排氣系統(tǒng)布置對(duì)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)EGR率影響的分析

陸靜安（上海柴油機(jī)股份有限公司，上海200438）

排氣系統(tǒng)布置對(duì)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)EGR率影響的分析

陸靜安
（上海柴油機(jī)股份有限公司，上海200438）

廢氣再循環(huán)（EGR）能有效降低零部件的熱負(fù)荷，降低NOx排放，提高燃?xì)饨?jīng)濟(jì)性。EGR的引氣方式、排氣管及渦輪入口通道的型式對(duì)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)EGR率及氣缸均勻性的影響很大。排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)在盡可能低的渦前壓力下實(shí)現(xiàn)盡可能高的EGR率，且各缸缸內(nèi)EGR率盡可能均勻。通過GT-Power模型分析了排氣系統(tǒng)布置對(duì)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)EGR率的影響，即在增壓器特性參數(shù)、進(jìn)氣系統(tǒng)等配置相同、不增加渦前壓力的情況下，通過優(yōu)化排氣系統(tǒng)布置，提高EGR率及各缸EGR率的均勻性，充分發(fā)揮EGR的優(yōu)勢(shì)，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

EGR率均勻性熱負(fù)荷排氣系統(tǒng)

1 前言

近年來，隨著城市大氣污染的日趨嚴(yán)重，人們對(duì)環(huán)境污染的問題也越來越重視，限制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放的法規(guī)也日趨嚴(yán)厲，中國將于2019年開始實(shí)施國Ⅵ排放法規(guī)。國Ⅴ天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用稀薄燃燒和氧化型催化器來滿足排放要求，但面對(duì)更嚴(yán)厲的國Ⅵ排放法規(guī)，稀薄燃燒難于兼顧排放和動(dòng)力性的要求。采用當(dāng)量燃燒及三元催化器，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)能夠滿足國Ⅵ排放和動(dòng)力性的要求，但發(fā)動(dòng)機(jī)排溫、熱負(fù)荷上升幅度大，原車用發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋、排氣管、增壓器等零部件不能承受高的熱負(fù)荷，需要進(jìn)行重大的設(shè)計(jì)改進(jìn)。當(dāng)量燃燒時(shí)，通過EGR（廢氣再循環(huán)）稀釋燃?xì)饣旌蠚?，能有效降低零部件的熱?fù)荷，降低材料的耐溫等級(jí)及開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。EGR技術(shù)是國Ⅵ燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，能影響發(fā)動(dòng)機(jī)的排放、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。本文通過GT-Power模型分析排氣系統(tǒng)布置對(duì)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)EGR率的影響，即在增壓器特性參數(shù)、進(jìn)氣系統(tǒng)等配置相同、不增加渦前壓力的情況下，通過優(yōu)化排氣系統(tǒng)布置，提高EGR率及各缸EGR率的均勻性，充分發(fā)揮EGR的優(yōu)勢(shì)，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

2 EGR作用及方案

廢氣再循環(huán)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度及負(fù)荷大小將發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣的一部份再送回進(jìn)氣管，和新鮮混合氣混合后進(jìn)入氣缸參與燃燒。當(dāng)廢氣和新鮮混合氣混合后，一方面稀釋了新鮮混合氣中的氧濃度，使燃燒速度降低,另一方面廢氣的引入減小了混合氣的熱值，增大了混合氣的比熱容，二者均使燃燒速度、最高燃燒溫度和排氣溫度下降，降低缸蓋、活塞、增壓器等關(guān)鍵零部件的熱負(fù)荷。除了降低熱負(fù)荷外，隨著EGR率的增加，燃燒室表面溫度下降，爆燃趨勢(shì)減弱，能夠有效地加大點(diǎn)火提前角，改善燃?xì)饨?jīng)濟(jì)性；燃燒溫度的降低還可以降低NOx的原始排放濃度，減輕下游催化器的壓力。因此，合理的EGR率能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷，增加零部件的可靠性，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx排放，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。

燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的EGR根據(jù)廢氣引入點(diǎn)的不同分為低壓EGR和高壓EGR。低壓EGR將廢氣引到壓氣機(jī)進(jìn)口，由于壓氣機(jī)、中冷器污染、冷凝以及響應(yīng)滯后難以在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用。高壓EGR將渦前廢氣引到EGR冷卻器中，通過EGR閥引入到節(jié)氣門后的EGR混合器中。在高壓EGR回路中，EGR率的高低取決于渦前壓力和進(jìn)氣壓力的壓差，提高EGR率的主要途徑有：（1）增加進(jìn)氣節(jié)流，在進(jìn)氣側(cè)增加節(jié)流閥，降低EGR混合器前的空氣壓力；（2）調(diào)整增壓器特性參數(shù)，提高渦前壓力。

