【技术科普】非道路国三柴油机的新型技术路线：傻瓜式D-EGR
非道路国三柴油机齿轮传动噪声探索与减噪设计
非道路国三柴油机齿轮传动噪声探索与减噪设计在传统柴油机齿轮传动的设计过程中，人们往往只注重功能的实现和工作的可靠性，很少关心齿轮的运转噪声问题。
但随着人们对工作和生活环境舒适度要求的不断提高及国家对环保的要求，噪声问题也随之愈发凸显出来。
我们在与拖拉机、叉车、收割机械等配套试验过程中，用户提出考核整机的运转噪声。
为有效降低噪声，对非道路国三柴油机进行了系统探索。
一、齿轮传动系统的噪声分析在齿轮系统中，根据机理的不同，可将噪声分成加速度噪声和自鸣噪声两种。
一方面，在齿轮轮齿啮合时，由于冲击而使齿轮产生很大的加速度并会引起周围介质扰动，由这种扰动产生的声辐射称为齿轮的加速度噪声。
另一方面，在齿轮动态啮合力作用下，系统的各零部件会产生振动，这些振动所产生的声辐射称为自鸣噪声。
对于开式齿轮传动，加速度噪声由轮齿冲击处直接辐射出来，自鸣噪声则由轮体、传动轴等处辐射出来。
对于闭式齿轮传动，加速度噪声先辐射到齿轮箱内的空气和润滑油中，再通过齿轮箱辐射出来。
自鸣噪声则由齿轮体的振动通过传动轴引起支座振动，从而通过齿轮箱箱壁的振动而辐射出来。
一般说来，自鸣噪声是闭式齿轮传动的主要声源。
因此，齿轮系统的噪声强度不仅与轮齿啮合的动态激励力有关，而且还与轮体、传动轴、轴承及箱体等的结构形式、动态特性以及动态啮合力在它们之间的传递特性有关。
一般来说，齿轮系统噪声发生的原因主要有以下几个方面：（1）轮系及齿轮箱方面装配偏心，接触精度低，轴的平行度差，轴，轴承、支承的刚度不足，轴承的回转精度不高及间隙不当等。
（2）齿轮加工方面基节误差和齿形误差过大，齿侧间隙过大，表面粗糙度过大等。
（3）齿轮设计方面参数选择不当，重合度过小，齿廓修形不当或没有修形，齿轮箱结构不合理等。
（4）其他方面输入扭矩。
负载扭矩的波动，轴系的扭振，电动机及其它传动副的平衡情况等。
二、齿轮传动的减噪声设计基于以上分析，本文将重点从齿轮设计、齿轮加工以及轮系及齿轮箱三个方面展开详细讨论。
国三柴油机燃油系统结构原理
5.7.3 喷油器结构及原理介绍
潍柴喷油器
回油 口
接线 柱
进油 口
针 阀 喷油 嘴
球
柱
阀
塞
针阀 弹簧
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电磁 阀
回油管
插座
电磁阀 进油口
衔铁
球阀 泻油 孔 进油 控孔制 腔
柱塞
针阀弹簧
进油 槽 针阀 腔
针阀
工作原理
1）电磁阀断电：球阀关闭 控制腔压力＋针阀弹簧压力 > 针阀腔压力 针阀关闭，不喷射 2）电磁阀通电：球阀开启，泻油孔泻油 控制腔压力＋针阀弹簧压力 < 针阀腔压力 针阀抬起，喷射
✓ 国三：电路时间控制系统 取消了传统喷油泵的调速器、油门拉杆、停油拉杆、齿条、 齿圈 、滑套、柱塞旋槽。 喷油定时和喷油量由有ECU精确控制电磁阀所决定。 喷油定时: 由电磁阀通电（关闭）的时刻所决定。 喷油量: 由电磁阀通电、断电（关闭、开启）的时间长短 所决定。
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3、电控喷射系统分类
制角度； ➢ 喷油系统响应灵敏，能灵活方便的进行多次喷射； ➢ 高压喷射改善了进气和燃烧的混合及燃烧过程，降低了柴油机的
排放； ➢ 高压泵的驱动扭矩峰值小，机械噪音； ➢ 系统结构适应范围宽，均能与目前的小型、中型及重型柴油机很
好匹配。
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5.3、电控高压共轨系统组成
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动力性影响较大。
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二、电控高压喷油系统
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1、柴油机电控系统发展历史
