摘 要

近十几年来，汽车产业蓬勃发展，我国的汽车制造业和设计也在日新月异的变化着，但随着生产业的进步，其所造成的环境污染也是越发明显，尤其是NOx等有害气体的排放给环境带来了不可挽救的污染，使得人们不得不解决这个问题，并且越来越严格的排放法规对发动机排放提出了更高的要求。本文主要针对汽油机排放进行研究，减少汽车尾气污染需要最大限度的减少NOx排放

通过设计一套新型的EGR系统，会使得废气再循环后可以有效减少NOx排放，而且明显可以提高火花点火（SI）发动机的燃料转化效率。但是，这项技术还在进一步改善之中。本文主要研究的目的是通过GT-POWER软件模拟来解释EGR技术对减少NOx的排放量造成的影响。本文主要是在尽量保持汽车经济性和动力性的前提下，提高汽车的排放性能，降低 NOx 的排放量。正如我们所知，气缸内产生的高温和富氧环境是主要污染物 NOx 生成的两个必要的条件。EGR废气再循环系统，就是要把排出的废气，重新引进到进气歧管，进入发动机气缸内，破坏气缸内的富氧和高温环境，从而减少 NOx 的排放。

本文就是基于最基本的EGR反应原理，对传统的废气再循环技术进行改进，得到一种更加实用的新的EGR技术。本文主要利用GT-POWER软件观分析不同负荷下压力、温度、EGR率等工况随曲轴转角或发动机转速改变而发生的变化，并在此基础上进行优化得到更加出色的工况，使其能更好的适应未来要求越来越严格的排放法规。

关键词：汽油机；废气再循环技术；新型EGR；进排气系统

Abstract

Over the past decade, the automobile industry is booming, China's automobile manufacturing and design are also changing with each passing day, but with the progress of the production industry, the environmental pollution caused by it is more and more obvious, especially NOx and other harmful gas emissions Has brought irreparable pollution to the environment, making people have to solve this problem, and increasingly stringent emission regulations on the engine emissions put forward higher requirements. This paper focuses on gasoline engine emissions to reduce vehicle exhaust pollution to minimize the need to reduce NOx emissions

By designing a new EGR system, NOx emissions can be effectively reduced after recirculation of the exhaust gas, and the fuel conversion efficiency of the spark ignition (SI) engine can be significantly improved. However, this technology is still further improved. The main purpose of this paper is to demonstrate the effect of EGR on NOx reduction by GT-POWER software simulation. The main purpose of the paper is to maintain the car economy and power under the premise of improving the vehicle's emissions performance, reduce NOx emissions. As we know, the oxygen-rich environment and the high temperature environment in the cylinder are two necessary conditions for the generation of NOx from major pollutants.Exhaust gas recirculation system EGR, is to discharge the exhaust gas, re-introduced into the intake manifold, into the engine cylinder, the destruction of oxygen within the cylinder and high temperature environment, thereby reducing NOx emissions.

This paper is based on the most basic EGR reaction principle, the traditional waste gas recirculation technology to improve, get a more practical new EGR technology. This paper mainly uses GT-POWER software to analyze the changes of pressure, temperature and EGR rate under different load conditions with the change of crank angle or engine speed. On this basis, it is optimized to get more favorable conditions and make it Better adapt to the future requirements of increasingly stringent emission regulations.

Key words: gasoline engine; exhaust gas recirculation technology; new EGR; inlet and exhaust system

目 录

第1章 绪论 1

1.1 环境现状 1

1.2 国内外研究现状及发展趋势 1

1.2.1计算机模拟技术的应用及优点 1

1.2.2 EGR系统国内外研究现状 2

1.3 论文的主要研究内容及目的 3

1.3.1 论文研究内容 3

1.3.2 论文研究目的 4

第2章 汽油机EGR系统设计 5

2.1 EGR系统介绍 5

2.2 EGR系统设计 6

2.2.1 确定EGR系统所需的进排气压差 7

2.2.2 确定低压与高压EGR循环 7

2.2.3 EGR阀的布置位置 8

2.3 EGR阀的选型和设计 8

2.3.1 温度要求 8

2.3.3 零件的布置、装配工艺 8

2.3.4 EGR 阀的主要设计参数、结构的确定 8

2.4 EGR冷却器的选型和设计 9

2.5 EGR管路设计 9

2.6本章小结 9

第3章 EGR系统的建模和仿真 10

3.1 发动机EGR系统的建模 10

3.1.1 新建模型 10

3.1.2 运行情况设定 12

3.2 EGR系统的仿真模拟 12

3.3本章小结 16

第4章 EGR系统的优化设计 17

4.1 改变进气入口位置 17

4.2 改变出口位置 23

4.3 本章小结 28

第5章 总结与展望 29

5.1 总结 29

5.2 展望 30

参考文献 31

致谢 33

第1章 绪论

• 1. 环境现状

能源消耗和汽车尾气中颗粒物、氮氧化物、CO₂排放带来了很严重的环境问题。近几年我国城市雾霾天气严重，汽车尾气排放难辞其咎，国家环境保护部提供的数据显示，2015年我国AQI指数超过300的严重污染城市有8个，邢台、保定、北京、石家庄、邯郸、衡水、赤峰、郑州；只有很少的城市达到了世界卫生组织空气质量标准。除了颗粒物排放，尾气中的CO₂排放虽然不会造成环境污染，但大气中CO₂浓度增加带来的全球变暖问题受到各国的强烈关注，夏威夷监测站检测数据显示，2013年大气中CO₂浓度超过了400ppm，比工业革命之前280ppm增大了42.86%，还有数据表明，欧共体国家机动车CO₂排放率达到了30%。

通用小型汽油机已成为我们生活中不可缺少的交通工具，在机械工业的各个领域都有极大地贡献，全世界每天都有数以万计的车辆被制造出来。随着排放法规的日益严格，通用小型汽油机尾气排放逐步成为一个新的难题。如今汽车产量呈上升趋势，将会有更多的城市关注环境问题。以后会出现越来越严格的排放法规去限制环境污染。