CN105223023A - 一种egr气体温度及egr冷却器冷却效率的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机性能检测技术领域，公开了一种EGR气体温度检测方法，包括在发动机台架上搭建EGR气体温度检测平台，测量EGR气体温度的万有特性数据，并绘制万有特性曲线，分别获得EGR气体温度最高点和最低点对应的发动机转速和小时油耗量，再在转毂上运行整车，分别还原EGR气体温度最高点和最低点对应的发动机工况，在转毂上检测对应工况下的EGR气体温度。此时获得温度为整车运行边界条件下的EGR温度，接近实际温度值，具备更强的参考性。本发明还提供了一种EGR冷却器的冷却效率检测方法，利用上述方法在转毂上测得任意工况下EGR冷却器进口、出口处的废气温度以及进口、出口处的冷却液温度，然后根据热交换器的效率公式，准确计算EGR冷却器的工作效率。

Description

一种EGR气体温度及EGR冷却器冷却效率的检测方法

技术领域

本发明涉及发动机性能检测技术领域，尤其涉及一种EGR气体温度及EGR冷却器冷却效率的检测方法。

背景技术

EGR(ExhaustGasRecirculation，废气再循环)技术是目前发动机普遍采用的技术，主要用于降低NO_X排放，满足日益严格的排放法规要求。由于废气的温度过高，通常是要对废气进行冷却再引入进气侧。冷却前后EGR气体温度的控制监测至关重要，如果EGR气体温度过高，会造成充气效率下降，且会烧损EGR阀；但如果EGR气体温度过低，则容易发生结焦，导致EGR阀的卡滞和EGR冷却器冷却能力的下降。

目前，内燃机行业普遍采用的EGR气体温度测量方法是在发动机台架上进行测量，即在EGR冷却器前或后布置温度传感器，运行发动机，获得EGR冷却器前后的气体温度，监控EGR气体的温度状态或评价EGR冷却器的冷却能力是否合理。

但是，发动机是要装配到整车上进行工作的，发动机台架的环境与整车发动机舱的环境差别较大，尤其是发动机台架上的冷却水循环与整车有很大的差异，不同的台架也有较大的差异，这会直接影响EGR冷却器的冷却能力，进而影响到EGR气体温度的检测。因此在发动机台架上进行EGR气体温度的测量不能真实反映整车运行时的EGR气体温度，容易对EGR冷却器的冷却能力进行误判。

因此，本领域技术人员需要改进EGR气体温度的检测方法，以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种EGR气体温度检测方法，可获得接近整车边界条件条件下的EGR气体温度，能够为评价EGR冷却器的工作性能提供更为真实可靠的分析数据；本发明还提供了一种EGR冷却器冷却效率的检测方法，可获得整车运行边界条件下EGR冷却器的真实冷却效率，方便对EGR冷却器性能进行评价和调整。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

一种EGR气体温度检测方法，包含以下步骤：

步骤一：在发动机台架上搭建EGR气体温度的检测平台，所述检测平台包括发动机，连接于所述发动机的进气歧管和排气歧管之间的EGR阀、EGR冷却器和温度传感器；

步骤二：运行发动机，获得EGR气体温度的万有特性数据，并绘制EGR气体温度的万有特性曲线，所述万有特性曲线的横坐标为发动机的转速，纵坐标为发动机的小时油耗量；

步骤三：在所述万有特性曲线上确定EGR气体的最高温度点H和最低温度点L，并标出所述最高温度点H对应的最高转速n_H和最高小时油耗量Q_H以及所述最低温度点L对应的最低转速n_L和最低小时油耗量Q_L；

步骤四：进行以下两项检测操作：

操作a：在整车转毂上按照等速模式运行整车，保持整车上的发动机的转速稳定在所述最高转速n_H，调整油门踏板，使整车发动机的循环油量达到所述最高小时油耗量Q_H，此时整车发动机运行在所述最高温度点H对应的工况，在与步骤一中所述温度传感器检测位置对应的检测点测量此时EGR气体的最高温度T_H；

操作b：在整车转毂上按照等速模式运行整车，保持整车发动机的转速稳定在所述最低转速n_L，调整油门踏板，使整车发动机的循环油量达到所述最低小时油耗量Q_L，此时整车发动机运行在所述最低温度点L对应的工况，在与步骤一中所述温度传感器检测位置对应的监测点测量此时EGR气体的最低温度T_L。

