废气再循环(EGR)的温度对可变EGR率的重型直喷式柴油机性能和排放的影响讲诉

1、废气再循环（ EGR）的温度对可变EGR率的重型直喷式柴油机性能和排放的影响D.T.Hountalasa,G.C.Mavropoulosa,* K.B.BinderbaInternal Combustion Engines Laboratory, Thermal Engineering Section, MechanicEngineeringDepartment,National Technical University of Athens, 9 HeroonPolytechniou, 157 73 Zografou, GreecebDevelopment Basic Systems, Hea

2、vy Duty Engines, DaimlerChrysler AG, 70546Stuttgart,Germany Received 10 December 2006摘要直喷柴油机是当今公认的卡车和其他有关重型车辆的动力总成。与此同时，排放法规（主要针对 NOX 和颗粒物）变得更加严格，排放物限值降低到非常低的水平。采用高比例废气再循环（ EGR）是控制 NOX 排放以达到未来排放法规的一种有效方法， 同时需要采用进气增加来降低对碳烟排放的负面影响。该方法基于降低燃烧室内的气体温度和氧浓度，但通常会对碳烟排放和有效油耗率（ BSFC）产生不利影响。在采用高比例 EGR 时，需要 EGR 气

3、体冷却以降低其在烟尘排放的不利影响。 尤其是在发动机高负荷时 EGR 流量和排气温度高时候，为此，本文，采用多区燃烧模型， 在不同 EGR 比例下研究了冷却 EGR 温度对涡轮增压直喷重型柴油发动机全负荷工况下性能和排放的影响。 研究结果表明， 降低 EGR 温度对有效油耗率和碳烟（低值）具有积极作用，同时，对NO 也有一定的有利影响。综上所述，低EGR 温度的效果优于高EGR 温度。关键词：废气再循环；柴油机；EGR 温度；排放1 引言在柴油发动机的发展中， 工程师和制造商面临的最困难的问题之一是控制和减少污染物排放 1,2达到相关立法 “可接受的 ”水平。在过去的几十年里， 减少 NOX和

4、烟尘的排放量已取得重大进展。但是与此同时，在欧 V 排放法规中，柴油机的允许排放的限值也变得更加严格。 柴油机被广泛的应用在交通运输中， 作为在未来主要的动力来源来说，降低其排放是亟待解决的。可采用先进的燃烧技术和 （或）后处理系统来实现对排放的控制。作为公认- 1 -的唯一有可能实现未来限值的是使用内部措施结合现有废气再循环（EGR）技术 3,4 。在发动机进气冲程时， 废气循环进入发动机是降低NOX5,6 最知名的也是最成熟的技术之一。 然而，在现有的发动机系统中要协调好各种影响发动机运行的因素。通过这种方式，就可以确保达到预期的限值（降低污染物排放）同时避免牺牲现有的 “有利因子 ”（如

5、发动机效率等）。建模的贡献是可以有效的研究所涉及对发动机性能和排放的各种参数。 其中一个重要的参数就是再循环的废气的温度。图一 .（ a）区域在喷射方向形成“r-z”平面（ b）区域形成在 “x-r”平面总体来说，介绍了EGR 对柴油机燃烧三种不同的方式：热，化学和稀释。热效应对进气温度影响与容积效率的增加有关（热节流）和增加的电荷比热容取决于 CO2 和 H2O 的存在。另一方面，在燃烧过程中的化学作用是气体的解离有关，而稀释是指减少氧气供应。目前我们主要集中在第一种，即热效应，考虑再循环废气温度对性能和排放的影响。本文在前人研究的基础上， 对废气再循环的冷却是研究的EGR 气体温度对不同E

