整车循环油耗的发动机台架模拟

灿

本文以某乘用车为例，通过Cruise将整车道路行驶工况转化为发动机转速和转矩特性，在发动机动态试验台架上进行了模拟。结果表明，整车油耗的台架模拟数据与实际情况吻合度是比较高的。
        当前整车油耗的测量方法主要有两种：一种是基于实车的试验方法，即实车在试验道路或整车转毂上按标准试验条件测得；另一种是基于发动机的试验方法（即动态台架试验），借用模拟手段，将诸如NEDC等的整车工况转换为对应的发动机工况，在发动机台架上模拟加载来实现对油耗的测量。此方法不需要有实际车辆的参与，简化了实车的试验成本和开发周期。
        台架布置及控制简介
        载荷模拟试验设备布置在发动机台架内，由于发动机台架内有机油恒温装置、水恒温装置和燃油油耗仪等设备，载荷模拟试验装置应采用分总成的方式进行设计布置。这样，可以较好的利用试验室内部的空间。考虑到连接到发动机的管路和线束，载荷模拟试验设备应布置在机油恒温和水恒温装置的相对一侧，方便连接。
        控制单元通过RS-232通信接口侦听发动机自动试验台控制系统下位机上传的测试数据，提取表征发动机工况信息的节气门位置、转速和转矩信号，作为不同附件载荷施加的条件，根据上位机设定的发动机试验循环，与发动机自动试验台调节过程同步，基于时间控制附件载荷执行器动作。
        Cruise结果输出
        1.模型搭建
        在Cruise中添加车辆、发动机、变速器、主减速器和轮胎等部件，并设置相应的总线连接，建立发动机前置、手动变速器前驱（FF）模型(见图2)。

       

整车循环油耗的发动机台架模拟

        2.模型校核
        在各部件中输入相关参数，设置油耗计算任务并运行，将计算结果与试验值进行对比，通过对部分参数如传动系效率等进行调整，实现模型的校核。将计算结果与试验值进行对比，误差范围在±3%之内，满足精度要求。
        3.NEDC对应的发动机工况点输出
        如图2所示，运行校正后的模型，获得了NEDC对应的发动机工况点（时间－转速－转矩）。
        　　
台架模拟结果验证
        为简化工况，对Cruise计算的发动机工况点进行预处理之后，再输入台架运行。以UDC工况为例，台架实测数据和Cruise模拟的结果总体上还是比较吻合的，其中等加速和等速工况基本一致，减速工况有一定差异，主要是台架上未考虑减速过程中的发动机反拖和一定条件断油的影响。最终，将台架测试结果与Cruise模拟结果进行对比，UDC油耗台架测试结果为0.243L，Cruise模拟结果为0.235L，存在3.3%的差异；而EUDC油耗台架测试结果为0.281L，Cruise模拟结果为0.279L，存在0.7%的差异。
        结语
        在保证Cruise模型精度的前提下，将生成的整车工况下对应的发动机转速、转矩等，输入到发动机的动态试验台架中，可实现对整车热机油耗准确的预测。
        台架目前仅能实现热机油耗的模拟，尚未考虑控制策略引起的发动机工况点变化、整车负载的加载和冷机油耗的模拟，后期还会加强优化。