亿吨油当量,其中石油的消费量将达到 8.31 亿吨,是我国 2013 年石油消费量 4.88 亿吨的 1.71

倍,是我国 2013 年产量 2.1 亿吨的 3.95 倍,预计到 2030 年，中国石油消耗量的 80%需要进口

[4]。根据国内原煤和石油生产及消费的现状以及未来发展趋势，日益扩大的能源进口依存度，

势必将对我国能源的可持续发展以及国家安全造成威胁。 同时，环境的恶化也使世界各国制定的汽车排放法规越来越严格。在各国制定的不同的

排放法规中，以欧洲制定的排放法规最为严格，欧洲的排放法规对汽车的多种排放物都做了 规定，主要包括 CH、CO 和 NOx。欧洲从 1992 年实行第一号标准以来，至今已修改过五次 标准，于 2013 年开始实施第六号标准[5]。我国排放标准以欧洲排放标准为蓝本进行制定，目

前最严格的是国五标准，并将于 2023 年全面实行国五标准[6]。愈加严格的排放标准，对汽车 的节能减排提出了更高的要求，因此，人们开始探索新的汽车动力及开发先进技术以优化内 燃机性能。

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为了实现汽车动力清洁、高效以满足严格的排放标准的目标，目前正在开展的有三种方 法：先进内燃机技术、混合动力和纯电动汽车。虽然，一些纯电动汽车已经可以量产——例 如特斯拉，但是仍然面临着一些技术问题，如电池的体积较大和能量密度低等且价格昂贵[7]。 由于内燃机至今仍然是热效率最高，单位体积和单位重量功率最大（达 100kW/升）的原动 机，这使得开发先进内燃机技术和以先进内燃机为主要动力的混合动力技术成为当下切实可 行的发展方向。EGR 技术作为控制 NOX 的有效技术手段，而在内燃机上得到广泛使用。随着 全可变气门技术的发展，内部 EGR 策略因其优势也必将运用于发动机的排放处理。

1.2 内部 EGR 策略的特点及所面临的挑战

1.2.1 内部 EGR 的基本特点

内部 EGR 是一种通过改变气门正时实现 EGR 的方式。内部 EGR 有两种气门正时策略： 排气道 EGR(EPR)和燃烧室 EGR(CCR)。排气道 EGR 通过延迟排气门关闭直到进气冲程某一 角度时才关闭或在进气门行程中排气门二次开启（如图 1-2），使得在进气冲程中可以将上一 循环已排入到排气管中的废气再吸入气缸的一种实现内部 EGR 有效方法，这种方法通常称 为废气再吸入 EGR 策略也称为早期排气道 EGR 策略。燃烧室 EGR 是通过排气门早关（如图 1-3）将已燃的高温废气截留在气缸内的另一种实现内部 EGR 的有效方法。燃烧室 EGR 为了 获得足够量的已燃高温废气，采取提前关闭排气门的方法，这样可以将缸内尚未排出气缸的 高温废气截留于缸内，而相应的为了避免废气再倒流入进气管，进气门一般也采取晚开的策 略。这样，在换气过程中就形成所谓“负气门重叠角”，因此燃烧室 EGR 策略亦称为负气门 重叠策略（NVO  策略）。

与外部 EGR 相比，其有如下特点：

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1、不需要外加其他辅助设备，结构简单，响应快，应用方便；

2、可以避免再循环废气对进气管道的腐蚀，有利于提高系统的耐久性；

3、由于内部 EGR 直接截留或进气行程中再吸入废气，因此难以精确控制 EGR 率；

4、废气未经冷却直接留在气缸内或直接回流，将对新鲜充量进行加热，导致混合气温度 升高而不利于抑制 NOX 的生成[8]。因此在抑制 NOX 排放水平上效果要逊于外部 EGR。