基于DOE试验方法的RHU标定研究

陈怀望 王丽

摘要：本文为了完成发动机的RHU（快速升温）试验标定，运用CAMEO软件进行DOE试验设计，并根据实测的试验数据优化设计处理，通过CAMEO的优化结果中寻找排温、排放、油耗等的最优的一组参数，返回台架进行实测确认可能的最优解；通过DOE的试验设计快速建立RHU的发动机参数，可以节省资源、加快开发进度，具有一定的实际意义。

关键词：RHU；DOE试验设计；发动机

随着排放法规的的不断提升，特别是排放提升到国VI以后，发动机后处理技术广泛的使用。不论是轻型车用发动机、还是重型发动机，SCR都是标配的后处理技术。SCR装置是依据氮氧还原基本原理，将尿素与水以适当比例混合，喷入废气中（高温环境），在催化剂上的作用，使NOx能迅速与NH3反应，生成N2和水，称为尿素的水解反应。但尿素的水解反应的最低需求180～200℃排气温度。

对于轻型车采用WLTC的排放循环，整车的WLTC的初始，整车由于水温低、且负荷低，排温很难达到尿素的水解温度；导致在VVLTC试验循环中的前400S左右，尿素不能喷射，尾气中的NOx没有处理措施，对整车排放影响非常大。为了快速达到尿素起喷温度，在VVLTC试验开始阶段，引入了RHU（排气的快速升温），就是在排放略微劣化的基础上，实现排温快速升温，让尿素达到起喷排气温度。本文根据运用CAMOE进行DOE试验设计，同时对试验结果的优化的方法进行RHU的标定。

一、试验描述

本文选择了一款2.0LCT1国IV发动机作为试验样机，发动机主要参数见表1。

（一）试验设备

采用AVL公司开发的Puma open台架进行整机性能试验。主要实验设备如表2，台架布置如图1。

（二）确定试验参数

在WLTC试验中，排气温度偏低区域主要集中低速低负荷，所以RHU标定区域选择1000～2000r/min，扭矩范围由0～100N.m。对排温影响因素很多，DOE试验前中先要确定主要因素。在本文中主要选择选择空气量、EGR率、主喷提前角、后喷（近后喷）油量及后喷间隔。

（三）确定试验边界

DOE试验设计中需要确定各参数的试验边界，后把试验边界输入到CMEO中进行试验设计，确定测试点的设计。在台架上可以根据发动机的运行情况确定各参数的边界，例如，主喷提前角设置，根据NOx需求去设置最大的提前角，根据发动机的烟度排放去设置最小的提前角；同时可以根据不同的需求对其他参数的边界进行设置。

（四）DOE试验设计

运用COMEO进行试验设计，由于试验变量较少，运用软件自带的D优化设计一个简单的二层DOE试验方案，如图2。

（五）试验数据处理及优化

通过DOE设计出各工况点对应的试验参数，并在进行台架上进行实际测试，作为样本输入根据需求排温、气体排放、油耗等条件，通过CAMEO软件进行优化处理，得出需求的一组或几组试验参数，如图3。

二、试验结果与分析

通过DOE的试验方法，确定各点的最优参数，后进行部分区域的万有特性。确定是否达到需求的效果。经过测试，在RHU模式下，排气温度均提升24℃以上，如图4；NOx大部分点都明显减少，但也存在少量点NOx有少量增加，但均小于10%，如图5；由于主喷提前角的推迟、空气量减、EGR率增加、后喷量增加及后喷间隔增大等因素，导致油耗由明显增加增加比例均大于10%，同時在RHU模式下的FSN均小于2.5FSN，不会出现可见烟，如图6。

三、结语

本文从RHU的作用出发，基于CAMEO进行DOE的试验设计及数据结果的优化，得到最佳的RHU升温效果；满足工程应用要求，在柴油机的国六试验中得到应用。

参考文献：

[1]周龙保.内燃机学[M].北京：机械工业出版社，2005：178.

[2]许锋.内燃机原理教程[M].大连：大连理工大学出版社，2011：204.