3 模型的建立及驗(yàn)證

采用GT-Power發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模擬軟件，以燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)為原型進(jìn)行建模。在建模時(shí)考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、傳熱模型、燃燒模型、摩擦功、燃?xì)饨M分等關(guān)鍵因素。GT-Power整機(jī)模型包括進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、氣缸、燃?xì)饣旌掀?、EGR混合器、EGR閥、中冷器、EGR冷卻器和增壓器等部件。在燃燒模型中，根據(jù)實(shí)測(cè)的缸內(nèi)壓力、空氣流量、燃?xì)饬髁亢蜌飧讉鳠崮Ｐ陀?jì)算燃燒速率。在進(jìn)行排氣系統(tǒng)優(yōu)化計(jì)算前，應(yīng)用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)功率、充氣效率、空氣質(zhì)量流量、燃?xì)饬髁?、EGR質(zhì)量流量、增壓器參數(shù)、缸內(nèi)壓力曲線，以及進(jìn)排氣管道的壓力和溫度等進(jìn)行校準(zhǔn)。按照試驗(yàn)條件設(shè)置初始條件和邊界條件，調(diào)整模型參數(shù)，使功率、空氣流量、燃?xì)饬髁亢驮囼?yàn)數(shù)據(jù)吻合，其它參數(shù)的計(jì)算誤差都小于2%，確保模型及模型參數(shù)符合實(shí)際狀態(tài)，為排氣系統(tǒng)優(yōu)化計(jì)算提供精度保證

4 排氣系統(tǒng)布置對(duì)EGR率的影響

車用6缸增壓發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)一般采用雙排氣管雙渦輪入口脈沖增壓器，充分利用排氣脈沖能量，提高增壓器效率。在EGR系統(tǒng)中，為了評(píng)價(jià)不同排氣方案對(duì)EGR率的影響，設(shè)計(jì)了4種方案，見表1。方案A排氣管分為兩段，第1、2、3缸共用一根左排氣管，第4、5、6缸共用一根右排氣管，增壓器渦輪進(jìn)口雙通道（通道面積左右對(duì)稱），EGR冷卻器分別從左右兩根排氣管引入，見圖1。方案B排氣管、增壓器、EGR冷卻器均采用單通道，1至6缸共用一根排氣管，EGR冷卻器從左邊引氣（在第1和第2缸之間），渦輪入口一個(gè)通道，見圖2。方案C排氣管采用雙排氣管，其余同方案B；方案D冷卻器采用單通道，其余同方案A。

表1 排氣系統(tǒng)布置試驗(yàn)方案

圖1 方案A排氣系統(tǒng)布置

在相同增壓壓力條件下，不同排氣方案時(shí)EGR率變化較大，引起較大的扭矩變化。為確保結(jié)果的可比性，在不同排氣方案時(shí)調(diào)整增壓壓力，保持相同的外特性扭矩，在相同負(fù)荷下比較不同排氣方案對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響，所有方案目標(biāo)EGR率均為22%，油門位置100%，增壓器特性參數(shù)相同（除渦輪入口通道型式）。

圖3為4種方案的外特性扭矩及氣耗率。在相同外特性扭矩下，方案A結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱，氣耗最低，方案D氣耗最高，方案B氣耗略高于方案C，二者與方案A相近。圖4為外特性工況下渦輪的排氣流量（方案B為單入口），方案A左右排氣流量相同，方案C的第4、5、6缸排氣流量比第1、2、3缸排氣管流量大290 kg/h，既EGR的流量。方案D左右排氣管流量的差異小于方案C，與方案D的EGR率低有關(guān)。

