[发明专利]优化SCR路线国四及以上车用柴油发动机综合经济性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种优化SCR路线国四及以上车用柴油发动机综合经济性的方法，具体是一种基于等价质量流量总燃油消耗及最小加权综合比油耗来最优发动机综合经济性的方法。

背景技术

SCR路线是国四及国四以上排放水平的中重型柴油发动机的主流技术路线。采用SCR技术的柴油发动机燃油和尿素都属于长期消耗品。用户的关注点不仅是燃油的经济性，还包括尿素的经济性。在柴油机的开发中，如何实现燃油和尿素的综合经济性最优，是一个迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种优化SCR路线国四及以上车用柴油发动机综合经济性的方法，本发明基于等价质量流量燃油消耗及最小加权综合比油耗进行机型开发，柴油机可在低排放的情况下获得最优的综合经济性。

本发明的技术方案是：本发明的优化SCR路线国四及以上车用柴油发动机综合经济性的方法包括如下步骤：

1）根据发动机外特性曲线、调速特性曲线及低速段功率曲线，确定ESC排放试验13工况点的发动机转速n_i，扭矩T_i、功率P_i；

2）采集整车上发动机运行工况数据，包括发动机转速、扭矩参数，并根据采集到的数据计算ESC 13工况点油耗权重系数WF(F)_i；

3）分别计算得到ESC 13工况点用于综合比油耗计算的加权功率P(F)及用于氮氧化物比排放计算的加权功率P(n)；

4）进行发动机台架试验，获取不同燃烧参数，包括喷油提前角、轨压、循环喷油量、预喷油量、预喷时间、后喷油量、后喷时间下的发动机性能及排放数据，每更改任一个燃烧参数，都记为该工况的一种选型方案；

5）基于第4步试验设计结果，结合机型开发目标，主要包括动力性、燃油经济性、烟度、排放、缸内峰值燃烧压力、增压器转速以及涡前排温的要求，构建20组～50组ESC13工况点的燃烧参数设计方案；

6）对第5步所产生的20组或以上方案，按照GB17691-2005的规定，计算得到ESC 13工况点氮氧化物比排放值并剔除第5步产生的方案中氮氧化物比排放值超过目标值的设计方案；

7）计算第6步保留下来各组设计方案的ESC 13工况点的等价质量流量燃油消耗F_equivi、等价质量流量总燃油消耗F_equiv及加权综合比油耗

8）列出加权综合比油耗最低的5组方案，并找到这5组方案的氮氧化物比排放值5种方案中加权综合比油耗最低，氮氧化物排放满足法规且较低的组合即为发动机综合经济性最优的方案。

所述的步骤7）中：

等价质量流量的总燃油消耗F_equivi为：

F_equivi=F_i+UreaMf_i×(P_urea/P_fuel)×(ρ_fuel/ρ_urea)

=F_i+k×UreaMf_i

F_equiv=∑(F _i+k×UreaMf _i)

其中UreaMf_i、F_i为第i个工况点的尿素质量流量和柴油质量流量，单位为公斤/小时；k为计算系数=(P_urea/P_fuel)×(ρ_fuel/ρ_urea)，ρ_urea、ρ_fuel为尿素密度和柴油密度，P_urea，P_fuel为尿素和燃油的价格。

所述的步骤2）中：

WF(F)_i=P_i×t_I/∑(P_i×t_i)

式中：WF(F)_i为第i个工况点的油耗权重系数；P_i为第i个工况点的功率，单位为kW；t_i为第i个工况点累计运行时间，单位为小时。

所述的步骤3）中：

P(F)_i=P_i×WF_i