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用于商用車(chē)柴油機(jī)的高低壓組合式廢氣再循環(huán)

2020-03-19 06:59:47·  來(lái)源：汽車(chē)與新動(dòng)力  
　
干貨 |原創(chuàng)汽車(chē)與新動(dòng)力 昨天點(diǎn)擊上方汽車(chē)與新動(dòng)力可進(jìn)行訂閱哦！_______________為了能滿足未來(lái)的廢氣排放法規(guī)，不僅要進(jìn)一步降低CO2排放，而且還需進(jìn)一步降低N
為了能滿足未來(lái)的廢氣排放法規(guī)，不僅要進(jìn)一步降低 CO 2排放，而且還需進(jìn)一步降低 NO x排放。為了達(dá)到該目的，Mahle公司已開(kāi)發(fā)出一種可用于商用車(chē)柴油機(jī)的系統(tǒng)，其對(duì)高低壓廢氣再循環(huán)的組合實(shí)現(xiàn)充分利用，以此實(shí)現(xiàn) NO x排放與EGR率之間的良好比率。
 
1 初始狀況

目前在商用車(chē)領(lǐng)域，針對(duì)廢氣排放和燃油耗的優(yōu)化措施已達(dá)到較高的技術(shù)水平,通過(guò)由柴油機(jī)氧化催化轉(zhuǎn)化器（DOC）、柴油機(jī)顆粒捕集器（DPF）和選擇性催化還原裝置（SCR）組成的廢氣后處理系統(tǒng)，汽車(chē)的廢氣排放值已能滿足歐6排放標(biāo)準(zhǔn)限值的要求。上述系統(tǒng)可通過(guò)SCR來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可與高壓EGR（HD-EGR）和不同的EGR率相組合。

但是，該方式會(huì)受到兩方面的限制：一是提高渦輪增壓器的效率會(huì)降低HD-EGR的壓力差，二是明年歐盟和美國(guó)的氮氧化物（NOx ）排放限值會(huì)相應(yīng)加嚴(yán)，從而需確保 NO x的原始排放值在1～2 g/（kW·h）之間。 除此之外，未來(lái)的廢氣排放策略需進(jìn)一步考慮降低燃油耗，因?yàn)闅W盟法規(guī)規(guī)定從2025年起應(yīng)逐步降低商用車(chē)的CO2 排放。

在該框架條件下，Mahle公司目前正在研究再添加一個(gè)低壓EGR（ND-EGR）系統(tǒng)的方案，因?yàn)檫@種系統(tǒng)能優(yōu)化NOx排放與EGR率之間的比率關(guān)系，而且能與渦輪增壓器的掃氣壓力差實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的工作狀態(tài)。為了支持非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，除了ND-EGR之外還使用了能動(dòng)態(tài)運(yùn)行的HD-EGR。此外，研究工作的一部分是研究系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)?yán)鋮s循環(huán)回路和增壓空氣冷卻器的影響。

2 組合式EGR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在采用組合EGR的情況下，ND-EGR管路被添加到當(dāng)前具有HD-EGR管路的歐6配置中。在最初結(jié)構(gòu)中，ND-EGR管路具有一個(gè)廢氣背壓閥和一個(gè)冷端的EGR閥（圖1）。由于從SCR催化轉(zhuǎn)化器之前對(duì)ND-EGR廢氣進(jìn)行提取的，因而可采用無(wú)廢氣背壓閥的結(jié)構(gòu)?？諝鉃V清器的壓力差可用于支持廢氣入口端ND-EGR廢氣的流動(dòng)，通過(guò)將廢氣的流動(dòng)設(shè)計(jì)成壓力損失（流量分配器、管道、熱交換器和閥）較小的狀態(tài)，就能實(shí)現(xiàn)無(wú)附加換氣損失地運(yùn)行，這在經(jīng)改進(jìn)的第二種結(jié)構(gòu)中已得到了證實(shí)。
 
圖1 帶有低壓和高壓EGR管路的發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖（LuFi=進(jìn)氣空氣濾清器）

根據(jù)總EGR率和EGR的分配比率來(lái)確定兩個(gè)熱交換器的尺寸。ND-EGR管路采用較大的橫截面積，以便能不受限制地進(jìn)行試驗(yàn)，但是最終采取的策略則體現(xiàn)在實(shí)際投入批量生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)中，因此ND-EGR和HD-EGR的熱交換器甚至可組合成一個(gè)單體式構(gòu)件，只需布設(shè)一個(gè)冷卻液進(jìn)口，并安裝在HD-EGR的熱交換器位置附近，所需的安裝空間與配置一個(gè)HD-EGR相似。