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2、电控喷射系统特点
✓ 国二：机械位置控制系统 由喷油泵（调速器、齿条、柱塞、旋槽、齿圈、滑套、油门拉杆 、停油拉杆）、高、低压油管、喷油嘴等组成。 由油门拉杆、停油拉杆控制喷油泵机械调速器输出油量，喷油定 时为固定值。
非道路移动机械柴油机尾气标准和技术探究
内燃机与配件0引言如今非道路移动机械已经广泛地应用到了工业、建筑业以及农业等各个行业之中，对于各个行业都起到了非常重要的作用。
例如当前应用于建筑业中的推土机、压路机或者铺摊机等，应用在农业上的拖拉机以及收割机等。
通过这些大型设备的应用能够从很大程度上解放了传统的人力成本，并且同时提升了作业的效率以及作业的质量。
1非道路移动机械的排放及使用现状1.1使用范围大且数量多我国的非道路移动机械覆盖的行业非常广泛，并且因为非道路移动机械的成本较高，因此同时还具备了流动作业以及跨区域作业的特点。
目前同时还存在一个特点就是大部分的企业或者人员在采购对应的非道路移动机械时并不会去对应的部门进行登记，再加上目前我国针对于这方面的法律制度并没有明确的规定，机械使用人员就可以将机械的使用以及购买权纳入自身，从而导致了这类设备的使用以及购买就成为了个人行为，缺少了一定的约束性[1]。
1.2缺乏相关规章制度前文提到了目前我国对于非道路移动设备缺乏了对应的规章制度，从而导致了很多使用行为存在问题和缺陷，目前我国针对这方面的规章制度仅有《非道路移动机械用小型点燃式发动机排气污染物限值与测量方法》以及部分地方单位的准则，这类内容无法从根本上对尾气排放问题进行管理和制约，导致了在实际的使用过程中无法对使用者进行约束[2]。
目前针对于相关的处罚方式也缺乏对应的规章制度进行管理，导致了相关管理与执法人员在对非道路移动机械进行检查的时候也只能通过尾气的检测与评定来进行，然后通过告知的方式告诉使用者。
对尾气排放不合格的非道路移动机械设备也没法进行处罚或者修整，导致了使用者会更加肆意妄为的使用此类设备，无法从根源上对其进行整治。
1.3排放污染问题严重非道路移动机械设备相比较于其他应用于正常出行的交通设备来说会具备危害性更高的尾气，此类设备在实际工作的过程中往往会产生颗粒物含量非常高的尾气，其他用于正常交通出行的机动车相比较来说排放的尾气中的颗粒物含量会小很多。
潍柴工程机械用非道路三阶段发动机
机型型号
额定功率／转速 ／(kW／rpm)
最大扭矩／转速 ／(N.m)／rpm
WP3G65E30
48/2200
260/1400-1600
WP3G77E30
56.5/2200
300/1400-1600
WP3G79E30
58/2400
285/1400-1600
WP3G86E30
63/2200
335/1400-1600
(6) 传动系统：后置式齿轮系
统，剪切齿轮设计，运转平稳，噪声 低。
(7) 高可靠性：龙门式机体结 构，标配独特的“机体减振腹板”， 提高裙部刚度，采用合理的弧面设计 和有效的加强筋布置。
(8) 高原能力：可满足4000m以上 海拔使用。
表6 WP7系列工程机械用柴油机型谱表
机型型号
额定功率／转速／(kW／rpm)
750
WP4.1G88E301
65/2400
330/1400-1800
750
WP4.1G102E301
74.9/2400
380/1400-1800
750
60
300
60
300
40
200
200
40
20
100
20
100
0
0
0
0
800
1200
1600
2000
2400 800
1200
1600
2000
2400 800
产品特点： (1) 技术路线：电控高压共轨系 统，满足非道路三阶段排放，与其他 技术路线相比，具有燃烧效率高、噪
声小、振动低的优点。 (2) 舒适性高：采用燃油预喷技
非道路国四技术路线及拖拉机应用
