EGR系統(tǒng)在SNH495A型柴油機中的標定試驗

李 瑜，劉玉亭，張 玲

（上海紐荷蘭農(nóng)業(yè)機械有限公司，上海200433）

1 概述

以內(nèi)燃機為動力的各種汽車已經(jīng)歷了100多年的發(fā)展，給人類社會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)燃機排放污染的現(xiàn)狀十分嚴峻，并成為決定內(nèi)燃機能否作為動力源繼續(xù)存在下去的關鍵指標[1]。柴油機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

柴油機的兩個燃燒條件最終導致了NOx的產(chǎn)生：一是高溫，二是富氧。那么只要破壞這兩個條件就能減少NOx的排放。EGR就是同時破壞了以上兩項條件，因此達到了較好地控制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氣管，與新鮮空氣混合后再次進入氣缸參與燃燒。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在柴油機上的應用較容易實現(xiàn)，對發(fā)動機改動很少，技術要求不高，但是它會導致動力經(jīng)濟性的下降，如果匹配不當還會造成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 試驗用柴油機及其設備和方法

3.1 SNH495A柴油機

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

3.2 試驗裝置

主要試驗設備如下：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、EGR系統(tǒng)、壓力計和水溫表等。試驗裝置的總體布置見圖1。

3.3 試驗方法及試驗工況

本文EGR閥的真空度標定試驗按柴油機排放試驗進行[3]。具體試驗方法是：以測量柴油機排放為基礎試驗，EGR閥安裝于柴油機上，將柴油機安裝于PTO臺架。安裝好各種測試儀器，待發(fā)動機狀態(tài)達到要求后，開始測量。在某一工況下運行柴油機，首先將EGR閥門關閉，記錄柴油機的排放數(shù)據(jù)。然后將EGR閥分別置于不同的真空度下，測取發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性和排放特性參數(shù)，并分析其變化趨勢，建立評價模型，選取綜合性能最優(yōu)時對應的真空度為該工況點下的最佳真空度。

非道路用柴油機的排放試驗應按照GB 20891－2007中規(guī)定的8個工況進行，本文中試驗數(shù)據(jù)均為8工況下得到的。

4 試驗結果及分析

由于試驗數(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工況因為初始排放量很少，所以兩者數(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。這是因為EGR閥引入的廢氣是三原子化學惰性氣體，導致最高燃燒溫度降低，過量空氣系數(shù)減小，直接導致CO排放的升高[4]。

5 結論

在SNH495A型柴油機中，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.汽車拖拉機發(fā)動機原理[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學出版社，2009：193-194.

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

3機械電子工業(yè)部洛陽拖拉機研究所.拖拉機設計手冊[M].北京：機械工業(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.