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随着更为严格的排放法规与油耗法规出台,推动着发动机向着节能减排的方向发展。可变截面涡轮增压技术可以改善柴油机部分工况下动力性和经济性,配合废气再循环技术（EGR）可大幅度降低NOX排放,并能提高瞬态响应性,降低发动机瞬变工况时的污染物排放。可变喷嘴涡轮增压器（VNT）与EGR耦合技术是现代柴油机实现良好综合性能的重要技术路线之一。因此,研究VNT与EGR系统与柴油机的匹配对于柴油机的研发至关重要。本文在一台四缸高压共轨柴油机上,通过开展VNT与EGR阀开度、主喷参数和预喷参数的正交试验,研究稳态工况下其对柴油机动力性、经济性与排放特性的影响规律,并且以NOX比排放为控制目标,比油耗与碳烟排放为优化目标对VNT与EGR系统进行匹配优化。研究结果表明,VNT与EGR阀开度变化会造成涡前压力、增压压力、进气量、EGR率等参数的改变,进一步影响到发动机的性能。VNT与EGR阀开度配合,能保证部分工况的EGR率,使得NOX排放的可控制区域增加。压气机的压比和质量流量随着EGR阀的开启而降低,压气机与柴油机的联合运行曲线从中心高效区域向低效率区域移动,减小VNT开度可以改善这一现象。在不同VNT开度下,碳烟排放都随着NOX比排放的降低而升高,但在NOX比排放为3 g/（kW·h）附近时碳烟排放急剧升高。NOX与碳烟排放的整体水平随着VNT关闭度的增大有所降低,在EGR阀开度5%10%时,增大VNT关闭度可以同时降低NOX与碳烟的排放。小VNT开度时的有效燃油消耗率（BSFC）随着EGR阀开度的增加呈先降低后升高的趋势,泵气损失对EGR阀开度比较敏感,但在VNT开度较大时比油耗随着EGR阀的增加呈上升的趋势,EGR率对BSFC的影响较大。提升喷油压力并推迟主喷时刻可以实现在NOX排放不变的条件下,同时降低发动机的碳烟排放和比油耗,低速大负荷工况VNT与EGR优化后的NOX比排放降低了45.6%,配合喷油参数,碳烟排放与BSFC都有所改善。瞬态工况下探讨了VNT与EGR的协调控制策略的性能,针对急加速过程中存在涡轮迟滞效应导致加速初期进气量上升缓慢,加速后期进气量过高造成的碳烟与NOX排放恶化的问题,对VNT与EGR的协调控制策略进行瞬态修正,当发动机增压压力实际值与目标值的差值超过某一值时,加快VNT与EGR阀的关闭,使得进气量可以快速达到目标值,并对进气量MAP进行瞬态修正,EGR阀提前开启以避免进气量过多导致排放恶化的现象。最后在WLTC测试循环中进行试验验证,优化后柴油机NOX排放峰值有所降低,总体排放降低6%,soot降低22.8%,CO、THC、NMHC和CO2分别降低43.7%、44.7%、48.4%和0.6%,泵气损失的提高和燃烧的改善导致油耗水平变化不大,瞬态修正策略可以降低加速过程中污染物的排放。