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汽车动力总成公众号助力节能减排，汽油机EGR技术解析( 二 )


2、EGR主要作用及原理

汽车动力总成公众号助力节能减排，汽油机EGR技术解析
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1）增加混合气比热容 ， 优化燃烧
一部分废气通过EGR系统回到燃烧室 ， 混合气比热容增大 。 引入冷却EGR废气不仅能够增加混合气的平均比热容 ， 而且能够增加混合气的总质量 ， 从而使总热容增加 。 废气的稀释作用和热容效应对燃烧的抑制导致燃烧温度下降 ， 燃烧持续期（累计放热效率为10%和90%对应的曲轴转角的差值）延长 ， 减少燃烧过程中的传热损失 。

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2）抑制爆震的发生
伴随汽油发动机小型化 ， 其爆震的倾向性加强 。 传统的抑制爆震的方式为推迟点火提前角 ， 降低压缩比 ， 不利于降低油耗 。 引入EGR废气可以降低燃烧温度（比热容增加） ， 减缓燃烧速度 ， 延长燃烧持续期 ， 抑制爆震 ， 保持燃烧环境稳定 。 增加EGR系统 ， 抑制爆震倾向 ， 可以增大点火提前角 ， 同时增大压缩比 ， 有利于热效率的提升 。 抑制爆震主要基于经冷却的惰性EGR废气的引入 ， EGR冷却器下游温度越低 ， 效果越明显 ， 因此 ， EGR冷却器的换热能力对抑制爆震具有重要意义 。

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3）减少混合气加浓
为保护发动机排气端零部件 ， 汽油机的排气温度有一定限制 ， 伴随转速及负载的增加 ， 废气排温升高 ， 高负荷工况时 ， 一般会采用过喷油策略 ， 降低空燃比 ， 把排气温度降低 。 引入EGR后 ， 混合气的热容增加 ， 燃烧速度减缓 ， 优化燃烧 ， 降低燃烧温度 ， 从而降低排气温度 。 压缩比提升后 ， 在发动机的低速高负荷区域 ， 为抑制爆震 ， 需延迟点火 ， 而延迟燃烧又导致废气排温的上升 ， 从而不得不采用过喷油策略 ， 引入EGR系统 ， 能有效解决此问题 。 同时 ， 过喷油导致PM排放增加 ， 在发动机的高负荷区域 ， 引入EGR后 ， 降低过喷油使PM排放减少 ， 在直喷汽油机中 ， 这一作用尤其明显 。 应用EGR技术 ， 减少混合气加浓 ， 对于汽油发动机降油耗作用明显 。

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4）降低泵气损失
发动机在低负荷区域工作时 ， 节气门开度较小 ， 产生更大的节流作用 ， 导致泵气损失比较大 ， 随着负载的增加 ， 泵气损失会逐渐减小 。 引入EGR废气后 ， 为保持足够的新鲜充量 ， 必须增大节气门开度 ， 泵气损失也会随之减小 。 引入EGR系统 ， 能够在中低负荷区域有效降低泵气损失 ， 对于高压系统 ， 在高负荷区域 ， 为减少涡轮增压器的效率损失 ， EGR率降低 ， EGR系统在降低泵气损失方面的作用也会降低 。

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5）各工况点的EGR率
汽油发动机最大EGR率一般在20%左右 。 标定EGR率是一个复杂的过程 ， 需要在不同工况点下节气门开度、VVT、增压器、点火提前角等参数的完美匹配 ， 标定过程对降油耗效果至关重要 。 EGR率的增加导致燃烧稳定性（COV of IMEP）的下降 ， 发动机负荷较低时 ， 为保证一定的燃烧稳定性 ， 不宜采用过大的EGR率 。 对于高压EGR系统 ， 发动机高负荷运行时 ， 必须保证足够流量的废气驱动涡轮增压器 ， EGR率不宜能过高 。 中等负荷时 ， 可以引入较高的EGR率 ， 从而抑制爆震 ， 提高发动机的热效率 。

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