圖2 方案B排氣系統(tǒng)布置

圖3 排氣布置對(duì)氣耗率和扭矩的影響

圖4 排氣布置對(duì)排氣流量的影響

圖5 排氣布置對(duì)充氣效率的影響

圖6排氣布置對(duì)缸內(nèi)充氣效率的影響

圖5 為4種方案對(duì)充氣效率的影響，圖6為轉(zhuǎn)速1 900 r/min和1 200 r/min時(shí)各缸缸內(nèi)的充氣效率。方案A各缸充氣效率均勻性最好，各缸充氣效率標(biāo)準(zhǔn)偏差最低,最大值為0.8%；方案D均勻性最差，1 900 r/min時(shí)第1、2、3缸和第4、5、6缸充氣效率相差7%，各缸充氣效率標(biāo)準(zhǔn)偏差大于4%；方案B和方案C相當(dāng)，方案C略好。方案A充氣效率也高于方案B和C，尤其在1 200～1 700 r/min的中速區(qū)域；1 500 r/min時(shí)方案A、B、C的充氣效率分別為96.2%、95.7%和95.3%。充氣效率的高低與排氣流動(dòng)密切相關(guān)，方案A對(duì)稱布置，流動(dòng)阻力最小，方案B排氣管直通，充氣效率略高于方案C。

圖7 排氣布置對(duì)EGR率的影響

圖8 排氣布置對(duì)缸內(nèi)EGR率的影響

圖9 排氣布置對(duì)渦前溫度的影響

圖10排氣布置對(duì)缸內(nèi)EGR率的影響

圖7 為4種方案對(duì)EGR率的影響，圖8為轉(zhuǎn)速1 900 r/min和1 200 r/min時(shí)各缸缸內(nèi)的EGR率，目標(biāo)EGR率均為22%。高速工況時(shí)，渦前壓力較高，通過控制EGR閥開度可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)EGR率；但在低速工況下，渦前壓力下降較快，出現(xiàn)EGR率不足。方案A的EGR率最高，1 000 r/min時(shí)的EGR率為15.6%，方案B、方案C和方案D的EGR率分別為13.8%、12.9%和3.8%；方案D采用雙排氣管雙渦輪進(jìn)口布置，第4、5、6缸排氣不能流入左邊，EGR流量不足，在外特性曲線上都達(dá)不到EGR率目標(biāo)值。方案A為對(duì)稱布置，各缸EGR均勻性也好于方案B和方案C，方案A缸內(nèi)EGR率標(biāo)準(zhǔn)偏差最大值為0.3%，方案B和方案C缸內(nèi)EGR率標(biāo)準(zhǔn)偏差最大值分別為0.92%和0.9%；由于EGR從第1、2、3缸引氣，第1、2、3缸的排氣背壓小、殘余氣體少，缸內(nèi)EGR率略低于右邊缸內(nèi)EGR率，在低速時(shí)尤為明顯。方案D均勻性最差，1 900 r/min時(shí)的第1、2、3缸和第4、5、6缸的缸內(nèi)EGR率相差4%。

圖9為4種方案對(duì)渦前排溫的影響，圖10為轉(zhuǎn)速1 900 r/min和1 200 r/min時(shí)各缸排氣歧管的溫度。在1 900 r/min時(shí)，方案A、B、C和D的第1、2、3缸渦前排溫分別為745、775、770和749℃，第4、5、6缸渦前排溫分別為746、775、766和781℃。在外特性曲線上，方案C的第4、5、6缸渦前排溫比第1、2、3缸排溫低4～10℃；方案A渦前排溫最低，且隨著轉(zhuǎn)速的降低排溫下降明顯，方案B和方案C渦前排溫相當(dāng)，方案C略低；方案A各缸排氣歧管溫度偏差最小，均勻性最好，方案C其次，方案B和方案C均勻性相當(dāng)，方案C略好；方案D排氣歧管溫度最高，均勻性最差，除方案D外各缸排氣歧管的溫度相當(dāng)。

圖11為4種方案對(duì)渦前壓力的影響，圖12為對(duì)進(jìn)氣歧管壓力和泵氣壓力（氣缸進(jìn)氣壓力與氣缸排氣壓力的差異）的影響。1 900 r/min時(shí)方案A、B、C和D的第1、2、3缸渦前壓力分別為310、 309、309和254 kPa，第4、5、6缸渦前壓力分別為310、309、314和367 kPa。在外特性上，方案C的第4、5、6缸渦前壓力比第1、2、3缸渦前壓力高2～5 kPa。在1 900 r/min時(shí)方案A、B、C和D泵氣壓力分別為-120、-133、-127和-134 kPa，方案A最低，方案C其次，泵氣壓力與氣耗率規(guī)律一致，即泵氣壓力越小，氣耗率越低。