2020年12月28日，生态环境部发布了《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）》（GB20891-2014）修改单和HJ1014-2020《非道路柴油移动机械污染物排放控制技术要求》，对GB20891-2014《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）》中第四阶段相关内容做了修改和补充，确定2022年12月全面实施。
生态环境部负责人表示，本标准相关要求与柴油车国五要求基本相当，采用选择性催化还原装置（SCR）和颗粒捕集器（DPF）是主流技术路线，部分厂商还会采用柴油氧化催化器（DOC）和废气再循环（EGR）等辅助技术。
这些技术在国五柴油车上已实现成熟应用，欧美非道路相应产品已在多年前供应市场。
如环保部负责人所言，常见的柴油机后处理系统包括DOC氧化还原系统、DPF柴油机颗粒捕集器、EGR废气再循环系统、SCR选择性催化还原系统等。
非道路国四法规新增颗粒物粒子数量（PN）限值要求，因此，技术路线中加装柴油颗粒捕集器（DPF）成为必要条件。
DOC氧化还原系统一般采用的氧化催化器是铂、钯等贵金属涂层的催化剂，具有很强的氧化作用。
它一般布置在前端连接增压器的出口处，主要功能是将废气中一氧化碳和碳氢化合物等氧化成二氧化碳和水，将部分的一氧化氮氧化成二氧化氮，提高SCR反应速度，同时将发动机后喷的柴油引燃，提高排气温度以达到DPF再生所需要的温度。
DPF柴油机颗粒捕集器可以有效地减少颗粒物的排放，先捕集废气中的颗粒物，然后再对捕集的颗粒进行氧化，使颗粒捕捉器再生。
DPF可辅助DOC处理废气中的一氧化碳和碳氢化合物，转化成二氧化碳和水；拦截废气中95-99%以上的颗粒物，二氧化氮与碳的被动再生反应，和氧气与碳的主动再生反应，都在DPF中进行。
当DPF中的碳烟达到一定量之后，需要再生DPF，即烧掉DPF中累积的碳烟，以便DPF能持续不断的收集排气中的颗粒物。
重型车用EGR国Ⅲ发动机的性能开发
重型车用 Ｅ Ｒ国Ⅲ发 动机 的性能开发 Ｇ
邱国平，凌建群 ，步裕方 ，吕纪斌
（ 上海柴油机股份有限公司， 上海 ２０３ ） ０４８
摘 要 介 绍 了重型 车 用 柴油机 从 国 Ⅱ升级 到 国 Ⅲ排 放 的 Ｅ ＧＲ 技 术路 线 。在 国 Ⅱ柴 油机 的基 础 上 ，通 过 燃 油 系统 、增 压 系统 、燃 烧 系统的 改进 ，采 用冷 却 Ｅ ＧＲ 技 术 ，进行 排 放优 化 试 验 ，
来稿 日期 ： ０ ９ １ １ ２０ － 卜 １
作者简介 ： 邱国平 （ ９ ７ ， 高级 工程师、 １ ６一） 男， 硕士 ， 主要研究方向为动力工程。
表 １ 发 动机开发 目标 和技 术指 标
发动 机 型 号 Ｓ ９ ２０ ３ Ｃ ＤＫ ９ Ｑ Ｂ
（ ）适 当 推 迟 供 油 提 前 角——降低 Ｎ ｒ排 放 ； ２ Ｃ ， （）采用高压喷射技术 （ ３ 喷射压力 １０Ｍ ａ ４ Ｐ ）——
最终柴油机通过 了Ｅ Ｃ Ｔ 、Ｅ Ｒ、加速烟度等排放检测试验 ，达到了国Ⅲ排放要求。 Ｓ 、Ｅ Ｃ Ｌ 关键词 ：发 动机 Ｅ ＧＲ 国 Ⅲ排放
Ｅｍｉ ｓ ｏ ｓ Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔｏ ａ ｙ Ｄｕ ｙ Ｄｉ ｓ ｌ ｓ ｉ ｎ ｖ ｌｐ ｎ ｆＨｅ ｖ ｔ ｅ ｅ
ａ ｄ ａ ｃ ｌ ｒ ｔ ｎ ｓ ｏ ｅ ｎ ｃ ｅ ｅ ａ ｏ ｍ ｋ ． ｉ
Ｋ ｙｗｏ ｄ ： ｎ ｉｅ， ｅ ｒｓ ｅ ｇｎ ＥＧ Ｒ， ｉａ Ｉ ｍ ｉｓｏ ｓ ｒ ｇ ｌｔ ｎ Ｃｈｎ Ｉｅ ｓ ｉｎ ｅ ｕａ ｉ 的迅速发展和汽车保有量的高速 增长 ．汽车产业正面临着汽车能源需求与大气环境 保护的双重巨大压力。发动机的有害排放物是造成 大气污染 的一个主要来源，发动机有害排放物对大
非道路移动柴油机械排放检验技术要求
附件2非道路移动柴油机械排放检验技术要求（试行）本检验规程的编制依据《非道路移动柴油机械排气烟度限值及测量方法》（GB 36886-2018）和《柴油车污染物排放限值及测量方法（自由加速法及加载减速法）》（GB 3847-2018）。
