Cruise在外部EGR開發(fā)中的應(yīng)用

懷自力，賀子龍，邱若友，郜昊強(qiáng)

(安徽江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230601)

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Cruise在外部EGR開發(fā)中的應(yīng)用

懷自力，賀子龍，邱若友，郜昊強(qiáng)

(安徽江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230601)

以某乘用車為例，應(yīng)用Cruise將整車工況轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵工況點(diǎn)，用于指導(dǎo)外部EGR的性能開發(fā)。結(jié)果表明：外部EGR能達(dá)到2%的節(jié)油效果。

外部EGR；關(guān)鍵工況點(diǎn)；油耗

0　前言

新油耗標(biāo)準(zhǔn)GB19578-2014《乘用車燃料消耗量限值》和GB27999-2014《乘用車燃料消耗量評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)》的出臺(tái)，意味著乘用車新車燃料消耗量須從2015年的6.9 L/100 km降至2020年的5 L/100 km的水平[1-2]。車輛油耗已成為聚焦點(diǎn)，各大汽車廠商均在規(guī)劃及研發(fā)新一代的節(jié)油產(chǎn)品。另一方面，市場(chǎng)上傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)仍然是主流,如何更好地利用和優(yōu)化傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)也是需要考慮的。外部EGR技術(shù)作為傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)油技術(shù)之一，能一定程度地節(jié)油。

1　外部EGR技術(shù)簡(jiǎn)述

發(fā)動(dòng)機(jī)由活塞做功產(chǎn)生的機(jī)械能經(jīng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳遞至飛輪輸出端，是有一定損失的，這部分損失稱為機(jī)械損失。機(jī)械損失主要由摩擦損失、驅(qū)動(dòng)附件損失和泵氣損失3個(gè)部分組成。其中摩擦損失占60%～80%，驅(qū)動(dòng)附件損失占10%～20%，泵氣損失占10%～20%[3]。EGR技術(shù)有外部EGR和內(nèi)部EGR之分[4]。外部EGR技術(shù)就是將廢氣導(dǎo)入排氣歧管，為保證進(jìn)入歧管的新鮮空氣量不變，需增大節(jié)氣門開度，從而實(shí)現(xiàn)泵氣損失的降低，一定程度上提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于汽油機(jī)而言，在大負(fù)荷、起動(dòng)、暖機(jī)、怠速和小負(fù)荷時(shí)不開啟EGR，中等負(fù)荷時(shí)采用較大的EGR率，但一般不超過20%。外部EGR結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

2　外部EGR技術(shù)開發(fā)

2.1基礎(chǔ)模型校核

以某款前置前驅(qū)手動(dòng)擋車型為例，應(yīng)用Cruise模塊化的建模理念，在模型中添加車輛、發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器、主減速器、輪胎和車輛等物理單元，駕駛員控制單元，設(shè)置正確的總線連接，搭建模型如圖2所示。通過調(diào)整傳動(dòng)系效率、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、怠速油耗和減速斷油等，控制計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值的誤差在±3%內(nèi)(見表1)，從而實(shí)現(xiàn)模型的校核。校核后的模型可用于車輛任意部件的分析。

2.2關(guān)鍵工況點(diǎn)定義

此例中的車輛屬于M1類車，油耗試驗(yàn)按NEDC運(yùn)行。NEDC共計(jì)1 180 s，含4個(gè)UDC和1個(gè)EUDC，由怠速、加速、等速及減速過程組成[3]。帶擋減速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩為負(fù)且不噴油，這里不考慮，故只需考慮怠速、加速和等速工況求取關(guān)鍵工況點(diǎn)。

以EUDC為例，將怠速、等速和加速工況分成11個(gè)小部分。通過Cruise計(jì)算，獲得任意時(shí)刻的車速、擋位、轉(zhuǎn)速和扭矩?cái)?shù)據(jù)。其中怠速、等速點(diǎn)可直接讀取，加速點(diǎn)則取初始車速與終止車速的中間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速、扭矩值，獲得的結(jié)果見表2。

表2　EUDC關(guān)鍵工況點(diǎn)

UDC工況點(diǎn)的求取方法與EUDC相同。同時(shí)，添加2 000 r/min@0.2 MPa這一發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性考核工況點(diǎn)。最終獲得NEDC發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵工況點(diǎn)共計(jì)17個(gè)，見圖4。

3　油耗試驗(yàn)結(jié)果

在發(fā)動(dòng)機(jī)性能開發(fā)階段，通過調(diào)整關(guān)鍵工況點(diǎn)的EGR率，在保證發(fā)動(dòng)機(jī)其他性能無變化的前提下尋求最優(yōu)的比油耗。取6個(gè)勻速點(diǎn)和2 000 r/mim@0.2 MPa點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，節(jié)油率在3%～8%,見圖5。

同時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行了模擬整車NEDC的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷試驗(yàn)，節(jié)油率為2.2%，見表3。

表3　外部EGR節(jié)油效果

4　結(jié)束語(yǔ)

通過調(diào)整部分負(fù)荷的EGR率，可實(shí)現(xiàn)油耗超過2%的優(yōu)化。

同時(shí)，將整車的工況如NEDC等轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩，并識(shí)別和定義關(guān)鍵工況點(diǎn)，可很好地指導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能開發(fā)。

【1】全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB 19578-2014乘用車燃料消耗量限值[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2016.

【2】全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB 27999-2014乘用車燃料消耗量評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2016.

【3】常思勤.汽車動(dòng)力裝置[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006:26-28.

【4】郭玉彬,沈穎剛,衛(wèi)海橋,等.EGR對(duì)可變壓縮比SI發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的影響[J].小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車,2014(3):9-13.

【5】GB 18352.5-2013輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)第五階段)[S].

【6】劉欣,賀子龍,韓震,等.整車循環(huán)油耗的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架模擬[J].AI汽車制造業(yè),2014(23):44.

【7】劉敬平,李迎春,夏孝朗,等.對(duì)應(yīng)于整車行駛循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化工況點(diǎn)確定方法的研究[J].汽車工程,2011(33):563-568.

【8】AVL Cruise User’s Guide[M].

Application of Cruise in External EGR Development

HUAI Zili, HE Zilong, QIU Ruoyou, GAO Haoqiang

(Anhui Jianghuai Automobile Co.,Ltd.,Hefei Anhui 230601,China)

Taking a passenger car as an example， the vehicle driving cycle was turned into the engine key operating-points by Cruise to guide the development of external EGR.The result shows that the rate of economizing gasoline can reach 2%.

External EGR；Key operating points；Fuel consumption

2015-05-26

懷自力(1984—)，碩士研究生，助理工程師，研究方向?yàn)檎噭?dòng)力匹配。E-mail:huaizili2002@163.com。