這種雙熱交換器采用基礎(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度水平的冷卻液來(lái)調(diào)節(jié)溫度，此類(lèi)方式可實(shí)際應(yīng)用于批量生產(chǎn)，并且有助于避免在ND-EGR冷卻器中產(chǎn)生冷凝物。

為了達(dá)到所需的EGR率，必須為較低的壓力差優(yōu)化EGR管路中的所有構(gòu)件，因?yàn)檫@種系統(tǒng)是以較高的體積流量和與環(huán)境壓力相近的壓力水平而實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的，而且ND-EGR冷卻器需呈現(xiàn)出良好的工作能力，以避免在高負(fù)荷時(shí)使壓氣機(jī)葉輪出現(xiàn)過(guò)高的溫度。

在試驗(yàn)中使用的ND-EGR冷卻器是以Mahle公司的新型小翼-管式結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，這種結(jié)構(gòu)的冷卻器能確保實(shí)現(xiàn)規(guī)定的壓力降和工作能力，與HD-EGR標(biāo)準(zhǔn)冷卻器相比其壓力降可減少70%，而工作能力僅降低了12%，這相對(duì)比顯著降低的壓力降而言是一個(gè)可以接受的數(shù)值。
ND-EGR管路兩端的壓力差是由廢氣后處理系統(tǒng)出口和壓氣機(jī)進(jìn)口的真空度產(chǎn)生的，并且在部分運(yùn)行范圍內(nèi)需通過(guò)背壓閥來(lái)調(diào)節(jié)。試驗(yàn)表明，在DPF附近和SCR催化轉(zhuǎn)化器之前提取再循環(huán)廢氣的情況下可以取消背壓閥，因此所使用的ND-EGR管路僅通過(guò)ND-EGR閥來(lái)調(diào)節(jié)，在閥全開(kāi)的情況下總壓力降僅略高于ND-EGR冷卻器的壓力降。

3 EGR率分配變化時(shí)的熱力學(xué)
 
HD-EGR減少了廢氣渦輪增壓器壓氣機(jī)和渦輪中的質(zhì)量流量，而ND-EGR變化時(shí)質(zhì)量流量幾乎保持不變，視運(yùn)行工況點(diǎn)的不同而具有不同的影響：在過(guò)量空氣系數(shù)較低和用于輸送HD-EGR廢氣壓力差較小的情況下，與ND-EGR組合會(huì)獲益匪淺，而在過(guò)量空氣系數(shù)足夠高的運(yùn)行工況點(diǎn)ND-EGR會(huì)導(dǎo)致?lián)Q氣損失增大，因?yàn)榭諝赓|(zhì)量流量無(wú)需保持得較大。從保持NOx排放不變的情況下歐洲穩(wěn)態(tài)測(cè)試循環(huán)（ESC循環(huán)）A100運(yùn)行工況點(diǎn)（圖2）（譯注：可參閱ESC循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)所配置的測(cè)試工況點(diǎn)）的HD-EGR率和ND-EGR率分配的變化試驗(yàn)就可得知這種不同的影響，而所有其他發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)例如噴油始點(diǎn)和噴油壓力等都保持不變，但是增壓壓力并不會(huì)一直保持不變，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)通常不帶增壓力調(diào)節(jié)閥，因此渦輪增壓器總是以最佳工作狀態(tài)運(yùn)行。
   
 
圖2 在保持 NO x=1.5 g/（kW·h）不變的情況下優(yōu)化ND-EGR率和HD-EGR率之間的分配

基本策略是使用盡可能高的HD-EGR率（在可供使用的壓力差情況下）再附加使用ND-EGR直至達(dá)到所期望的NOx排放值，在試驗(yàn)中這被稱(chēng)為HD-max組合策略。再?gòu)脑擖c(diǎn)出發(fā)以逐步提高ND-EGR率，同時(shí)保持NOx排放值，并相應(yīng)地降低HD-EGR率。試驗(yàn)中較高的ND-EGR率是在ND-EGR閥全開(kāi)和不使用背壓閥時(shí)方才達(dá)到的，這種策略被稱(chēng)為ND-max組合策略。限值主要取決于進(jìn)口和出口管路中的壓力以及熱交換器的工作能力。

