基于GTPower增压柴油机EGR系统设计及分析.docx



基于GT-Power增压柴油机EGR系统设计
及分析
杨洋，李丽，王丽娜，方娜，马朝臣**
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（北京理工大学机械与车辆学院，北京100081）
摘要：本文以某车用重型增压柴油机为研究对象，利用GT-Power搭建其仿真模型,并针对此
柴油机设计了一套带中冷的EGR系统。通过仿真分析，以高EGR率、低损耗为目标，对
EGR系统的管径及安装位置进行了优化，最后计算分析了此设计模型对于柴油机整机性能
的影响。本研究对于EGR系统的优化设计以及柴油机排放性能的改善具有重要意义。
关键词：EGR；柴油机；GT-Power
中图分类号：TK422

DesignandAnalysisofEGRSystemBasedonGT-Power
YANGYang,LILi,WANGLina,FANGNa,MAChaochen
(SchoolofMechanicalEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081)
Abstract:ThispaperbuiltamodelofavehicleheavyturbochargeddieselenginebyGT-Power,
designedanEGRsystemforthedieselengine.TogetthetargetofhighEGRrateandlowloss,the
diameterandinstallationlocationofEGRsystemwereoptimized,andanalyzedthemodeleffect
ontheperformanceofthedieselengine.ThestudyhadgreatsignificanceforoptimizingEGR
systemandimprovingdieselengineemissionperformance.
Keywords:EGR;dieselengine;GT-Power

0引言
随着排放法规的日益严格，提高发动机排放性能势在必行。对于柴油机，其污染物的控
制主要集中在NOx和颗粒排放物上，颗粒的排放主要靠先进的燃油喷射技术，而控制NOx
排放的最有效措施是采用废气再循环技术(EGR)[1]。EGR是将发动机排放的部分废气引入进
气管，与新鲜混合气混合后再进入气缸，利用废气中的大量CO2降低最高燃烧压力，从而
减少NOx的排放。废气再循环技术可有效降低发动机NOx排放，已经成为汽车发动机必不
可少的排放控制措施之一[2]。目前，国内外对于EGR技术的研究，主要趋向于EGR与柴油
机的优化匹配[3]，EGR的精确控制及EGR率提高策略的研究。
本研究是针对某车用重型增压柴油机，设计了一套EGR系统，应用仿真模拟的方法设
计选择了与此发动机匹配良好且EGR率高的废气再循环系统。

1增压柴油机基本参数
本研究利用大型商业软件GT-Power建立柴油机仿真模型，选用某车用重型增压柴油机
为研究对象，仿真模型中柴油机的主要参数如表1所示。

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作者简介：杨洋，（1988-），男，硕士，主要研究方向：涡轮增压。
通信联系人：马朝臣，男，博导，教授，主要研究方向为内燃机增压技术和叶轮机械、内燃机环境污染与
控制。E-mail:[e-mail]

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参数名称
型式
增压方式
缸径×冲程
排量
标定功率（转速）
压缩比
工作顺序


表1柴油机基本参数
Tab.1basicparametersofdieselengine
参数值
四冲程直列六缸水冷柴油机
一级废气涡轮增压中冷
132mm×145mm
11.9L
263kW（1900r/min）
17.5:1
1-5-3-6-2-4

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利用GT-Power建立的增压柴油机仿真模型如图1所示。

图1增压柴油机GT模型
Fig.1GTmodelofturbochargeddieselengine

2EGR模型的建立
EGR有中冷和非中冷两种型式，非中冷的再循环废气温度高，当与新鲜空气混合时，
使进入气缸的新鲜空气温度升高，粘性增加，从而损失增大。若采用中冷EGR，即将再循
环的废气加以冷却，可使进入气缸内的新鲜空气的损失减少，避免了大负荷燃油经济性变差、
排气烟度增加等问题[4]。图2是带EGR的单级增压原理示意图。空气经压气机压缩，经中
冷器冷却以增加空气密度、减