门 开度来增加负荷至目标负荷为6bar，如果电子节气门已开至100 %，但负荷仍低于目标值， 此时需调整涡轮6增压占空比来满足负荷要求；
[0046] 然后，点火提前角至最优值，调整空燃比和VVT角度，使其达到目标状态值，所述 空燃比以涡轮6前排气温度不超过限值、过量空气系数尽可能逼近1为目标，本实施方式的 涡轮6前排温度的限值为930°C，利用上位机15通过E⑶单元对空燃比进行调整。
[0047] 所述点火提前角的最优值的确定以燃烧分析仪14的CA50的数值达到6°~8° 之间或者爆震边界即系统退点火角为0.8°时为目标，得到最佳点火提前角，利用上位机 15通过E⑶单元将点火提前角调整至最佳。
[0048] 最优VVT角度的确定方法通过ECU调节VVT角度，具体为：固定节气门位置及空燃 比，调整VVT角度，可以以5度为步长扫描VVT角度。如分别在-8度、-3度、2度、7度、12 度、17度、22度、27度和32度VVT角度下调整点火角至最优记录扭矩及油耗。这8组数据 是扭矩最大的VVT角度则为最优。
[0049] 最后，在确保空燃比及点火提前角均为最优参数，且发动机5运行在 6bar/2600rpm工况点时，通过测功机13记录此时的发动机5的燃油消耗值、排气温度、利用 排放分析仪12记录排放物NOx值、排放物THC值和排放物C0值；
[0050] 步骤二，首先，导入废气，发动机5调整至6bar/2600rpm的工作状态中，调整EGR 率至最大值。EGR率的调整方法具体为：首先通过调整EGR阀的开度来调整EGR率，如果EGR 阀已开至最大且此时仍想加大EGR率，可通过调整图1中所示的节气阀2开度来加大P2处 的真空度，以进一步增加所导入的废气量。
[0051] 然后，重新调整点火提前角至最优点火提前角，调整空燃比和VVT角度调整至与 EGR率为0时一致，并调整进气量使发动机5平稳运行在目标工况点6bar/2600rpm，通过测 功机13记录此时的发动机5的燃油消耗值和排气温度，利用燃烧分析仪14观察并记录燃 烧分析仪14的C0V值，利用排放分析仪12记录排放物NOx值、排放物THC值和排放物C0 值；
[0052] C0V值表示连续几个工作循环平均有效压力的协方差，可以直接反应燃烧的稳定 性，C0V值在3%以内时发动机5运行是稳定的。
[0053] 步骤三，使发动机5保持在6bar/2600rpm工况点，选取不同EGR率数值，重复进行 步骤二，记录在不同EGR率下对应的燃烧分析仪14C0V值和CA50数值、油耗率和点火提前 角的数值。
[0054] 步骤二所述EGR率的最大值为发动机5在目标工况下正常工作时的能调整的最大 EGR率；步骤三所述选取EGR率数值的选取方法为：以最大EGR率数值起点向EGR率为0方 向等差取点，直至取到EGR率为0的点。
[0055] 步骤三所述不同EGR率的调整方法为：通过调整电动EGR阀8的开度调整EGR率， 当电动EGR阀8的开度达到最大时，通过调整节气阀2的开度，对EGR率进行调整。
[0056] 步骤四，利用个步骤二和步骤三得数据，确定最优EGR率的数值。
[0057] 以EGR率为横坐标，分别以C0V数值、CA50数值、油耗率数值、点火提前角等为纵 坐标画出曲线，从中可以看出各个参数随EGR率的变化曲线，如图2至图5所示。
[0058] 由图2至图5所示，当EGR率为17%时燃油消耗率最低，C0V值不大于3%时发动 机5运行稳定，故得出发动机5在6bar/2600rpm工况点的最优EGR率为17%。随着EGR率 的升高，最佳点火提前角增大，可以直观的看到燃烧效率的改善情况。
[0059] 利用上位机15对发动机5全MAP工况点扫描，得出不同EGR率的等油耗率、等排 气温度、等排放物等对比出线，如图6至图10所示。
[0060] 由图6看出EGR率优化后，排气温度相比EGR率为0时的排气温度明显降低；
[0061 ] 由图7看出EGR率优化后，燃油消耗率比EGR率为0时的燃油消耗率明显降低；
[0062] 由图8看出EGR率优化后，NOx排放量相比EGR率为0时的NOx排放量明显降低；
[0063] 由图9看出EGR率优化后，THC排放量相比EGR率为0时的THC排放量明显升高；
[0064] 由图10看出EGR率优化后，C0排放量相比EGR率为0时的C0排放量明显降低；