优选地，对于步骤一中的所述检测平台，所述EGR阀位于所述排气歧管与所述EGR冷却器之间，所述温度传感器位于所述EGR冷却器的出口处。

优选地，所述最高温度T_H小于或等于200℃，所述最低温度T_L大于或等于120℃。

优选地，对于步骤一中的所述检测平台，所述EGR阀位于所述EGR冷却器与所述进气歧管之间，所述温度传感器位于所述EGR阀的入口处。

优选地，所述最高温度T_H小于或等于260℃，所述最低温度T_L大于或等于85℃。

一种EGR冷却器冷却效率的检测方法，包括以下步骤：

步骤一：在发动机台架上搭建EGR气体温度的检测平台，所述检测平台包括发动机，连接于所述发动机的进气歧管和排气歧管之间的EGR阀、EGR冷却器和温度传感器；

步骤二：运行发动机，获得EGR气体温度的万有特性数据，并绘制EGR气体温度的万有特性曲线，所述万有特性曲线的横坐标为发动机的转速，纵坐标为发动机的小时油耗量；

步骤三：在所述万有特性曲线上确定任意一EGR气体对应的工况点A，并标出A点对应的转速n_A和小时油耗量Q_A；

步骤四：在整车转毂上按照等速模式运行整车，保持整车发动机的转速稳定在转速n_A，调整油门踏板，使整车发动机的循环油量达到小时油耗量Q_A，此时整车发动机运行在A点对应的工况，测得EGR冷却器进口废气温度T_h1、EGR冷却器出口废气温度T_h2、EGR冷却器进口冷却液温度T_c1和EGR冷却器出口冷却液温度T_c2；

步骤五：根据热交换器的效率公式，计算得到EGR冷却器在A点对应的工况的冷却效率，所述效率公式为：

$\mathrm{\η}=\frac{Tc1+Tc2}{Th1+Th2};$

步骤六：重复步骤三至步骤五，获得EGR冷却器在整个发动机运行范围内的冷却效率。

本发明提供的EGR气体温度检测方法，将发动机台架和转毂试验相结合，利用相同发动机工况下EGR气体温度分布的无偏性，在转毂上再现整车发动机的相关工况，获得了在整车边界条件下测量的EGR气体温度，使得检测到的该EGR气体温度更接近真实值，便于更可靠的监测EGR系统工作的可靠性。在这种获得的EGR气体温度和冷却液温度的方法的基础上，根据热交换器的效率计算公式，可以准确计算任意工况下的EGR冷却器的效率，以便对EGR冷却器的性能进行评价和调整。

附图说明

图1为本发明实施例提供的EGR气体温度检测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的第一种动机台架EGR气体温度的检测平台的示意图；

图3为本发明实施例提供的第二种动机台架EGR气体温度的检测平台的示意图；

图4为本发明实施例提供的EGR冷却器进口、出气口处的温度和进口、出口处的冷却液温度的测量示意图。

其中上述附图中的标号说明如下：

1-排气歧管，2-EGR阀，3-EGR冷却器，4-进气歧管，5-温度传感器；

a-EGR冷却器废气进口温度测量点，测得的温度记为T_h1；

b-EGR冷却器废气出口温度测量点，测得的温度记为T_h2；

c-EGR冷却器冷却液进口的温度测量点，测得的温度记为T_c1；

d-EGR冷却器冷却液出口的温度测量点，测得的温度记为T_c2。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合具体实施例对本方案作进一步地详细介绍。

参考图1，本发明实施例中一种的EGR气体温度检测方法，包含以下步骤：

图1中S1为步骤一：在发动机台架上搭建EGR气体温度的检测平台，所述检测平台包括发动机，连接于所述发动机的进气歧管和排气歧管之间的EGR阀、EGR冷却器和温度传感器；

图1中S2为步骤二：运行发动机，获得EGR气体温度的万有特性数据，并绘制EGR气体温度的万有特性曲线，所述万有特性曲线的横坐标的发动机的转速，纵坐标为发动机的小时油耗量；

