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排放一致性和在用符合性的發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)（EIL）解決方案

2020-03-11 23:43:26·  來(lái)源：天檢中心  
　
2020年新年伊始，新型冠狀病毒肆虐全國(guó)，不僅對(duì)人民的健康安全造成了極大的威脅，還對(duì)各行各業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重的影響。對(duì)于汽車(chē)行業(yè)，尤其是汽車(chē)研發(fā)工作，也提
2020年新年伊始，新型冠狀病毒肆虐全國(guó)，不僅對(duì)人民的健康安全造成了極大的威脅，還對(duì)各行各業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重的影響。對(duì)于汽車(chē)行業(yè)，尤其是汽車(chē)研發(fā)工作，也提出了新的挑戰(zhàn)。眾所周知，在車(chē)輛的研發(fā)過(guò)程中，需要進(jìn)行大量的實(shí)車(chē)驗(yàn)證工作，如“三高標(biāo)定”等，這些都要求研發(fā)人員開(kāi)展各種戶外試驗(yàn)。試驗(yàn)的最終結(jié)果與車(chē)輛的運(yùn)輸、人員的安全、天氣狀況的好壞有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。在當(dāng)前受疫情影響的情況下，將更多的整車(chē)研發(fā)驗(yàn)證工作前移到試驗(yàn)室環(huán)境中，有著更為現(xiàn)實(shí)的意義。中汽中心檢測(cè)認(rèn)證事業(yè)部天津汽車(chē)檢測(cè)中心（簡(jiǎn)稱“天檢中心”）提出的將整車(chē)驗(yàn)證前移到發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架驗(yàn)證的發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)（EIL）的開(kāi)發(fā)方法，將為企業(yè)在面向整車(chē)的開(kāi)發(fā)需求（如重型車(chē)排放、油耗的一致性、在用符合性要求，輕型車(chē)的實(shí)際道路排放（RDE）要求）上，提供最先進(jìn)的解決方案。

01 什么是發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)（EIL）

發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)其實(shí)是屬于硬件在環(huán)（HIL）的一種。所謂的硬件在環(huán)，是指“通過(guò)將某些子系統(tǒng)的實(shí)際物理硬件嵌入到其余虛擬子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)仿真來(lái)模擬系統(tǒng)”。對(duì)于汽車(chē)行業(yè)，硬件在環(huán)中的“硬件”通常只包括電子控制單元（ECU），而發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)以及整車(chē)都是以模型的方式通過(guò)適當(dāng)?shù)慕涌诟刂茊卧M(jìn)行交互。而發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)則是將硬件在環(huán)中對(duì)應(yīng)的“硬件”的范圍從ECU擴(kuò)展到發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)的“實(shí)際物理硬件”為發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制器，而虛擬子系統(tǒng)為整車(chē)及駕駛員。而發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)的開(kāi)發(fā)方法，則是在傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上，通過(guò)將構(gòu)建的虛擬整車(chē)模型、駕駛員模型、道路和環(huán)境模型耦合到一起來(lái)實(shí)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上對(duì)整車(chē)功能的開(kāi)發(fā)優(yōu)化的一種方式。有研究機(jī)構(gòu)早就提出，發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)是唯一有可能對(duì)實(shí)際道路下的瞬態(tài)排放進(jìn)行詳細(xì)研究的方法。


發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)是唯一有可能對(duì)實(shí)際道路下的瞬態(tài)排放進(jìn)行詳細(xì)研究的方法 

參考文獻(xiàn)：Experimental Investigations of Transient Emissions Behaviour Using Engine-in-the-Loop

02 發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)（EIL）的優(yōu)勢(shì)

發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)的開(kāi)發(fā)方法的優(yōu)勢(shì)很多，包括開(kāi)發(fā)重復(fù)性強(qiáng)，降低對(duì)原型車(chē)依賴，減少實(shí)車(chē)測(cè)試次數(shù)及風(fēng)險(xiǎn)，縮短開(kāi)發(fā)周期等。比如在重型車(chē)領(lǐng)域，由于重型車(chē)存在“一機(jī)多配、車(chē)型眾多”的特點(diǎn)，即一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)有可能匹配多種車(chē)型如公交、自卸、載貨等。因此，要完全保證各類(lèi)車(chē)型滿足后續(xù)監(jiān)管的生產(chǎn)一致性和在用符合性的要求，可能需要進(jìn)行大量的實(shí)際道路驗(yàn)證試驗(yàn)，耗費(fèi)人力和物力且重復(fù)性不好。但如果采用發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)的開(kāi)發(fā)方法，可以通過(guò)構(gòu)建不同的整車(chē)模型、駕駛員模型、道路和環(huán)境模型，在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上就可以對(duì)影響最終整車(chē)排放和油耗的人、車(chē)、路、環(huán)境等因素開(kāi)展綜合研究，篩選出風(fēng)險(xiǎn)最大的車(chē)型以及對(duì)應(yīng)的駕駛條件等，從而最大限度地減少實(shí)車(chē)驗(yàn)證的工作量。尤其是在目前疫情狀況下，將大量實(shí)車(chē)的工作前移到了發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室中，從而消除了車(chē)輛運(yùn)送、實(shí)車(chē)調(diào)試、人員安全等后顧之憂。


