摘要：EGR技术能有效降低机内NOx排放，EGR率的提升是EGR技术关键之一。通过对某柴油机六缸高压EGR系统进行改进，提出高压加低压EGR系统这一新式布置方案，并利用AVL boost软件进行仿真计算。结果表明，高低压EGR系统具有提升EGR率的潜力。

关键词：高低压EGR；AVL boost；柴油机

中图分类号：U464.172 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2011）02-0041-03

Researches on High-pressure Plus Low-pressure EGR System

ZOU Ke，YIN Yong，XIANG Xun-sheng，ZHAO Yan-ting

（Dongfeng Commercial Vehicle Technical Center of DFL， Wuhan 430056， China）

Abstract：EGR technology is one of feasible approach to reduce the NOx emission level. This paper improved the high-pressure EGR system on a diesel engine proposed a new program that the high-pressure plus low-pressure EGR systems， and simulate the program with AVL boost. The results showed that high and low pressure EGR systems have the potential of high EGR rate.

Key words：High-pressure plus low-pressure EGR；AVL boost；diesel engine

随着排放法规的日益严格，需要进一步降低柴油机NOx的排放。而废气再循环（Exhaust Gas Recirculation，简称EGR）是在诸多降低NOx方案中操作简单又有效的方法，因此得到了广泛的应用。

EGR系统从取气位置可分为高压EGR（涡轮前取排气送至压气机后）、低压EGR（涡轮后取排气送至压气机前），各有优缺点。

高压EGR在EGR柴油机中广泛应用，结构简单，易于精确控制。但排气背压的波动较大，会出现排气背压小于进气歧管压力的状况而产生回流。因此高压EGR一般需要加装EGR阀与单向阀，EGR率的进一步提升存在困难。

低压EGR是从涡轮后引出排气到进气系统的空气滤清器后压气机之前。由于涡轮后的排气压力大于大气压，而进气经过空气滤清器后的压力小于大气压，因此不会出现高压EGR的回流现象，从而可保证较高EGR率。但掺入废气的混合气经过压气机，会对压气机造成污染，同时结构较为复杂也是其缺点。

本文针对某六缸柴油机进行改进，设计了若干种高低压EGR管路布置方案并依据AVL BOOST软件进行模拟仿真计算，横向对比各方案对柴油机排放，动力性与经济性的影响，以选出其中优势方案进行台架试验，实现设计高EGR率系统的目的。

1 仿真方案

结合实际情况，以某重型六缸EGR柴油机为基础，针对如下目标，设计基于试验室的EGR系统布置方案：

1）保证柴油机动力性前提下，尽可能提升EGR率，尤其是中小转速的EGR率，以期达到更低的NOx排放；

2）EGR率精确可控；

3）保持设计延续性，保留原有高压EGR系统；

4）系统加工安装较为简易。

具体设计方案如下：

1）高压+低压EGR系统；

2）独立机械增压的低压EGR。

并由此修改部分细节，衍生出两个新的方案。

1.1 原柴油机高压EGR模型

图1为原机仿真模型，该模型建立在试验数据与台架参数之上，具有实际意义，其EGR率在1 900 r/min时达到最大的21%，但在中低转速EGR率偏小，现欲通过采取高压+低压EGR系统的途径，提高EGR率。

图1 原高压EGR模型

1.2 改进方案

改进方案见表1。

2 仿真分析

进行AVL BOOST仿真计算，得到各个转速下的仿真结果，从动力性、经济性、空燃比和EGR率来分析对比不同方案与原模型的优劣。

在动力性方面A方案与原模型差距不大。B方案则差距较多，原因是在低压EGR上加载机械增压器提高进排压差，在大幅提高EGR率的同时，整体性能亦有较大损失，在中低转速尤其明显。C方案、D方案在中低转速比原模型略好，原因为采取多级中冷后的冷EGR降低了进气温度，使整体性能得到提升（见图2）。

如图3所示，A方案与B方案的空燃比小于原模型，而C方案与D方案则高于原模型。

A方案高转速比油耗与原机基本相当，但在低转速恶化明显，以1 000 r/min时最为突出。而B方案整体有着较大程度的恶化，在中等转速下最为严重，原因来自于动力性损失。C方案、D方案在中低转速下好于原模型（见图4）。

如图5所示两条虚线中的部分为目标EGR率的取值范围，由图可知A方案、C方案、D方案在中低转速EGR率差别不大，而在高转速下C方案、D方案略好于A方案。该三种方案均能满足EGR率的目标期望。而B方案则远远高于目标EGR率。

3 结论

本文针对六缸高压EGR柴油机进行改进优化，设计了高压+低压EGR系统的布置型式。

通过AVL BOOST搭建模型仿真分析，得出高低压EGR系统和高低压EGR系统压气机前加装增压器两种布置方案具有提升EGR率以达到先进排放标准的潜力。其中A方案、C方案、D方案均能满足目标EGR率，综合经济动力性C 方案、D方案要优于A方案，且该两种方案避免了污染压气机。

虽然管路布置更为复杂，引入机械增压器的匹配也存在一定难度，但适合试验室布置，以支撑后续EGR排放控制试验研究。

而为追求极限高EGR率，探索海量EGR技术下的燃烧控制与排放研究，则可在试验室采用B方案。

参考文献：

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