图1中S3为步骤三：在所述万有特性曲线上确定EGR气体的最高温度点H和最低温度点L，并标出所述最高温度点H对应的最高转速n_H和最高小时油耗量Q_H以及所述最低温度点L对应的最低转速n_L和最低小时油耗量Q_L；

图1中S4为步骤四：进行以下两项检测操作：

操作a：在整车转毂上按照等速模式运行整车，保持整车发动机的转速稳定在所述最高转速n_H，调整油门踏板，使整车发动机的循环油量达到所述最高小时油耗量Q_H，此时整车发动机运行在所述最高温度点H对应的工况，在与步骤一中所述温度传感器检测位置对应的检测点测量此时EGR气体的最高温度T_H；

操作b：在整车转毂上按照等速模式运行整车，保持整车发动机的转速稳定在所述最低转速n_L，调整油门踏板，使整车发动机的循环油量达到所述最低小时油耗量Q_L，此时整车运发动机行在所述最低温度点L对应的工况，在与步骤一中所述温度传感器检测位置对应的监测点测量此时EGR气体的最低温度T_L。

其中，所述等速模式是指给转毂施加不同的负载时，整车的车速是一定的。

该检测方法，将发动机台架和转毂试验相结合，利用了相同发动机工况下EGR气体温度分布的无偏性(即在不同工况下，不管采用哪种平台测量，万有特性曲线中EGR气体温度分布的最高点和最低点对应的工况点是不变的，但不同平台上会存在测量值的误差)，利用上述特点，在转毂上再现发动机的相关工况，从而获得了在整车边界条件下测量的EGR气体温度，使得检测到的该EGR气体温度接近了行车数值，便于更可靠的监测EGR系统工作的可靠性。

由于EGR气体温度不能过高或过低，因此对其温度最高值和最低值进行检测，这两个数值在正常范围内即可。

另外，对于步骤一种的检测平台，可选择如下两种布置方式：

参考图2，第一种布置方式为所述EGR阀2位于所述排气歧管1与所述EGR冷却器3之间，所述温度传感器5位于所述EGR冷却器3的出口位置，在此系统中关注的是进入进气歧管4的EGR气体温度，控制温度不能过高，以免影响进气效率，因此将测量点设置在靠近EGR冷却器3的出口位置，气体从EGR冷却器出口3至进气歧管过程中温度逐渐降低。试验时温度传感器与EGR冷却器3出口的距离没有明确的要求，尽量靠近为宜。

参考图3，另一种布置方式为所述EGR阀2位于所述EGR冷却器3与所述进气歧管4之间，所述温度传感器5位于所述EGR阀2的入口处，为了避免气体温度过高或过低，需要检测进入阀体的温度，另外由于从EGR阀出口起到进气歧管的过程中，温度会逐渐降低，但变化较小，因此将检测点设置在EGR阀的入口处即可。

进一步地，为了保证EGR气体温度较高时的进气充气效率并且不会烧蚀EGR阀，在第一中布置方式中，所述最高温度T_H小于或等于200℃，而在第二种布置方式中所述最高温度T_H小于或等于260℃；为了防止EGR气体温度较低时EGR气体的结焦，在第一种布置方式中，所述最低温度T_L大于或等于120℃，而在第二种布置方式中所述最低温度T_L大于或等于85℃。

本发明还提供了一种EGR冷却器冷却效率的检测方法，包括以下步骤：

步骤一：在发动机台架上搭建EGR气体温度的检测平台，所述检测平台包括发动机，连接于所述发动机的进气歧管和排气歧管之间的EGR阀、EGR冷却器和温度传感器；

步骤二：运行发动机，获得EGR气体温度的万有特性数据，并绘制EGR气体温度的万有特性曲线，所述万有特性曲线的横坐标为发动机的转速，纵坐标为发动机的小时油耗量；

步骤三：在所述万有特性曲线上确定任意一EGR气体对应的工况点A，并标出A点对应的转速n_A和小时油耗量Q_A；

步骤四：在整车转毂上按照等速模式运行整车，保持整车发动机的转速稳定在转速n_A，调整油门踏板，使整车发动机的循环油量达到小时油耗量Q_A，此时整车发动机运行在A点对应的工况，参考图4，测得EGR冷却器进口废气温度T_h1、EGR冷却器出口废气温度T_h2、EGR冷却器进口冷却液温度T_c1和EGR冷却器出口冷却液温度T_c2；

