGR才会控制少部分排气参与再循环，且参与再循环的排气量根据发动机转速、负荷、温度及排气温度的不同而不同，以达到排气中NOx含量最低。
由于废气的进入，使进气歧管的压力变大，发动机的充气量变大。而废气的比热值大，使气缸内的气体比热值增加，同时进入气缸的单位燃料对应的氧浓度也下降，降低了燃烧速度，燃烧温度也下降，有效的控制了NOx的生成。由于废气中主要组份是HC、H2O、NOx等气体，它们具有较高的比热容，在每个循环燃料放热量不变的条件下可降低每个循环的燃烧的最高温度。EGR比率的增加会减缓燃烧速率增加燃烧持续期并影响燃烧的完善程度及其稳定性，使热效率下降、油耗上升，同时还会导致CO与HC浓度上升。
3、EGR技术的目的、意义以及研究进展
作为世界上公认的降低柴油机NOx最有效的方法之一的排气再循环正在受人们越来越多的关注。最早的EGR系统只是纯气动式，后来发展成与电控技术结合的气电式和电磁式EGR系统。现在EGR在国外汽油车上已得到广泛应用，但我国国内应用的却不太广泛。目前国内外市场上出现的EGR系统主有是三种：机械式、气电式和电控式EGR系统。
随着全球环境保护法规的进一步严格，排气再循环作为控制NOx排放的一种最有效、 最实用的措施，国内外已经广泛应用到汽油机上，柴油机上的应用也随即逐步增加。为此，人们致力于增大EGR效果和拓宽EGR使用工况范围、 增大有关工况的EGR率，以求进一步降低NOx的排放。
EGR技术在轻型柴油机领域中已相当成熟，采用非增压 EGR系统控制排放，可以是简单的通/断控制系统，或是与电控燃油喷射相结合的比较复杂的闭环系统。在重型车领域中，随着世界各国对重型柴油机车制定出更加严格的NOx排放标准，采用 EGR已越来越受到重视。20世纪 90年代初开始应用于涡轮增压柴油机，90年代后随着更加严格的排放法规出台， EGR结合高压喷射、 EGR加多级喷射成为研究的重点。随着计算机和电子技术应用的提高和普及，智能 EGR系统逐渐成为各国学者们和技术人员研究的重点。总之，到目前为止国外已对 EGR技术进行了较深入的研究，积累了大量的试验资料，取得了一些实用性成果。由于 EGR给发动机带来的影响相当广泛和复杂，牵涉到较多的因素，其本身的精确控制也较复杂，所以目前国外十分重视对 EGR的完善研究。其主要研究方向为 EGR与发动机各系统的优化匹配以及如何在精确控制 EGR的前提下，尽量提高 EGR的循环率。
目前国外十分重视对EGR的完善研究。其主要研究方向为EGR与发动机各系统的优化匹配以及如何在精确控制EGR的前提下，尽量提高EGR的循环率。我国EGR离商品化、 实用化还存在一段距离；但随着我国经济和科技实力的增加，EGR技术已经取得了长足的进步，而且有很多厂家也已经开始批量生产EGR系统中的关键零部件—EGR阀。例如，北京北汽新峰、太原航空仪表有限公司、浙江圣龙集团等厂家。
以后的发展方向便是将其进一步完善。例如，EGR技术将与颗粒捕捉技术、 电控高压喷油技术、进气富氧技术等密切结合起来，以使各种有害排放物全面降低；EGR的精确控制、均匀性和动态响应仍是以后的研究重点；EGR在应用于增压发动机时，其伴随的腐蚀性问题和进排压逆差问题也有待于进一步研究，以得到一个比较理想的解决方案。在重型柴油机领域，应用 EGR所带来的问题更多更复杂，在重型柴油机常用的较高负荷情况下，EGR会使颗粒排放猛增，发动机的耐久性和可靠性也将受到影响。
4、EGR对发动机性能的影响
4.1、EGR对发动机功率的影响
主要原因是采用EGR时，由于气缸内废气量增加，空燃比减小，降低了燃料的正常燃烧速度，使得较多的燃料不能在上止点附近燃烧完毕，且随着废气引入量的增加，影响更加突出，造成柴油机的功率下降。此外，引入废气产生的这种效应，随负荷的不同而变化。负荷越高，废气对燃烧的阻滞效应越大，功率下降越大。负荷低，废气的影响相对减小。因而可以说，低负荷时允许引入的废气量大，较大负荷时允许引入的废气量小。
4.2、对温度、压力的影响
通常情况下，高温的再循环废气导致发动机的进气温度增加，致使压缩行程通过气缸壁传出的热量增加，最高燃烧压力降低。
4.3、EGR对动力性的影响
柴油机在全负荷、怠速和冷启动时不宜使用EGR系统；在中负荷时使用EGR效果较好。EGR率较小时，柴油机的性能没有变化，当EGR率增加到一定程度时，柴油机的转速开始下降，排气烟度增加，功率下降。但在小负荷工况，同样的EGR率，发动机的功率保持不变。负荷越大，废气对燃烧的阻滞效应大，功率下降大。负荷小，影响相对减小。根据试验结果，较大负荷时的EGR率宜低于30％，否则柴油机的性能将恶化。
4.4、EGR系统对排放的影响
引入EGR系统对排放尤其是NOx的抑制作用还是很大的。
5、EGR对常规排放物的影响分析
5.1、NOx 的生成机理及控制
NOx的主要成分是NO，有少量的继续氧化产物NO2。稀燃时，O2体积分数足够大，NO的生成主要取决于燃烧温度；在浓混合气条件下，NO的生成量主要取决于O2的体积分数。
5.2、EGR系统降低 NOx排放的机理
高温和富氧是NOx生成的主要影响因素。EGR技术正是通过降低缸内最高燃烧温度以及缸内混合气中O2的体积分数，破坏NOx的生成环境，从而降低NOx的排放。
6、目前EGR技术主要存在的问题
1、采用后EGR系统后，若EGR率控制不当，极易造成柴油机经济性恶化，其它排放污染物和烟度的增加；
2、在低负荷时，EGR将影响柴油机的工作稳定性；
3、在高负荷时，EGR将影响柴油机的动力性；
4、EGR中颗粒可能造成柴油机活塞环、气缸套等零部件磨损加剧和对机油的污染，进而可能影响柴油机的可靠性和寿命；
5、EGR的废气温度过高，会影响柴油机的充气效率，并会有降低燃烧温度的效果；
6、各缸EGR分配均匀性和瞬态响应性不宜同时兼顾。
7、结论
废气再循环装置通过把废气重新放入气缸来有效地减少了尾气中的氮氧化物的生成，使废气的再循环量在每一个工作点都达到最佳状况。随着EGR 率的增加，CO和HC排放浓度也同时增加，CO2浓度有所降低，这对降低温室效应起到重要的作用。高负荷下必须控制EGR率，防止燃烧恶化引起的CO排放急剧增加。分析不同的EGR率对发动机性能及排放的影响，选取该工况点下最佳的 EGR率，才能取得良好的综合效果。由于废气再循环量的改变会对不同的污染成份可能产生截然相反的影响，因此所谓的最佳状况往往是一种折衷的，使相关污染物总的排放达到最佳的方案。也就是说，尽管提高废气再循环率对减少氮氧化物NOx的排放有积极的影响，但同时这也会对颗粒物和其他污染成份的减少产生消极的效果。

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