2013年第2期
国外内燃机
商用车发动机辅助设备的优化运行策略
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摘要：就车辆行驶效率而言，虽然发动机辅助设备并非是重要的运行固素，但AVL公司的试验研究证实，与目前的技术状况相比，在某些环境中，如果长途运输商用车发动机辅助设备采取最佳的策略运行，就有可能节油3%～4%。
关键词：商用车发动机辅助设备节油潜力
热管理
1原始状况
降低燃油耗和二氧化碳（CO）排放，以及减少总运行成本是商用车制造商及其用户燃眉之急的课题。尤其是，商用车CO，排放法规限值正在持续收紧，必须在全球范围内进一步降低商用车的运行燃油耗。由于在公路运输中，长途运输商用车CO；排放占据的份额最大，因此，降低燃油耗的措施主要集中在这一领域。
汽车制造商对降低商用车燃油耗负有主要责任。当然，诸如废气利用、混合动力化、电动化，以及类似的创新技术在中期就可付之应用，但是，由于随之而来的附加成本较高，对终端用户的吸引力不大。有待研究的是，在短期内，还能采用哪些技术措施，以较少的费用进一步提高长途运输商用车动力总成系统的效率。
2短期内可实现的节油潜力
鉴于长期以来对商用车发动机摩擦和热力学效率所进行的优化，现今尚存的改善潜力已相对较小。另一方面，就辅助设备而言，通过优化设计、调整和按需控制，却能在短期内以相对较低的成本实施降低燃油耗的措施。其核心技术就是所谓“满足需求的辅助设备”，即只赋予辅助设备实时所需的工作能力。改善潜力主要集中在以下几个部件：(1)可多级调节或全可变控制的冷却风扇，(2)可多级调节或全可变控制的冷却水泵，(3)具备可变泵油量能力的机油泵，(4)可开关机油喷射冷却的活塞，(5）可离合的空气压缩机，6)按需控制的液力转向助力泵。
因此，鉴于发动机各子系统之间的相互影响及其日益复杂的关系，迫使人们必须从系统层面或发动机层面来考虑间题。为此，AVL公司介绍了一种开发方法"，采用这一方法能够在相对较短的开发
万方数据
周期内以较少的费用进行总体优化，从而获得所期望的整车性能。开发系统的主要组成部分是：(1)在整车层面上所有系统的模型化；(2)发动机及其主要子系统（燃烧、冷却系统和润滑系统）的模型化：（3）根据整车和/或试验台测量的调整模型（4）为挖掘最大节油潜力面开发的最佳运行策略；(5)将运行策略转化成发动机控制软件代码；（6)在发动机试验台和整车上验证的节油效果。
模拟环境是重点，其模块化结构须对各种不同的需求和开发等级进行调整，从物理学模型到寻找设计方案，以及详细的系统设计，乃至实时模型3，同时给定的模型参数能够相互自动转化，以确保开发过程的顺畅，这对于模拟品质和效率具有重要意义。
3通过热管理降低燃油耗
优化冷却系统和润滑系统有2个目的：(1)按实时需要调节冷却水泵和机油泵的驱动功率，确保供给各零部件极限范围内所需的冷却水和机油流量；(2)优化发动机的热管理，在常规环境条件下（例如 25℃），通过优化典型行驶循环中发动机和整车的热管理，使燃油耗降低2%（图1）。
在典型的欧洲长途运输行驶中，多数时间发动机运行在部分负荷条件下，但为了确保获得足够的冷却效果，冷却水泵的驱动及其冷却液流量却是按照处于“最不利状况”的全负荷条件设计的。若在部分负荷运行条件下按需调节冷却水泵，并将冷却液温度提高到容许的最高水平，则能获得良好的节油效果（图2)。润滑系统的情况与此相似，在全负荷运行条件下，机油冷却喷嘴必须确保活塞得到足够的冷却，而在部分负荷运行条件下，活塞机油冷却喷嘴可以关闭，从而减少机油泵的驱动功率。