步骤五：根据热交换器的效率公式，计算得到EGR冷却器在A点对应的工况的冷却效率，所述效率公式为：

$\mathrm{\η}=\frac{Tc1+Tc2}{Th1+Th2};$

步骤六：重复步骤三至步骤五，获得EGR冷却器在整个发动机运行范围内的冷却效率。

根据上述计算方法，可以获得整车运行边界条件下的EGR冷却器的真实换热效率，从而方便对EGR冷却器的冷却性能进行评价和调整。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种EGR气体温度检测方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一：在发动机台架上搭建EGR气体温度的检测平台，所述检测平台包括发动机，连接于所述发动机的进气歧管和排气歧管之间的EGR阀、EGR冷却器和温度传感器；

步骤二：运行发动机，获得EGR气体温度的万有特性数据，并绘制EGR气体温度的万有特性曲线，所述万有特性曲线的横坐标为发动机的转速，纵坐标为发动机的小时油耗量；

步骤三：在所述万有特性曲线上确定EGR气体的最高温度点H和最低温度点L，并标出所述最高温度点H对应的最高转速n_H和最高小时油耗量Q_H以及所述最低温度点L对应的最低转速n_L和最低小时油耗量Q_L；

步骤四：进行以下两项检测操作：

操作a：在整车转毂上按照等速模式运行整车，保持整车发动机的转速稳定在所述最高转速n_H，调整油门踏板，使整车发动机的循环油量达到所述最高小时油耗量Q_H，此时整车发动机运行在所述最高温度点H对应的工况，在与步骤一中所述温度传感器检测位置对应的检测点测量此时EGR气体的最高温度T_H；

操作b：在整车转毂上按照等速模式运行整车，保持整车发动机的转速稳定在所述最低转速n_L，调整油门踏板，使整车发动机的循环油量达到所述最低小时油耗量Q_L，此时整车发动机运行在所述最低温度点L对应的工况，在与步骤一中所述温度传感器检测位置对应的监测点测量此时EGR气体的最低温度T_L。

2.根据权利要求1所述的EGR气体温度检测方法，其特征在于，对于步骤一中的所述检测平台，所述EGR阀位于所述排气歧管与所述EGR冷却器之间，所述温度传感器位于所述EGR冷却器的出口处。

3.根据权利要求2所述的EGR气体温度检测方法，其特征在于，所述最高温度T_H小于或等于200℃，所述最低温度T_L大于或等于120℃。

4.根据权利要求1所述的EGR气体温度检测方法，其特征在于，对于步骤一中的所述检测平台，所述EGR阀位于所述EGR冷却器与所述进气歧管之间，所述温度传感器位于所述EGR阀的入口处。

5.根据权利要求4所述的EGR气体温度检测方法，其特征在于，所述最高温度T_H小于或等于260℃，所述最低温度T_L大于或等于85℃。

6.一种EGR冷却器冷却效率的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在发动机台架上搭建EGR气体温度的检测平台，所述检测平台包括发动机，连接于所述发动机的进气歧管和排气歧管之间的EGR阀、EGR冷却器和温度传感器；

步骤二：运行发动机，获得EGR气体温度的万有特性数据，并绘制EGR气体温度的万有特性曲线，所述万有特性曲线的横坐标为发动机的转速，纵坐标为发动机的小时油耗量；

步骤三：在所述万有特性曲线上确定任意一EGR气体对应的工况点A，并标出A点对应的转速n_A和小时油耗量Q_A；

步骤四：在整车转毂上按照等速模式运行整车，保持整车发动机的转速稳定在转速n_A，调整油门踏板，使整车发动机的循环油量达到小时油耗量Q_A，此时整车发动机运行在A点对应的工况，测得EGR冷却器进口废气温度T_h1、EGR冷却器出口废气温度T_h2、EGR冷却器进口冷却液温度T_c1和EGR冷却器出口冷却液温度T_c2；

步骤五：根据热交换器的效率公式，计算得到EGR冷却器在A点对应的工况的冷却效率，所述效率公式为：

$\mathrm{\η}=\frac{Tc1+Tc2}{Th1+Th2};$

步骤六：重复步骤三至步骤五，获得EGR冷却器在整车发动机运行范围内的冷却效率。