李 瑜，劉玉亭，張 玲

（上海紐荷蘭農(nóng)業(yè)機(jī)械有限公司，上海200433）

1 概述

以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的各種汽車已經(jīng)歷了100多年的發(fā)展，給人類社會(huì)帶來了空前的繁榮發(fā)展，但隨之而來的汽車有害排放也造成了大氣環(huán)境的惡化。特別是隨著全球汽車保有量的持續(xù)高速增長，內(nèi)燃機(jī)排放污染的現(xiàn)狀十分嚴(yán)峻，并成為決定內(nèi)燃機(jī)能否作為動(dòng)力源繼續(xù)存在下去的關(guān)鍵指標(biāo)[1]。柴油機(jī)排氣中含有的有害污染物主要有CO、HC、NOx及PM。各種污染物的治理有不同的方法。EGR就是針對性治理NOx排放的有效方法之一。

2 EGR工作原理

柴油機(jī)的兩個(gè)燃燒條件最終導(dǎo)致了NOx的產(chǎn)生：一是高溫，二是富氧。那么只要破壞這兩個(gè)條件就能減少NOx的排放。EGR就是同時(shí)破壞了以上兩項(xiàng)條件，因此達(dá)到了較好地控制NOx的目的。

EGR是廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（ExhaustGas Recirculation）的簡稱，是目前公認(rèn)的有效降低NOx排放的措施之一[2]。它的工作原理是將一定量的燃燒后廢氣通過控制閥引入進(jìn)氣管，與新鮮空氣混合后再次進(jìn)入氣缸參與燃燒。這一部分廢氣的參與使燃燒室內(nèi)的新鮮空氣量減少，最終起到了減緩燃燒速度、降低最高燃燒溫度的作用。

EGR在柴油機(jī)上的應(yīng)用較容易實(shí)現(xiàn)，對發(fā)動(dòng)機(jī)改動(dòng)很少，技術(shù)要求不高，但是它會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性的下降，如果匹配不當(dāng)還會(huì)造成CO、HC的增加。從本質(zhì)上說EGR是靠惡化燃燒來減少NOx排放的。如果將EGR和催化凈化器配合使用，就能使排放污染氣體中的NOx含量以及其它污染物得到有效地降低。

3 試驗(yàn)用柴油機(jī)及其設(shè)備和方法

3.1 SNH495A柴油機(jī)

SNH495A型柴油機(jī)由上海紐荷蘭農(nóng)業(yè)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的一種四沖程、球形燃燒室、強(qiáng)制水冷的柴油機(jī)，氣缸數(shù)為四缸、單列直立、氣缸直徑為95mm，其主要技術(shù)參數(shù)見表1。

3.2 試驗(yàn)裝置

主要試驗(yàn)設(shè)備如下：PTO臺架、CATS系列油耗－轉(zhuǎn)速測量儀、NHA-501型廢氣分析儀、FLB-100不透光式煙度計(jì)、EGR系統(tǒng)、壓力計(jì)和水溫表等。試驗(yàn)裝置的總體布置見圖1。

3.3 試驗(yàn)方法及試驗(yàn)工況

本文EGR閥的真空度標(biāo)定試驗(yàn)按柴油機(jī)排放試驗(yàn)進(jìn)行[3]。具體試驗(yàn)方法是：以測量柴油機(jī)排放為基礎(chǔ)試驗(yàn)，EGR閥安裝于柴油機(jī)上，將柴油機(jī)安裝于PTO臺架。安裝好各種測試儀器，待發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)達(dá)到要求后，開始測量。在某一工況下運(yùn)行柴油機(jī)，首先將EGR閥門關(guān)閉，記錄柴油機(jī)的排放數(shù)據(jù)。然后將EGR閥分別置于不同的真空度下，測取發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放特性參數(shù)，并分析其變化趨勢，建立評價(jià)模型，選取綜合性能最優(yōu)時(shí)對應(yīng)的真空度為該工況點(diǎn)下的最佳真空度。

非道路用柴油機(jī)的排放試驗(yàn)應(yīng)按照GB 20891－2007中規(guī)定的8個(gè)工況進(jìn)行，本文中試驗(yàn)數(shù)據(jù)均為8工況下得到的。

4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)過多，本文中只給出8工況下不安裝EGR和安裝EGR后最佳狀態(tài)的兩組數(shù)據(jù)。圖2為8工況中2 000 r/min和1 400 r/min的燃油耗率負(fù)荷特性曲線。

圖3為8工況下的NOx排放。從整體數(shù)據(jù)來看，采用EGR后NOx排量的減少是很明顯的。其中第4工況因?yàn)槌跏寂欧帕亢苌伲詢烧邤?shù)值基本相同。與NOx相比，HC的變化顯得很沒有規(guī)律，有的地方加了EGR系統(tǒng)后的排放量要比之前的更大，具體變化過程參見圖3。CO排放見圖4，隨著EGR閥真空度的增大，CO的排放有所升高。這是因?yàn)镋GR閥引入的廢氣是三原子化學(xué)惰性氣體，導(dǎo)致最高燃燒溫度降低，過量空氣系數(shù)減小，直接導(dǎo)致CO排放的升高[4]。

5 結(jié)論

在SNH495A型柴油機(jī)中，EGR系統(tǒng)對于NOx的控制有明顯的效果，對CO、HC等排放物的抑制作用不明顯。

1辛喆.汽車拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)原理[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2009：193-194.

2張振東，褚超美，周萍.增壓直噴柴油機(jī)EGR控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].汽車工程，2004，26(2)：136-138.

3機(jī)械電子工業(yè)部洛陽拖拉機(jī)研究所.拖拉機(jī)設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994：959-961.

4 Wang Y,Zhou LB.Experimental Study on Exhaust Em issions from a M ulti-cylinder DME Engine Operating w ith EGR and Oxidation Catalyst[J]. Applied Thermal Engineering,2008,28(13): 1589-1595.