基于氣動(dòng)混合動(dòng)力技術(shù)的油耗降低和渦輪滯后消除

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基于氣動(dòng)混合動(dòng)力技術(shù)的油耗降低和渦輪滯后消除

由于車輛在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有頻繁的起停操作，而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的起停功能會(huì)使整車油耗顯著降低。氣動(dòng)混合動(dòng)力技術(shù)可將壓縮空氣進(jìn)到裝置在車上的儲(chǔ)氣罐中，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為氣動(dòng)能量，被壓縮的空氣可以被再利用以驅(qū)動(dòng)起動(dòng)機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)再生的起停功能。此外，氣動(dòng)混合動(dòng)力技術(shù)可通過(guò)將壓縮空氣注入進(jìn)氣歧管，相應(yīng)大量的燃油也會(huì)被噴射進(jìn)入氣缸，從而建立瞬時(shí)的大負(fù)荷轉(zhuǎn)矩以消除渦輪滯后。

氣動(dòng)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的概念是1999年由Schechter首次提出，他將傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)通過(guò)配備一個(gè)新的氣缸蓋轉(zhuǎn)變成了一個(gè)壓縮機(jī)和一個(gè)氣動(dòng)馬達(dá)。本文將裝有氣動(dòng)混合動(dòng)力設(shè)備的6缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為研究對(duì)象，在Matlab/ Simulink仿真工具中建立了氣動(dòng)混合動(dòng)力車輛的模型，為了實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的模塊化和降低成本，利用Matlab的Stateflow仿真平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的建模和仿真。在該模型中，建立了無(wú)儲(chǔ)氣罐模塊、1個(gè)儲(chǔ)氣罐模塊、2個(gè)儲(chǔ)氣罐模塊3種不同的車輛模塊，在一個(gè)公共的基礎(chǔ)規(guī)范平臺(tái)上直接比較結(jié)果。仿真基礎(chǔ)車型為一輛城市客車，在Matlab行駛工況和布倫瑞克行駛工況下研究氣動(dòng)混合動(dòng)力車輛的油耗。仿真結(jié)果表明，通過(guò)起停操作2個(gè)儲(chǔ)氣罐的氣動(dòng)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，可以至少降低5%的油耗，并且消除90%以上的滯后時(shí)間；儲(chǔ)氣罐中存儲(chǔ)的空氣可以增加加速過(guò)程中的空氣密度，供應(yīng)的空氣直接進(jìn)入進(jìn)氣歧管，建立大需求轉(zhuǎn)矩，增加廢氣質(zhì)量加速渦輪增壓器，消除滯后。

Ran Bao et al. SAE 2013-01-1452.

編譯：牛妍妍