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排放一致性和在用符合性的發(fā)動機在環(huán)（EIL）解決方案

2020-03-11 23:43:26·  來源：天檢中心  
　
2020年新年伊始，新型冠狀病毒肆虐全國，不僅對人民的健康安全造成了極大的威脅，還對各行各業(yè)的發(fā)展帶來了嚴重的影響。對于汽車行業(yè)，尤其是汽車研發(fā)工作，也提
2020年新年伊始，新型冠狀病毒肆虐全國，不僅對人民的健康安全造成了極大的威脅，還對各行各業(yè)的發(fā)展帶來了嚴重的影響。對于汽車行業(yè)，尤其是汽車研發(fā)工作，也提出了新的挑戰(zhàn)。眾所周知，在車輛的研發(fā)過程中，需要進行大量的實車驗證工作，如“三高標定”等，這些都要求研發(fā)人員開展各種戶外試驗。試驗的最終結(jié)果與車輛的運輸、人員的安全、天氣狀況的好壞有著千絲萬縷的聯(lián)系。在當前受疫情影響的情況下，將更多的整車研發(fā)驗證工作前移到試驗室環(huán)境中，有著更為現(xiàn)實的意義。中汽中心檢測認證事業(yè)部天津汽車檢測中心（簡稱“天檢中心”）提出的將整車驗證前移到發(fā)動機臺架驗證的發(fā)動機在環(huán)（EIL）的開發(fā)方法，將為企業(yè)在面向整車的開發(fā)需求（如重型車排放、油耗的一致性、在用符合性要求，輕型車的實際道路排放（RDE）要求）上，提供最先進的解決方案。

01 什么是發(fā)動機在環(huán)（EIL）

發(fā)動機在環(huán)其實是屬于硬件在環(huán)（HIL）的一種。所謂的硬件在環(huán)，是指“通過將某些子系統(tǒng)的實際物理硬件嵌入到其余虛擬子系統(tǒng)實現(xiàn)閉環(huán)仿真來模擬系統(tǒng)”。對于汽車行業(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)動機、動力傳動系統(tǒng)以及整車都是以模型的方式通過適當?shù)慕涌诟刂茊卧M行交互。而發(fā)動機在環(huán)則是將硬件在環(huán)中對應(yīng)的“硬件”的范圍從ECU擴展到發(fā)動機。因此，發(fā)動機在環(huán)的“實際物理硬件”為發(fā)動機及其控制器，而虛擬子系統(tǒng)為整車及駕駛員。而發(fā)動機在環(huán)的開發(fā)方法，則是在傳統(tǒng)的發(fā)動機臺架上，通過將構(gòu)建的虛擬整車模型、駕駛員模型、道路和環(huán)境模型耦合到一起來實現(xiàn)在發(fā)動機臺架上對整車功能的開發(fā)優(yōu)化的一種方式。有研究機構(gòu)早就提出，發(fā)動機在環(huán)是唯一有可能對實際道路下的瞬態(tài)排放進行詳細研究的方法。


發(fā)動機在環(huán)是唯一有可能對實際道路下的瞬態(tài)排放進行詳細研究的方法 

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

02 發(fā)動機在環(huán)（EIL）的優(yōu)勢

發(fā)動機在環(huán)的開發(fā)方法的優(yōu)勢很多，包括開發(fā)重復性強，降低對原型車依賴，減少實車測試次數(shù)及風險，縮短開發(fā)周期等。比如在重型車領(lǐng)域，由于重型車存在“一機多配、車型眾多”的特點，即一臺發(fā)動機有可能匹配多種車型如公交、自卸、載貨等。因此，要完全保證各類車型滿足后續(xù)監(jiān)管的生產(chǎn)一致性和在用符合性的要求，可能需要進行大量的實際道路驗證試驗，耗費人力和物力且重復性不好。但如果采用發(fā)動機在環(huán)的開發(fā)方法，可以通過構(gòu)建不同的整車模型、駕駛員模型、道路和環(huán)境模型，在發(fā)動機臺架上就可以對影響最終整車排放和油耗的人、車、路、環(huán)境等因素開展綜合研究，篩選出風險最大的車型以及對應(yīng)的駕駛條件等，從而最大限度地減少實車驗證的工作量。尤其是在目前疫情狀況下，將大量實車的工作前移到了發(fā)動機臺架試驗室中，從而消除了車輛運送、實車調(diào)試、人員安全等后顧之憂。


發(fā)動機在環(huán)開發(fā)的優(yōu)勢

03 發(fā)動機在環(huán)（EIL）的應(yīng)用領(lǐng)域

1、用于高油耗、高排放車型的篩選。該領(lǐng)域應(yīng)用也是發(fā)動機在環(huán)的一大亮點，有利于整車企業(yè)評估并降低排放超標的風險。例如：某整車平臺共40個車型，傳統(tǒng)模式根據(jù)工程經(jīng)驗可能需要選取5-10個樣車進行試驗，原型車的占用成本及試驗成本較高，且排放超標風險不能完全排除。而EIL的開發(fā)方式，能夠篩出排放、油耗惡劣車型，并量化評價人、車、路、環(huán)境對油耗和排放的影響，從而有效預(yù)計排放和油耗降低的風險。并且在這個過程中大幅減少試驗次數(shù)，減少原型車的依賴，并顯著降低試驗人員風險。

2、用于關(guān)鍵零部件的選型。對于后處理系統(tǒng)、增壓器等關(guān)鍵零部件的選型，可以通過發(fā)動機在環(huán)來評估更換后處理系統(tǒng)后對整車排放和油耗的影響程度。同時，對于整車的關(guān)鍵零部件如后橋、變速箱的選型，也有一定的借鑒作用。

3、用于對實際道路排放的評估和標定優(yōu)化。AVL、FEV、BOSCH等公司在輕型車RDE的開發(fā)過程中廣泛應(yīng)用。

04 天檢中心打造的發(fā)動機在環(huán)（EIL）平臺

天檢中心構(gòu)建的EIL測試研發(fā)平臺如下圖所示。


EIL測試研發(fā)平臺

在發(fā)動機臺架上結(jié)合虛擬整車和駕駛員模型對整車排放和油耗進行評估和優(yōu)化，從而達到將開發(fā)任務(wù)前提、驗證試驗量大幅降低、有效預(yù)估在用符合性風險等任務(wù)。 目前已經(jīng)跟多家企業(yè)達成了合作意向，并開展了相關(guān)開發(fā)項目。


不同后橋速比選擇對排放和油耗的影響


重型車中國工況適應(yīng)性研究

平臺特色：

★兼顧輕型、重型、非道路移動機械，可擴展到混合動力

★針對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)合中國工況的研發(fā)和推廣

★關(guān)注實際道路的曲率和坡度，更真實地模擬實際道路狀況

★充分利用天檢中心強大的整車測試資源，形成完備的發(fā)動機臺架到整車轉(zhuǎn)轂再到實際道路車輛排放油耗優(yōu)化開發(fā)鏈

在抗擊疫情的關(guān)鍵時期，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，共克時艱。 請掃下方二維碼，歡迎加入 發(fā)動機在環(huán)技術(shù)交流群。
 
 
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