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先進的輕型柴油車熱效應(yīng)管理系統(tǒng)

基于Simulink平臺開發(fā)的GT-Suite仿真平臺對先進車輛進行了建模仿真。對車輛進行建模仿真時，利用GT-Power建立發(fā)動機模型、GT-Drive建立車輛模型、GT-Cool建立車輛熱效應(yīng)模型。所建立的車輛模型可以實現(xiàn)在單一變量的環(huán)境中對車輛各方面的性能進行分析，該模型需要的參數(shù)包括滾動阻力系數(shù)、輪胎尺寸、傳動軸和齒輪的傳動比、風(fēng)阻系數(shù)、傳動軸的熱效應(yīng)和傳動效率。分別從三維氣流模型、一維發(fā)動機模型、均值燃燒模型、發(fā)動機控制器及熱效應(yīng)模型對仿真模型進行了描述，其中，由一維發(fā)動機模型得到的一維燃燒需要利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型將其轉(zhuǎn)化為均值燃燒模型，以顯著縮短計算時間。

在對車輛進行實車試驗時，選取的試驗車輛為美國在售的2011年產(chǎn)奔馳斯賓特汽車（輕型柴油車）。在該試驗車上添加先進的熱效應(yīng)組件：雙模式冷卻液泵、變速粘性風(fēng)扇、冷卻液控制閥、廢氣余熱回收轉(zhuǎn)換器。利用雙模式冷卻液泵取代現(xiàn)有的機械式冷卻液泵，并以同樣的方式與傳動皮帶相連。該泵帶有一個電離合器，該離合器可關(guān)閉機械驅(qū)動器。同時，該泵還帶有一個無刷直流電機，利用該電機通過電離合器關(guān)閉機械驅(qū)動器，實現(xiàn)雙模式冷卻液泵在純電動模式下工作。變速粘性風(fēng)扇被安裝在發(fā)動機上，通過調(diào)節(jié)該風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速來保持發(fā)動機處于最適溫度，減少寄生損耗。該風(fēng)扇在整個測試中一直處于工作狀態(tài)，且其轉(zhuǎn)速由熱控制器控制。冷卻液控制閥用來模擬不同恒溫器下的情況，以確保使用該裝置與使用蠟式恒溫元件的結(jié)果沒有任何差異。廢氣余熱回收轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)類似于冷卻廢氣再循環(huán)裝置，但該裝置的目的是加熱冷卻液，其置于選擇性催化還原過濾器之后，以確保收集到足夠的熱量。對改裝后的車輛在各種循環(huán)工況下進行測試，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

將仿真模型得到的數(shù)據(jù)與穩(wěn)態(tài)運行條件下先進車輛的各項數(shù)據(jù)進行對比，驗證了添加先進熱效應(yīng)組件可以提高熱效應(yīng)系統(tǒng)的效率，并驗證了所建立模型的有效性。今后可以直接利用所建立的模型進行先進車輛的設(shè)計優(yōu)化。

JohnShuttyetal.SAE 2013-01-0546.

編譯：王祥