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废气再循环系统(EGR系统)的使用可以使发动机排放的废气中氮氧化物的含量大幅度降低,只有EGR系统与发动机匹配才能有效达到节能减排的作用。EGR系统中的冷却器和阀门是整个系统内的重要工作部件,二者的结构设计会影响发动机的运行状态及排放中污染物含量。而发动机进气管中新鲜空气与废气的混合情况会对各个进气歧管中EGR率分配的均匀性产生影响,进而影响发动机工作的稳定性。基于软件GT-power搭建了某卡车用柴油机的一维计算模型,通过实验与模拟的外特性曲线结果的对比保证了该模型的准确性。针对该柴油机在不同转速、不同负荷工况下的EGR率和EGR冷却温度进行了研究,总结了两种因素对于该发动机动力性、经济性以及排放性能的影响规律,得到了不同工况下的最佳EGR率和最佳EGR冷却温度的MAP图,为后续EGR系统中冷却器、阀门等组件的开发提供了数据支持。基于一维仿真的模拟结果,确定EGR冷却器使用过程中所受的最大热负荷点,基于此确定EGR冷却器工作的边界条件。分别建立管壳式与板翅式冷却器两种不同类型的冷却器结构的仿真模型,模拟计算发现,板翅式冷却器的冷却效果较好,但是存在较易积炭情况。根据冷却效果及积炭情况要求,对原始板翅式冷却器进行优化,针对不同的翅片层数结构进行换热仿真计算,对比仿真结果,六层翅片冷却器结构不仅可以使冷却后废气达到目标要求温度,而且对于积炭情况有最佳的改善效果。为降低EGR阀工作过程中的积炭情况,该EGR系统中选择热端阀利用高温减少炭烟沉积。对不同结构的EGR阀进行了流动仿真模拟计算,根据结果对比,确定了进口和出口位于阀杆两侧的EGR阀结构流动情况最好。基于该EGR阀计算结果,分别对不同喉口直径、不同最大阀门升程的EGR阀进行流动情况对比分析,结果表明:喉口直径为22mm、阀门最大升程为13mm时该阀门对废气流动产生的局部损失最小。搭建EGR阀流动实验台架,对经过优化的EGR阀的流动特性进行试验,对比试验及仿真结果,不同流量情况下的实验及仿真结果误差均在5%以内。建立该柴油机进气管流动计算模型,对EGR取气管位于不同位置时,六个进气歧管内废气分布的均匀性进行了流动特性计算及对比,结果表明EGR取气管布置位于与歧管开口同侧的位置均匀性较好。进一步建模分析了取气管与进气总管夹角对废气分布均匀性的影响,结果表明:当取气管与进气总管夹角为50°时,各进气歧管的流动均匀性最好。