外部EGR技术对整车油耗影响分析

作者:江淮汽车技术中心 王天禹 郜昊强 乔曌 宋业建 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2017-02-09
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泵气损失是发动机机械损失中第二大能量损耗途径,有效降低泵气损失可以部分优化发动机的负荷特性,达到节油目的。本文通过使用外部EGR技术,降低泵气损失。根据台架测试实车试验结果,外部EGR技术实现节油2.78%。

排气再循环技术(EGR)是将发动机废气通过EGR阀导入进气歧管,此时进气歧管压力升高,使得进气歧管与外部环境压差变小,为保证进入进气歧管的新鲜空气量不变,需要增大节气门开度,从而降低泵气损失,提高发动机热效率,同时实现节油。

根据整车工况不同,发动机对EGR系统循环量的要求也不同,为了使EGR系统能更有效地发挥作用,达到更好的节油效果,必须结合整车实际使用要求对EGR技术的实际使用工况和EGR控制策略进行详细分析。

如表1所示,发动机在大负荷、起动、暖机、怠速和小负荷工况下不宜采用EGR;而中等负荷工况允许采用较大的EGR率,是EGR技术主要起作用的区域。

通过CRUISE软件求取EGR技术应用关键工况点

根据相关发动机与整车参数建立CRUISE仿真模型(见图1)。

通过CRUISE模型求取NEDC循环关键工况点。循环工况主要由怠速、加速、等速以及减速过程组成,由于带档减速时发动机燃油供给系统不工作,而其余怠速工况、加速工况以及等速工况对油耗有较大影响。因此采用怠速点、各等速点及各加速过程中点以及2 000 r/min、200 kPa特征点作为关键工况点来求取(见图2)。

结合EGR控制策略(中等负荷工况是EGR技术主要起作用的区域)以及NEDC关键工况点分布情况,将100~120 km/h加速中点、怠速点以及部分负荷较小点去除,选取10~80 Nm、1 000~3 500 r/min区域作为EGR技术应用的核心区域。

台架标定结果分析

如图3所示,通过对EGR技术主要工作区域进行重点标定,实线代表EGR开启状态,虚线代表EGR关闭状态。可以看出,在此区域,EGR开启状态泵气损失明显小于关闭状态,相应比油耗明显降低,起到节油效果。

CRUSIE模型计算分析

根据带EGR状态的最终标定结果,带入CRUISE模型进行仿真分析。结果表明,发动机使用EGR技术,理论上可节油3.19%(见图4)。

实车搭载节油效果

根据三台EGR样机实车搭载油耗试验结果,对比无EGR技术的原始样机,节油率在1.60%~4.24%之间,平均节油率为2.78%,满足2%节油目标(见表2)。

结语

本文通过CRUISE软件仿真分析,结合EGR系统控制策略,将EGR技术工作区域确定为燃烧开发与标定工作的重点关注区域。

通过对比发现,CRUISE仿真结果与实车搭载验证结果基本一致,故后期可采用CRUISE理论分析结果近似代替实车试验,帮助开发部门缩短开发周期,节约开发成本。

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