低壓EGR技術通過精確控制廢氣再循環(huán)，實現(xiàn)燃燒溫度下降與NOx減排，結合先進算法優(yōu)化燃油經(jīng)濟性。該技術面臨耐久性與控制精度挑戰(zhàn)，但在混動系統(tǒng)中展現(xiàn)出顯著節(jié)能潛力，未來或成內(nèi)燃機減排主流方案。

低壓EGR（廢氣再循環(huán)）技術與算法解析一、低壓EGR的核心技術原理

低壓EGR系統(tǒng)通過將廢氣從渦輪增壓器下游（即渦輪機后）引出，經(jīng)冷卻和流量控制后重新導入壓氣機前端，與新鮮空氣混合進入燃燒室。其核心目標是下降燃燒溫度（一般下降150-200°C），抑制氮氧化物（NOx）的生成，同時優(yōu)化燃油經(jīng)濟性。
關鍵機理：

溫度控制：廢氣中的惰性氣體（CO?、H?O）稀釋氧氣濃度，下降燃燒峰值溫度，從而減少NOx生成（可下降排放高達50%-80%）。壓力管理：低壓EGR廢氣壓力較低（通常低于進氣歧管壓力），需通過混合閥調(diào)節(jié)負壓差，確保廢氣流量穩(wěn)定。路徑設計：廢氣經(jīng)過渦輪后溫度下降（約200-400°C），且經(jīng)過后處理系統(tǒng)（如DPF、催化器）過濾，減少顆粒物對壓氣機和中冷器的污染。二、低壓EGR系統(tǒng)的關鍵組件與技術特性1.EGR閥：蝶閥式設計：采用通流能力更強的蝶閥（而非高壓EGR的提升式閥），以滿足低壓差下的高流量需求。集成驅(qū)動：如Pierburg的蝶閥采用直流電機+兩級傘齒輪單元，兼具進氣節(jié)流功能，可精確控制開度（偏差<±2%）。耐腐蝕材料：外殼為鋁壓鑄件，閥體采用耐高溫合金鋼（耐受700°C高溫和3bar壓力）。2.混合閥（TVA/Throttle Valve）：功能：通過調(diào)節(jié)進氣側(cè)壓力梯度，增強EGR閥兩端的壓差，確保廢氣流量達標。閉環(huán)控制：PID算法根據(jù)目標與實際開度差值動態(tài)調(diào)整，優(yōu)化響應速度。3.傳感器網(wǎng)絡：壓差傳感器：監(jiān)測EGR閥進出口壓差，結合溫度傳感器數(shù)據(jù)計算實時廢氣流量。氧傳感器：檢測混合氣氧濃度，用于EGR率閉環(huán)修正（如長城汽車的氧濃度反饋算法）。4.EGR冷卻器：高效熱交換：采用水冷式內(nèi)鰭片設計，將廢氣溫度降至130°C以下，提升NOx減排效率。旁通閥：在冷卻液溫度<60°C時啟用，避免冷凝水腐蝕管路。三、低壓EGR的控制算法與實現(xiàn)1.EGR率計算模型：理論公式：基于氣體動力學方程，通過壓差（ΔP）、溫度（T）和閥門開度（A）計算流量（Q）：

其中，

為進出口壓力比，

為氣體比熱容比。

修正算法：引入冷卻液溫度、進氣溫度等參數(shù)，通過映射表或多項式擬合修正目標EGR率。2.動態(tài)控制策略：抗擾動算法：謝輝課題組提出基于進氣流量濾波與預測型總擾動觀測器的控制方法，解決低壓EGR的強脈動和時滯問題。瞬態(tài)響應優(yōu)化：在節(jié)氣門急閉時，通過排氣壓力延遲補償算法減少EGR率波動。3.故障診斷與容錯：失火率監(jiān)控：當冷卻液溫度低或燃燒不穩(wěn)定時，動態(tài)下降EGR率（如東風汽車的修正系數(shù)調(diào)整法）。冷凝水管理：中國一汽的專利方案通過檢測液體水量和發(fā)動機工況，動態(tài)調(diào)整EGR閥開度以避免燃燒失穩(wěn)。四、低壓EGR與高壓EGR的技術對比

維度

低壓EGR

高壓EGR

廢氣來源

渦輪下游（DPF后）

渦輪上游（排氣歧管）

壓力特性

低壓差（0.1-0.5bar），需混合閥輔助

高壓差（1-2bar），流量易控制

響應速度

較慢（管路長，氣體流速低）

快（管路短，氣流速度高）

覆蓋工況

全工況（包括高負荷）

中低負荷為主

污染風險

廢氣潔凈（經(jīng)過后處理），對壓氣機污染小

未過濾廢氣易造成壓氣機積碳

成本與復雜度

系統(tǒng)復雜（需多傳感器、混合閥），成本較高

結構簡單，標定成熟，成本較低

減排效果

NOx減排率高達80%，可減輕SCR系統(tǒng)負擔

減排率約50%，需依賴SCR補充處理

五、實際應用與創(chuàng)新案例1.吉利雷神智擎Hi·X混動平臺：采用低壓水冷EGR+雙傳感器瞬態(tài)控制技術，實現(xiàn)閉環(huán)EGR率控制，熱效率提升至43.3%。2.比亞迪DM-i混動系統(tǒng)：EGR率提升至25%，結合深度米勒循環(huán)，綜合油耗下降14%。3.博格華納IST技術：將廢氣動能轉(zhuǎn)化為進氣預旋，提升渦輪效率，同時減少遲滯現(xiàn)象。六、技術挑戰(zhàn)與未來方向耐久性問題：廢氣冷凝水對管路和壓氣機的腐蝕需通過涂層技術（如陶瓷涂層）解決。控制精度提升：AI驅(qū)動的模型預測控制（MPC）有望進一步優(yōu)化動態(tài)響應。系統(tǒng)集成：與48V輕混、熱管理系統(tǒng)的協(xié)同設計將成為提高能效的關鍵。

通過上述技術與算法的協(xié)同，低壓EGR不僅成為滿足國六/歐六排放標準的核心技術，更在混動系統(tǒng)中展現(xiàn)了顯著的節(jié)能潛力。其復雜性與高成本正隨著規(guī)?；a(chǎn)和技術迭代逐步優(yōu)化，未來或?qū)⒊蔀閮?nèi)燃機減排的主流方案之一。