先进的轻型柴油车热效应管理系统



先进的轻型柴油车热效应管理系统

基于Simulink平台开发的GT-Suite仿真平台对先进车辆进行了建模仿真。对车辆进行建模仿真时，利用GT-Power建立发动机模型、GT-Drive建立车辆模型、GT-Cool建立车辆热效应模型。所建立的车辆模型可以实现在单一变量的环境中对车辆各方面的性能进行分析，该模型需要的参数包括滚动阻力系数、轮胎尺寸、传动轴和齿轮的传动比、风阻系数、传动轴的热效应和传动效率。分别从三维气流模型、一维发动机模型、均值燃烧模型、发动机控制器及热效应模型对仿真模型进行了描述，其中，由一维发动机模型得到的一维燃烧需要利用神经网络模型将其转化为均值燃烧模型，以显著缩短计算时间。

在对车辆进行实车试验时，选取的试验车辆为美国在售的2011年产奔驰斯宾特汽车（轻型柴油车）。在该试验车上添加先进的热效应组件：双模式冷却液泵、变速粘性风扇、冷却液控制阀、废气余热回收转换器。利用双模式冷却液泵取代现有的机械式冷却液泵，并以同样的方式与传动皮带相连。该泵带有一个电离合器，该离合器可关闭机械驱动器。同时，该泵还带有一个无刷直流电机，利用该电机通过电离合器关闭机械驱动器，实现双模式冷却液泵在纯电动模式下工作。变速粘性风扇被安装在发动机上，通过调节该风扇的转速来保持发动机处于最适温度，减少寄生损耗。该风扇在整个测试中一直处于工作状态，且其转速由热控制器控制。冷却液控制阀用来模拟不同恒温器下的情况，以确保使用该装置与使用蜡式恒温元件的结果没有任何差异。废气余热回收转换器的结构类似于冷却废气再循环装置，但该装置的目的是加热冷却液，其置于选择性催化还原过滤器之后，以确保收集到足够的热量。对改装后的车辆在各种循环工况下进行测试，记录相关数据。

将仿真模型得到的数据与稳态运行条件下先进车辆的各项数据进行对比，验证了添加先进热效应组件可以提高热效应系统的效率，并验证了所建立模型的有效性。今后可以直接利用所建立的模型进行先进车辆的设计优化。

JohnShuttyetal.SAE 2013-01-0546.

编译：王祥