基于Cruise的车辆起停性能分析

作者:解小超 贺子龙 韩震 任平 文章来源:安徽江淮汽车股份有限公司 发布时间:2014-06-03
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本文以某款轿车为例,根据起动机加强技术对应的起停控制策略,运用Cruise软件搭建了发动机热/冷机状态的起停模型,并分析了热/冷机状态起停的节油效果。

2013年,中国汽车市场不负众望,产销全年双双突破2200万辆,连续5年蝉联世界第一。在汽车保有量越来越多的同时,汽车在城市“行走”的速度却越来越慢,走走停停的时间不断增加,这导致了燃油的浪费和环境的恶化。为了改善燃油经济性,各汽车厂商纷纷引入了起停技术,它的功能主要体现在市区等待红灯时,发动机由原来的怠速变为停机,从而减少怠速油耗,实现节油。

目前市场较流行的技术有起动机加强技术、BSG技术和I-STOP技术,因成本低及技术变更小的优势,起动机加强技术应用范围最广。本文对应用起动机加强技术的起停功能的燃油经济性进行了分析。

起停控制策略处理

1.起停控制策略简介

满足以下所有条件时,系统执行发动机怠速停机:

(1)汽车停止或车速低于一定值(初步定义为10km/h);

(2)挡位置于空挡;

(3)节气门踏板完全松开;

(4)电池电量充足;

(5)制动真空度充足;

(6)空调机除雾状态未被请求;

(7)满足安全条件(驾驶员在座及前舱盖闭合等);

(8)发动机状态允许停机(水温及催化器温度等)。

在满足安全起动条件(驾驶员在座及前舱盖闭合等)的前提下,同时满足以下任意条件时,系统执行发动机自动起动;

(1)电池电量不足;

(2)制动真空度不足;

(3)空调及除雾被请求;

(4)传动链状态变化;

(5)车辆发生溜坡(车速高于一定值)。

2.满足NEDC循环试验的起停控制策略

因NEDC循环试验的驾驶条件不同于实际驾驶,试验时可将车辆状态简化,即电池电量充足、制动真空度充足、空调及除雾不被请求并满足安全条件,此时只需考虑车速和传动链状态(离合器踏板位置和挡位)对起停策略触发的影响。

只有当车速小于起停触发最高车速、发动机工作温度大于起停触发最低温度且车辆处在空挡时,怠速停机才能被触发;任一条件不满足时,怠速停机不触发。

3.满足NEDC循环试验的起停控制关键参数设置

功能激活的最高车速限制为为10km/h,发动机最低工作温度为60℃,具体参数值可以在后期根据实际标定策略更新。

热机状态的经济性分析

1.热机状态的起停模型搭建

为了更好地分析起停控制策略的执行情况,本文不采用Cruise自带的Engine Shut-Off和Start Stop Automatic模块,而是添加Function函数,获得的起停控制模型如图1所示。

2.热机状态的总线信号连接

热机状态的总线连接如图2所示。

3. 热机状态的起停节油效果分析 热机状态的非起停油耗为6.21L/100km,起停油耗为
5.89L/100km,每100km节油0.32L(5.2%)。以NEDC循环前400s为例,每个怠速段,起停控制策略均触发,从而起到了节油作用(见图3)。因发动机为热机状态,可认为发动机工作温度恒定在90℃,此时水温的触发条件不考虑。

冷机状态的经济性分析

1.冷机状态的起停模型搭建

不论发动机初始状态为热机还是冷机,其起停控制策略是相同的。若发动机的初始状态为冷机状态,在发动机工作温度由环境温度(25℃)上升至正常工作温度的过程中,会有额外的燃油消耗,即存在暖机过程对燃油的修正;同时,起停策略的触发还受温度的限制。

在Cruise热机模型的基础上,修改发动机的属性,温度模型设置为Others,温度设置为From Data Bus,燃油模型设置为Warm-up Enrichment(输入0,通过FC Coefficient来实现燃油修正),并激活FC Coefficient(见图4);同时添加燃油修正和发动机工作温度的变化情况,这里均以MAP来实现,分别为Map-time-engine temperature和Map-time-fuel consumption correction(冷机状态的起停模型见图5)。

2.冷机状态的总线信号连接

冷机状态的总线信号连接如图6所示。

3. 额外参数设置

在Map-time-engine working temperature中输入发动机的出水温度和时间的关系,它用来控制起停功能的发动机水温条件的触发。在Map-time-fuel consumption correction中输入冷起动燃油修正因子与时间的关系,它用于实现对燃油的修正。

4.冷机状态的起停节油效果分析 冷机状态的非起停油耗为6.73L/100km,起停油耗为
6.34L/100km,每100km节油0.39L(5.8%)。以NEDC循环前400s为例,从200s开始,每个怠速段,起停控制策略均触发,从而起到了节油效果(见图7)。此时起停功能的水温触发条件被考虑在内。

结语

本文通过Function和MAP部件实现了在NEDC循环工况下起停的经济性分析模型的搭建。结果显示:热机状态的节油效果为5.2%,冷机状态的节油效果为5.8%。

冷机状态的燃油修正因子可根据试验结果计算得出,其中包含了温度对燃油的修正。

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