6、GR 率下的性能和排放的影响一个重要课题，有利于发动机的使用和排放。因此，我们研究重型直喷式单缸柴油发动机能否在高的峰值燃烧压力 7 进行工作。欧盟项目 HEDE-应用先进的喷射定时来改善有效燃油消耗率（ BSFC）但是显然对 NOX 排放有不利影响。控制氮氧化物，冷却 EGR 被认为是使用一个固定的对于所有的测试情况下的温度来进行检测。在目前的工作中研究不同 EGR 温度来确定其对燃烧和污染物的形成机制。目前的研究已经表明， 如果我们希望没有显著牺牲发动机的效率时，保留低的 NOX 排放是对 EGR 冷却是有利的。EGR 冷却对防止烟尘排放量上升到不可接受的水平是必要的。 在高 EGR 率和

7、发动机转速较低时， 需要 EGR 的冷却将更明- 2 -显。从理论的调查证明了， 不同 EGR 温度对部分负荷下的内燃机有不同的影响。由于空间的限制，本研究是应用在满负荷和在最高EGR 质量流量的要求下不同的发动机转速为的条件的情况。理论研究是利用现有的三维多区模型8,9 进行适当的修改 4 包括影响 EGR 率和温度。为分析增压压力和喷油定时保持恒定时的发动机转速， EGR 率和 EGR 温度作为计算参数。如图所示 EGR 温度对有效发动机的效率和烟尘的排放量产生不利的影响，而在EGR 温度范围内对 NO 排放没有或者有小的影响。如果 EGR 上部温度范围内增加江油更显著的影响存在（热EGR

8、）。如发现， EGR（废气再循环）冷却降温是有益的 BSFC 和烟尘，而其影响取决于发动机转速和 EGR 率。2 仿真模型在这项研究中使用的模型已在过去8,9提出后被开发了。 它已被修改为包括EGR 率和温度影响的应用现状。因此只简要的介绍了其主要原理。所使用的模型是一个多区燃烧区域之一。燃料射流被分成同心的三个区使用考虑。这使发动机热力参数在燃料射流及其对污染物排放1012形成详细的估计。它也揭示了EGR 对污染物的形成机制的影响。2.1.发动机气缸的仿真燃料混合后，在喷射前分为不同的量称为 “zones。”压力被认为在整个燃烧室是均匀。每个区都有自己的温度和组成， 运用热力学第一定律和质量

9、守恒和动量守恒方程确定。图 .1a 和 b 是同心的射流区。喷射轴线使用的射流轴被指定为 “X”和其他两个轴垂直于它的轴线作为 “Z和” “R”。在轴向方向上的区域的数量是由注射时间和时间步长来确定，目前是 0.5。CA 。在其他两个方向的区域的数量为五，在圆周方向上的径向数量是八。2.1.1热交换传热计算特性速度是采用湍流动能的粘性耗散率kt 模型 1,8,9,1317确定。热交换率是这样得到的：Q Ahc (Tg Tw) cr (Tg4Tw4 )(1)其中 Tg 是由射流体积温度：- 3 -nmk cvk Tkk1Tgn(2mk cvkk1（指数 k 表示 “kth区”的总数 n）热交换率

10、的估计是根据公式分布式喷射区中的公式：QkQ( mkcvkTk )（3）nmkcvkTkk12.1.2.空气涡流以吸入空气的旋转运动为蓝本，有效地假设固体旋转包围的势流区 2,18 。该方案考虑造成汽缸壁附近的边界层空气的粘性。切向速度分布是由以下方程描述：u=WPRfor 0R R eu=WR (Re/r)0.05for RRR（4）P ecP在 RC 点是固体旋转结束的点，由下面的经验公式给出：R =R (D /2R )（5）cin bpRP是圆柱体的半径和 Rin 气缸阀的轴向距离。解决的方法用旋转速度来确定，数据由 8,9 提供。2.1.3.喷雾模型从燃油喷射系统的仿真模型， 确定了喷

11、嘴出口处的初始条件。 最初，燃料行驶距离小（断裂长度）的内筒，在破碎成液滴。断裂长度是由公式 2,8,9,18给出了 .L uinj tbreak c1 ( l )0.5 dinj(6)a其中 C1 是一个常数，Ra 和 Rl 分别是空气和燃料的密度。速度沿喷雾轴线分散后是区分喷雾穿透18,19 随时间产生的相关性为：up2.95 (P )0.25 dinj0.5 t 0.5.（7）2g- 4 -在射流区外围，渗透速度乘以式（7）计算下列系数：r j ,in 2,(8)n j ,texp n1 ( rinj) 在 nj， i 是本地区的速度修正系数， rj,i ，是其相对于射流轴线区起始位置（