一、检验方法检测方法原则上应选用自由加载法。
装用非恒定转速下工作的柴油机的非道路移动柴油机械和车载柴油机设备在检验现场不能够完成其专用功能的一个流程时，或者非道路移动柴油机械和车载柴油机设备不具备加载负荷条件的情况下，经生态环境部门审核同意，现场检验人员可采用《柴油车污染物排放限值及测量方法（自由加速法及加载减速法）》（GB 3847-2018）规定的自由加速法进行烟度检测。
装用恒定转速下工作的柴油机的非道路移动柴油机械和车载柴油机设备应采用自由加载法。
（一）检验前准备工作1. 开展检测前，应根据检测系统的提示，完成自检流程和进行自校准。
检测用排放测试设备的工作原理、准确度应满足《柴油车污染物排放限值及测量方法（自由加速法及加载减速法）》（GB 3847-2018）和《压燃式发动机汽车自由加速法法排气烟度测量设备技术要求》（HJ∕T 395-2007）的相关要求。
不透光烟度计的采样频率不应低于1Hz。
2. 烟度检验前，受检机械装置的柴油机应充分预热（可以通过测得机油温度或其他方法判断发动机温度是否处于正常运转温度范围内），并且机械状态良好。
在机械装置连续测试过程中，应确保发动机处于正常工作的状态。
3. 在正式进行排放测量前，应采用三次自由加速过程或其他等效方法吹拂排气系统，以清扫排气系统中的残留污染物。
4. 烟度检验前，应对受检机械装置进行身份确认和安全检查，以确定受检机械装置能够进行后续的检测。
（二）自由加载不透光度烟度法1. 通过目测进行受检机械装置排气系统相关部件泄漏检查。
排气取样探头插入汽车排气管中至少400mm，如不能保证此插入深度，应使用加长管。
2. 根据受检机械装置的作业用途，现场检验人员确定加载负荷的方法。
国三柴油机燃油系统结构原理3电控机械泵+废气再循环系统
电子控制调速器，ECU接收各传感器信号并控制电子调速器控制输出油量，以
调整发动机转速。
2、废气再循环系统
2.1、废气再循环系统布置图
转速信号
压气机 涡轮
油门位置信号 水温信号
进气
阀
排气
发动机
废气通过该阀引入进气 管路
2.2、废气再循环系统工作机理： 其机理是通过排气管向气缸中添加一定量的已燃气体，一方面由于废气的 惰性，不参加化学反应，使进入缸内的混合气被稀释，减小了可燃气的发 热量，另一方面由于废气中大量的H2O和CO2等三原子分子的热容量高， 增大了混合气的比热容，所以能比同量的O2和N2更有效的降低缸内的高峰 温度。两者均使最高燃烧温度下降，从而使NOX排放降低。 EGR技术是目前降低发动机NOX排放的最实用和有效的措施，如果要满足 国三排放法规，除了在机内净化需要做大量工作之外，EGR系统可能是必 不可少的技术。 缺点：使得燃烧恶化,极易造成发动机烟度增大，HC 和CO 排放量增加,燃 油经济性恶化。
升级国四的能力，因此此技术路线为临时技废气再循环系统优缺点： 发动机整机价格在欧Ⅱ产品的基础上有所增加，但相对单体泵及共 轨国三产品有较大的成本优势。 产品技术含量相对较低，因此对服务及配套没有较大的技术障碍， 对现有服务及配套人员稍加培训即可满足对外的服务与配套工作。 机械泵+废气再循环系统+排气后处理措施技术的国三发动机不具备
三、电控机械泵+废气再循环系统
1、电控机械泵
电控机械泵与传统机械式喷油泵同为位置控制系统。其不同点如下： 传统机械式喷油泵：由喷油泵（调速器、齿条、柱塞、旋槽、齿圈、滑套、 油门拉杆、停油拉杆）、高、低压油管、喷油嘴等组成。由油门拉杆、停油
单缸柴油机的非道路国三排放开发
单缸柴油机的非道路国三排放开发
刘志华;张庆;陈希颖;白冲;李训武
【期刊名称】《现代车用动力》
【年(卷),期】2016(000)002
【摘要】为了使115 mm缸径单缸柴油机满足非道路柴油机第三阶段排放要求,对其进行了试验研究,分析了其所应采用的技术路线,适当改进了柴油机本体结构,减小喷油器安装倾角,同时将燃油系统喷射压力由44 MPa提高至60 MPa以上,优化设计紧凑的燃烧室形状,匹配了合适的气道涡流比,排放试验结果表明,采用优化设计后的方案,柴油机满足排放法规要求.
