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摘 要：EGR冷却器是EGR的主要组成部分，其在应用以及运行过程中，会对汽油机的性能等产生一定的影响。本文在对EGR进行了简要介绍的基础上，从汽油机冷却EGR的原理以及汽油机EGR冷却器的要求等角度出发，对EGR冷却器对汽油机的影响进行了深入分析，希望能够为有关人员提供参考。

关键词：EGR冷却器；汽油机；影响

NOX的排放问题一直是汽油机使用过程中面临的主要问题，对于汽油机节能以及环保功能的实现十分不利，为解决这一问题，将EGR应用其中能够起到很好的效果。冷却废气循环系统具有热性能好以及耐气体和冷却液重要温度变化性等特点，利用到汽油机中，是现代汽油机节能与环保功能实现、运行效率提高的主要途径。

1 EGR概述

1.1 EGR简介

EGR又称废气再循环系统，是目前汽油机以及柴油机应用的主要系统之一。以汽油机为例，其在运行过程中，所排出的气体含氧量往往极低，这一部分气体会对大气造成严重污染[1]。在社会对可持续发展理念重视程度不断提高的今天，如何降低这一部分气体的排放量成为了汽油机设计以及生产领域研究的主要方向。废气再循环系统的应用，能够使汽油机所排放出的一部分废气，重新被送回到气缸中，由于这一部分废弃具有惰性，因此会延缓燃烧过程，此时，燃烧室中的压力形成过程也会延缓，氮氧化合物便会减少，最终使污染气体的排放量得到降低。鉴于废气再循环系统的上述特点，汽油机生产领域已经对其给予了极大的重视。

1.2 汽油机冷却EGR原理

EGR系统由多部分组成，其中冷却器便属于其中重要的部分。冷却系包括水冷型冷却系和风冷型冷却系两种，顾名思义，水冷型冷却系指的是利用水的循环带走热量，从而达到冷却目的的一种冷却方法，而风冷行冷却系指的则是利用风带走热量，以达到冷却目的的一种冷却方法。目前，汽车以及拖拉机中主要应用水冷型冷却系，而大型客車等则相反。

总的来说，汽油机EGR冷却系统的原理如下[2]：

从图1中可以看出，汽油机EGR冷却系统主要由10部分组成，不同部分功能各不相同。1为电控单元ECU，是对整个冷却系统进行控制的部分，对于汽油机冷却功能的实现起着至关重要的作用。2为文曲利管。3为旁通阀，是阀门的一种，通过阀门的开与关实现对冷却器功能的控制。4是发动机，功能在于启动冷却系统，并保证其运行。5为EGR控制阀，功能在于从根源处实现对EGR的控制，在合理的情况下，开启或关闭系统。6为EGR冷却器，使EGR冷却系统的重点部分。7为EGR废气温度传感器，功能在于对废气温度进行监控，以保证其温度能够在合理范围内。8为伺服电机水泵。9与10分别为单向阀与发动机散热器。

2 EGR冷却器对汽油机的影响试验

2.1 汽油机EGR冷却器要求

从本质上看，EGR冷却器属于换热器的一种，将其应用到汽油机的运行过程中时，应充分考虑其选型的问题[3]。由于EGR在汽油机中的应用，主要功能在于实现对废气的冷却，因此将其本身的温度控制在合理范围内很有必要。如本身温度过高，则无法实现冷却，如本身温度过低，则容易导致汽油机排气中的水蒸气凝结，进而与含硫化合物结合成酸，很容易造成冷却器被腐蚀的问题。受上述因素影响，汽油机EGR冷却器的选型必须坚持以下几点原则：

第一，冷却器要耐高温耐腐蚀。第二，冷却器体积要小，且具有较高的散热率。第三，冷却器必须具有防止堵塞的功能，同时压力损失小。

2.2 试验设计

EGR冷却器对汽油机影响主要体现在随着EGR温度的变化而变化的NOX的排放量这一方面，因此，试验主要对发动机不同工况下NOX的排放量随EGR温度的变化而变化的规律进行了测试。测试选择了4缸8气门四冲程汽油机作为主要器材，在其中设置了EGR。具体试验装置如下[4]：

通过图2可以看出，试验装置主要以发动机为核心，在此基础上，其装置包括节气门、排气阀、数字温度计、手动阀、冷却器、五气分析仪以及转速表几种，在空气进入节气门之前，需要对其流量进行测量，在空气经过排气阀之后，需要通过数字温度计测量其温度，与此同时测量废气流量，其废气经过冷却器之后，要测量排气的温度。

试验中采用了废气分析仪，对经过冷却器后的汽油机所排放的气体成分进行了分析，该仪器采用不分光红外吸收法实现对CO以及CO2的测量，同时能够实现对氧以及氮化物的分析。在废气分析仪以及温度测量仪器的支持下，能够有效的分析出排放气体所含的成分及其温度，对于EGR冷却器对汽油机影响的分析能够起到一定的帮助。

2.3 试验过程

试验采用恒转速控制，即转速恒定，不会对气体的排放等产生影响，因此在分析气体排放时，无需考虑转速问题。节气门的位置保持不变，此时空气的进入量保持一致，不会对气体的排放产生影响，分析时不需要考虑空气进入量的问题。在测量NOX排放量时，要通过手动的方式，将EGR阀门关闭。根据汽油机的特点，其在运行过程中产生的二氧化碳含量较大，受二氧化碳性质的影响，其排放气体的整体温度必定较高，综合上述因素，可以判断出EGR率[5]。