在A100運(yùn)行工況點(diǎn)上，NOx=1.5 g/（kW·h）時(shí)的空燃比是較低的，此時(shí)可通過(guò)增大ND-EGR來(lái)提高空氣流量。提高空氣流量就相應(yīng)改善了過(guò)量空氣系數(shù)，因而通過(guò)增大ND-EGR就能改善燃油耗和碳煙排放（圖3）。ND-EGR率較高的一個(gè)缺點(diǎn)是換氣功有所增加，這在A100運(yùn)行工況點(diǎn)上并不會(huì)造成顯著影響。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高的情況下產(chǎn)生的影響是與此相反的。在C100運(yùn)行工況點(diǎn)上，這種缺點(diǎn)在換氣功上是具有一定優(yōu)勢(shì)的，以致于在ESC特性曲線場(chǎng)的C轉(zhuǎn)速時(shí)HD-max策略呈現(xiàn)出最低的燃油耗。在中等發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，對(duì)燃油耗的影響得以適當(dāng)校正，以致于可根據(jù)其他目標(biāo)例如非穩(wěn)態(tài)特性來(lái)選擇EGR率。

圖3 在保持 NO x=1.5g/（kW·h）不變的情況下優(yōu)化ND-EGR率和HD-EGR率之間的分配

4 組合EGR運(yùn)行的燃油耗和排放潛力
 
在這種試驗(yàn)研究中考察了3種不同的NOx原始排放目標(biāo)值：5 g/（kW·h）、3 g/（kW·h）和1.5 g/（kW·h）（見(jiàn)圖4），最高值與歐6排放目標(biāo)的基本用途有關(guān)，而最低值適用于未來(lái)的規(guī)定。
 
圖4 不同 NO x排放水平時(shí)ESC循環(huán)加權(quán)平均燃油耗(僅HD-EGR與組合EGR的比較)
 
在優(yōu)化不同的NOx原始排放目標(biāo)值的運(yùn)行策略時(shí)（圖5），有一個(gè)結(jié)果是始終不變的：HD-EGR在最佳燃油耗時(shí)的組合策略中的份額在大多數(shù)情況下是與對(duì)燃油耗最佳的單獨(dú)采用HD-EGR 策略的EGR率相一致的，其原因在于這種比率對(duì)換氣過(guò)程而言具有最佳效果。這適合于所有的NOx排放目標(biāo)和大多數(shù)運(yùn)行工況點(diǎn)。
 
圖5 A50運(yùn)行工況點(diǎn)不同 NO x排放水平時(shí)最佳燃油耗的EGR率
 
在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)中，每一種策略都對(duì)所有的ESC運(yùn)行工況點(diǎn)進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。為了使這些策略能直接進(jìn)行比較，通過(guò)比燃油耗、EGR率和NOx比排放值計(jì)算運(yùn)行工況點(diǎn)的加權(quán)平均值，由此得到了每種策略的數(shù)據(jù)點(diǎn)（圖4）。

與單獨(dú)采用HD-EGR的策略相比，組合EGR系統(tǒng)使比燃油耗得到了顯著的改善，特別是在NOx排放值較低的情況下。ESC循環(huán)的加權(quán)平均結(jié)果表明，組合EGR系統(tǒng)在NOx排放值為1.5 g/（kW·h）時(shí)的燃油耗處于如HD-EGR系統(tǒng)在NOx排放值為5 g/（kW·h）時(shí)的燃油耗相同的水平上。

對(duì)一種配置測(cè)量的偏差通常為1 g/（kW·h）。為了更好地進(jìn)行比較，在規(guī)定的NOx排放值情況下直接連續(xù)地進(jìn)行兩種配置的試驗(yàn)，在圖5中將其試驗(yàn)結(jié)果通過(guò)方括號(hào)聯(lián)系起來(lái)。

5 用于組合EGR系統(tǒng)的非穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)策略
 
ND-EGR的優(yōu)點(diǎn)是這種系統(tǒng)與渦輪增壓器的運(yùn)行工況點(diǎn)相對(duì)沒(méi)有關(guān)系。對(duì)于非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行這就意味著ND-EGR的流動(dòng)長(zhǎng)度比HD-EGR長(zhǎng)，會(huì)使靜止時(shí)間延長(zhǎng)。為了回避該缺陷，將ND-EGR閥設(shè)置在靠近壓氣機(jī)的冷端，以此就能縮短響應(yīng)時(shí)間。

