Cruise在外部EGR开发中的应用

怀自力，贺子龙，邱若友，郜昊强

(安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230601)



Cruise在外部EGR开发中的应用

怀自力，贺子龙，邱若友，郜昊强

(安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230601)

以某乘用车为例，应用Cruise将整车工况转化为发动机的关键工况点，用于指导外部EGR的性能开发。结果表明：外部EGR能达到2%的节油效果。

外部EGR；关键工况点；油耗

0　前言

新油耗标准GB19578-2014《乘用车燃料消耗量限值》和GB27999-2014《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》的出台，意味着乘用车新车燃料消耗量须从2015年的6.9 L/100 km降至2020年的5 L/100 km的水平[1-2]。车辆油耗已成为聚焦点，各大汽车厂商均在规划及研发新一代的节油产品。另一方面，市场上传统发动机仍然是主流,如何更好地利用和优化传统发动机也是需要考虑的。外部EGR技术作为传统发动机的节油技术之一，能一定程度地节油。

1　外部EGR技术简述

发动机由活塞做功产生的机械能经曲柄连杆机构传递至飞轮输出端，是有一定损失的，这部分损失称为机械损失。机械损失主要由摩擦损失、驱动附件损失和泵气损失3个部分组成。其中摩擦损失占60%～80%，驱动附件损失占10%～20%，泵气损失占10%～20%[3]。EGR技术有外部EGR和内部EGR之分[4]。外部EGR技术就是将废气导入排气歧管，为保证进入歧管的新鲜空气量不变，需增大节气门开度，从而实现泵气损失的降低，一定程度上提高发动机的经济性。对于汽油机而言，在大负荷、起动、暖机、怠速和小负荷时不开启EGR，中等负荷时采用较大的EGR率，但一般不超过20%。外部EGR结构示意图见图1。

2　外部EGR技术开发

2.1基础模型校核

以某款前置前驱手动挡车型为例，应用Cruise模块化的建模理念，在模型中添加车辆、发动机、离合器、变速器、主减速器、轮胎和车辆等物理单元，驾驶员控制单元，设置正确的总线连接，搭建模型如图2所示。通过调整传动系效率、转动惯量、怠速油耗和减速断油等，控制计算结果与试验值的误差在±3%内(见表1)，从而实现模型的校核。校核后的模型可用于车辆任意部件的分析。

2.2关键工况点定义

此例中的车辆属于M1类车，油耗试验按NEDC运行。NEDC共计1 180 s，含4个UDC和1个EUDC，由怠速、加速、等速及减速过程组成[3]。带挡减速时发动机扭矩为负且不喷油，这里不考虑，故只需考虑怠速、加速和等速工况求取关键工况点。

以EUDC为例，将怠速、等速和加速工况分成11个小部分。通过Cruise计算，获得任意时刻的车速、挡位、转速和扭矩数据。其中怠速、等速点可直接读取，加速点则取初始车速与终止车速的中间点对应的转速、扭矩值，获得的结果见表2。

表2　EUDC关键工况点

UDC工况点的求取方法与EUDC相同。同时，添加2 000 r/min@0.2 MPa这一发动机经济性考核工况点。最终获得NEDC发动机的关键工况点共计17个，见图4。

3　油耗试验结果

在发动机性能开发阶段，通过调整关键工况点的EGR率，在保证发动机其他性能无变化的前提下寻求最优的比油耗。取6个匀速点和2 000 r/mim@0.2 MPa点进行评价，节油率在3%～8%,见图5。

同时，在发动机台架上进行了模拟整车NEDC的发动机载荷试验，节油率为2.2%，见表3。

表3　外部EGR节油效果

4　结束语

通过调整部分负荷的EGR率，可实现油耗超过2%的优化。

同时，将整车的工况如NEDC等转化为发动机的转速和扭矩，并识别和定义关键工况点，可很好地指导发动机的性能开发。

【1】全国汽车标准化技术委员会.GB 19578-2014乘用车燃料消耗量限值[S].北京:中国标准出版社,2016.

【2】全国汽车标准化技术委员会.GB 27999-2014乘用车燃料消耗量评价方法及指标[S].北京:中国标准出版社,2016.

【3】常思勤.汽车动力装置[M].北京:机械工业出版社,2006:26-28.

【4】郭玉彬,沈颖刚,卫海桥,等.EGR对可变压缩比SI发动机动力性和经济性的影响[J].小型内燃机与摩托车,2014(3):9-13.

【5】GB 18352.5-2013轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)[S].

【6】刘欣,贺子龙,韩震,等.整车循环油耗的发动机台架模拟[J].AI汽车制造业,2014(23):44.

【7】刘敬平,李迎春,夏孝朗,等.对应于整车行驶循环的发动机简化工况点确定方法的研究[J].汽车工程,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

怀自力(1984—)，硕士研究生，助理工程师，研究方向为整车动力匹配。E-mail:huaizili2002@163.com。