基于柴油机的vgtegr涡轮增压工作特性研究及仿真

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1、：ＴＫ４０２分类号单位代巧：１０２２０密级：ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ硕ｉ研究生学位论文Ｉ３论文题目：基于柴油机的ＶＧＴ／ＥＧＲ渦轮增压工作特性研究及仿真硕ｉ生ｉ杨小亮指导教师李宝彥教授ｉ学科学业：动力工程及工程热物理研究方向流体机械及工程ｉ２０１５年６月１２日学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在指导教师的指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他

2、个人己经发表或撰写过的研巧成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名；日期：学位论文使用授权声明本人完全了解东北石油大学有关保留、使用学位论文的规定。学校有权保留学位论文并向国家主管部ｎ或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅，可＾文采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，可布论文的全部或部分内容。东北石油大学有权将本人的学位论文加入《中国优秀硕±学位论文全文数据库》、《中国博±学位论文全文数据库》和编入《中国知识资源总库》。保密的学

3、位论文在解密后适用本规定。学位论文作者签名Ｉ）论文指导教师签名；私Ａ指导小组成员签名：ThesisfortheMasterdegreeinEngineeringBasedonTheDieselEngineVGT/EGRTurbochargerPerformanceCharacteristicsStudiesandSimulationCandidate：YangXiaoliangTutor：LiBaoyanSpecialty：PowerEngineeringandEngineeringThermophysicsDateo

4、foralexamination：12thJune.2015University：NortheastPetroleumUniversity东北石油大学硕士研究生学位论文基于柴油机的VGT/EGR涡轮增压工作特性研究及仿真摘要近年来，能源危机和环境污染问题日益严重，对内燃机节能减排的研究与人类生产和生活密切相关，具有十分重要的现实意义。为此，内燃机减排方法与技术不断涌现，主要包括可变截面涡轮增压技术与废气再循环技术。由于可变截面涡轮增压技术具有低速扭矩大、瞬态响应快、适应范围广等显著优点，废气再循环技术具有降低气缸热负荷、减少NOx排放等显著

5、优点，所以被公认为目前最有发展前景的内燃机节能减排方法与技术。本文将可变截面涡轮增压技术与废气再循坏技术相结合，通过改进涡轮的结构、VGT组件的安装方式以及VGT执行机构，实现了可变截面涡轮增压器喷嘴环的高精度控制，在保证动力性前提下，减少了耗油量，降低了碳烟-NOx的排放，达到了预期指标。此方法的基本原理是，首先，采用两相4拍步进电机驱动喷嘴环转动，改变喷嘴环的转角位置来改变涡轮流通面积，进而控制增压器转速和增压压力。柴油机低速时，通过减小涡轮流通面积而使增压压力提高，改善柴油机的低速特性；在柴油机高速时，逐渐增大涡轮流通面积，降低增压压

6、力，使增压器不至于超速，同时不会损坏高速工况时柴油机的经济性。其次，采用节气门EGR系统，通过控制柴油机不同工况下的EGR率，降低碳烟-NOx的排放。为此，研制了VGT/EGR系统：采用步进电机驱动VGT喷嘴环，既可以实现正向运动，也可以实现反向运动；VGT组件嵌入涡轮中，空间利用率高，安装便捷；在涡轮前引入EGR系统，形成外部高压EGR系统。利用所研制的VGT/EGR系统，在GT-power软件中，对一台六缸直喷柴油机的涡前压力、增压压力、燃油经济性、进气量、空燃比以及碳烟-NOx排放在不同转速和不同负荷下进行仿真分析。通过对仿真数据的分

7、析可知：首先，无论是涡前压力还是增压压力，该系统均高于常规增压器系统，并且随着转速的增大，压差越大，容易实现EGR效果。其次，该系统的进气量和空燃比较高。当中低转速，EGR率12%以上时，燃油消耗量较低；当高转速时，燃油消耗量偏大，但能够保证高转速的动力特性。第三，通过可变截面涡轮增压技术与废气再循环技术相结合，当NOx的排放满足国四要求时，中低转速下碳烟降低了50%左右。因此，与常规增压方法相比，该系统在柴油机节能减排性能上具有显著优势。关键词：柴油机；可变截面涡轮增压器（VGT）；废气再循环（EGR）；系统仿真II东北石油大学硕士研究生

8、学位论文BasedonTheDieselEngineVGT/EGRTurbochargerPerformanceCharacteristicsStudiesandSimulati