【总页数】5页(P39-43)
【作者】刘志华;张庆;陈希颖;白冲;李训武
【作者单位】中国一汽无锡油泵油嘴研究所,江苏无锡214063;中国一汽无锡油泵油嘴研究所,江苏无锡214063;中国一汽无锡油泵油嘴研究所,江苏无锡214063;中国一汽无锡油泵油嘴研究所,江苏无锡214063;中国一汽无锡油泵油嘴研究所,江苏无锡214063
【正文语种】中文
【中图分类】TK424.5
【相关文献】
1.满足非道路国三排放单缸柴油机燃油喷射系统优化 [J], 张庆;刘志华;陈希颖;张珂;白冲;李训武
2.热式气体质量流量计在非道路单缸柴油机排放试验中的使用及其测量不确定度的计算 [J], 王冬;姜伟;陈斐;邹康平
3.热式气体质量流量计在非道路单缸柴油机排放试验中的使用及其测量不确定度的计算 [J], 王冬;姜伟;陈斐;邹康平
4.某高压共轨柴油机非道路国三排放控制研究 [J], 赵芳芳;丁艳;黄全有;杨云辉;郭志刚;付艳萍;孙红军
5.单缸柴油机的非道路国三排放喷油器总成开发 [J], 倪桥
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
非道路用柴油机排放现阶段及国四排放升级
非道路用柴油机排放现阶段及国四排放升级作者：马辉林来源：《科技创新与应用》2017年第32期摘要：文章介绍非道路用柴油机排放现状，结合非道路用柴油机的特点，分析非道路国四技术路线，供业内同仁以及关注非道路排放法规的有关人员参考。
关键词：非道路用柴油机；排放限制；技术路线；国四排放中图分类号：TK42 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）32-0179-02前言随着我国道路用柴油机排放法规日益严格，道路用柴油机已实施国五排放阶段，国六排放阶段实施迫在眉睫。
随着城市建设、农业发展，各类非道路移动机械在市场、生活中的应用迅速发展，非道路用柴油机的污染日益凸显，对其进行污染物排放控制的需要也越来越迫切。
2014年5月正式发布了《非道路机械用柴油机排气污染物排放限值与测量方法（中国三、四阶段）》，随着非道路国三排放标准的实施，工程机械、农业装备机械用柴油机的技术升级到整车匹配都迎来了一次升级风，其产生的环境效益也非常庞大，因此对非道路用柴油机排放技术尤其是该技术的关键技术进行深入研究和分析很有必要。
1 我国非道路用柴油机的国三排放现状非道路移动机械指的是以内燃机为动力的各种移动式机械设备，如工程机械、农业机械、发电机组等，与道路车辆同属移动污染源范畴。
我国非道路用柴油机每年新增约200万台左右，全国每年超过1亿吨的柴油消耗总量中，约有20%用于各类非道路移动机械。
这些非道路移动机械是氮氧化物的重要排放源，初步估算每年约排放氮氧化物200万吨以上。
面对无比严重的污染问题，2014年5月国家环保部发布了《非道路机械用柴油机排气污染物排放限值与测量方法（中国三、四阶段）》，从国二阶段到国三阶段，主要降低氮氧化合物（NOx）和碳氮化合物（THC），根据发动机功率的不同，降低幅度约30%-45%，国三阶段与国二阶段的污染物排放检测方法相同，与国三阶段新增加了排放控制耐久性要求（详见GB20891-2007和GB20891-2014），第二阶段和第三阶段非道路机械用柴油机排气污染物排放限值见表1。
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【技术科普】非道路国三柴油机的新型技术路线：傻瓜式
D-EGR
-----【专家来信】-----众所周知，柴油机减排的重点和难
点是氧化物（NOx）和颗粒（Pt），尤其是NOx与Pt间的权
衡，以及NOx与柴油机燃油耗（ge）间的权衡。 我国车用