12、见图 1b），n1 ，n2 是常数。这样得到的速度分布，类似于实际在喷外围渗透比较慢的中央的一个区。喷雾锥角是用来估计的喷射区域的几何位置由下列关系 2,18 确定的：dinj2aP0.25（9）0.05(2)a计算在径向和轴向方向上的空气流速的局部成分和中轴线使用动量守恒方程，我们要考虑空气涡流射流的几何影响。碰壁后每个区域的渗透速度是由下面的关系17确定P )0.25 dinj0.50.25up2.95(thit0.75,（ 10）2gt在区后冲击被假定为平行于气缸壁的路径，这是接近现实。2.1.4.空气卷吸进入区加气用动量守恒估计， 这已被证明是稳定的， 简单的和几乎不需要调整发动机的操

13、作条件。空气卷吸进区总量从注射时刻确定；uinjm f uinj(ma mf )u p ma mf mf （ 11） up2.1.5.液滴破裂和蒸发喷射的燃料是根据瞬时喷油率分布区。 每个区域内的燃料分按以下具有相同的直径 Dd 组分布 2,8,9 ：dV13.5( Dd )3 exp3( Dd) d ( Dd ).(12)VD SMD SMD SM索特平均直径的 DSM 是从半经验公式得到的，来自实验数据：DSM ,10.38Re inj0.25 Weinj0.32 ( v1 ) 0.37 (1 ) 0.47 dinj ,(13)vaa- 5 -DSM ,24.12 Reinj0.25 We

14、inj0.75 ( v1 ) 0.54(1 )0.18 dinj ,vaa(14)其中下标 “1”,2“”分别为的完整和不完整的喷雾。索特平均直径为上述两个值的最大值。博尔曼和约翰逊 20 的模型为蒸发过程的之后，如 15 .2.1.6.燃烧模型燃烧启动点火延迟期的关系2,21,22:t1SPrdt 1adel Pg2.51.04(15)0eqexp(5000 Tg )其中 “eq”是在混合区内当地的燃料空气当量比，adel 是一个常数。点火后的局部反应率取决于燃料的质量浓度， 氧气和温度适宜的地方。 下面的关系给出了燃料的反应速率：m fbK b C affC oao e Ec T1,(16

15、)6 N其中 K b 是常数， EC 是降低的活化能（ K ）， Cf ，Co 分别是燃料和氧气的质量浓度。2.2.气体交换使用的填充和排空的方法，实现了进排气系统的模拟，取得了良好的效果1,2,16。该模型是模拟涡轮增压内燃机，即模拟涡轮增压器和空气冷却器的运行16 。2.3.一氧化氮和烟尘的形成的模型2.3.1一氧化氮的形成一氧化氮在每个区域内都可形成， 可以使用化学平衡。 认为在每一区都存在这 11 种物质 23 ：O2 ，N2， CO2，H2O，H，H2 ，N，NO，O， OH， CO。在每个区域中的这些元素的平衡浓度是使用由作者开发的方法确定7,15。一氧化氮的形成是由化学动力学控制

16、。 在目前的工作中泽利多维奇用于涉及以下三个方程扩展机制：- 6 -NNON2Ok1f =1.6 1010NO2NOOk2f =6.4 106 T exp （-3125/T ）NOHNOHk3f =4.2 1010(17)在每个区域的 NO 浓度变化可以表示为 :1 d ( NO V )2(12 ) R1(18)Vd t1R1 / ( R2 R3 )其中 ,R1k1f NeNOe, R2 k2f NeO2 e,R3k3f NeOHe=NO/NOe。在以前的关系指数 e 表示平衡。以往的微分方程我们可以得到在每个区NO浓度整和。2.3.2. 碳烟的形成烟灰形成的速率是使用Hiroyasou 半经

