基于DOE試驗方法的RHU標定研究

陳懷望 王麗

摘要：本文為了完成發動機的RHU（快速升溫）試驗標定，運用CAMEO軟件進行DOE試驗設計，并根據實測的試驗數據優化設計處理，通過CAMEO的優化結果中尋找排溫、排放、油耗等的最優的一組參數，返回臺架進行實測確認可能的最優解；通過DOE的試驗設計快速建立RHU的發動機參數，可以節省資源、加快開發進度，具有一定的實際意義。

關鍵詞：RHU；DOE試驗設計；發動機

隨著排放法規的的不斷提升，特別是排放提升到國VI以后，發動機后處理技術廣泛的使用。不論是輕型車用發動機、還是重型發動機，SCR都是標配的后處理技術。SCR裝置是依據氮氧還原基本原理，將尿素與水以適當比例混合，噴入廢氣中（高溫環境），在催化劑上的作用，使NOx能迅速與NH3反應，生成N2和水，稱為尿素的水解反應。但尿素的水解反應的最低需求180～200℃排氣溫度。

對于輕型車采用WLTC的排放循環，整車的WLTC的初始，整車由于水溫低、且負荷低，排溫很難達到尿素的水解溫度；導致在VVLTC試驗循環中的前400S左右，尿素不能噴射，尾氣中的NOx沒有處理措施，對整車排放影響非常大。為了快速達到尿素起噴溫度，在VVLTC試驗開始階段，引入了RHU（排氣的快速升溫），就是在排放略微劣化的基礎上，實現排溫快速升溫，讓尿素達到起噴排氣溫度。本文根據運用CAMOE進行DOE試驗設計，同時對試驗結果的優化的方法進行RHU的標定。

一、試驗描述

本文選擇了一款2.0LCT1國IV發動機作為試驗樣機，發動機主要參數見表1。

（一）試驗設備

采用AVL公司開發的Puma open臺架進行整機性能試驗。主要實驗設備如表2，臺架布置如圖1。

（二）確定試驗參數

在WLTC試驗中，排氣溫度偏低區域主要集中低速低負荷，所以RHU標定區域選擇1000～2000r/min，扭矩范圍由0～100N.m。對排溫影響因素很多，DOE試驗前中先要確定主要因素。在本文中主要選擇選擇空氣量、EGR率、主噴提前角、后噴（近后噴）油量及后噴間隔。

（三）確定試驗邊界

DOE試驗設計中需要確定各參數的試驗邊界，后把試驗邊界輸入到CMEO中進行試驗設計，確定測試點的設計。在臺架上可以根據發動機的運行情況確定各參數的邊界，例如，主噴提前角設置，根據NOx需求去設置最大的提前角，根據發動機的煙度排放去設置最小的提前角；同時可以根據不同的需求對其他參數的邊界進行設置。

（四）DOE試驗設計

運用COMEO進行試驗設計，由于試驗變量較少，運用軟件自帶的D優化設計一個簡單的二層DOE試驗方案，如圖2。

（五）試驗數據處理及優化

通過DOE設計出各工況點對應的試驗參數，并在進行臺架上進行實際測試，作為樣本輸入根據需求排溫、氣體排放、油耗等條件，通過CAMEO軟件進行優化處理，得出需求的一組或幾組試驗參數，如圖3。

二、試驗結果與分析

通過DOE的試驗方法，確定各點的最優參數，后進行部分區域的萬有特性。確定是否達到需求的效果。經過測試，在RHU模式下，排氣溫度均提升24℃以上，如圖4；NOx大部分點都明顯減少，但也存在少量點NOx有少量增加，但均小于10%，如圖5；由于主噴提前角的推遲、空氣量減、EGR率增加、后噴量增加及后噴間隔增大等因素，導致油耗由明顯增加增加比例均大于10%，同時在RHU模式下的FSN均小于2.5FSN，不會出現可見煙，如圖6。

三、結語

本文從RHU的作用出發，基于CAMEO進行DOE的試驗設計及數據結果的優化，得到最佳的RHU升溫效果；滿足工程應用要求，在柴油機的國六試驗中得到應用。

參考文獻：

[1]周龍保.內燃機學[M].北京：機械工業出版社，2005：178.

[2]許鋒.內燃機原理教程[M].大連：大連理工大學出版社，2011：204.