杨仕臣，万明定，申立中，王正江，黄粉莲

柴油机瞬态VNT开度优化研究

杨仕臣，万明定，申立中※，王正江，黄粉莲

（昆明理工大学云南省内燃机重点实验室，昆明 650500）

瞬态工况下，可变喷嘴涡轮增压器（Variable Nozzle Turbocharger，VNT）开度的调节对柴油机增压压力、扭矩响应及污染物排放具有较大影响。为优化瞬态工况下VNT开度，实现瞬态工况下柴油机与VNT的协调控制，该研究以配备VNT的高压共轨柴油机为对象，通过台架试验研究了不同转速下负荷1、3和5 s从0瞬变至50%、75%和100%时，不同VNT开度对柴油机瞬态性能及排放的影响。结果表明：2 000 r/min下，负荷1、3和5 s从0瞬变至50%、75%、100%的过程中，VNT开度对负荷1 s瞬变工况的影响比3和5 s明显；随着VNT开度减小，增压压力响应时间逐渐缩短，扭矩响应时间先减小后增大。1 600、2 000和2 600 r/min下，负荷1 s从0瞬变至75%的过程中，NOx体积分数先增大后减小，然后再逐渐增大趋于稳定；颗粒物数量（PN）峰值随VNT开度的减小而增大。综合考虑柴油机瞬态响应和排放，对全工况范围下柴油机的VNT开度控制进行优化，获得了柴油机瞬态工况下的优化VNT开度协调控制方案，并进行WHTC循环试验，结果表明：与原机相比，冷、热态下WHTC循环扭矩回归线的截距分别下降0.03和0.37，标准偏差分别下降0.11和1.07；WHTC冷、热态循环NOx比排放与原机相比分别下降7.59%和2.21%；颗粒物排放量（PM）下降8.64%和25.28%；PN下降6.74%和12.4%。研究结果可为柴油机瞬态工况下VNT的协调控制提供参考。

柴油机；排放；瞬态工况；VNT开度；WHTC循环

0 引 言

车用柴油机在实际运行中频繁处于加减速和负荷变化等瞬态工况，瞬态工况占66%～80%[1]。由于增压器迟滞[2-4]等原因，增压压力及进气量的变化速率滞后于喷油量的变化速率[5-6]造成瞬态工况下柴油机性能和排放恶化[7-11]。……