第4期（总第225期） 2016年8月
·性能研究·
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No .4(Serial No .225)
Aug.2016
EGR对轻型柴油机超细颗粒排放的影响
楼狄明，徐宁，谭丕强，胡志远
（同济大学，上海201804）
摘要：基于1台匹配废气再循环(EGR)系统的轻型柴油机，在中低负荷下研究了EGR对发动机超细颗粒排放的影响。研究发现：各工况下，随EGR率的增大，颗粒排放中核模态颗粒数量浓度在各粒径下有所减少，核模态颗粒排放数量速率和质量速率有减少趋势，且在最大扭矩转速的低负荷工况更加明显：积聚态颗粒数量浓度在各粒径下都增加，积聚态颗粒排放数量和质量速率也都增加，且中负荷时更加明显，而积聚态颗粒数量浓度峰值粒径基本没有改变。随ECR率的增大，总的超细颗粒排放数量速率在最大担矩转速的低负荷工况减小，而其他工况都明显增加。由于积聚态颗粒总质量浓度占超细颗粒总质量浓度比例达99%，所以超细颗粒排放质量速率也都增加，几何平均粒径也都明显增大。在低负荷较低ECR率和中负荷较大ECR率时过高的喷油压力都将使超细颗粒排放数量速率增加。
关键词：废气再循环；喷油压力；颗粒；柴油机 D0I: 10.3969/i.issn.1001-2222.2016.04.004
中图分类号：TK421.5
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2016)04-0021-06
轻型车柴油机由于热效率高，在欧洲已经成功推广，在中国也逐渐成为一种发展趋势。目前，中国和欧洲关于轻型车排放试验主要采用整车排放试验，试验工况为NEDC（NewEuropeanDrivingCycle），与之对应的发动机工况中，中低负荷工况所占比例较大。为此，现阶段轻型柴油机一般不匹配低温效率较低且成本较高的选择性催化还原系统（SCR），而多采用废气再循环（EGR)实现对NO，排放的控制。当 EGR组合如柴油氧化催化器（DOC）、柴油颗粒捕集器(DPF)等后处理系统后，将同时对炭烟颗粒和CO， HC等排放进行有效控制，但对纳米级超细颗粒排放净化能力有限。而超细颗粒更易在人体肺部沉积3」,对人类健康危害更大，且其排放数量浓度以及粒径分布相对质量浓度与危害程度的相关性更大：因此，新的机动车排放标准也都开始对汽车颗粒物粒子排放数量进行限制。国内外已经开展了一些关于 EGR对颗粒排放影响的研究，但大多是基于中重型柴油机较低燃油喷射压力下开展的5-8]。因此，需要开展EGR对较高喷射压力的轻型柴油机的超细颗粒排放特性影响的研究。
在高负荷时,过大的EGR率（c)将导致柴油收稿日期：2016-03-13；修回日期：2016-05-23
基金项目：国家"863"高科技研究发展计划（2012AA111720）
机动力性、经济性明显变差，炭烟颗粒排放急剧增加，一般不使用EGR或者使用较低的EGR率9 因此，本研究重点针对在中低负荷工况下EGR对
轻型柴油机超细颗粒排放的影响。 1试验设备及方索
试验发动机为1台2.5L的高压共轨废气涡轮增压中冷轻型柴油机，直列4缸4气门，其采用一套由一个气动控制蝶形节气门和另一个气动控制蝶形 EGR阀组成的低成本高压废气再循环系统[10].发动机参数见表1。试验燃料为国V柴油。
表1柴油机主要参数
缸径/mm 行程/mm
连杆长度/mm 压缩比
标定功率/kw
标定功率转速/r·min-1 最大扭矩/N·m
最大扭矩转速/r·min-1 发火顺序
92 94 6S 17.5 : 1 0of 3800 330 2 200 1—3—4—2
作者简介：楼秋明（1963一），男，教授，博士生导师，博士，主要研究方向为柴油机的结构设计与性能优化研究loudiming@tongji.edu-en。