废气再循环(EGR) 是内燃机领域的一项关键技术，旨在解决减少排放和提高燃油效率的双重挑战。通过将部分废气重新引导回燃烧室，EGR 系统可有效控制燃烧过程，降低峰值温度并抑制氮氧化物 (NOx) 的产生，氮氧化物是空气污染和烟雾形成的主要元凶之一。随着环境法规越来越严格，EGR 已成为汽车制造商努力在性能、经济性和尽量减少汽车行业生态足迹之间取得平衡的重要工具。
废气再循环
废气再循环 (EGR) 是内燃机中使用的一种减排技术。其工作原理是将一部分废气转移回发动机的进气歧管。此过程可降低燃烧温度，减少氮氧化物 (NOx) 排放并提高燃油效率。EGR 是现代车辆满足严格环境法规的重要组成部分。
什么是废气再循环？
废气再循环 (EGR) 是当代柴油动力车辆不可或缺的组成部分。其主要功能是减少氮氧化物(NOx) 的排放。废气再循环用于内燃柴油和汽油发动机，是一种旨在降低氮氧化物水平的技术。
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废气再循环图
废气再循环 (EGR) 图显示了内燃机中常用的系统。它通常显示 EGR 阀、排气歧管、进气歧管和管道等组件。EGR 系统将一部分废气重新引导回发动机进气口，以减少排放并控制燃烧温度，从而提高燃油效率并最大限度地减少污染物。
废气再循环的工作原理
废气与燃料、氧气和燃烧副产物的混合物混合，在提高气缸内容物的比热容方面起着关键作用。热容的增加有助于降低绝热火焰温度，从而影响燃烧过程。
在传统的火花点火 (SI) 汽车发动机中，5% 到 15% 的废气在 EGR 过程中被重新导向进气歧管。该数量的上限取决于空气-燃料混合物在燃烧过程中维持连续火焰锋面的必要性。过度使用 EGR，特别是在配置不当的应用中，可能会导致失火和燃烧不充分等问题。
尽管 EGR 确实会导致燃烧减速，但这种影响主要可以通过提前点火时间来抵消。EGR 对发动机效率的影响程度在很大程度上取决于发动机的具体设计，有时会导致在优化效率和管理 NOx 排放之间取得微妙的平衡。
废气再循环的好处
废气再循环的好处是：
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减少 NOx 排放： EGR 通过将惰性废气引入燃烧过程，有效降低氮氧化物 (NOx) 的产生，从而降低导致 NOx 形成的峰值燃烧温度。
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减轻节流损失：将惰性废气引入进气系统需要更大开度的节流板以实现给定的功率输出。这可提高进气歧管压力并减少节流损失。
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减少热量排放：降低峰值燃烧温度有两个目的：不仅可以减少氮氧化物 (NOx) 的形成，还可以减轻热能向燃烧室表面的耗散。这种热能的保存使得更多的热能可以在膨胀冲程期间转化为机械功。
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化学分解减少：峰值温度的降低确保了大部分释放的能量在靠近上止点 (TDC) 时仍作为显热能存在。这与膨胀冲程的早期阶段形成对比，在早期阶段，能量可能被吸收在燃烧产物的分解中。这种影响虽然相对较小，但仍然值得注意。
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提高燃烧稳定性：通过调节峰值温度，EGR 可促进更平稳的燃烧，防止可能损害发动机的爆震和预点火。
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提高燃油效率：通过 EGR 降低峰值温度并减少节流损失有助于提高燃油效率，从而将更多的能量转化为有用的机械功。
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降低热量排放： EGR 减少了燃烧室表面的热量耗散，保留了更多的热能以便在膨胀冲程期间转化为机械功。
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减少颗粒物： EGR 有助于减少颗粒物的形成，颗粒物是会导致空气污染和健康问题的微小固体颗粒。
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可持续性能： EGR技术使发动机在性能和减排之间实现平衡，支持可持续的交通解决方案。
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提前正时补偿：尽管 EGR 可能会略微减缓燃烧，但其影响通常可以通过提前火花正时和保持最佳发动机性能来补偿。
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排放控制协同作用： EGR 可以与其他排放控制技术（如催化转化器）相结合，进一步减少有害污染物。
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发动机寿命： EGR 促进的降低燃烧温度和更平稳的燃烧有助于延长发动机寿命并减少磨损。
废气再循环的局限性
EGR 的各种限制如下：
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降低功率输出：过度使用 EGR 会导致功率输出降低，因为它会降低进入的空气-燃料混合物的密度，进而影响发动机的整体性能和响应能力。
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燃烧不完全和不规则：在某些情况下，过多的 EGR 会导致燃烧不完全，从而导致怠速不稳、失火和发动机效率降低。
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维护和可靠性：EGR 系统会随着时间的推移积聚碳沉积物，导致 EGR 阀和相关部件堵塞。这会影响系统的可靠性，需要维护或更换。
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冷却系统的影响： EGR 将热废气引入进气系统，这会增加进气的温度并可能影响冷却系统的效率。
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复杂性和成本： EGR 系统的集成会增加发动机的复杂性，需要额外的组件，例如传感器、阀门和控制系统。这种复杂性会增加制造成本和维护要求。
文章转载自微信公众号：汽车研究院Auto