张志文，王 晓，王彦清，韩文艳

(1.中北大学 能源动力工程学院，山西 太原 030051； 2.中国煤炭科工集团 太原研究院有限公司，山西 太原 030006)

0 引 言

防爆车辆被广泛应用于国内矿井生产中，防爆柴油机由于其效率高、安全性高、维护费用低等优点而被作为防爆车辆优选的动力源.然而，由于矿井下空气质量差，加之柴油机燃烧排放出大量的氮氧化合物(NOx)和颗粒物，使得井下作业环境十分恶劣，对人员的身体健康造成了极大的危害[1-3].因此，发动机排放控制成为了汽车行业亟待解决的重要问题.目前，废气再循环(EGR)是控制柴油机NOx排放的有效手段[4]，但需要对EGR率进行最优控制才能在保证发动机的动力性前提下，提高燃油经济性并尽可能降低其NOx的排放[1].

随着国家排放法规的完善和节能减排要求的提高，防爆柴油机的排放控制指标也在不断提高.GB 20891-2014《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》的出台与实施，对防爆柴油机国Ⅲ排放技术升级提出了新的挑战.与国Ⅱ相比，国Ⅲ排放限值更加严格.HC+NOx各功率段排放限值变化较大，降幅约为30%～40%；PM只在Pmax<37 kW功率段有变化，最大降幅为25%；CO排放限值没有任何变化[5].防爆柴油机要达到国Ⅲ 排放标准，重点是降低NOx排放，而EGR技术是非常有效的措施[6-8].上海理工大学的阮观强等对重型柴油机进行稳态、瞬态循环工况的试验结果显示，在降低NOx生成量方面，EGR技术优于选择性催化还原(SCR)技术[9].长沙福田汽车科技有限公司杨怀光工程师建立了基于模糊控制的柴油机EGR系统氮氧化物排气模型[10]，仿真结果表明：基于模糊控制的柴油机EGR模块对NOx的排放控制极为有效且精确，可以降低柴油机NOx的排放.本文以某防爆柴油机为研究对象，在不同工况下进行EGR控制策略研究，基于AVL BOOST与MATLAB建立联合仿真模型；通过仿真验证理论的可行性，从而为EGR精准控制提供理论基础.

1 柴油机工况特性分析

1.1 柴油机基本参数

本文以某直列四缸防爆柴油机为研究对象进行柴油机工况特性分析，表1 为发动机基本参数.

表1 防爆柴油机参数Tab.1 Parameters of explosion proof diesel engine

对该发动机进行11种工况的试验来研究其动力性、经济性及排放性，并进行全速全负荷100 h的可靠性试验，试验数据如表2 所示.数据显示，在转速……