分论坛一:动力总成

作者:本网编辑 发布时间:2015-01-26
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中国机动车排放法规和技术发展展望

湛日景博士,美国西南研究院首席工程师

湛日景博士此次演讲主要介绍了美国、欧洲最新的排放法规,并对比分析介绍了中国排放法规的进展。

湛日景博士首先指出,目前的排放形势非常严峻,实际车辆排放根本无法满足法规需求。美国和欧洲关于轻型车的最新法规都是循序渐进式的,一直规划到2025年,NOX的排放水平要低到0.03g/kW.h;对于重型车则要求改进强制后处理技术,降低NOX的排放;对于非道路车辆,功率37kW以上的车辆都要求实施强制的柴油机后处理技术以降低排放。

中国方面,目前国六和京六都在做,不会照搬欧洲标准,会更本土化。首先肯定会对蒸发排放提出更高要求,目前中国每部车每年要蒸发掉5kg的汽油,这是不可以接受的;重型柴油机方面,强制后处理肯定是会要求的;非道路车辆方面,低速货车将在2017年退出历史舞台,完全与轻型车并轨;还有就是关于船舶排放,目前中国的船舶排放不能满足其他国家港口的要求,因此也会有相应的法规出台。

湛日景博士认为,排放法规不断严格是必然趋势,这也是汽车技术进步的主要推动力。中国在制定法规的过程中需要更加注重本国的实际情况,充分考虑中国本土工况。同时,他还指出,中国还应加强法规的执行,避免纸上谈兵。

适用于未来小型化汽油机的米勒/阿特金森策略组合

袁益禧先生,IAV中国发动机部门经理

袁益禧先生介绍了开发未来小型化汽油机的米勒(EIVC)/阿特金森(LIVC)策略组合技术的意义,分析了该项策略得以成功应用的热力学基础,并说明了在实际工况允许中该策略是如何运作并实现节能。

面对越来越严格的低油耗要求,传统内燃机技术仍然需要进一步的优化。目前采用的小型化增压技术正不断发展,但是在进一步小型化的过程中,面临着材料耐受度不够、爆震趋势明显等瓶颈。而相应的配气技术的提升能够降低节流损失、增加参与废气利用率并提高燃烧速度,从而进一步实现小型化。

在通过小型化实现的油耗优化潜力(可达25%)之外,使用EIVC/LIVC策略组合还能带来明显的额外优势。在低转矩区域,两种策略的潜力相似,但是因为扫气而不能使用LIVC策略。在额定功率区域只有EIVC能实现理想气门升程时,其优化潜力才能与LIVC相比,不随转速变化的EIVC气门升程带来更大的泵气损失,所以LIVC更为高效。故,LIVC对较低部分负荷工况点有最大优化潜力(可达8%)。EIVC适用于较高部分负荷工况(可达2%)。因此,合理策略为较低部分负荷时采用大升程LIVC,较高部分负荷以及低速全负荷时采用EIVC,额定功率区域采用小升程LIVC。

袁益禧先生指出,利用三级式切换系统实现在不同工况下使用不用的循环,能够保证在每个工况点都能够有效降低油耗,这正是EIVC/LIVC策略组合概念的优势所在。

起停之间节省燃油、动静之间降低排放

侯宏建先生,博世起动机和发电机事业部中国区销售和市场副总裁

侯宏建先生重点介绍了起动-停止系统在全球的发展趋势及推动优势,还有起动-停止系统的发展历史,最后介绍了起动-停止系统跨越式发展的产品——BRS。

博世预计,到2020年,欧洲、美国和日本的车辆装备起动-停止技术的比例将分别达到90%、70%和60%,这就意味着所有传统内燃机汽车都装备了起动-停止技术。而在中国,这个比例也将达到30%以上。降低CO2排放、提升燃油经济性是起动-停止技术得以快速发展的核心推动力。

目前起动-停止技术大体上有三个版本,从低级到高级分别是标准版、高级版和滑行版。高级版将停止时速由零提高到了20km/h,能够进一步节油3%。而滑行版则是时速达到120km/h以上松开踏板就会关闭发动机,能够比高级版油耗更低8%。而且,现在的起动-停止系统加入了48V的BRS系统,能够实现4个主要功能——快速平稳安静起动停止、高速滑行、加速辅助和能量回收。BRS系统的应用将起动-停止技术实现了又一次跨越,带来了更佳的用户体验。

侯宏建先生还提到,有些用户可能会关心零部件的耐久性问题。这一点,起动-停止技术已经做得非常完善了,起动机起动次数可以达到33万次,一些其他要求苛刻的部件甚至达到40万次,所以用户完全不用担心。

总体上,侯宏建先生认为起动-停止技术目前已经发展得比较成熟,还会进一步完善,应用前景非常广阔。

自动化的效率测试

Robert Voigt先生,德国GIF工业研究设备有限公司阿尔斯多夫动力系统测试小组经理

Robert Voigt先生介绍了不同的自动化效率测试系统在变速器测试中的应用,分析了其巨大优势所在。

按照SAEJ2453制定的标准,现在对变速器的测试,转矩要精确到量程的0.2%,转速波动小于±5转,燃油温度波动小于±2º。如果采用手动测试,在每次变更后都要重新标定,会影响结果的重复性,同时需要较多的人力和较高的成本。而自动化的台架测试技术能将精度提高到量程的0.05%,转速波动小于±2转,燃油温度波动小于±0.5º。

