一种EGR气体温度及EGR冷却器冷却效率的检测方法

摘要

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。

说明书

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：

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

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：

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

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。