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外部EGR技术对整车油耗影响分析

2018-02-25 23:50:18·  作者：江淮汽车技术中心 王天禹 郜昊强 乔曌 宋业建  
　
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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