組合EGR策略呈現(xiàn)出較高的總EGR率，因而良好的非穩(wěn)態(tài)工作能力對(duì)于實(shí)際使用這種策略具有決定性的意義，因此借助于標(biāo)準(zhǔn)化負(fù)荷突變?cè)囼?yàn)對(duì)非穩(wěn)態(tài)標(biāo)定進(jìn)行試驗(yàn)和優(yōu)化，基準(zhǔn)是在NOx排放值為5 g/（kW·h）時(shí)的基本策略的非穩(wěn)態(tài)性能，要在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 200 r/min時(shí)在2～3 s內(nèi)輸出最大扭矩。

與基本策略所應(yīng)用的情況相似，在負(fù)荷突變期間關(guān)閉HD-EGR，但是其無(wú)法應(yīng)用于ND-EGR，因?yàn)橹敝罭D-EGR率出現(xiàn)反應(yīng)之前負(fù)荷突變大多尚未產(chǎn)生影響，因此ND-EGR的操縱策略是在負(fù)荷突變開(kāi)始時(shí)，ND-EGR閥就已切換到負(fù)荷突變后的額定值了。

ND-EGR間接會(huì)對(duì)非穩(wěn)態(tài)性能產(chǎn)生有利的影響:因?yàn)槠淞髁繒?huì)隨著增壓壓力的建立而增加,在負(fù)荷突變的下半段提高了降低NOx排放的效果,從而使該階段的燃燒能隨著較小的滯后現(xiàn)象而持續(xù)進(jìn)行（圖6）。非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行以該方式通過(guò)快速響應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可維持調(diào)節(jié)（HD-EGR,燃燒重心位置等）功能。

圖6 1 200 r/min時(shí)的負(fù)荷突變：燃燒重心位置、EGR干預(yù)和瞬態(tài) NO x排放

對(duì)不同的加減負(fù)荷突變進(jìn)行標(biāo)定，達(dá)到了與基本策略相似的良好的非穩(wěn)態(tài)性能，而且都具有良好的非穩(wěn)態(tài)NOx排放值，特別是因采用了并不高的總ND-EGR率，圖中沒(méi)有表示出來(lái)的減負(fù)荷突變表現(xiàn)出非常良好的效果。非穩(wěn)態(tài)的燃油耗狀況標(biāo)定進(jìn)行得卓有成效，獲得了穩(wěn)定的曲線，過(guò)量空氣系數(shù)并未低于約1.1的下限值。這里所示出的非穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果是在所選擇的運(yùn)行工況點(diǎn)借助于手工標(biāo)定而得到的，并且全部標(biāo)定必須都通過(guò)量產(chǎn)驗(yàn)證認(rèn)可。

高低壓兩種管路中的EGR分配以及適中的ND-EGR率（在良好的組合策略中沒(méi)有時(shí)間點(diǎn)會(huì)超過(guò)19%的）能獲得可實(shí)現(xiàn)良好調(diào)節(jié)的非穩(wěn)態(tài)性能。

6 與汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)的相互作用
 
ND-EGR系統(tǒng)中的重要挑戰(zhàn)之一是形成冷凝物。遺憾的是精確地確定積累的冷凝物而不影響發(fā)動(dòng)機(jī)空氣進(jìn)氣系統(tǒng)中的壓力降幾乎是不可能的，為此已開(kāi)發(fā)了一種模擬計(jì)算方法，以便能研究發(fā)動(dòng)機(jī)空氣進(jìn)氣系統(tǒng)中形成的冷凝物。這種模擬計(jì)算與Mahle公司內(nèi)部的1D模擬工具一起用于熱交換器、冷卻模塊和整個(gè)系統(tǒng)的制作。EGR發(fā)動(dòng)機(jī)中的冷凝物主要是由燃燒期間產(chǎn)生的水和環(huán)境中的濕空氣共同形成的。

根據(jù)環(huán)境空氣的溫度和相對(duì)濕度的不同，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣中的水分含量會(huì)有很大的變化。在低溫和低空氣濕度情況下水分相對(duì)較少，并明顯低于再循環(huán)廢氣中的水分，而在空氣溫度和濕度較高的情況下進(jìn)氣中的水分就有一定用武之地了。