[0065] 采用优化后的EGR率与不加 EGR发动机各项参数的对比，也可以得出EGR率不同 的各项参数对比图。从而为发动机5进一步开发的策略提供数据支持，例如加装外部冷却 EGR后，压缩比是否有一定提升空间、排气温度保护区域的混合气浓度是否可以进一步减稀 以降油耗等。
【主权项】
1. 增压型发动机外部冷却EGR试验台架，其特征在于：包括进气管、节气阀、压气机、中 冷器、发动机、测功机、燃烧分析仪、上位机、涡轮、排气管、EGR冷却器、电动EGR阀、EGR控制 器和若干管线，所述进气管通过节气阀与压气机的输入端建立连接，压气机的输出端通过 中冷器连接发动机的进气端，发动机的气体输出端的连接涡轮的输入端，涡轮的气体输出 端连接排气管，所述EGR冷却器的输入端接在涡轮与排气管之前，EGR冷却器的输出端连接 电动EGR阀的输入端，电动EGR阀的输出端接在节气阀与压气机之间，所述燃烧分析仪、测 功机分别连接发动机，上位机与发动机的ECU单元建立通信连接。2. 根据权利要求1所述增压型发动机外部冷却EGR实验台架，其特征在于：所述进气 管与节气阀之间设有空气滤。3. 根据权利要求1所述增压型发动机外部冷却EGR实验台架，其特征在于：所述EGR冷 却器的输入端与排气管之间设有催化器。4. 根据权利要求1所述增压型发动机外部冷却EGR实验台架，其特征在于：所述涡轮 和压气机同轴转动连接。5. 根据权利要求1所述增压型发动机外部冷却EGR实验台架，其特征在于：所述增压 型发动机外部冷却EGR试验台架包括排放分析仪、进气侧测点和排气侧测点，进气侧测点 在发动机的电子节气门前5cm的管线处，排气侧测点在涡轮与EGR冷却器之间，进气侧测点 与排气侧测点的输出端均与排放分析仪建立连接。6. 基于权利要求1所述增压型发动机外部冷却EGR试验台架的试验方法，其特征在于： 包括以下几个步骤： 步骤一，在未导入废气时，调整发动机至待测工况点，调整点火提前角至最优值，调整 空燃比和VVT角度，使其达到目标状态值； 步骤二，导入废气，调整EGR率至最大值，调整点火提前角至最优值，空燃比和VVT角度 至步骤一所述的目标状态值，调整进气量使发动机运行至待测工况点； 步骤三，使发动机保持在待测工况点，选取不同EGR率数值，重复进行步骤二，记录在 不同EGR率下对应的燃烧分析仪COV值和CA50数值、油耗率和点火提前角的数值。 步骤四，利用个步骤二和步骤三得数据，确定最优EGR率的数值。7. 根据权利要求6所述增压型发动机外部冷却EGR试验台架的试验方法，其特征在于： 步骤一所述空燃比的目标状态为涡轮前排气温度不超过发动机的开发限值，过量空气系数 为1时的空燃比数值。8. 根据权利要求6所述增压型发动机外部冷却EGR试验台架的试验方法，其特征在于： 步骤一所述点火提前角的的最优值为燃烧分析仪的CA50数值在6°至8°时或系统退点火 提前角为0.8°时的点火提前角。9. 根据权利要求6所述增压型发动机外部冷却EGR试验台架的试验方法，其特征在于： 步骤二所述EGR率的最大值为发动机在目标工况下正常工作时的能调整的最大EGR率；步 骤三所述选取EGR率数值的选取方法为在最大EGR率数值和EGR率为0之间等差选取EGR 率。10. 根据权利要求6所述增压型发动机外部冷却EGR试验台架的试验方法，其特征在 于：步骤三所述不同EGR率的调整方法为：通过调整电动EGR阀的开度调整EGR率，当电动 EGR阀的开度达到最大时，通过调整节气阀的开度，对EGR率进行调整。
【专利摘要】增压型发动机外部冷却EGR试验台架及试验方法，它涉及冷却EGR试验台架及试验方法。本发明的目的是为了解决现有技术无法得到最优EGR率的问题。本发明的试验台架的进气管通过节气阀与压气机的输入端建立连接，压气机的输出端通过中冷器连接发动机的进气端，发动机的气体输出端的连接涡轮的输入端，涡轮的气体输出端连接排气管，EGR冷却器的输入端接在涡轮与排气管之前，EGR冷却器的输出端连接电动EGR阀的输入端，电动EGR阀的输出端接在节气阀与压气机之间。本发明的方法有利于完成带外部冷却EGR增压发动机的开发及后续标定试验。
【IPC分类】F02M26/49
【公开号】CN105332828
【申请号】CN201510676747
【发明人】范宝庆, 赵非, 孙德山, 尹东升, 郝美刚, 刘华军, 代国勇, 刘长峰, 许知天, 邵聪慧, 郑研, 张艳辉, 曲长华, 史国强, 宋兆磊, 王宇鹏, 吕学博
【申请人】哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年10月13日