17、验确定，模型 2,15,26.碳烟的生成和氧化是由以下方程描述：dmsfAf mf , evP0.5 exp Esf/ ( Rmol T)dt（ 19）dmsbPO21.8dtAb ms( P) P exp Esb / (RmolT )（20）其中， “f”表示碳烟的形成， “b”表示燃烧， mev 是区域中燃料蒸发的量， PO2是氧气分压。烟尘的形成Esf 和燃烧 Esb 的活化能分别是82，000 和 120， 000kJ/kmol ，净碳烟的形成率用下面的公式确定，dmsdmsfdmsb.(21)dtdtdt3. 测试内燃机的描述在使用的内燃机基于戴姆勒-克莱斯勒 500 系列的单缸直喷

18、涡轮增压发动机。引擎的基本参数在表1 中给出。压缩机已被风机所取代， 喷嘴涡轮由具有等效流动面积提供了类似的平均排气压力的真正的发动机。采用废气再循环的压缩机排- 7 -出的高 回路。在欧盟 目 “HEDE”中特定的引擎已 开 出并能承受高的峰 燃 力达 280 巴7 。通 戴姆勒克莱斯勒提供的 HEDE 目 机在 程中 得的 数据，用不同的 EGR 率和恒定的 EGR 温度 140C（冷却 EGR）。因此，一个 而未决的 仍然是关于 EGR 气体温度水平 机性能和排放的影响。 行 流 算研究的主要 机。4模型验证内燃机曲轴转角（度）EGR 率图 2.比较在 1130 转的发动机转速100%

19、负图 3. 比较在 1130 和 1420转的发动机速荷和 -9 的喷油定时，不同 EGR 率。计下 100% 负荷和 -9的喷油定时不同EGR算和实验的气缸压力图率，计算和试验有效热效率值的大小图使用的多区模型来 EGR 温度 机性能和排放 染物的影响，有必要 其能力作 EGR 的效果而言。 此， 上述 缸 机我 使用的 数据是在戴姆勒 -克莱斯勒公司的研究 室做的。 是使用EGR 率从 0%增加 30%然后 机的运行状况 行 。 如上所述自从先 的 射定 被用来提高 机效率。 EGR 的使用 了作 控制 NOX 排放的意 。在目前的工作中 得的 数据 两个 机 速用于模型 ， 即在全 荷

20、，1130 和 1420 使用在上止点 -9 的 油定 提前角（ 1130 速和 1400 速来 ，普通 上止点 -2 -5 ）。在 之中， EGR 气体温度控制在 140C（冷却 EGR）。 量的 机的性能和排放与理 算的数据相比 得EGR 性能和排放的影响。 要求我 使用模 研究的理 基 ，研究EGR 温度 性能和排放量的- 8 -27,28。影响。在无 EGR 时， 1130 转的发动机转速和 100%负荷下对模型进行校准。参数调整为：缸压峰值使用修正的事实或空气卷吸率， 点火延迟和烟尘的离子尾管值调整为常数，列入相关方程常数的值。我们将保持发动机操作条件不变。4.1.EGR 对发动机性

21、能的效果预测在图 2 中给出了在 1130 转的发动机转速， 100%负荷采用 -9 ATDC 喷射定时的 0%，10%和 20%的 EGR 计算和实验气缸压力曲线的比较。观察到与计算的所有 EGR 率测量值有一个良好的一致性。 仿真成功捕捉了 EGR 对缸内压力轨迹的影响，导致在压缩过程中缸内压力小是减少燃烧和膨胀过程中更强烈的一个。 这一结果由于废气的存在增加，从电荷比热容， O2 的可用性，对燃烧速率的影响减少可以看出 CO2 和 H2O 的解离。应该说，（全负荷）空气燃料比（ AFR）的值接近它们的最低限度。 因此，废气再循环的存在在发动机进气道进一步降低氧气供应，在目前情况下对即将到