在系統(tǒng)中的不同部位都會(huì)形成冷凝物，甚至在HD-EGR發(fā)動(dòng)機(jī)和不采用EGR的發(fā)動(dòng)機(jī)中，在環(huán)境空氣濕度較高的情況下會(huì)在增壓空氣冷卻器中形成冷凝物。圖7示出了在A50運(yùn)行工況點(diǎn)時(shí)增壓空氣冷卻器出口處的冷凝物數(shù)量與環(huán)境空氣溫度和相對(duì)濕度的關(guān)系。HD-EGR僅在特性曲線場(chǎng)的上部右邊范圍內(nèi)，并且在環(huán)境空氣相對(duì)濕度和溫度較高的情況下才會(huì)形成冷凝物，但是當(dāng)附加使用ND-EGR時(shí)這種狀況就全變了，因廢氣中的水分高，除了在環(huán)境空氣溫度較高和相對(duì)濕度較低的情況下，幾乎在整個(gè)特性曲線場(chǎng)范圍內(nèi)在增壓空氣冷卻器中都會(huì)形成冷凝物。

圖7 增壓空氣冷卻器出口出的冷凝物數(shù)量（HD-EGR 和組合ND-HD-EGR，A50運(yùn)行工況點(diǎn)，冷卻液溫度85℃）（譯注：縱橫坐標(biāo)分別是環(huán)境空氣的相對(duì)濕度和溫度）

一旦冷卻液溫度低于水的露點(diǎn)，就會(huì)在HD-EGR冷卻器處形成冷凝物，這主要是發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)階段期間的情況，并且會(huì)累積至一定的程度為止。這種冷凝物通常呈現(xiàn)較低的pH值（＜3），而且會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)腐蝕和磨損。

在ND-EGR管路中，正如在 HD-EGR冷卻器中的情況一樣，僅會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)階段形成冷凝物。與HD-EGR冷卻器相比，在ND-EGR冷卻器中需盡量避免此類(lèi)情況，以防止造成壓氣機(jī)葉輪的損壞。

冷凝物形成的另一個(gè)重要部位是靠近壓氣機(jī)進(jìn)口的進(jìn)氣空氣與ND-EGR混合的地方，同樣也應(yīng)避免在這個(gè)地方形成冷凝物，因?yàn)橛纱藭?huì)造成壓氣機(jī)葉輪損壞。

在進(jìn)氣歧管中或增壓空氣與HD-EGR混合的地方僅在環(huán)境溫度非常低的情況下才會(huì)存在形成冷凝物的風(fēng)險(xiǎn)，如果使用高功效的增壓空氣冷卻器的話這種風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)相應(yīng)增大，而在ND-EGR與HD-EGR組合使用的情況下因在增壓空氣冷卻器中會(huì)形成冷凝物，情況會(huì)隨機(jī)發(fā)生變化。

圖8示出了在環(huán)境空氣溫度20 ℃和相對(duì)濕度為50%的情況下，在A50 運(yùn)行工況點(diǎn)，在HD-EGR發(fā)動(dòng)機(jī)以及ND-EGR和HD-EGR發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)氣系統(tǒng)中不同部位的冷凝曲線。

圖8 在環(huán)境溫度=20℃和環(huán)境相對(duì)濕度=50%時(shí)的冷凝情況

于該條件下，在冷卻液溫度低于58 ℃時(shí)，HD-EGR發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣空氣系統(tǒng)中僅會(huì)在HD-EGR冷卻器內(nèi)形成冷凝物，同樣在增壓空氣與HD-EGR氣體混合的部位也會(huì)形成少許冷凝物。隨著冷卻溫度越來(lái)越高從而不會(huì)產(chǎn)生這種效果，并且從80 ℃起在進(jìn)氣歧管中就不會(huì)再形成更多的冷凝物了。

在ND-EGR與HD-EGR的組合系統(tǒng)中的情況就比較復(fù)雜。在ND-EGR冷卻器中冷卻液溫度低于40 ℃時(shí)就會(huì)形成冷凝物而導(dǎo)致壓氣機(jī)葉輪損壞，因此在該條件下就無(wú)法使用ND-EGR。HD-EGR的冷凝物數(shù)量可通過(guò)改善EGR組合策略來(lái)得以降低，因?yàn)榭侲GR率的一部分已被轉(zhuǎn)移到ND-EGR，由此改善了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的酸腐蝕現(xiàn)象，因?yàn)镹D-EGR氣體在廢氣后處理系統(tǒng)中已得以充分凈化。在溫度較低的情況下，HD-EGR的進(jìn)氣接管中的冷凝物流動(dòng)與組合EGR時(shí)的情況相似，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)已實(shí)現(xiàn)暖機(jī)，HD-EGR就會(huì)處于較為干燥的工作狀態(tài)，但是組合EGR仍會(huì)繼續(xù)呈現(xiàn)出一定的冷凝物流動(dòng)過(guò)程。