柴油机的排放已经进入国四（部分城市国五甚至国六）阶段，
在柴油机的节能减排上已积累一定经验。如降低柴油机的
Pt，需适当提高燃油系统的喷射压力。由于非道路柴油机运
用范围的特殊性，车用柴油机部分节能减排的经验可以运用
到非道路国三，全盘采用车用国四方案并不适合，如降低柴
油机NOx，我国车用柴油机通常采用的SCR路线，而非道
路柴油机添加尿素并不方便。 今天笔者向大家介绍一种新
型的、适用于非道路的排放技术路线---D-EGR。 D-EGR是
指内燃机的部分气缸（或部分排气道）废气经EGR冷却器
直接进入进气管。傻瓜式D-EGR解决了EGR柴油机EGR
率控制难题，并对NOx控制具有很好的鲁棒性、一致性。 我
国现有的燃油系统（包括燃油的品质）可以完全满足非道路
国三柴油机颗粒限值要求。采用傻瓜式D-EGR装置，虽然
柴油机燃油耗提高1%左右，但NOx排放可以更好的满足非
道路国三柴油机限值要求。D-EGR柴油机，是根据国内燃油
系统量身定制的非道路国三柴油机。 “十三五”期间，国
家提出的“一带一路”发展战略，推进了亚欧非国家和地区
交通、能源等基础设施建设；提出的拓展和实施国内重大公
共设施和基础设施工程、推广农业现代化、以及城市和社会
主义新农村城镇化建设，都将为内燃机产品提供一个非常广
阔的市场。在这个非常广阔的市场中，傻瓜式D-EGR柴油
机实现非道路国三柴油机节能减排“直道超车”。 1、非道
路国三柴油机限值与车用柴油机限值对比非道路国三柴油
机NOx的限值（最大功率Pmax≥75）较车用国四限值稍宽
松，Pt的限值较车用国二宽松较多。NOx+HC、Pt具体限值
见下表。注1：车用国四限值NOx、HC是分开单独限制。
注2：为简化NOx分析：本文所指非道路国三柴油机，功率
范围是75≤Pmax＜560。本文的分析结果同样可用于功率范
围是37≤Pmax＜75和Pmax＞560的柴油机，对D-EGR率
相应减小即可。 国家对非道路柴油机节能减排的要求和相
应的法规的出台，促进了非道路柴油机整体水平的提高，为
柴油机可持续发展和提高国际竞争力打下了坚实的基础。
2、车用柴油机燃油系统的技术进步，解决了非道路国三柴
油机Pt的难题。根据AVL公司Rolf Dreisbach的研究：增压
中冷柴油机，燃油系统的喷射压力达900 - 1000bar，柴油机
颗粒排放物可以满足车用柴油机国二限值（Pt
【车用EURO2（国二）排放燃油系统要求】我国车用燃油
系统的发展，机械燃油系统、电控燃油系统（单体泵、共轨），
均可满足喷射压力达1000- 1200bar的要求。 3、降低非道路
国三柴油机NOx的二条技术路线：SCR、EGR3.1 SCR路线
SCR路线，柴油机不牺牲燃油经济性，增加SCR增加后处
理。此路线，欧洲较多采用又称欧洲路线。同时，SCR路线
排放达标成本较高。 由于中国非道路用柴油机使用地域非
常广泛，特别是一些偏僻的地方，添加尿素很不方便。SCR
路线在中国非道路国三柴油机中采用较少。 3.2 EGR路线
EGR路线，是将一小部分燃烧废气从排气管引入进气管与新
鲜充量混合，降低柴油机的最高燃烧温度和燃料燃烧时的氧
气浓度，从而降低NOx，对燃油经济性有一定牺牲。该路线
在美国使用较多, 又称美国路线。 柴油机在保证空燃比的情
况下，EGR率越高，NOx-Fuel Consumption Trade-off 向左下
方移动。RICARD公司Andrew Nicol研究的在不同的EGR
条件下NOx-Fuel Consumption Trade-off。【不同EGR条件下：
NOx-Fuel Consumption Trade-off】 EGR技术难点是EGR的
