发动机匹配技术的研究

2.关键技术之二：发动机匹配技术的研究发动机作为混合动力汽车的主要动力源，必须与另一个动力源ISG进行匹配，做到合理分工、协调工作。因此必须进行发动机的动力性、经济性性能实验，并按需要做相应的改造。2.1发动机性能试验2.1.1发动机性能试验的方法及内容在常规的发动机实验台上，对发动机进行实验前的磨合。在发动机热态情况下，进行发动机的怠速试验、负荷特性试验并绘制相关性能曲线图。进行负荷特性试验时，发动机油门开度百分比分别调节在1%、2%一10%(间隔2%)，13%~40%(间隔3%)，45%~100%(间隔5%)时，对应发动机转速在800、900、1000一6000rpm(间隔400rpm)，测试发动机的稳态输出转矩及油耗。油耗测试采用重量测定法。下表是某发动机的部分实验数据：转速rpm扭矩Nm功率kw耗油率g/kwh节气门开度%520079.8043.45323.3559520070.5038.39297.7542520061.0033.21303.7837520051.2027.88313.5034520040.7022.16336.1732520030.0016.34386.2930520020.3011.05468.6329520010.105.50701.882448009.704.88724.0423480021.8010.96428.0326480030.1015.13370.8228480040.9020.56323.9830480051.3025.78302.1233480060.1030.21289.0036480070.3035.33283.8640480081.7041.06303.9259440082.7038.10270.0660440070.4032.44270.3838440061.4028.29276.0835440050.8023.41290.1131440041.0018.89311.2729440031.3014.42341.1727440020.809.58417.402444007.803.59790.2721400011.104.65608.7021400021.108.84423.19242.2发动机实验数据的后处理汽车动力性、燃油经济性模拟计算是以发动机性能特性为重要依据的。发动机性能特性的描述，包括汽车发动机等燃料消耗率曲线，等功率曲线和等节气门开启角曲线。描述发动机性能特性的方法有表格法和模型法。在混合动力开发过程中，我们采用精度可以满足设计要求的数表插值加误差修正的后处理方法，因此需要准确的原始实验数据。2.3发动机的万有特性根据每个发动机转速下的负荷特性曲线获得不同转速下发动机功率与比油耗的关系，绘制发动机油耗特性图，如图2.4所示。4G10耗油率与功率之间的关系20025030035040045050055060065070075080005101520253035404550功率（kw）耗油率(g/kwh)5200rpm4800rpm4400rpm4000rpm3600rpm3200rpm2800rpm2400rpm2000rpm1600rpm1200rpm多项式(1200rpm)图2.44G10发动机油耗特性图利用插值拟合出如图2.5所示的关于发动机有效燃油消耗率与发动机转速及扭矩的关系曲线，即发动机油耗的数值模型。图2.5只是曲线族中的一条。y=0.1564x2-18.595x+830.840100200300400500600700800020406080100扭矩(5200rpm)比油耗图2.5发动机有效燃油消耗率在发动机转速为5200rpm时与扭矩的关系由上述燃油消耗模型曲线图，作ne--Te平面内的等高线图，即可得到万有特性图，如图2.6所示。发动机的万有特性图也是发动机的效率图，图中各点反映了发动机的效率分布情况。图2.64G10发动机万有特性图从万有特性上很容易看出发动机最经济的负荷和转速。等油耗线的最内层为最经济区，曲线越向外，经济性越差。油耗率曲线稀疏的区域，表明随工况变化油耗率变化较小，有利于变工况工作；油耗率曲线密集的区域，工况稍有变动，油耗率变化很大，燃料系统的调节往往对这些区域很敏感。等油耗曲线的形状及分布情况对发动机的使用经济性也有很重要的影响。如果等燃油消耗率曲线图形沿横坐标方向较长，则表示发动机在负荷变化不大而转速变化较大的情况下工作时，燃油消耗率变化较小；如果等燃油消耗率曲线图形沿纵坐标方向较长，则表示发动机在负荷变化较大，而转速变化不大的情况下工作时，燃油消耗率变化较小。显然，4G10发动机在4000rpm以下属于前一种类型；在4000rpm以上属于后一种类型。目前，为了完成S3混合动力整车控制，最需要的就是可以精确反映发动机万有特性的基础实验数据，特别是油门开度与电机输出扭矩的关系非常重要。有了这些数据才可以建立实时控制数据库，根据行驶需求扭矩，判断发动机的最优工作点、确定油门开度，以便调节发动机与电动机之间的扭矩关系。