带传动起停装置对乘用车柴油机燃料消耗和排放的影响

带传动起停装置对乘用车柴油机燃料消耗和排放的影响

现代汽车的发展需要满足不断严格的排放、噪声和燃油消耗法规，尤其是欧Ⅴ排放法规出台以后，对使用柴油机的乘用车排放尤为苛刻。柴油机的排放主要包括NOx、碳烟颗粒物、HC和CO，未来发动机在降低上述排放物的同时，还要求减少燃油消耗。因此，需要对发动机进行优化改造，如能量回收等可实现上述目标。采用1个带传动起停装置，该装置可对汽车的制动能量和减速能量进行回收，并通过电机产生转矩，用于发动机起动或加速工况下。

对新设计的带传动起停装置结构进行了介绍。发动机通过该结构中的传动带与电机相连。电机与变频器相连，变频器一侧连接1个降压型开关调整器（DC-DC），另一侧连接1个电压为48V的电池。降压型DC-DC与1个电压为12V的电池相连。发动机配备选择性催还还原（SCR）系统和废气再循环（EGR）系统。通过试验对该装置进行了验证，试验在德国大陆雷根斯堡测试中心进行，选择大众高尔夫7作为试验目标汽车，动力系统结构采用德国大陆48V混合动力系统。发动机选择1.6L直喷4缸柴油机，额定功率为77kW，额定扭矩为250Nm。电机额定功率为11kW，最大扭矩为47Nm。循环工况设定为世界轻型车测试循环（WLTP）工况和新欧洲驾驶循环（NEDC）工况。为实现试验良好的可重复性，整个测试都在设定好的程序下进行。试验结果显示：在所设计的带传动起停装置中，电机的使用不仅降低了燃油消耗，而且减少了发动机排放，最高约减少了8%～9%的NOx排放。电机产生的扭矩可替代部分发动机扭矩，用于汽车起动和加速。在低负荷NEDC工况下，电池充电可改善发动机的热效率，但对于高负荷的WLTP工况，强制充电将导致油耗增加。使用新装置虽然降低了NOx的排放，但CO2的排放却增加了，因而必须对整车系统进行参数调整，以达到各种排放物的平衡。

Frank Atzler et al.SAE 2015-01-1162.

编译：王祥