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增压柴油机瞬态工况下燃烧与排放问题在日益严苛的排放法规之下已成为不可回避的焦点问题。为缓解瞬态工况试验研究资金投入量大、试验难度大、试验周期长等难点问题，以CA6DL2-35E3型高压共轨增压中冷柴油机为研究对象，在获取的大量试验数据基础上，构建了基于Matlab/Simulink、GT-Power、STAR-CD和人工神经网络技术的多软件耦合的增压柴油机瞬态工况全程仿真平台。采用台架试验和仿真模拟互为印证、互为补充的研究方法，进行了增压柴油机瞬态性能优化研究，并通过试验，验证了所提出的控制策略的可行性和有效性。主要研究内容及结论总结如下：1.建立了车用柴油机瞬态工况测控平台。该测控平台以CA6DL2-35E3型高压共轨增压中冷柴油机为被测对象，基于瞬态测控设备构建起能够实现毫秒级A/D采集，可完成采样控制、EGR控制、瞬态工况控制和标定系统参数调整的增压柴油机瞬态工况测控平台。整个测控系统满足增压柴油机典型瞬态工况的测控要求。2.基于Matlab/Simulink、GT-Power的耦合技术，建立了增压柴油机瞬态工况仿真平台，通过模拟与试验对比，验证了仿真平台瞬态工况模拟的准确性。在此基础上，以优化空燃比瞬态响应性为目标，对3种不同的喷油控制策略进行了仿真验证。相对于原机―线性‖喷油控制策略，―下凹‖型喷油控制策略喷油量变化率前低后高，虽然整个喷油过程中空燃比基本呈线性趋势下降，但后期大比例喷油加重了油气比例不均衡性，排放恶化，瞬态响应时间过长，不利于瞬态控制。―上抛‖型喷油量控制策略，喷油量变化率前高后低，在瞬变过程的前半段，空燃比虽然下降得比较快，但并没有低于目标工况的稳态值，同时，又能够相对缩短瞬态响应时间，从空燃比的稳定性和操纵性而言均较好。通过仿真控制策略与试验控制策略的效果对比，进一步证实增压柴油机瞬态工况仿真平台实施瞬态优化控制的可行性。3.基于传统燃烧模式和HCCI等新型燃烧模式切换对EGR率阶跃的需求，研究了影响EGR阶跃工况响应性的因素，并提出了EGR阶跃响应性与转矩波动性双目标控制策略。在达到相同的目标EGR阀开度的条件下，开阀速率越大，EGR流量和转矩等参数的瞬态响应性越好；在相同的EGR阀开度、相同的EGR开阀速率条件下，―上抛‖、―线性‖、―下凹‖和―综合‖这4种EGR开阀特性控制策略中―综合型‖控制策略在提高EGR瞬态响应性和降低转矩波动性方面均具有优势。在此定性分析的基础上，利用试验设计DOE的方法进一步对各种―综合型‖控制策略曲线进行了定量分析，并最终确定了EGR阶跃瞬态响应性与转矩波动性双目标优化控制策略：在开阀前1/4时段，EGR阀迅速开阀达3/4开度，在中间的1/2时段内，EGR阀开度保持不变，在后1/4时段，EGR阀完成后1/4的开度行程，并针对于不同工况对于EGR率的不同需要，给出了该控制策略不同EGR率下的分段函数表达。在耦合STAR-CD软件建立的增压柴油机瞬态工况全参数仿真平台基础上，分析了EGR阶跃工况优化控制策略对增压柴油机瞬态性能的影响：与原机―线性型‖控制策略相比，该策略可以缩短EGR响应时间25%～40%左右；与―上抛型‖相比，可以降低10%～18%左右转矩波动。比―线性型‖NOx排放低6％，响应时间短19%；比―上抛型‖Soot排放低11％，生成时间延后17%。4.针对耦合CFD软件进行瞬态排放模拟的局限性，进行了基于神经网络技术的瞬态排放仿真研究。在分析ETC瞬态测试循环的特点基础上，提出了ETC典型工况建模思想；并在瞬态排放神经网络模型的构建上，将转矩瞬变率和空燃比瞬变率线性复合作为瞬态排放神经网络模型的输入层参数；形成了基于Matlab/Simulink、GT-Power、神经网络技术的多软件耦合的增压柴油机瞬态工况全程仿真平台。通过对不同EGR率下十三工况排放和不同瞬变率工况排放的模拟，验证了该仿真平台的准确性和泛化能力：稳态、瞬态排放验证性模拟差异率分别低于3%和4%，对于瞬态排放的泛化模拟趋势相同，峰值差异率在8%以内。综上，该平台可适用于以控制策略开发为目的ETC典型工况的瞬态模拟。5.针对于瞬态工况下NOx和碳烟控制的矛盾，提出了以烟度不超过一定限值，兼顾NOx排放的基于EGR阀开度反馈的相邻档位调控策略。在对本研究范畴内不同瞬变工况间排放规律和同一瞬变过程内不同瞬变阶段排放规律的分析基础上，从控制策略适用性的角度归纳整合了高、低转矩瞬变率的概念。解决了快速烟度计算、烟度预先估算等建模难点后，最终形成增压柴油机瞬态排放NOx和碳烟综合优化的基于EGR阀开度反馈的相邻档位调控策略。以烟度控制目标为无量纲23%为例，对控制策略的综合优化效果进行了定量分析。一方面，控制策略烟度与EGR阀1档（EGR阀全关）烟度相比，上升约9.5%，但仍比限值低9%，满足控制要求。与EGR阀5档（本试验最大EGR阀开度）相比，明显达到了削除烟度尖锋的目的。另一方面，NOx排放与EGR阀全关1档（EGR阀全关）相比，降低了44%。在不改变控制策略效果的前提下，在已有的柴油机瞬态工况测控平台基础上，增设了4路开度可控EGR阀快速调整回路，进行了增压柴油机瞬态排放综合优化控制策略的验证性试验，模拟结果与试验结果在瞬变趋势和量值上都十分接近，证实了该控制策略的可行性和仿真模拟的有效性。