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时间：2021年x月x日
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
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柴油机NOX排放控制与废气(fèiqì)再循环技术
某某大学(tiān jīn dà xué) 何邦全 姚春德 刘增勇 李万众
(某某(t的增加而迅速
减小,因而使得单位质量混合气的放热量成
比例地减小,降低了燃烧的最高温度,从而使
NOX排放减少。柴油机在采用废气再循环
时,由于废气的参加,使得发动机气缸中混合
气的形成、燃烧和排放发生了变化,因而对发
动机的性能产生了各种影响。
图2 放热率趋势
2·1 废气再循环对柴油机性能的影响
(1)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。
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(2)由于再循环废气的影响,气缸(qì ɡānɡ)中气体
的氧浓度(nóngdù)下降。这是由两个因素引起的:一
方面是再循环废气(fèiqì)比新鲜空气的氧气含量
低;另一方面是使用(shǐyòng)EGR时进气道和气缸壁
的温度升高导致进气(jìn qì)充量下降。图4给出了
在群众(dàzhòng)可视化四缸1·9L直喷式柴油机上测
得的O2浓度(nóngdù)和CO2浓度随EGR的变化趋
势。由此可见,当EGR率由0增加(zēngjiā)到50%
时,O2的浓度(nóngdù)从21%下降至约14%,与此同
时CO2的浓度从0上升到约5%。
(3)EGR对着火延迟期的影响表现在:进
气平均温度提高,缩短了着火延迟期,但CO2
和N2的稀释作用又使着火延迟期延长,总的
趋势是着火延迟期延长。
(4)燃烧室中的再循环废气改变了着火
延迟期内混合气的形成和燃烧,使燃烧期间
的气体温度下降,最大放热率减小,燃油消耗
率增加,HC排放和颗粒排放物增加,发动机
232000年(第29卷)第1期 柴油机NOX排放控制与废气再循环技术
的活塞环、气缸套等部件的磨损加剧。对柴
油机废气中颗粒成分进展分析的结果明确:
颗粒排放物主要由润滑油、燃料中的碳氢成
分、硫酸盐和碳烟组成。HC和碳烟与燃烧过
程有关,可以通过优化进气系统、燃烧系统和
燃油喷射装置来减少,也就是说通过组织合
适的进气涡流、提高喷油压力和优化喷油器
设计使燃烧室中所有燃料获得一个高的局部
A/F比,从而使得氧气能迅速进入油束以抑
制碳烟的形成。硫酸盐主要是由燃料中的硫
元素(yuán sù)在燃烧过程中氧化而形成的,所以为了
提高EGR率,必须限制(xiànzhì)燃料中的含硫量。
(a)汽油机(b)柴油机
图3 热容量和A/F随EGR率的变化趋势
图4 O2和CO2浓度(nóngdù)随EGR率的变化趋势
(5)EGR对碳烟氧化(yǎnghuà)的影响依赖于负荷。
怠速条件(tiáojiàn)下,A/F比约为100∶1,EGR对其没
有明显影响,可以用比高负荷时更高的EGR
率(无EGR时,高负荷时的A/F比约为25∶
1)。但在低负荷时随着EGR率的增加,碳烟
氧化率减小,而提高EGR率可