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文献综述（例如：剪切驱动色谱的现状）

前言

对于车用柴油机来说，在其排放的几种有害物中，N0x是较难控制的一种，虽然国内外汽车厂商和研究机构在这方面已做了大量研究工作，并提出了多种控制措施，如推迟喷油提前角、使用多次喷射、采用高压共轨喷射系统等。但是由于这些控制技术在降低N0x排放的同时，要么如推迟喷油提前角使发动机热效率降低，燃油经济性下降，燃油消耗率增加，要么提高制造成本，因此在降低N0x 排放时受到限制。而废气再循环在技术成本增加较少的情况下，可以有效抑制NOx 的生成，故而受到了广泛重视。废气再循环系统，简称EGR。废气再循环(EGR)是通过回引部分废气与新鲜空气共同参与燃烧反应，利用废气中含有大量化学惰性气体(二氧化碳、氮气、水等)具有较高的比热这一特性来降低NOx的生成。⑥但EGR系统也有它自身的不足。采用EGR 系统后, 若EGR 率控制不当, 极易造成柴油机经济性恶化, 其它排放污染物和烟度的增加。在低负荷时, EGR 将影响柴油机的工作稳定性。在高负荷时,EGR 将影响柴油机的动力性。充入的废气温度过高, 会影响柴油机的充气效率, 并会有降低燃烧温度的效果。⑩因此为了充分降低NOx，又不使其它排放增加，并能保证柴油机的良好性能，有必要对柴油机不同工况下的EGR率分别进行最优控制的研究。⑥

一目前本课题国内外发展的情况的详细介绍

1.柴油机EGR系统的介绍及其工作原理

② 1.1 系统构造

柴油机废气再循环系统，简称EGR。如图1所示，EGR系统由控制系统，冷却器，EGR组合气缸阀和管路等组成。

⑦1.2 废气再循环系统(EGR)的基本原理：

EGR，通过将部分废气返回到进气系统与新鲜空气混合后进人缸从而使气缸内的最高燃烧温度和压力降低，以控制有害气体N0x的产生，达到降低排放的目的。在EGR系统中，EGR率(重新进入进气歧管的废气量／新进空气量)是根据发动机工况的变化而变化的。如果加入的废气量太多，则将造成发动机冒黑烟，性能恶化；如果加入的废气量太少，则不能满足排放法规要求。准确的EGR率是通过ECU控制的，在ECU内存储了发动机各种工况的EGR最佳工作状态，通常称为EGR MAP图。ECU可根据发动机的油门位置、转速、离合器踏板及水温信号，在不同的工况提供给发动机最佳的EGR率(即废气量)，以满足发动机排放及性能要求。其具体原理如下：EGR系统通过核心元件——废气循环控制单元(ECU)调节EGR阀的开度，从而达到控制进入燃烧室废气量的目的。ECU通过与其相连的离合器踏板

传感器(安装在离合器踏板上)、水温传感器(安装在出水口处)、油门踏板传感(安装在高压泵加速手柄上)和发动机转速传感器(安装在油泵内侧)得到转速、负载、水温和离合器开关信号，然后在ECU根据负载和转速所对应的EGR阀开度值(每一对负载和转速值都对应调节器信号从而使其调节EGR阀的开度，最终控制废气循环量。同时连接ECU和EGR阀的传感器(安装在ECU阀上)将阀门的开度值反馈给ECU，供ECU在负载和转速变化时做出判断，不断地调节阀门开度值，以同时满足排放和发动机各种工况的要求。⑦

图2 EGR工作原理图

⑩ 1.3 EGR减少发动机NOx排放的措施和原理

减少柴油机排放的技术大多受NOx的束缚。发动机研究者采用各种不同的技术，来降低排放，取得了一定的效果。简单的来说减少NOx的方法可分为两种，一是抑制它的生成，二是对排出的NOx进行后处理。在发动机燃烧室内NOx的生成速率受燃烧气体的温度和氧浓度的控制。也就是说，为了减少NOx的生成，就要采取使燃烧室内温度降低和降低氧浓度的方法。采用EGR降低NOx排放是通过降低了燃烧室内温度和氧浓度来完成的。

EGR对NOx的生成以及燃烧过程的影响主要体现在以下几个方面：

1）稀释效应:

再循环废气替代了一部分新鲜空气，使得原有的新鲜充量减少的氧气浓度降低。氧气浓度降低后，一方面，燃料的焰前化学反应和燃烧反应速度都将降低，也就是着火滞燃期和燃烧持续期延长;另一方面，氮气与氧气接触的机会也减小，这样可以极大地降低NOx的生成量

2)热效应:

再循环废气中的C02和H20是三原子分子，具有较高的比热容，能比空气吸收更多的热量;工质总热容增加后吸收等量的燃烧放热时工质的温度变化较小，这有助于解决在EGR量较大时控制燃烧速度、防止压升率过高等问题。

3)化学效应:

在高温下，废气中CO、水蒸气会发生裂解，裂解是一个高的吸热过程，会吸收一部分燃烧热量，使得缸内峰值温度降低，这样会减少因峰值温度过高而造成对NOx排放的影响。⑩

2.EGR技术及分类②-1 ③-11

③要想最大程度地使NOx 减少又不影响柴油机经济性和HC 与微粒排放，需要采用有效的调整装置来优化整个工作范围内的废气再循环，电控技术是解决这一矛盾的有效手段。同时和增压中冷技术的结合使用可以提高发动机的整机性能。为了满足未来更为严格要求的NOx 限值，于是出现了冷却废气再循环的技术，研究表明这可以有效地降低柴油机NOx 排放。根据废气进入气缸是否通过发动机进气系统，EGR 分为内部EGR 系统和外部EGR 系统。

2.1内部EGR技术

内部 EGR 通过改变配气正时实现。该系统不需外加其它设备，结构简单，应用方便；而且可以避免再循环废气对管道的腐蚀，有利于提高系统耐久性。但由于是在进气行程内直接开启排气阀使废气回流，因此难以精确控制EGR率；同时废气未经冷却直接回流，引起混合气温度升高，这一点又有利于NOx的生成，因此内部EGR 对NOx 的抑制效果并不显著。但是随着控制技术的不断提高，内部EGR 因其简单便利日益受到青睐。废气残留法和废气重吸法是实现内部 EGR 的常用方法[47]。

2.2外部EGR技术

外部 EGR 利用专门的管道将废气引入进气歧管，使废气与新鲜充量在进入气缸前充分混合。由于外部EGR 不但可以通过电控系统精确控制EGR 率，优化发