帶傳動(dòng)起停裝置對(duì)乘用車柴油機(jī)燃料消耗和排放的影響

現(xiàn)代汽車的發(fā)展需要滿足不斷嚴(yán)格的排放、噪聲和燃油消耗法規(guī)，尤其是歐Ⅴ排放法規(guī)出臺(tái)以后，對(duì)使用柴油機(jī)的乘用車排放尤為苛刻。柴油機(jī)的排放主要包括NOx、碳煙顆粒物、HC和CO，未來發(fā)動(dòng)機(jī)在降低上述排放物的同時(shí)，還要求減少燃油消耗。因此，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化改造，如能量回收等可實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。采用1個(gè)帶傳動(dòng)起停裝置，該裝置可對(duì)汽車的制動(dòng)能量和減速能量進(jìn)行回收，并通過電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)或加速工況下。

對(duì)新設(shè)計(jì)的帶傳動(dòng)起停裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹。發(fā)動(dòng)機(jī)通過該結(jié)構(gòu)中的傳動(dòng)帶與電機(jī)相連。電機(jī)與變頻器相連，變頻器一側(cè)連接1個(gè)降壓型開關(guān)調(diào)整器（DC-DC），另一側(cè)連接1個(gè)電壓為48V的電池。降壓型DC-DC與1個(gè)電壓為12V的電池相連。發(fā)動(dòng)機(jī)配備選擇性催還還原（SCR）系統(tǒng)和廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)。通過試驗(yàn)對(duì)該裝置進(jìn)行了驗(yàn)證，試驗(yàn)在德國(guó)大陸雷根斯堡測(cè)試中心進(jìn)行，選擇大眾高爾夫7作為試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)汽車，動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用德國(guó)大陸48V混合動(dòng)力系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)選擇1.6L直噴4缸柴油機(jī)，額定功率為77kW，額定扭矩為250Nm。電機(jī)額定功率為11kW，最大扭矩為47Nm。循環(huán)工況設(shè)定為世界輕型車測(cè)試循環(huán)（WLTP）工況和新歐洲駕駛循環(huán)（NEDC）工況。為實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)良好的可重復(fù)性，整個(gè)測(cè)試都在設(shè)定好的程序下進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果顯示：在所設(shè)計(jì)的帶傳動(dòng)起停裝置中，電機(jī)的使用不僅降低了燃油消耗，而且減少了發(fā)動(dòng)機(jī)排放，最高約減少了8%～9%的NOx排放。電機(jī)產(chǎn)生的扭矩可替代部分發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，用于汽車起動(dòng)和加速。在低負(fù)荷NEDC工況下，電池充電可改善發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，但對(duì)于高負(fù)荷的WLTP工況，強(qiáng)制充電將導(dǎo)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(duì)整車系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，以達(dá)到各種排放物的平衡。

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

編譯：王祥