綜上所述，在增壓器特性參數(shù)、進(jìn)氣系統(tǒng)等配置相同的情況下，方案A結(jié)構(gòu)上完全對(duì)稱，氣耗率、排溫最低，EGR率最高，各缸充氣效率和EGR率一致性最好，但布置較為困難；方案B和方案C性能基本相當(dāng)，方案C略好一些，二者均采用單渦輪進(jìn)口增壓器，方案B和方案C的區(qū)別在于方案C為雙排氣管，脈沖能量利用率高于方案B；方案D排溫高，EGR率低，氣缸均勻性差，不宜采用。

圖11 排氣布置對(duì)渦前壓力的影響

圖12 排氣布置對(duì)泵氣壓力的影響

表2 渦輪入口通道面積試驗(yàn)方案

5 渦輪入口通道面積對(duì)EGR率的影響

車用6缸增壓發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)為了有效的利用排氣脈沖能量，一般采用方案D所示的雙排氣管雙渦輪進(jìn)口脈沖增壓器（見圖1）。當(dāng)高壓EGR從排氣管一側(cè)單獨(dú)進(jìn)氣時(shí)，EGR率較低，各缸充氣效率和各缸EGR率均勻性較差，氣耗率較高。為提高EGR率，改善氣缸工作均勻性，研究渦輪非對(duì)稱入口通道對(duì)EGR率和各缸均勻性的影響，設(shè)計(jì)了4種方案，見表2。4種方案中EGR冷卻器均采用單側(cè)進(jìn)氣，從第1、2、3缸排氣管引入（在第1和第2缸之間）。方案B排氣管、增壓器均采用單通道，1至6缸共用一根排氣管，渦輪入口為一個(gè)通道。方案D排氣管采用雙排氣管，增壓器渦輪入口為雙通道（通道面積相等）。方案E和F采用非對(duì)稱渦輪入口面積，其余參數(shù)同方案D：方案E左側(cè)（第1、2、3缸，EGR取氣側(cè)）渦輪入口通道面積占渦輪入口總面積的37%，方案F左側(cè)渦輪入口通道面積占渦輪入口總面積的44%。

在相同增壓壓力條件下，不同排氣方案時(shí)EGR率變化較大，引起較大的扭矩變化。為確保結(jié)果的可比性，在不同排氣方案時(shí)調(diào)整增壓壓力，保持相同的外特性扭矩，在相同負(fù)荷下比較渦輪左通道面積對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。所有方案EGR率目標(biāo)值均為22%，油門位置100%，增壓器特性參數(shù)相同（除渦輪入口通道面積）。

圖13為4種方案的外特性扭矩及氣耗率。在相同外特性扭矩下，方案E（左37%）氣耗最低，方案B（單通道）其次，方案D（左50%）氣耗最高；圖14為4種方案的左右通道的渦前流量，左右通道排氣流量之差即為EGR流量，方案E（左37%），在1 900 r/min時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)EGR率目標(biāo)值。

圖13 通道面積對(duì)氣耗率和扭矩的影響

圖14 通道面積對(duì)排氣流量的影響

圖15 通道面積對(duì)充氣效率的影響

圖16通道面積對(duì)缸內(nèi)充氣效率的影響

圖15 為4種方案對(duì)充氣效率的影響，圖16為轉(zhuǎn)速1 900 r/min和1 200 r/min時(shí)各缸缸內(nèi)的充氣效率。單通道時(shí)充氣效率較低但均勻性最好，左側(cè)通道面積對(duì)各缸缸內(nèi)充氣效率均勻性的影響較大，尤其在高速端。隨著左側(cè)通道面積的減小，各缸充氣效率的均勻性得到改善。第1、2、3缸的充氣效率明顯高于第4、5、6缸的充氣效率，在1 900 r/min時(shí)相差6%左右，1 200 r/min時(shí)相差2%左右（左側(cè)通道面積50%時(shí)）。

