增压柴油机加速过程炭烟排放的仿真研究

施 新，李 斌

（北京理工大学 机械与车辆学院，北京100081）

采用涡轮增压技术可以提高柴油机功率密度、降低油耗和排放，但是由于增压器的滞后效应，柴油机在加速过程中炭烟排放升高［1－2］。可变截面涡轮增压器（VGT）可以实现与柴油机在不同工况下的良好匹配［3－4］，通过改变VGT喷嘴环角度，可以提高增压器转速，改善增压器的滞后效应，以降低柴油机加速过程的炭烟排放。目前，对柴油机加速过程排放的研究主要集中在对喷油规律的改善［5－6］，而对加速过程可调涡轮控制规律的研究较少。本文对柴油机定转矩加速过程进行了仿真，计算了柴油机负荷、加速时间、VGT开度等因素对加速过程炭烟排放的影响，并对加速过程中VGT控制规律进行了计算。

1 原机模型的建立与验证

本文的研究对象是英国Jaguar公司的Lion V6涡轮增压柴油机。该柴油机结构为V形6缸，匹配双涡轮增压器，每3个气缸连接一个增压器。其结构参数和性能参数如表1所示。

表1 Lion V6柴油机主要技术参数

1.1 模型的建立与验证

仿真软件采用Ricardo公司的 WAVE软件，燃烧模型采用Wiebe模型，该燃烧模型将燃烧过程分为预混燃烧阶段和扩散燃烧阶段，可以比较精确的计算柴油机的动力特性。为了计算柴油机的排放特性，需要在燃烧模型中加入Diesel Jet模型。在Jet模型中，按照燃油的喷射距离，气缸内空间被划分为几个区域分别作为仿真计算的单元。

在仿真计算中，VGT开度设置与发动机试验时一致（表2）。选取发动机外特性上7个转速进行计算，并与试验结果进行了对比（图1）。……