导入和EGR率的控制。根据RICARDO公司Andrew Nicol
研究。柴油机满负荷，EGR率在10-18%，NOx排放物可达
3.0~3.5g/kW.h。【NOx-EGR RateTrade-off】 4、D-EGR的历
史4.1 日本IHI发明D-EGR1998年石川岛播磨重工业株式会
社（IHI）发明了D-EGR原型（图4）。在原型图中，有两个
气缸是D-EGR气缸。此时，柴油机可大幅降低NOx。但该
发明有较大的排气脉冲，造成柴油机在进气过程中，每个气
缸进入的废气量严重不均匀，使柴油机部分气缸的碳烟较
高，从而使该发明的实用价值不高。【IHI柴油机D-EGR示
意图】 4.2 美国SwRI申报了改进的D-EGR系列发明关于
D-EGR节能减排方案，美国西南研究院（SwRI）进行了较
多研究，并申报了一系列有关D-EGR的改进发明。下图是
SwRI的D-EGR（汽油机）方案的示意图。【SwRI汽油机
D-EGR示意图】 5、D-EGR的再创新，傻瓜式D-EGRD-EGR
的不足是每缸进入的废气量不均匀，严重影响柴油机的碳烟
排放。在D-EGR气缸与进气管之间增加稳压装置（创新点），
图6、图7在原有D=EGR的基础上，增加了稳压箱（Stabilizing
Box）。稳压装置的容积越大，D-EGR气缸的排气脉冲就越
小，如稳压装置的容积等于柴油机的总排量。 所谓傻瓜式
EGR，即在柴油机转速、负荷变化时，EGR率无需调整、基
本保持不变。 5.1 傻瓜式六缸D-EGR示意图图6的第6缸
气缸是D-EGR气缸，EGR率是16.7%。【傻瓜式六缸柴油机
D-EGR示意图】 5.2 傻瓜式四缸D-EGR示意图图7的第4
缸的一半气缸是D-EGR气缸，EGR率在12.5%左右。【傻瓜
式四缸柴油机D-EGR示意图】 6、傻瓜式D-EGR的特点 6.1
NOx满足非道路国三限值，燃油耗增加1%左右AVL公司
Wolfgang Cartellieri等试验研究，满足欧4的ESC循环工况
的NOx限值（图8），高压EGR柴油机燃油耗增加5%左右；
低压EGR柴油机燃油耗增加1.5%左右。由CAE模型分析可
知，D-EGR的泵气损失明显低于高压EGR、低压EGR。初
步分析，傻瓜式D-EGR柴油机满足非道路国三NOx限值，
燃油耗将提高1%左右。
【EGR系统节能潜力】
6.2傻瓜式D-EGR对EGR率控制，与增压系统的增压压力
建立无任何关系无论是WGT增压器、还是VNT增压器，
D-EGR对增压系统效率的影响非常小。即傻瓜式D-EGR，
可以把EGR对柴油机功率的减小降到最低。 6.3 傻瓜式
D-EGR柴油机，无空气流量计、无节气门、无EGR阀。傻
瓜式D-EGR装置，D-EGR气缸确定了EGR率；非道路国三
无OBD要求，即无需空气流量计、无需节气门，最大限度
的降低了进气系统的阻力。 傻瓜式D-EGR装置的稳压箱
（Stabilizing Box），确保柴油机每缸进入的废气量趋向一致，
即无需EGR阀。傻瓜式EGR降低了车用EGR系统复杂性、
提高了EGR系统可靠性，并降低非道路柴油机排放升级成
本。 6.4 傻瓜式EGR，对燃油系统、燃油品质要求低傻瓜
式D-EGR，对于非道路国三排放标准，对燃油系统的要求降
到最低（机械燃油系统，也可轻松满足国三排放限值）。燃
油系统是机械泵或电控单体泵，对燃油品质的要求也降到最
低。傻瓜式D-EGR柴油机，是根据国内燃油系统量身定制
的非道路国三柴油机。 6.5傻瓜式EGR，所有工况NOx排
放物均较低傻瓜式D-EGR，柴油机在非排放监测区与排放监
测区，NOx排放物均较低；傻瓜式D-EGR柴油机，无需因
为环境温度太低而加大NOx排放物。 因此，傻瓜式D-EGR
非道路国三柴油机可实现节能减排“直道超车”。