涡轮增压和废气再循环耦合的HSDI柴油机清洁燃烧机理研究

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2、c0fD()ctorofEn舀me血ginVellideEnginee血gintheGraduateSchool0fHun姐UIliVersitySupervi∞rProfessorUUJingpingDecember，2011湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：算勿议

3、妙聃办?1年I蚜多日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“√’’)作者签名：留易诜之秒剥醛轹印竹日期：知

4、{年{2，其乡日日期：踟、【年『z月尸日涡轮增压和废气再循环耦合的HsDl柴油机清洁烧机理研究摘要

5、现代高速直喷(HighSpeedDirectInjection'简称HSDI)柴油机是乘用车节能减排最有效的技术之一。HSDI柴油发动机兼备传统柴油机和汽油机的卓越性能：油耗低、低转速高扭矩和升功率大等优点。随着节能和减排问题的日益突出，国内多数汽车企业已经把节能减排的“重担”落在HSDI柴油机上。然而，柴油机传统燃烧方式的燃烧路径经过了r一西图中的碳烟和N0x易生成区，造成碳烟和NOx缸内源排放较高，达到欧Ⅳ和欧V排放标准需要采用复杂的后处理系统。因此，探索可行的清洁高效的燃烧系统，减轻后处理系统的负担和降低后处理系统成本已成为世界柴

6、油动力汽车发展的当务之急。为了实现HSDI柴油机清洁燃烧，使缸内Nox源排放量达到欧V标准，同时尽可能地降低碳烟的排放量，本文通过仿真与试验相结合的方法，探索了HSDI柴油机通过增压后缸内引入大量冷却EGR实现稀释低温清洁燃烧相关技术路线和优化方法，包括增压技术和EGR控制技术。重点分析了EGR率和喷油规律等参数对缸内喷雾燃烧过程的机理和品质特性。论文研究的主要内容及创新性有以下几方面：1．)分析HSDI柴油机原机(采用单级VGT增压方式)的源排放特性，然后利用整车动力学仿真平台(肝dr-ve)将原机搭载于某轿车上进行NEDC和兀’P7

7、5道路循环仿真分析，了解该发动机在这两个典型道路循环行驶工况下的工作区域以及对应工作区域的排放特性。分析结果得知HSDI柴油机应重点改善中低转速中低负荷的排放特性，同时为后期研究稀释低温清洁燃烧发动机工况点的选取提供重要依据。∞通过反求方法建立了EGR率对增压压力的变化关系式和HSDI柴油机性能仿真模型，得到了多工况点最优VGT开度以及相应的EGR率。研究结果表明，对单级增压而言，增压压力随EGR率增加而增大，当EGR率增加到50％时，增压压力应达0．4MPa以上：对于两级增压而言，两级增压器分担的增压比相等，将造成大部分工作点处于压气

8、机的低效区，不利于提高发动机的燃油经济性；增压压力压比分配应一级大一级小，有利于提高增压系统的效率和整机的燃油经济性。31针对内燃机各缸新鲜空气进入量和EGR量不均匀性带来的各种问题，建立了发动机稳态和瞬态进气过程1D&3D耦合仿真平台。利用该平台，研究分析了发动机稳定工况和多种变工况下新鲜空气和EGR的各缸均匀性，包括变工况过程中不同气缸同类气道的进气流量均匀性，以及各缸进气量大小的变化规律。此外，还研究了变工况过程中喷油量变化结束后，进气总量、新鲜空气、EGR、空燃比和BMEP的变化规律，以及趋于稳定的响应时间和响应特性。提出了一种

9、EGR和新鲜空气各缸平衡快速响应的控制方法，该方法获得一项国家发明专利。通过建立该分析手段可以更好地分析和优化Ⅱ博上学位论文各缸的进气均匀性和响应特性，为了解发动机瞬态行为提供了重要的监测和分析手段，也为保