22、来的燃烧是一个主导因素。因此，EGR 发动机气缸内的百分比增加降低了气缸峰值压力值。图 4.在 1130 和 1420 转的发动机转速，图 5.发动机转速在100%负荷和 91 上的100%负荷和 -9 上喷油定时。 EGR喷射定时的影响，EGR 温度和不同率对计算和测量NO 和碳烟排放的EGR 率对空燃比的影响影响然而，在部分负荷下的不同的情况可以参照在高 EGR 温度的经验（热 EGR），氧利用率明显高于全负荷。 由于 EGR 增加入口空气温度增加可以减少点火延迟，在某些情况下会导致随 EGR 率的增加，气缸峰值压力增加考虑到以前，预期EGR 将对发动机效率产生负面影响。这是由验证观察图-

23、 9 -3 提供的计算和发动机有效热效率为1130 和 1420 转的发动机转速在100%负荷下 EGR 率的函数的测量值的比较。 计算出的值是接近实验值和对EGR 率对速度为定值的发动机的有效效率的最重要的模拟预测的检查。显然，采用EGR 对发动机效率的负面影响的百分比几乎呈线性增加。 尤其是在低转速时这种效果更加明显。4.2.尾气排放为了检验模型的预测能力，对 EGR 率对污染物的排放量的影响是图 4 给出的计算在 1130 和 1420 转发动机转速下， 100%负载和不同 EGR 率的 NO 和烟尘测量值之间的比较。烟尘的值是从尾气过滤器采集的（ FSN）。观察模拟预测足够的 EGR

24、率对污染物的影响。 EGR 率的增加结果为降低 NO，急剧增加的碳烟。在发动机低转速对污染物、的作用强。随着 EGR 率的增加， NO 降低，而烟尘的排放几乎线性的指数增加。因此，模拟可以预测定 EGR 率对性能和排放的影响， 因此它也似乎适合于研究 EGR 温度的影响。5.EGR温度对性能和排放的影响的理论研究在覆盖整个发动机工作转速范围的三种不同的发动机转速即1130， 1420，1710 转下和 100%负荷的情形下，探讨EGR 温度对发动机性能和排放的影响效果。在这一点上必须指出， 由于考虑其重要性， 在满负荷的情况下它是燃料消耗和污染物排放最优的结果（由于空间限制）。然而，研究了在低

25、发动机负荷条件下试验不同 EGR 率，即 5%，10%和 15%的结果，此时喷油提前角（ -9ATDC ）和增压压力是恒定值。对于每个测试案例，用不同的 EGR 温度进行试验，范围从 90C 到 240C，每 50C 为试验一次。以前的温度范围是选取的一个温度代表，在满负荷使用冷却 EGR，在许多情况下，冷却介质是发动机冷却液。 EGR 率定义为mEGR100%EGR( )mEGRmimEGR 是废气再循环的质量， mi 是新鲜空气的质量，进气温度考虑新鲜空气和废气的进气质量流量用热力学第一定律估计。5.1EGR 温度对发动机性能的影响- 10 -很明显，在恒定的增压压力下，EGR 率的增加的

26、结果是每循环引入的新鲜空气的量减少。因此，由于每循环喷射的燃料的量仍保持不变，空燃比应减少。增加 EGR 气体温度在一个给定的 EGR 率时的效果与预期类似。 图 5 提供了在不同 EGR 率下的 EGR 气体温度，空燃比在所有案例的变化。 AFR 的 EGR 气体温度的变化几乎是线性的。 在同一图给出了空燃比与EGR 率的在 EGR 气体温度较高和较低时检测的相对变化，与发动机运转无EGR 时空燃比相借鉴。据观察，温度的增加的 EGR 对 AFR 增加产生负面影响。对于所有的试验情况下， EGR率和温度的影响在发动机低转速更为明显。因此，在满负荷时的热节流效应 （减少气缸进气量）是重要的，尤