自动化的测试台架应用了GIF的双遥控测试系统,包含2个灵敏的延伸区域、2个独立放大器、2个独立温度补偿器和2个分散传动路径。该系统的使用可以有效减少不必要的测量点的重复,也提高了同一测量点的重复精度。

测试过程中由于测试时滞、标定精度、放大器温漂、万向轴效率和信号振动等原因都会造成转矩测试的不确定性。实际测试过程中转矩的波动频率可能很高,幅度也很大。这时候,测试台架会根据实际情况对信号进行有效的滤波,从而达到实际要求的效果。同时,测试过程中台架也会对测试条件进行精确有效的控制,例如对温度的控制,温度达到严格要求后测量的数据才是有效的。

Robert Voigt先生认为使用自动化的效率测试方法优势明显,能够带来时间、成本优势,且结果的重复性、精确性都能更好。同时,还可以一台多用,满足不同测试需求。

DCT技术的开发

方伟荣先生,上海汽车集团股份有限公司技术中心变速器部全球总监

方伟荣先生介绍了DCT(双离合自动变速器)控制技术的开发过程和其在四驱汽车上的应用,并分享了一个NVH的案例。

总体上,上汽研发团队采用V型开发流程对DCT进行开发研究,提升了自身对自动变速器的研究水平,实现了通过变速器的开发提升驾乘舒适性、降低行驶油耗的目的。

上汽研发团队通过改进预充油策略、PI控制算法、输出电流控制算法达到起步平稳的效果;通过离合器交互控制、转速同步控制的优化,实现了升档的平滑结合效果;通过离合器预充自适应控制提高压力控制准确度,转矩MAP自适应控制提高转矩控制精确度,最终实现提升换档性能,减小各车辆DCT特性差异的目的;通过挂档力闭环控制策略的优化减小了拨叉接入时的冲突问题,有效降低了噪声;通过多级保护策略实现干式DCT的合理过热控制。

DCT在全时四驱车上应用的一个难点就是爬坡和坡起,通过接入点的控制可以有效抑制前后不一致性,实现平稳爬坡和坡起。DCT还有一个难点就是NVH的问题,通过改善加工精度、采用拉锁传递、软化拉锁材料、改善壳体强度以及合理设计悬置系统结构等办法能够明显降低噪声。

方伟荣先生指出,结构上,未来DCT会采用混合泵技术进一步降低油耗;软件方面,会对架构进行优化,进一步提升复用性;同时,DCT在尺寸方面也会进一步压缩,应用领域也会进一步拓宽。

双离合自动变速器关键技术的开发与实践

陈勇博士,吉利汽车研究院副院长

陈勇博士首先介绍了世界范围内自动变速器的发展趋势和国内核心零部件的发展情况,随后介绍了吉利自动变速器的关键性技术开发。

全球自动变速器的发展总体上是呈现上升趋势,目前搭载率达到了50%以上,在中国的比例会更高一些,美国、欧洲、日本和韩国相对低一些。国内自动变速器的核心零部件生产能力是比较弱的。另外,软件开发方面经验也存在不足,面临着比较大的挑战。

吉利在双离合变速器开发方面做了很多努力,从2008年开始与国际上其他公司合作,做润滑油开发,完成了很多实验,提升了变速器可控性和耐久性,对整体性能提升很重要;与吉利收购的DSI公司一起配合工作,实现了上层控制软件的开发,完成了发动机、变速器的联合标定。通过这样的合作开发,吉利积累了非常有用的开发经验。在此基础上,从双离合器液压系统开始,吉利逐渐向自主研发转型,前期自主在实验台上研发,后期也与供应商密切配合,对前期开发进行修正。

陈勇博士强调,在技术开发过程中,吉利很好地利用了仿真工具,有效地缩短了研发周期,同时在开发的初期可以对产品的设计方案进行很好地模拟,可以在实际生产前更多地发现问题。例如,通过Fluent软件对润滑油、壳体强度进行了分析;通过MASTA软件对变速器的驻车机构进行了分析;并对所有零部件都做了CAE的解析和刚度的校核。

并联混合动力汽车转矩恢复协调控制策略研究

席军强教授,北京理工大学机械与车辆学院汽车研究所所长

席军强教授首先介绍了其课题组的研究方向,强调了变速器的重要性,然后讲了并联混合动力汽车转矩恢复协调控制策略的研究。

席军强教授的课题组主要研究的就是智能车辆以及车辆的传动系统。他认为即便是对于现在的纯电动车辆,变速器也是必要部件。变速器的使用能够降低电动机功率,从而在不增加重量和体积的前提下达到节约成本的目的;匹配变速器还可以拓宽工作区间,使得电动机更多地再搞笑点工作,从而在整体上提升车辆行驶效率;另外,变速器的使用可以让电池避免大电流放电,节约电池电量,并提升电池使用寿命。而且,采用了变速器之后,整车加速效果可变得更好。

席军强教授的研究团队还针对并联式混合动力汽车的转矩恢复进行了研究。之所以要进行转矩恢复的研究,是因为对整车排放的高要求会导致发动机对转矩的响应受到限制,不能真正满足驾驶员的需求。对此,席军强教授提出,这种限制导致的不足可以通过电动机转矩去补偿。在整个协调控制过程中,电动机和发动机都是执行器,按照命令输出转矩,闭环控制完全是通过控制器算法实现的。席军强教授将整个策略在simulink环境中进行了仿真并进行了台架验证,结果表明转矩冲击明显减小,转矩恢复加快,加速性能提升。

席军强教授认为变速器对提升整车动力性、降低能耗起着关键作用,变速器的研究不会因为新能源汽车的发展而没落,反而依旧很有前景。

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