为有效判断试验过程中所产生的废弃的含量，将废气分析仪放在了发动机排气管附近，综合各大试验经验以及具体规定，将两者的距离控制在了40cm，上述范围能够有效的避免排气管的振动对废气分析仪废气分析结果准确性所造成的影响，对于实验结果准确性的保证具有一定的价值[6]。

3 实验结果分析

3.1 气体排放情况

将发动机转速分别控制在1000r/min、1500r/min、2000r/min、2500r/min、3000r/min、3500r/min及以上，利用废气分析仪，对其所排放出的废气进行了分析，得出如下结果：

1.在转速为1000r/min时，EGR冷却器的冷却效果对NO的排放量没有明显影响，NC以及CO的排放量有所上升。

2.在转速为1500r/min时，EGR冷却器的冷却效果对NO的排放量产生了些许影响，但影响不大，在冷却器温度达到最低时，其排放量并未达到最低。

3.在转速为2000r/min、2500r/min、3000r/min时，EGR冷却器的冷却效果与NO的排放量呈正比，简单的说，随着温度的增加，其排放量也有所增加，相对而言，CO排放量先增后减，HC排放量减小。

3.2 EGR温度

不同转速下的EGR温度也不尽相同，试验发现，当转速为978r/min时，EGR温度为230-250摄氏度；当转速为1532r/min时，EGR温度为130-150摄氏度；当转速为2012r/min时，EGR温度为120-140摄氏度；当转速为2520r/min时，EGR温度为110-120摄氏度；当转速为3035r/min时，EGR温度分别为110-120摄氏度。在转速达到3506以上时，不冷却。

3.3 结果讨论

通过对试验结果的分析发现，EGR对于降低NO的排放量能够产生极好的效果，在EGR冷却之后，其对于NO排放量的降低效果能够达到更好。随着EGR冷却器温度的降低，NO的排放量逐渐减少，这对于汽油机性能的改善以及环保目的的达成具有重要价值。由此可见，EGR冷却器的存在对于汽油机而言及其重要[7]。

4 EGR冷卻器控制

为了最大程度的控制EGR冷却器，进而使其能够为汽油机NO排放量的减少带来更大的价值，可以从开环控制以及PID控制两个角度出发来实现。

首先，开环控制是控制EGR温度的主要手段，其控制功能的实现需要通过ECU，即电控单元来完成，工作人员需要对其原理加以分析，同时通过ECU，使控制过程得以实现。

其次，PID控制也是一种主要的控制方法，相对于开环控制而言，PID控制属于一种辅助控制手段，在具体应用过程中，需要根据实际情况判断是否需要综合开环控制来实现。PID控制的功能主要在于实现对伺服水泵的实时控制，具体控制过程同样需要通过ECU来实现，ECU具有设定温度值的功能，受温度值的影响，水泵的转速会发生相应的变化，此时，废气的温度便能够控制，可以利用上述方法，将EGR废气温度设置在合理范围内，降低废气对空气所造成的影响，从而使EGR冷却系统以及冷却器的性能能够得到最大程度的优化，这对于汽油机整体设计以及运行水平的提高具有重要意义。

5 结论

综上所述，EGR冷却器的存在对于汽油机的性能能够产生极大的影响，主要表现为积极影响，即能够降低汽油机运行所排放气体的NO含量，这对于汽油机节能环保性能的优化具有重要意义，由此可见，将EGR冷却器以及整个EGR系统应用到汽油机中十分必要，这是与可持续发展战略的要求相符合的重要手段，同时也是未来汽油机生产以及设计领域发展的主要方向。

参考文献：

[1]贾宁，高定伟，郭向阳，马兴兴，马志刚，宋东先. EGR对增压进气道喷射汽油机的影响研究[J]. 内燃机工程，2016，02：43-47+53.

[2]马志豪，康宁，高定伟，徐斌，吴健，贾宁，宋东先. 过量空气系数与废气再循环率耦合对汽油机性能的影响[J]. 农业工程学报，2014，01：34-39.

[3]裴毅强，张少哲，李云龙，秦静，吴学松，尚宇，赵焕. EGR对Atkinson循环汽油机性能的影响[J]. 燃烧科学与技术，2014，02：121-127.

[4]程晓鸣，秦静，刘鹏，赵亮，贾滨，林漫群. EGR对非道路通用小型汽油机排放的影响研究[J]. 内燃机与配件，2011，04：4-6.

[5]刘鹏，秦静，赵亮. EGR对通用小型汽油机HC和NO_x排放的影响分析[J]. 小型内燃机与摩托车，2011，05：52-54.

[6]裴毅强1，张少哲1，李云龙1，2，秦静1，2，吴学松3，尚宇3，赵焕3. EGR对Atkinson循环汽油机性能影响的实验研究[J]. 燃烧科学与技术.

[7]韩林沛，洪伟，苏岩，解方喜，陈静，杜文畅. 直喷汽油机排气门二次开启对EGR分层和燃烧特性的影响[J]. 吉林大学学报（工学版）：1-9.