27、其是在 EGR 温度提高到较高的值。在满负载和转速 1130 转下， EGR 气体温度对最高燃烧压力的影响呈现在图6.EGR 气体温度增加降低了最高燃烧压力，尤其在高EGR 率下更强烈。这显示最高爆发压力的百分数的变化的曲线相比没有EGR 来说是更好的结果。在其他两个发动机转速下类似的结果已被试验得到。有一点上应该强调的是发动机运行在满负荷，空燃比接近下限的情况下。因此，使用高EGR 温度进一步降低了氧的量。这在气缸进气后氧气不足将导致燃烧率降低，从而延缓燃烧， 降低了气缸最大爆发压力。另一方面对点火延迟的影响几乎可以忽略不计，因为满负荷时，较高的压力和温度下的燃气导致非常低的点火延迟值。从以

28、前的结果来看，增加 EGR 气体温度的影响燃烧机理导致最高燃烧压力的减小很明显。因此，图 7 表示，它在全负荷下不同 EGR 率和发动机转速影响有效热效率。如图所示，有效热效率随 EGR 温度线性降低。有效热效率下降的原因主要是空燃比降低，从而影响燃料的燃烧率，增加气缸内的平均气体温度，影响热损失。从提供发动机有效效率的变化（减少）随着较高和较低的 EGR 气体 温 度 下 试 验 的 EGR 率 来 看 ， 这 曲 线 显 示 的 很 明 显 。图 6.EGR 温度对不同 EGR 率的峰值缸图 7.EGR 温度对不同 EGR 率，发动机转速在 100% 负荷和 -9 的喷射定时的有压力在11

29、30 转的发动机转速， 100% 负荷和 -9 上的喷油定时效热效率的影响的影响- 11 -EGR 的案例 5,6,27NO 将增加。在 EGR 温度高和发动机转速低时， EGR 的效果更加明显。当转速从 1130 增加到 1420 时，转有效效率急剧增加， 在发动机转速为 1710 转时降低。 这种变化可以在图 5 中看出，参考 EGR 下空燃比和 EGR 气体温度的变化。在 1420 和 1710 转的转速下空燃比的值是非常相似，而在 1130 转，其相应的显著降低了。这是由于 EGR 实施相结合对发动机运行产生的不同影响。在目前满负荷运行的情况下，热节流效应（即进气冲程期间减少空气和氧气

30、的量）是重要的，当EGR 温度值较高时，随着 EGR 温度的提高而增加。 这显然对燃烧产生负面影响。同时，由气缸内温度水平的增加，导致高的 EGR 温度，从而导致热损失的增加。最后，由于 EGR 的存在，进气时氧浓度降低，对燃烧有显著的负面影响。上述结果充分说明图7 中观察到有效热效率。5.2.EGR 温度对排放的影响总所周知，采用 EGR 有效降低 NOX 的排放量。通过这点，图8 介绍不同的EGR 率的 EGR 温度对 NO 变化的函数。如图所示，在满负荷时，选择温度在取值范围内时， NO 的排放是一个定值，在高 EGR 率下有个小的增加 34 可以观察出。考虑到氮氧化物的形成温度和氧气敏

31、感性，得出了燃烧室内部的温度增加，如下在图 10 中所示，由于 EGR 温度的增加是由 AFR 比减少来补偿。观察在较高和较低的 EGR 温度值的 EGR 率下 NO 的变化，试验的结果证实了在试验范围内在所有发动机转速 NO 没有明显变化，仅在高 EGR 率下 NO 有微小的变化增加。另一方面， EGR 率的影响在低转速稍高。正如已经提到的，这是因为在发动机低转速较低的空燃比引起的。在热 EGR 的情况下（没有冷却）进气温度的增加会显著，预计将导致冷却的如图 9 显示 , 增加 EGR 温度 ,碳烟排放量随着其值的增加而增加。原因可能是因为 AFR 的减少。氧气的浓度的减少影响了碳烟的形成和

32、排放。在高 EGR 率和低转速下， EGR 温度的影响几乎呈线性明显变化。在同一表格给出了对于三种发动机转速和 EGR 气体温度上限和下限时，碳烟的排放随 EGR 率的相对变化，与没有 EGR 时作比较。EGR 率对碳烟的效果在高 EGR 温度更强。此外，如图所示， EGR 温度的影响在低转速更大，碳烟变化的最大值可以观察 5,35。在烟尘的排放量可以预期，使用较高的 EGR 温度可以提高碳烟氧化，减少烟尘排放情况。这可能是为重型柴油机低负荷运行由于采用AFR 即使使用 EGR 氧利用率高碳烟也少的原因的解- 12 -释。然而，在满负荷运转，没有的这种情况。作为 EGR 温度的增加对 AFR