圖17為4種方案對(duì)EGR率的影響，圖18為轉(zhuǎn)速1 900 r/min和1 200 r/min時(shí)各缸缸內(nèi)的EGR率，EGR率目標(biāo)值均為22%?？梢姡瑔瓮ǖ罆r(shí)EGR率最高（1 000 r/min除外），渦輪進(jìn)口雙通道時(shí)EGR率隨著左側(cè)通道面積的降低而升高，1 200 r/min時(shí)單通道、37%、44%、50%的EGR率分別為20.3%、17.5%、12.6%、8.9%；左側(cè)通道面積對(duì)各缸缸內(nèi)EGR率均勻性的影響較大，尤其在低速端，第1、2、3缸的EGR率明顯低于第4、5、6缸的EGR率，1 900 r/min時(shí)相差4%，1 200 r/min時(shí)相差7%（左側(cè)通道面積50%時(shí)）。

圖17 通道面積對(duì)EGR率的影響

圖18 通道面積對(duì)缸內(nèi)EGR率的影響

圖19 通道面積對(duì)渦前溫度的影響

圖20通道面積對(duì)氣缸排氣歧管溫度的影響

圖19 為4種方案對(duì)渦前排溫的影響，圖20為轉(zhuǎn)速1 900 r/min和1 200 r/min時(shí)各缸排氣歧管溫度。左邊通道面積37%時(shí)渦前排溫最低，但排氣歧管溫度均勻性最差，單通道時(shí)各缸排氣歧管溫度均勻性最好。左側(cè)通道面積對(duì)排氣溫度及各缸溫度偏差的影響較大，隨著左側(cè)通道面積的降低，各缸排氣歧管的溫度也隨之降低，但均勻性變差。

圖21為4種方案對(duì)渦前壓力的影響，圖22為對(duì)進(jìn)氣歧管壓力和泵氣壓力（氣缸進(jìn)氣壓力與氣缸排氣壓力的差異）的影響。除單通道外，第4、5、6缸渦前壓力比1、2、3缸渦前壓力高60 kPa左右；在相同負(fù)荷下，單通道需要更高的進(jìn)氣歧管壓力。

對(duì)于單通道、37%、44%、50%左通道面積，在1 900 r/min時(shí)第1、2、3缸渦前壓力分別為308、272、259和254 kPa，第4、5、6缸渦前壓力分別為309、327、347和367 kPa，第4、5、6缸渦前壓力比第1、2、3缸渦前壓力分別高0、55、88和103 kPa，泵氣壓力分別為-133、-122、-126和-134 kPa。左通道面積37%時(shí)，泵氣壓力最低，與氣耗率規(guī)律一致，即泵氣壓力越小，氣耗率越低。

綜上所述，在增壓器特性參數(shù)、進(jìn)氣系統(tǒng)等配置相同、EGR單側(cè)引氣的情況下，單排氣管結(jié)構(gòu)EGR率最高，排氣歧管溫度最低，均勻性最好；降低左側(cè)渦輪進(jìn)口面積（EGR引氣側(cè)）能夠提高EGR率，降低氣耗和排溫，但氣缸均勻性變差；通過調(diào)整渦輪進(jìn)口單側(cè)的通道面積不能有效地解決EGR率低及氣缸均勻性的問題。

圖21 通道面積對(duì)渦前壓力的影響

圖22 通道面積對(duì)泵氣壓力的影響

圖23 孔徑及單向閥對(duì)EGR率和孔板壓差的影響

6 排氣單向閥及孔板流量計(jì)對(duì)EGR率的影響

為了解決燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)渦前排氣壓力低于進(jìn)氣歧管壓力、排氣難以流入進(jìn)氣管的問題，勢(shì)必要更改增壓器參數(shù)，以提高排氣壓力。但過高的渦前壓力會(huì)帶來排溫高、經(jīng)濟(jì)性差等諸多問題。在不改變?cè)鰤浩鲄?shù)的情況下，除了優(yōu)化排氣系統(tǒng)布置外，還可以采用排氣單向閥進(jìn)一步提高低速時(shí)的EGR率，即在渦前壓力小于進(jìn)氣歧管壓力時(shí)仍有部分排氣流入進(jìn)氣歧管，提高EGR率。

提高EGR率可以降低熱負(fù)荷和NOx排放，但過高和過低的EGR率都會(huì)帶來不利因素，如燃燒不穩(wěn)定、溫度過高、催化器窗口漂移等。EGR控制精度通過閉環(huán)控制方能滿足要求，孔板流量計(jì)是一個(gè)簡易、免維護(hù)的EGR率測(cè)量手段，但孔板的壓差會(huì)對(duì)EGR率帶來不利的影響，孔板孔口越大，EGR率越高，但測(cè)量精度越低。

