懷自力，賀子龍，邱若友，郜昊強

(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)中的應用

懷自力，賀子龍，邱若友，郜昊強

(安徽江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230601)

以某乘用車為例，應用Cruise將整車工況轉(zhuǎn)化為發(fā)動機的關(guān)鍵工況點，用于指導外部EGR的性能開發(fā)。結(jié)果表明：外部EGR能達到2%的節(jié)油效果。

外部EGR；關(guān)鍵工況點；油耗

0　前言

新油耗標準GB19578-2014《乘用車燃料消耗量限值》和GB27999-2014《乘用車燃料消耗量評價方法及指標》的出臺，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，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，市場上傳統(tǒng)發(fā)動機仍然是主流,如何更好地利用和優(yōu)化傳統(tǒng)發(fā)動機也是需要考慮的。外部EGR技術(shù)作為傳統(tǒng)發(fā)動機的節(jié)油技術(shù)之一，能一定程度地節(jié)油。

1　外部EGR技術(shù)簡述

發(fā)動機由活塞做功產(chǎn)生的機械能經(jīng)曲柄連桿機構(gòu)傳遞至飛輪輸出端，是有一定損失的，這部分損失稱為機械損失。機械損失主要由摩擦損失、驅(qū)動附件損失和泵氣損失3個部分組成。其中摩擦損失占60%～80%，驅(qū)動附件損失占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)就是將廢氣導入排氣歧管，為保證進入歧管的新鮮空氣量不變，需增大節(jié)氣門開度，從而實現(xiàn)泵氣損失的降低，一定程度上提高發(fā)動機的經(jīng)濟性。對于汽油機而言，在大負荷、起動、暖機、怠速和小負荷時不開啟EGR，中等負荷時采用較大的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基礎模型校核

以某款前置前驅(qū)手動擋車型為例，應用Cruise模塊化的建模理念，在模型中添加車輛、發(fā)動機、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，設置正確的總線連接，搭建模型如圖2所示。通過調(diào)整傳動系效率、轉(zhuǎn)動慣量、怠速油耗和減速斷油等，控制計算結(jié)果與試驗值的誤差在±3%內(nèi)(見表1)，從而實現(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)鍵工況點定義

此例中的車輛屬于M1類車，油耗試驗按NEDC運行。NEDC共計1 180 s，含4個UDC和1個EUDC，由怠速、加速、等速及減速過程組成[3]。帶擋減速時發(fā)動機扭矩為負且不噴油，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。

以EUDC為例，將怠速、等速和加速工況分成11個小部分。通過Cruise計算，獲得任意時刻的車速、擋位、轉(zhuǎn)速和扭矩數(shù)據(jù)。其中怠速、等速點可直接讀取，加速點則取初始車速與終止車速的中間點對應的轉(zhuǎn)速、扭矩值，獲得的結(jié)果見表2。

表2　EUDC關(guān)鍵工況點

UDC工況點的求取方法與EUDC相同。同時，添加2 000 r/min@0.2 MPa這一發(fā)動機經(jīng)濟性考核工況點。最終獲得NEDC發(fā)動機的關(guān)鍵工況點共計17個，見圖4。

3　油耗試驗結(jié)果

在發(fā)動機性能開發(fā)階段，通過調(diào)整關(guān)鍵工況點的EGR率，在保證發(fā)動機其他性能無變化的前提下尋求最優(yōu)的比油耗。取6個勻速點和2 000 r/mim@0.2 MPa點進行評價，節(jié)油率在3%～8%,見圖5。

同時，在發(fā)動機臺架上進行了模擬整車NEDC的發(fā)動機載荷試驗，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

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

同時，將整車的工況如NEDC等轉(zhuǎn)化為發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和扭矩，并識別和定義關(guān)鍵工況點，可很好地指導發(fā)動機的性能開發(fā)。

【1】全國汽車標準化技術(shù)委員會.GB 19578-2014乘用車燃料消耗量限值[S].北京:中國標準出版社,2016.

【2】全國汽車標準化技術(shù)委員會.GB 27999-2014乘用車燃料消耗量評價方法及指標[S].北京:中國標準出版社,2016.

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

【4】郭玉彬,沈穎剛,衛(wèi)海橋,等.EGR對可變壓縮比SI發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性的影響[J].小型內(nèi)燃機與摩托車,2014(3):9-13.

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

【6】劉欣,賀子龍,韓震,等.整車循環(huán)油耗的發(fā)動機臺架模擬[J].AI汽車制造業(yè),2014(23):44.

【7】劉敬平,李迎春,夏孝朗,等.對應于整車行駛循環(huán)的發(fā)動機簡化工況點確定方法的研究[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，研究方向為整車動力匹配。E-mail:huaizili2002@163.com。