近几十年来汽车发动机的技术研究与进步，主要是围绕有害排放物的控制与节能技术而展开的。汽车发动机的排放、节能要求是最为严格的，其技术水平也是最高的。高压共轨燃油喷射系统可灵活控制喷油规律，被誉为世界内燃机行业20世纪三大突破之一。目前此系统已在发动机单循环内实现了多次喷射，为进一步降低发动机排放、噪声和燃油消耗率提供了新思路，成为当前研究的热点^[1]。

多次喷射技术能够优化柴油机功率输出^[2]，提高起动性能，改善燃烧和排放，降低振动和噪声^[3]。传统柴油机的燃烧由燃油喷射和油气混合控制，是典型的扩散燃烧 ，因此NOx和炭烟排放之间存在一种此消彼长的关系^[4]。燃油喷射系统作为柴油机的核心技术，在柴油机排放控制方面的作用越来越明显。电控高压共轨燃油喷射系统可以灵活调节喷射参数 ，显著地改善燃油的喷雾特性和燃烧进程^[5]。废气再循环技术（EGR）是降低内燃机NOx排放的最有效的措施之一，其主要通过惰性气体在燃烧室内对燃烧的抑制作用来对氧浓度、燃烧速率、以及燃烧温度产生影响^[6]。EGR技术虽然是控制柴油机NOx生成最有效的措施，但EGR参与燃烧会造成碳烟（Soot）和燃油消耗率（BSFC）快速升高等问题。

多次喷射与EGR技术的耦合控制是满足未来柴油机排放法规的重要技术途径之一。采用EGR方案的国IV柴油机技术路线，不需要采用多次喷射控制技术就可以达到柴油机预定的原始排放控制目标。但是要满足国V排放法规的要求, 进一步提高EGR率降低NOx会对烟度造成负面影响,使颗粒物排放的控制难度增加。柴油机多次喷射策略结合EGR对柴油机燃烧过程及排放性能具有明显的改善作用，配合机外净化等技术后，柴油机可以满足欧IV、欧V以及更加严格排放标准，因此多次喷射策略结合EGR的研究受到了国内外的广泛关注，所以开展轻型车用柴油机高压共轨喷射系统多次喷射策略和EGR的研究具有巨大的学术价值和良好的社会效益。

国内对EGR技术进行了广泛的实验研究。如陈群等在CA498车用柴油机上进行EGR试验研究，结果表明，采用EGR系统可以有效降低NOx排放，特别是在高负荷时，效果尤为显著；李小平等通过一台改装的进气道喷射点燃式甲醇发动机，研究了EGR和过量空气系数协同控制甲醇发动机部分负荷经济性和排放性能的影响，结果表明，合理利用EGR和过量空气系数协同控制，可以保证 HC、CO排放值增幅不大且能有效降低NOx，甚至实现NOx的“零”排放；陈贵升等针对一台共轨重型柴油机进行增压系统、EGR因素等对重型柴油机影响机理研究，结果表明两级增压相比单级增压能明显提高EGR循环能力，有效降低NOx排放^[6]。

对欧美、日本、韩国汽车等制造大国来说，EGR技术已经普遍应用在轻型柴油机上，从上个世纪末开始，柴油机控制进入电控时代，然而柴油机EGR技术也自然转向了电控式，EGR不同工况下使用过程中会出现不同的问题，如部分工况下燃油经济性恶化的问题；低负荷工况下发动机稳定性问题、固体颗粒物激增、腐蚀中冷器问题；全工况下EGR率的精确控制、各缸均匀性和响应性问题等。国外对于此类问题的研究集中在如下方面：

（1）、电控EGR系统的设计与优化。为了克服在中高负荷下，进气压力高于排气压力的缺点，开发了文丘里管EGR系统，扩大了EGR系统的运用工况范围。其次是采用高低压双回路EGR^[7]系统，使得废气量更多进入进气管内，实现低温燃烧等优点，相比传统的单回路的EGR系统，该系统的EGR率的使用工况范围更加广泛，且燃油消耗量有明显的减少趋势^[8]。

（2）、电控EGR系统控制策略的深入研究。针对EGR系统更为深入的研究，主要体现在对不同工况下EGR率的精确控制，特别是在瞬态工况下EGR率的控制。EGR系统废气量在各缸内分配均匀性问题、EGR阀门动态响应性及稳定性方面的研究等。

（3）、各大汽车公司及零部件公司对EGR技术产品的开发应用。美国福特公司在缸内直喷柴油机上率先使用EGR技术来降低NOx的排放，同时联合配备了涡轮增压器，通过同步控制增压器截面流量与EGR阀门开度，最终实现了在整车全工况下使用EGR率。日本日野和五十铃公司在皮卡车上采用先进的燃油喷射技术 脉冲式EGR系统 可变截面积式增压器技术 中冷装置，最终实现了全工况下使用EGR率，且提高了全工况下的EGR率控制精度^[9]。日本在EGR系统方面也做了各方面的研究，最终研发了一套复合的EGR系统，该EGR系统是内外部EGR系统，外部EGR系统配备了高效的中冷器，而内部EGR系统则配备了涡轮增压器，最终实现了EGR高效地使用，在不需要大型发动机冷却散热器的情况下，降低全工况下NOx的排放^[10]。

国内从20世纪末开始研究共轨技术，目前国内进行此项研究的单位集中在高等院校及研究机构中，天津大学王浒等人在一台重型柴油机上研究了不同喷射策略对柴油机燃烧过程及排放性能的影响，研究表明：在小负荷时，预喷可以改善柴油机的NOx、CO排放和燃油经济性，在大负荷时则没有明显的影响；与单次喷射和一次预喷相比，两次预喷射可以有效的促进油气的混合；后喷也可以促进油气的混合，进而提高碳烟的氧化速度，从而改善柴油机的烟度和CO的排放性能^[11]。

美国威斯康辛大学的Reitz等学者从上个世纪九十年代以来，进行了一系列关于多次喷射和改变喷油规律降低柴油机颗粒与NOx排放的研究。在这一系列的研究成果中，Reitz等人证明了通过采用合理的分段喷射或多次喷射可以同时降低柴油机的颗粒与NOx排放。福特公司的S.Kevin Chen在试验中发现，采用较早的预喷射具有降低颗粒PM的趋势。S.Kevin Chen在试验中还发现，采用较合理的后喷射具有降低柴油机碳烟颗粒排放的效果。Ymaki Y等人在重型增压直喷柴油机上研究了预喷射和喷射压力对柴油机排放的影响，发现在高负荷工况时提高喷射压力和采用预喷都可以降低微粒，在这种工况建议预喷时刻远离主喷。Hountafas D.T.等用多区现象学模型研究了后喷对排放和比油耗的影响，结果表明后喷对降低PM排放有利，并且由于其发生在燃烧后期，对 NOx排放几乎没有影响。Tow T.C.等在重型柴油机研究发现，在1600r/min、75%负荷工况采用间隔相对较长的两次喷射，与单次喷射相比，在NOx不增加、比油耗略有上升的情况下，微粒可以降低 1/3^[12]。