33、产生负面影响，因为没有足够的氧气来氧化碳烟。提供对以前的意见，关于EGR 温度对 NO 和烟尘的影响有了更好的解释。图 10 给出了满负载 EGR 温度对平均气体温度的变化， 本地区的温度（区 1,1,1-1st 外围区）， NO 和碳烟的形成历史。 EGR 温度从 90C 到 240C 的增加导致了主燃烧期气体的温度的和个别区的温度的增加。最后是由于增加的EGR 温度的结果，减少了空燃比和增加区内卷吸的空气温度的补偿的，对CO2 和 H2O 的离解产生负面效应。 气体温度增加， 从而氧气供应不足， 烟尘不能氧化，热节流增加。导致烟尘排放的增加。图 8.对不同 EGR 率，发动机转速在100%

34、图 9.烟尘排放量在100%负荷和 91 上的负荷和 91 上的喷油定时对NO 排放喷油定时的EGR 温度和不同转速的 EGR 温度的影响率的变化。很明显，当使用高EGR 气体温度，由于缺乏氧气，碳烟氧化在膨胀冲程中更早时停止。这提供了 EGR 气体温度对碳烟排放增加的负面效应的一个解释。考虑图 5 提供 EGR 温度对整体的空燃比的影响， 在 EGR 温度下 NO 有一个微小的变化是解释是局部区域气体温度的变化。随着 EGR 温度增加，局部气体温度的增加对 NO 的形成有一个小小的积极影响，这显然是因为 O2 百分比的减少。最后这两机制在 EGR 温度水平试验下 NO 有一个非常小的增加，

35、在高 EGR 率下，更加明显。- 13 -图 10.EGR 温度对平均工作气体温度，温度效应，NO 和烟尘的形成历史的影响。结论本研究，采用现有的三维多区模型研究 EGR 温度对涡轮增压直喷柴油机性能和排放的影响。 全负荷运行时，在涵盖全部转速范围下的三个不同转速下对不同 EGR 温度和 EGR 率进行了研究。研究表明， EGR 温度对发动机有效效率，最高燃烧压力和碳烟排放均有不利影响。采用高 EGR 温度（低冷却）也会对空燃比负面影响。同样，有效效率也会受到不利影响。 EGR 温度的增加和氧浓度的降低，对碳烟排放产生了不利影响，同时阻碍了碳烟的生成和氧化。由于 EGR 温度的升高，增加温度和

36、降低氧浓度的综合作用， 对一氧化氮净排放量的影响较小。 因此，一氧化氮排放量基本保持不变， 仅随 EGR 温度有轻微上升， 这在高 EGR 率条件下更加明显。 在低转速和高 EGR 率时， EGR 温度对有效热效率和碳烟的影响较大。目前的研究已经表明， 如果我们希望没有显著牺牲发动机的效率时，保留低的 NOx 排放是对 EGR 冷却是有利的。 EGR 冷却对防止烟尘排放量上升到不可接受的水平是必要的。 在高 EGR 率和发动机转速较低时， 需要 EGR 的冷却将更明显。从理论的调查证明了，不同 EGR 温度对部分负荷下的内燃机有不同的影响。致谢我们想对欧盟委员会在财政上的支持表示感谢， 目前项

37、目已经实施。 也感谢对姆勒 - 克莱斯勒汽车公司为这一研究提供实验数据和对本项目的协助指导。- 14 -参考文献1 Benson RS, Whitehouse ND. Internal combustion engines. Oxford:Pergamon Press; 1979.2 Heywood JB. Internal combustion engine fundamentals. New York:McGraw-Hill; 1988.3 Kouremenos DA, Hountalas DT, Binder KB, Raab A, Schnabel MH. Using advanced

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