不同的冷凝過(guò)程限制了在某些工況點(diǎn)上對(duì)ND-EGR的使用，這與發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)階段和較低的環(huán)境空氣溫度有關(guān)。為了確保所期望的NOx排放值，可應(yīng)用兩種策略：發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)階段提高HD-EGR率或者使用間接冷卻系統(tǒng)。

前者可通過(guò)使用進(jìn)氣節(jié)氣門(mén)和廢氣閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，其本來(lái)就是用于廢氣溫度管理的。還可附加使用一個(gè)可變渦輪幾何截面（VTG）渦輪增壓器。圖8示出了這種策略的冷凝速率，這些數(shù)據(jù)是在環(huán)境空氣溫度20 ℃和相對(duì)濕度50%的情況下再次對(duì)A50運(yùn)行工況點(diǎn)進(jìn)行的模擬。在40 ℃冷卻液溫度之前僅使用HD-EGR，系統(tǒng)在較高的EGR率情況下運(yùn)行，而且所有的冷凝物都來(lái)自于HD-EGR冷卻器。在更高的冷卻液溫度情況下發(fā)動(dòng)機(jī)即切換到使用組合EGR，當(dāng)溫度超過(guò)60 ℃時(shí)就不會(huì)再形成冷凝物了，但是增壓空氣冷卻器仍會(huì)繼續(xù)形成冷凝物。

間接冷卻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一是能調(diào)節(jié)進(jìn)入增壓空氣冷卻器的冷卻液溫度和冷卻液數(shù)量，與直接冷卻空氣的方案相比，其改善了針對(duì)增壓空氣出口溫度的調(diào)節(jié)過(guò)程。附加獲得的這種自由度提供了針對(duì)下列方法的研究可行性：

（1）廢氣溫度管理；

（2）加速發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)階段；

（3）減少了冷凝物的形成；

（4）低環(huán)境溫度下的防凍。

7 結(jié)論和展望  
 
使用組合EGR系統(tǒng)能獲得較高的總EGR率，以此就能達(dá)到較低的NOx原始排放。通過(guò)有針對(duì)性地使用兩種EGR管路，就能避免單獨(dú)使用ND-EGR的弊端。試驗(yàn)研究表明，ND-EGR是對(duì)HD-EGR的理想補(bǔ)充，并且在中等的燃油耗和1%的額外費(fèi)用情況下能獲得較高的NOx排放降低率。通過(guò)兩種EGR管路所獲得的附加自由度對(duì)此作出了貢獻(xiàn)，因此能將兩種EGR系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。1D換氣模擬計(jì)算顯示，EGR在HD和ND管路之間的分配以及使用最佳的渦輪增壓器具有較好的節(jié)油潛力，這證實(shí)了選擇渦輪增壓器的試驗(yàn)結(jié)果，采用這種結(jié)構(gòu)在ESC-A轉(zhuǎn)速下已測(cè)得了0.5%的節(jié)油效果。

目前已針對(duì)非穩(wěn)態(tài)性能開(kāi)發(fā)出了與其基本工作能力相一致的設(shè)計(jì)方案，但是在NOx排放值明顯較低的情況下。與基本策略相比，非穩(wěn)態(tài)NOx排放峰值已得以優(yōu)化，而且ND-EGR在非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中不會(huì)引起臨界問(wèn)題。

與單獨(dú)使用HD-EGR不同，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下組合EGR會(huì)在增壓空氣冷卻器中出現(xiàn)一定數(shù)量的冷凝物，但是在空氣濕度較高（例如下雨時(shí)）情況下兩種系統(tǒng)在增壓空氣冷卻器的效果是相似的。通過(guò)設(shè)計(jì)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度運(yùn)行ND-EGR冷卻器，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下渦輪增壓器前則不會(huì)形成冷凝物。

總而言之，組合EGR系統(tǒng)是一種充滿希望的方案，采用這種方案能在較高的燃油效率情況下滿足未來(lái)商用車(chē)對(duì)NOx排放限值的要求。 

作者：[德]S.SCHNEIDAR等
整理：范明強(qiáng)  
：伍賽特
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