為了評(píng)價(jià)排氣單向閥及孔板流量計(jì)對(duì)EGR率的影響，設(shè)計(jì)了4種方案：兩種孔板孔徑16mm和18mm，安裝與不安裝排氣單向閥。4種方案中EGR冷卻器均采用單側(cè)進(jìn)氣，從左邊排氣管引入（第1和第2缸之間），渦輪入口一個(gè)通道，1至6缸共用一根排氣管；孔板流量計(jì)安裝在EGR閥和EGR混合器之間，排氣單向閥安裝在EGR閥和EGR冷卻器之間。

圖23為孔板直徑及單向閥對(duì)EGR率和孔板壓差的影響。從圖中可見，孔徑對(duì)EGR率和孔板壓差影響較大。在1 000 r/min時(shí)，孔徑從16mm增加到18mm，EGR率從13.9%增加到17.4%，增加3.5%，孔板壓差從17.7 kPa降低到8 kPa。排氣單向閥也能提高EGR率，但作用有限。在轉(zhuǎn)速1 000 r/min時(shí)，對(duì)于孔徑16mm孔板，增加排氣單向閥EGR率從13.9%增加到15.1%，增加1.2%；對(duì)于孔徑18mm孔板，EGR率從17.4%增加到18.1%，僅增加0.7%。

7 結(jié)論

EGR的引氣方式、排氣管及渦輪入口通道的型式對(duì)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)EGR率及氣缸均勻性的影響很大。排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)在盡可能低的渦前壓力下實(shí)現(xiàn)盡可能高的EGR率，且各缸缸內(nèi)EGR率盡可能均勻。通過GT-Power模型分析排氣系統(tǒng)布置對(duì)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)EGR率的影響，得出如下結(jié)論：（1）在增壓器特性參數(shù)、進(jìn)氣系統(tǒng)等配置相同的情況下，EGR冷卻器雙側(cè)引氣、排氣管、渦輪雙通道的情況下，氣耗、排溫最低，EGR率最高，各缸充氣效率和EGR率一致性最好，但布置較為困難；EGR冷卻器單側(cè)引氣、渦輪單通道的情況下，EGR率和氣缸均勻性能滿足使用要求，排氣管單雙通道對(duì)性能影響不大；EGR冷卻器雙側(cè)引氣、排氣管、渦輪雙通道的情況下，排溫高，EGR率低，氣缸均勻性差，不宜采用。

（2）在增壓器特性參數(shù)、進(jìn)氣系統(tǒng)等配置相同、EGR單側(cè)引氣、增壓器渦輪雙通道的情況下，降低左側(cè)渦輪進(jìn)口面積（EGR引氣側(cè)）能夠提高EGR率，降低氣耗和排溫，但氣缸均勻性變差，不能有效地解決EGR率低及氣缸均勻性的問題。

（3）孔徑對(duì)EGR率影響較大，孔板孔徑越大，EGR率越高但測(cè)量精度越低，1 000 r/min時(shí)孔徑從16mm增加到18mm，EGR率增加3.5%。排氣單向閥也能提高EGR率，但作用有限，增加排氣單向閥后1 000 r/min時(shí)EGR率增加1.2%（孔徑16 mm）或0.7%（孔徑18mm）。

Analysisof the InfluenceofExhaustSystem Arrangement on EGRRateofGas Engine

Lu Jingan
（ShanghaiDiesel Engine Co.,Ltd.,Shanghai200438,China)

Exhaustgas recirculation(EGR)can effectively reduce theheat load ofcomponents,reduce NOX emissions,and increase the gas economy.The EGR suction mode,the type of the exhaust pipe and turbine inlet channel have a great influence on the EGR rate and in-cylinder uniformity of the gas engine. Exhaustsystem should be designed as low as possible pre-turbine pressure to achieve the highestpossible EGR rate,and in-cylinder EGR rate asmuch as possible uniform.In this paper,through themodel of GT-Power ofgas engine analysis the influence of the exhaustsystem arrangementon gas engine EGR rate, namely the turbocharger characteristic parametersand the intake system are the samewithout increasing the pre-turbine pressure,improve the EGR rate and uniformity of in-cylinder EGR rate by optimizing the exhaustsystem arrangement.

EGR rate,uniform ity,heat load,exhaustsystem

10.3969/j.issn.1671-0614.2017.03.007

來稿日期：2017-05-23

陸靜安(1971-)，男，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)性能標(biāo)定。