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外部EGR技術(shù)對(duì)整車油耗影響分析

2018-02-25 23:50:18·  作者：江淮汽車技術(shù)中心 王天禹 郜昊強(qiáng) 喬曌 宋業(yè)建  
　
泵氣損失是發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損失中第二大能量損耗途徑，有效降低泵氣損失可以部分優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性，達(dá)到節(jié)油目的。本文通過使用外部EGR技術(shù)，降低泵氣損失。根據(jù)臺(tái)架測(cè)試實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果，外部EGR技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)油2.78%。
排氣再循環(huán)技術(shù)(EGR)是將發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣通過EGR閥導(dǎo)入進(jìn)氣歧管，此時(shí)進(jìn)氣歧管壓力升高，使得進(jìn)氣歧管與外部環(huán)境壓差變小，為保證進(jìn)入進(jìn)氣歧管的新鮮空氣量不變，需要增大節(jié)氣門開度，從而降低泵氣損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)油。
 
根據(jù)整車工況不同，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)EGR系統(tǒng)循環(huán)量的要求也不同，為了使EGR系統(tǒng)能更有效地發(fā)揮作用，達(dá)到更好的節(jié)油效果，必須結(jié)合整車實(shí)際使用要求對(duì)EGR技術(shù)的實(shí)際使用工況和EGR控制策略進(jìn)行詳細(xì)分析。
 
如表1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷、起動(dòng)、暖機(jī)、怠速和小負(fù)荷工況下不宜采用EGR;而中等負(fù)荷工況允許采用較大的EGR率，是EGR技術(shù)主要起作用的區(qū)域。
通過CRUISE軟件求取EGR技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵工況點(diǎn)
根據(jù)相關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)與整車參數(shù)建立CRUISE仿真模型(見圖1)。
通過CRUISE模型求取NEDC循環(huán)關(guān)鍵工況點(diǎn)。循環(huán)工況主要由怠速、加速、等速以及減速過程組成，由于帶檔減速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系統(tǒng)不工作，而其余怠速工況、加速工況以及等速工況對(duì)油耗有較大影響。因此采用怠速點(diǎn)、各等速點(diǎn)及各加速過程中點(diǎn)以及2?000?r/min、200?kPa特征點(diǎn)作為關(guān)鍵工況點(diǎn)來求取(見圖2)。
 
結(jié)合EGR控制策略(中等負(fù)荷工況是EGR技術(shù)主要起作用的區(qū)域)以及NEDC關(guān)鍵工況點(diǎn)分布情況，將100～120?km/h加速中點(diǎn)、怠速點(diǎn)以及部分負(fù)荷較小點(diǎn)去除，選取10～80?Nm、1?000～3?500?r/min區(qū)域作為EGR技術(shù)應(yīng)用的核心區(qū)域。
 
臺(tái)架標(biāo)定結(jié)果分析
如圖3所示，通過對(duì)EGR技術(shù)主要工作區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)定，實(shí)線代表EGR開啟狀態(tài)，虛線代表EGR關(guān)閉狀態(tài)?？梢钥闯?，在此區(qū)域，EGR開啟狀態(tài)泵氣損失明顯小于關(guān)閉狀態(tài)，相應(yīng)比油耗明顯降低，起到節(jié)油效果。
CRUSIE模型計(jì)算分析
根據(jù)帶EGR狀態(tài)的最終標(biāo)定結(jié)果，帶入CRUISE模型進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，發(fā)動(dòng)機(jī)使用EGR技術(shù)，理論上可節(jié)油3.19%(見圖4)。
實(shí)車搭載節(jié)油效果
根據(jù)三臺(tái)EGR樣機(jī)實(shí)車搭載油耗試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)比無EGR技術(shù)的原始樣機(jī)，節(jié)油率在1.60%～4.24%之間，平均節(jié)油率為2.78%，滿足2%節(jié)油目標(biāo)(見表2)。
結(jié)語
本文通過CRUISE軟件仿真分析，結(jié)合EGR系統(tǒng)控制策略，將EGR技術(shù)工作區(qū)域確定為燃燒開發(fā)與標(biāo)定工作的重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域。
通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，CRUISE仿真結(jié)果與實(shí)車搭載驗(yàn)證結(jié)果基本一致，故后期可采用CRUISE理論分析結(jié)果近似代替實(shí)車試驗(yàn)，幫助開發(fā)部門縮短開發(fā)周期，節(jié)約開發(fā)成本。
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