帶傳動起停裝置對乘用車柴油機燃料消耗和排放的影響

帶傳動起停裝置對乘用車柴油機燃料消耗和排放的影響

現代汽車的發展需要滿足不斷嚴格的排放、噪聲和燃油消耗法規，尤其是歐Ⅴ排放法規出臺以后，對使用柴油機的乘用車排放尤為苛刻。柴油機的排放主要包括NOx、碳煙顆粒物、HC和CO，未來發動機在降低上述排放物的同時，還要求減少燃油消耗。因此，需要對發動機進行優化改造，如能量回收等可實現上述目標。采用1個帶傳動起停裝置，該裝置可對汽車的制動能量和減速能量進行回收，并通過電機產生轉矩，用于發動機起動或加速工況下。

對新設計的帶傳動起停裝置結構進行了介紹。發動機通過該結構中的傳動帶與電機相連。電機與變頻器相連，變頻器一側連接1個降壓型開關調整器（DC-DC），另一側連接1個電壓為48V的電池。降壓型DC-DC與1個電壓為12V的電池相連。發動機配備選擇性催還還原（SCR）系統和廢氣再循環（EGR）系統。通過試驗對該裝置進行了驗證，試驗在德國大陸雷根斯堡測試中心進行，選擇大眾高爾夫7作為試驗目標汽車，動力系統結構采用德國大陸48V混合動力系統。發動機選擇1.6L直噴4缸柴油機，額定功率為77kW，額定扭矩為250Nm。電機額定功率為11kW，最大扭矩為47Nm。循環工況設定為世界輕型車測試循環（WLTP）工況和新歐洲駕駛循環（NEDC）工況。為實現試驗良好的可重復性，整個測試都在設定好的程序下進行。試驗結果顯示：在所設計的帶傳動起停裝置中，電機的使用不僅降低了燃油消耗，而且減少了發動機排放，最高約減少了8%～9%的NOx排放。電機產生的扭矩可替代部分發動機扭矩，用于汽車起動和加速。在低負荷NEDC工況下，電池充電可改善發動機的熱效率，但對于高負荷的WLTP工況，強制充電將導致油耗增加。使用新裝置雖然降低了NOx的排放，但CO2的排放卻增加了，因而必須對整車系統進行參數調整，以達到各種排放物的平衡。

Frank Atzler et al.SAE 2015-01-1162.

編譯：王祥