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适合WLTP工况的智能冷却系统控制策略研究
来源:汽车电器  作者:佚名  2018-06-09 08:11:34



    摘要:为了应对在WLTP新的排放测试循环工况下如何达到国VI排放标准,以发动机台架为研究对象,主要将电加热膨胀式节温器与电动风扇融人到现有冷却系统环路中,构建一套发动机智能冷却系统。通过分析WLTP与NEDC测试工况下的不同点,制定与之相适应的?:刂撇呗?,主动调节发动机工作温度以满足发动机快速暖机及不断变化的负荷状况要求。试验结果表明:本文采用的?:刂撇呗远运醵汤淦鸲奔?、减少油耗和排放有积极作用。

    WLTP工况即全球轻型车测试规程,是由联合国欧洲委员会联合一些国家的政府如日本、中国、俄罗斯、印度和韩国等,针对全球各个不同区域的驾驶工况进行收集与评估,开发出的一种可以在全球范围内适用于轻型车的测试循环,能够根据各国的交通状况反映出驾驶员的实际驾驶行为。中国在2020年前,将在全国范围内实施更为严格的国VI(国六)排放标准。VI排放标准的推广实施离不开测试工况,测试工况是油耗和排放标准的评价基础。有研究表明:发动机冷却系统热管理占到发动机燃油热量的30%左右,目前国内大多数发动机机型并未对冷却系统进行智能开发;同时中国道路拥堵严重,车辆大部分为城区工况,加减速更加频繁,借鉴WLTP工况更能符合中国大城市瞬变的实际驾驶情况。为了应对在新的排放测试循环工况WLTP下达到国VI排放标准,各个汽车生产企业面临的节能减排任务压力大,形势严峻。因此,对智能冷却系统在WLTP工况下进行研究具有紧迫感和前瞻性。

    1 新的WLTP工况与IEDIC工况之间的比较
    图1为NEDC与WLTP排放测试循环工况测试图。从图1中可以看出:NEDC循环主要由市区运转循环和郊区运转循环两部分组成,市区运转循环工况由3个怠速、加速、匀速和减速循环单元工况组成,每个循环单元工况平均车速34 km/h,最高车速50 km/h,有效行驶时间195s;郊区运转循环由一个运转循环单元组成,平均车速62.6 km/h,有效行驶时间400s,最高车速120 km/h。

    新的WLTP工况主要包含以下4个运转区间:低速区、中等速度区、高速区以及更高车速区,相关对比参数见表1。新的WLTP工况与当前的NEDC循环工况相比,主要区别是:①测试时间更长,由1 200 s增加到了1 800 s ;②平均车速有了较大提升,最高车速由120 km/h达到131 km/h;③加速能力变得更强。由于加速度更大,速度更高,因此W LTP运转循环将导致更高的油耗和排放,这给企业针对节能减排方面提出了更苛刻的要求。

    2 智能冷却系统结构与控制原理
    2.1智能冷却系统结构
    汽车发动机的智能冷却系统主要将可控节温器与电动风扇融入到现有冷却系统环路中,构建出一套发动机智能冷却系统,主要由电动水泵、电动风扇、电控蜡式节温器等部件组成,如图2所示。与传统冷却循环相比,只需要通过极小的结构改动和软件升级,就可将其融入到现有冷却系统环路中。

    2.2智能冷却系统控制原理
    燃油在发动机里燃烧所产生的温度可高达2 000℃,这个高温对于发动机的工作是有害的,所以必须将该温度冷却到“工作温度”?:鲜实姆⒍ぷ魑露炔坏芄惶岣叻⒍β?、减少燃油消耗,也能降低发动机尾气的排放。发动机的工作能力取决于冷却系统是否正常工作,其工作温度要求如图3所示,横坐标为发动机转速,纵坐标为扭矩。部分负荷时,冷却液温度较高,冷却液温度为95~110℃C,这有助于降低油耗和废气中的有害物质;全负荷时,冷却液温度较低,冷却液温度为85~95℃,吸入的空气被加热到的温度低一些,这有助于提高功率。但是传统的冷却方式仅仅依靠蜡式节温器的被动调节,无法满足冷却液温度与实时的发动机工作温度相匹配的要求。

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