论柴油机基于VGT技术乘用车柴油机性能提高及其优化

论文导读：题的作用161.6本论文的结构和内容16-18第2章乘用车柴油机性能仿真基础模型18-332.1工作历程仿真数学模型建立18-252.1.1基于零维模型的缸内历程18-222.1.2进排气历程数学模型22-232.1.3涡轮增压器数学模型23-252.2GT-POWER的仿真模型建立25-302.2.1GT-Power数模准备262.2.2模型建立与参数定义26-302.3仿真模型的
摘要：随着节能和减排不足的日益突出，柴油发动机逐渐成为乘用车动力总成的主要选择之一。可变截面涡轮增压技术(VGT)和废气再循环技术(EGR)作为当代乘用车柴油机的关键技术，越来越被各大企业和科研机构所重视。发动机性能循环模拟软件GT-Power，在发动机设计参数优化和性能研发方面发挥着重要的作用。为此，本论文以国家高技术探讨进展计划[2008AA11A116]为依托，利用与实验数据校准过的预测精度良好的GT-Power数模，对柴油机匹配VGT以及EGR技术进行仿真浅析，并对其进行相互之间的优化匹配，旨在为VGT及EGR的台架标定实验寻求一种快捷策略，为实机制约对策的制定提供论述指导。本论文主要探讨工作和革新点如下：1)对柴油机工作历程进行数学描述，探讨了仿真计算的论述基础。建立了GT-Power仿真模型并借助实验数据，对仿真模型进行了校准验证，为后续仿真打下基础。浅析了柴油机与增压器匹配的论述与评价系统，并以此指导增压器的选型匹配。通过对不同增压器匹配结果的浅析，选择合适的增压器进行后续详细计算。2)以论述上浅析了VGT相对于常规涡轮增压器的匹配优势。分别选择不同工况进行计算，浅析不采取EGR时VGT开度对性能的影响。以外特性增压压力为目标，建立了基于VGT开度值的PID制约模型，得到各转速下的最佳VGT开度曲线。3)固定VGT开度，进行2500r/min不同负荷不同EGR率的性能仿真，浅析高压EGR引入对发动机进气情况以及性能的影响，并以此提出高压EGR的引入对VGT开度的要求。在选定工况进行VGT开度和EGR率两个参数的DOE仿真，考察二者共同作用下对发动机性能的影响。通过DOE后处理工具，选择合适的优化对策，最终得到选定工况下最佳的VGT开度和EGR率。利用该策略，将寻优推广到整个柴油机运转范围，得到二者的MAP。关键词：乘用车柴油机论文VGT论文EGR论文性能浅析论文优化探讨论文GT-Power论文
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Abstract6-10
第1章 绪论10-18

1.1 乘用车柴油机国内外进展近况10-11

1.2 乘用车柴油机主要技术手段11-14

1.2.1 柴油机 VGT 技术12-13

1.2.2 柴油机 EGR 技术13-14

1.3 发动机数值循环模拟技术进展近况14

1.4 VGT 和 EGR 与柴油机的优化匹配探讨近况14-16

1.5 选题的作用16

1.6 本论文的结构和内容16-18

第2章 乘用车柴油机性能仿真基础模型18-33

2.1 工作历程仿真数学模型建立18-25

2.

1.1 基于零维模型的缸内历程18-22

2.

1.2 进排气历程数学模型22-23

2.

1.3 涡轮增压器数学模型23-25

2.2 GT-POWER 的仿真模型建立25-30

2.1 GT-Power 数模准备26

2.2 模型建立与参数定义26-30

2.3 仿真模型的校准验证30-32

2.4 本章小结32-33

第3章 增压器选型匹配33-42

3.1 增压器选型预匹配论述33-38

3.

1.1 发动机动力性与进气流量和增压压力的联系33-35

3.

1.2 发动机与增压器匹配要求35-36

3.

1.3 增压器选型36-38

3.2 基于 GT-POWER 的增压器匹配仿真浅析38-41
3.

2.1 仿真模型的设置38-39

3.

2.2 不同 VGT 开度等转速匹配效果39-40

3.

2.3 不同转速等 VGT 开度匹配效果40-41

3.3 本章小结41-42
第4章 VGT 开度对发动机性能的影响浅析42-55

4.1 VGT 涡轮增压器匹配优势的论述浅析42-43

4.2 外特性工况浅析43-52

4.

2.1 VGT 开度对发动机外特性的影响43-46

4.

2.2 外特性最佳 VGT 开度的确定46-50

4.

2.3 最佳 VGT 开度与固定开度的性能比较50-52

4.3 不同负荷 VGT 开度对发动机性能的影响52-54
4.

3.1 计算工况设置52

4.

3.2 仿真结果浅析52-54

4.4 本章小结54-55
第5章 VGT 与 EGR 的 DOE 优化探讨55-68
5论文导读：率对增压压力及进气流量影响的浅析55-575.2EGR率对发动机性能影响的仿真探讨57-615.2.1计算模型的调整575.2.2计算结果浅析57-615.3某典型工况EGR率和VGT开度的DOE探讨61-665.3.1GT-Suite中的DOE介绍61-625.3.2DOE计算结果浅析62-645.3.3基于DOE的VGT开度和EGR率的优化64-665.4VGT开度和EGR率M
.1 EGR 率对增压压力及进气流量影响的浅析55-57

5.2 EGR 率对发动机性能影响的仿真探讨57-61

5.

2.1 计算模型的调整57

5.

2.2 计算结果浅析57-61

5.3 某典型工况 EGR 率和 VGT 开度的 DOE 探讨61-66
5.

3.1 GT-Suite 中的 DOE 介绍61-62

5.

3.2 DOE 计算结果浅析62-64

5.

3.3 基于 DOE 的 VGT 开度和 EGR 率的优化64-66

5.4 VGT 开度和 EGR 率 MAP 的获取66-67

5.5 本章小结67-68

结论与展望68-70
参考文献70-74
附录 A 攻读硕士学位期间发表的论文和参与课题74-75
致谢75