發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)

03 發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)（EIL）的應(yīng)用領(lǐng)域

1、用于高油耗、高排放車(chē)型的篩選。該領(lǐng)域應(yīng)用也是發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)的一大亮點(diǎn)，有利于整車(chē)企業(yè)評(píng)估并降低排放超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。例如：某整車(chē)平臺(tái)共40個(gè)車(chē)型，傳統(tǒng)模式根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)可能需要選取5-10個(gè)樣車(chē)進(jìn)行試驗(yàn)，原型車(chē)的占用成本及試驗(yàn)成本較高，且排放超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)不能完全排除。而EIL的開(kāi)發(fā)方式，能夠篩出排放、油耗惡劣車(chē)型，并量化評(píng)價(jià)人、車(chē)、路、環(huán)境對(duì)油耗和排放的影響，從而有效預(yù)計(jì)排放和油耗降低的風(fēng)險(xiǎn)。并且在這個(gè)過(guò)程中大幅減少試驗(yàn)次數(shù)，減少原型車(chē)的依賴，并顯著降低試驗(yàn)人員風(fēng)險(xiǎn)。

2、用于關(guān)鍵零部件的選型。對(duì)于后處理系統(tǒng)、增壓器等關(guān)鍵零部件的選型，可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)來(lái)評(píng)估更換后處理系統(tǒng)后對(duì)整車(chē)排放和油耗的影響程度。同時(shí)，對(duì)于整車(chē)的關(guān)鍵零部件如后橋、變速箱的選型，也有一定的借鑒作用。

3、用于對(duì)實(shí)際道路排放的評(píng)估和標(biāo)定優(yōu)化。AVL、FEV、BOSCH等公司在輕型車(chē)RDE的開(kāi)發(fā)過(guò)程中廣泛應(yīng)用。

04 天檢中心打造的發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)（EIL）平臺(tái)

天檢中心構(gòu)建的EIL測(cè)試研發(fā)平臺(tái)如下圖所示。


EIL測(cè)試研發(fā)平臺(tái)

在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上結(jié)合虛擬整車(chē)和駕駛員模型對(duì)整車(chē)排放和油耗進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化，從而達(dá)到將開(kāi)發(fā)任務(wù)前提、驗(yàn)證試驗(yàn)量大幅降低、有效預(yù)估在用符合性風(fēng)險(xiǎn)等任務(wù)。 目前已經(jīng)跟多家企業(yè)達(dá)成了合作意向，并開(kāi)展了相關(guān)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。


不同后橋速比選擇對(duì)排放和油耗的影響


重型車(chē)中國(guó)工況適應(yīng)性研究

平臺(tái)特色：

★兼顧輕型、重型、非道路移動(dòng)機(jī)械，可擴(kuò)展到混合動(dòng)力

★針對(duì)最新的排放油耗法規(guī)要求以及相應(yīng)的監(jiān)管要求

★結(jié)合中國(guó)工況的研發(fā)和推廣

★關(guān)注實(shí)際道路的曲率和坡度，更真實(shí)地模擬實(shí)際道路狀況

★充分利用天檢中心強(qiáng)大的整車(chē)測(cè)試資源，形成完備的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架到整車(chē)轉(zhuǎn)轂再到實(shí)際道路車(chē)輛排放油耗優(yōu)化開(kāi)發(fā)鏈

在抗擊疫情的關(guān)鍵時(shí)期，天檢中心將持續(xù)為廣大客戶提供最貼心的服務(wù)，想客戶之所想、急客戶之所急，同舟共濟(jì)，共克時(shí)艱。 請(qǐng)掃下方二維碼，歡迎加入 發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)技術(shù)交流群。
 
 
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