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车用天然气发动机台架试验设计(DOE)技术规范

1范围

本文件规定了车用天然气发动机台架试验设计的试验条件和方法。

本文件适用于车用天然气发动机。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB17691-2018重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）

GB/T1883.1-2005往复式内燃机词汇第1部分:发动机设计和运行术语

GB/T4797.2-2017环境条件分类自然环境条件气压

3术语和定义

GB/T1883.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

试验设计（DOE）designofexperiment，DOE

一种系统化的试验设计方法，旨在帮助研究者优化试验设计，提高试验效率和准确性。

4试验条件

4.1环境要求

4.1.1一般采用GB17691-2018要求的标准环境进行试验。

4.1.2如有特殊试验要求且发动机台架具备如高低温和海拔模拟等能力，可依据具体试验要求进行调

整。

4.2燃料、冷却液等要求

试验用发动机所用的燃料、冷却液以及润滑油等牌号和规格，应符合制造厂试验技术条件。

4.3发动机试验台架要求

4.3.1试验所用的仪器、仪表精度应符合GB17691-2018发动机试验对测量精度的要求；

4.3.2发动机进气温度、压力，中冷器进气温度、压力，排气温度、压力等，可通过温控和压力设备精确测量和控制；

4.3.3具备满足GB17691-2018标准要求的台架排放测试设备或便携式排放测试设备；4.3.4测功机可以快速精确地执行扭矩/转速、油门/转速等命令或控制。

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预试验DOE试验T/CAAMTBXX—2023

预试验

DOE试验

5DOE试验流程

DOE试验流程见图1。

边界条件确认

发动机状态确认

增压器保护标定试验

增压器保护标定

DOE工况点选取

DOE扫点试验

DOE控制参数确定

试验结果确认

图1试验流程图

6DOE试验

6.1预试验

6.1.1边界条件确认

试验开始前，需确认边界条件，是后续试验如发动机状态确认和DOE扫点试验的必要条件。特别地，在高海拔下，需充分考虑大气压力对边界条件的影响。边界条件确认关键参数见表1，海拔高度与大气压力的对应关系见附录A。

表1边界条件关键参数确认表

类型

进气负压

kPa

中冷压降kPa

排气背压kPa

大气压力

kPa

中冷后进气温度℃

发动机出水温度℃

6.1.2发动机状态确认

在DOE试验开始前需进行发动机状态确认。对应平原万有数据，覆盖发动机低、中、高负荷（增压器不超速区间），选择符合企业要求的工况点稳态运行并记录关键性能参数，经确认发动机状态无问题后进行后续试验。关键性能参数确认见表2（不限于表中参数）。

3

表2关键性能参数状态确认表

类型

发动机转速r/min

扭矩

N·m

燃气流量kg/h

空气流量kg/h

节气门前压力kPa

节气门后压力kPa

增压器电控阀开度

%

节气门开度

%

6.2增压器保护标定试验

增压器保护标定试验开始前需进行增压器保护预标定，主要确定发动机外特性区域的中冷前增压压力、增压器转速和涡前排温等边界，为增压器保护标定确定初始边界。特别地，针对高海拔环境，增压器保护标定试验应进行增压器超速标定、增压器超温标定和增压能力不足标定等试验项目，应在全转速全负荷范围内进行，为DOE扫点确定边界。

6.3DOE试验

6.3.1DOE工况点选取

选择当前发动机最大设计外特性，选点需综合考虑常用工况区、低速低负荷区、高速低负荷区和外特性点等区域。工况点选取示意图见图2，各选点序号分布及详情见表3。

图2工况点选取示意图

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T/CAAMTBXX—2023

表3工况点选点序号分布表

负荷百分比

%

类型

备注

低速大扭矩转速点

大扭矩最低转速点

大扭矩中间转速点

大扭矩最高转速点

高速大扭矩转速点

额定转速点

25

1

5

9

13

17

-

其中9、10、13、14为常用工况区选点

50

2

6

10

14

18

-

75

3

7

11

15

19

-

-

100

4

8

12

16

20

21

-

6.3.2DOE扫点试验

进行DOE扫点时，每个工况点应控制发动机转速和扭矩不变，扫点的起始点和终止点均以涡前排温、中冷前温度、CA50、爆震幅值和循环