先進的輕型柴油車熱效應管理系統

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先進的輕型柴油車熱效應管理系統

基于Simulink平臺開發的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建立發動機模型、GT-Drive建立車輛模型、GT-Cool建立車輛熱效應模型。所建立的車輛模型可以實現在單一變量的環境中對車輛各方面的性能進行分析，該模型需要的參數包括滾動阻力系數、輪胎尺寸、傳動軸和齒輪的傳動比、風阻系數、傳動軸的熱效應和傳動效率。分別從三維氣流模型、一維發動機模型、均值燃燒模型、發動機控制器及熱效應模型對仿真模型進行了描述，其中，由一維發動機模型得到的一維燃燒需要利用神經網絡模型將其轉化為均值燃燒模型，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組件：雙模式冷卻液泵、變速粘性風扇、冷卻液控制閥、廢氣余熱回收轉換器。利用雙模式冷卻液泵取代現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，該離合器可關閉機械驅動器。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閉機械驅動器，實現雙模式冷卻液泵在純電動模式下工作。變速粘性風扇被安裝在發動機上，通過調節該風扇的轉速來保持發動機處于最適溫度，減少寄生損耗。該風扇在整個測試中一直處于工作狀態，且其轉速由熱控制器控制。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果沒有任何差異。廢氣余熱回收轉換器的結構類似于冷卻廢氣再循環裝置，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工況下進行測試，記錄相關數據。

將仿真模型得到的數據與穩態運行條件下先進車輛的各項數據進行對比，驗證了添加先進熱效應組件可以提高熱效應系統的效率，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計優化。

JohnShuttyetal.SAE 2013-01-0546.

編譯：王祥