高/低压EGR对两级增压柴油机性能和排放影响

的试验研究

张文强，郑尊清，尧命发，陈贵升，毛斌

(天津大学内燃机燃烧学国 家重点实验室，天津 300072)

摘要：本文在一台两级增压高压共轨柴油机上，进行了高压EGR (HP-EGR)和低压EGR(LP-EGR)对柴油机燃烧、性能和排放影响的试验研究。结果表明，随EGR率增加，LP-EGR的高低压级压气机的压比和流量变化较小，而HP-EGR的高压级和低压级压气机都由中心高效区向低效区和流量减小的方向偏侈，并快速靠近喘震线；小负荷，HP-EGR的滞燃期延长，预混合燃烧比例较高，燃烧持续期缩短，更好地改善了NOx与 BSFC和Soot之间的trade-off关系；低速大负荷，随EGR率增加，相对HP-EGR，LP-EGR能提高两级增压系统效率和做功能力，明显提高氧燃当量比，同时显著改善NOx与BSFC和Soot之间的trade-off关系；中高转速大负荷，随EGR率增加，HP-EGR的进排气压差逐渐下降并越加低于LP-EGR，造成泵气损失明显减少，NOx与 BSFC和Soot之间的trade-off关系好于LP-EGR。 关键词：柴油机；两级增压；废气再循环；燃烧；排放

严格的排放法规对降低柴油机NOx和颗粒（PM）排放提出了更高的要求。因此，如何在保持良好经济性的同时降低PM和NOx排放，实现柴油机高效、清洁燃烧以满足日益严格的排放法规已成为柴油机燃烧技术所面临的共同难题与挑战[1]。

废气再循环（EGR）是现代柴油机降低NOx排放最有效的手段之一[2-4]。EGR通过将一部分废气重新引入气缸参与燃烧，降低缸内氧浓度和最高燃烧温度，达到降低NOx的效果。EGR是柴油机满足国IV及之后排放法规的重要技术手根据在增压柴油机上取气位置的不同，段之一[5]。

EGR可以分为高压EGR(HP-EGR)和低压EGR(LP-EGR)两种形式。其中HP-EGR是在涡轮前引出废气，重新引入到压气机后进气管。LP-EGR则是在涡轮后引出排气，重新引入到压气机前。不管是HP-EGR还是LP-EGR都对柴油机的进气增压系统提出新的要求。传统单级增压器采用EGR通常会造成空燃比降低，导致烟度、CO和HC排放升高，燃油经济性变差。而采用两级增压能实现较高的增压比，增加进气流量，提高柴油机功率密度，并减小由于采用EGR带来的不利影响[6-9]。

本文在一台匹配了两级增压的高压共轨柴油机上，对采用高压和低压两种EGR系统对两级增压柴油机燃烧、性能和排放的影响进行了试验研究。这一研究为两级增压柴油机EGR系统优化匹配提供依据，具有一定工程应用价值。

1 试验装置与研究方法

试验发动机为一台电控高压共轨重型柴油

机，采用BOSCH高压共轨燃油喷射系统。柴油机主要技术参数详见表1，图1是试验台架的示意图，表2列出了用于试验研究的主要仪器设备。

表1 柴油机主要技术参数

作者简介：张文强（1989－），男，硕士研究生，研究方向：柴油机燃烧与排放控制. Email: 348875343@