成祖權(quán)　吳紹君　梁鵬飛

摘 要：本文主要通過(guò)測(cè)試一臺(tái)搭載1.2L渦輪增壓汽油機(jī)PHEV車(chē)型的WLTC循環(huán)工況， 研究使用發(fā)動(dòng)機(jī)水溫限扭策略對(duì)整車(chē)排放及油耗的影響。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，WLTC循環(huán)的第一階段，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)使用水溫限扭策略能有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)PN排放和改善油耗。

關(guān)鍵詞：限扭 PHEV車(chē)型 PN排放 油耗

Effects of Torsion Limitation Strategy on Emission and Fuel Consumption of a PHEV Vehicle

Cheng Zuquan，Wu Shaojun，Liang Pengfei

Abstract：This paper， mainly through testing the WLTC cycle of a PHEV vehicle which equipped with a 1.2L turbocharged gasoline engine， studied the effects of torsion limitation depending on engine water temperature on vehicle emission and fuel consumption. The test found that the used torsion limitation depending on engine water temperature in first phase of the WLTC cycle can effectively reduce engine PN emission and improve fuel consumption.

Key words：torsion limitation， PHEV vehicle， PN emission， fuel consumption

1 引言

近年來(lái)，隨著汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，汽車(chē)在改善人類(lèi)出行方式的同時(shí)，也造成了對(duì)環(huán)境污染的加重和能源消耗的提升。實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的低排放及低能耗已成為汽車(chē)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。2016年國(guó)家環(huán)保局發(fā)布的《輕型汽車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）》排放標(biāo)準(zhǔn)，要求自2023年7月1日起，所有銷(xiāo)售和注冊(cè)登記的輕型汽車(chē)應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)要求，其中I型試驗(yàn)應(yīng)符合6b限值要求[1]。同時(shí)，2020年公布的《關(guān)于修改〈乘用車(chē)企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車(chē)積分并行管理辦法〉的決定》也已于2021年1月1日開(kāi)始實(shí)施?？梢?jiàn)，為響應(yīng)國(guó)家越來(lái)越嚴(yán)苛的排放及節(jié)能法規(guī)要求，降低車(chē)輛的排放及油耗已成為各國(guó)內(nèi)汽車(chē)企業(yè)的首要任務(wù)。

本文將主要研究在WLTC循環(huán)中使用水溫限扭策略對(duì)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（Plug-in hybrid electric vehicles，PHEV）排放及油耗的影響。

2 PHEV汽車(chē)及水溫限扭策略簡(jiǎn)介

當(dāng)前的新能源汽車(chē)主要有三種形式：插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV：plug-in hybrid electric vehicle）、純電動(dòng)汽車(chē)（EV：electric vehicle）以及燃料電池汽車(chē)（FCV：flue-cell electric vehicle）[2]。其中，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)，因電池容量大，可外插充電，行駛里程長(zhǎng)，可高效應(yīng)對(duì)汽車(chē)全工況功效需求等特點(diǎn)，是目前新能源汽車(chē)的研究開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)之一[3]。從PHEV整車(chē)架構(gòu)分析，因其動(dòng)力源由傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)和至少一個(gè)以上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，整車(chē)工況相對(duì)傳統(tǒng)燃油車(chē)，除了要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，還要兼顧對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制以及發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的協(xié)同工作，從而增大了WLTC循環(huán)工況的復(fù)雜程度。為更好的對(duì)整車(chē)進(jìn)行控制以滿(mǎn)足排放及油耗法規(guī)要求，PHEV汽車(chē)的排放及油耗需要從多方面共同優(yōu)化。

水溫限扭，即PHEV汽車(chē)的混合動(dòng)力控制單元（Hybrid Control Unit，HCU），根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（Engine Management System，EMS）的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫來(lái)進(jìn)行對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)需求扭矩的限制。而傳統(tǒng)燃油車(chē)的水溫限扭策略主要是從發(fā)動(dòng)機(jī)自身進(jìn)行限扭，因?yàn)楫?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫過(guò)高時(shí)會(huì)導(dǎo)致開(kāi)鍋，不加以控制甚至?xí)?dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失效[4]。區(qū)別于傳統(tǒng)燃油車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫限扭策略，PHEV汽車(chē)的水溫限扭策略是外界需求的主動(dòng)限值。圖1為PHEV發(fā)動(dòng)機(jī)水溫限扭策略的邏輯圖。

具體限扭策略為：HCU參考EMS的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫，當(dāng)水溫小于或等于50℃時(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)最大需求扭矩限制在70Nm以下。

3 I型試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果分析

基于一臺(tái)搭載1.2L廢氣渦輪增壓汽油機(jī)的PHEV汽車(chē)，整車(chē)測(cè)試質(zhì)量為2125kg，驅(qū)動(dòng)電機(jī)為P2+P4結(jié)構(gòu)。根據(jù)《GB18352.6-2016 輕型汽車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的試驗(yàn)要求，PHEV（Plug-in hybrid electric vehicles，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)）屬于OCV-HEV（Off-vehicle charging hybrid electric vehicle，可外部充電的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)）范疇。結(jié)合R.3.2.2要求和PHEV車(chē)型整車(chē)架構(gòu)特點(diǎn)，我們選擇“選項(xiàng)3”進(jìn)行試驗(yàn)，即電量消耗模式I型試驗(yàn)和電量保持模式I型試驗(yàn)。本文重要是對(duì)電量保持模式I型試驗(yàn)展開(kāi)研究，按國(guó)6b排放限值對(duì)整車(chē)尾氣排放結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1 水溫限扭對(duì)排放的影響

為確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，兩次試驗(yàn)均按照完整的“選項(xiàng)3”試驗(yàn)要求對(duì)同一車(chē)輛進(jìn)行試驗(yàn)，并由同一試驗(yàn)人員駕駛該車(chē)輛。表1為使用水溫限扭策略（下文簡(jiǎn)稱(chēng)限扭）和不使用水溫限扭策略（下文簡(jiǎn)稱(chēng)不限扭）WLTC測(cè)試循環(huán)尾氣中污染物排放結(jié)果。

從結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用限扭策略較不使用限扭策略，THC由8.44mg/km上升至10.22mg/km，增加3.56%;CO由195.06mg/km上升至238.39mg/km，增加8.67%;NMHC由7.30mg/km上升至8.79mg/km，增加4.25%;N2O由0.47mg/km上升至0.50mg/km，增加0.15%;NOx由11.05mg/km下降至7.77mg/km，減少9.37%;PM由1.17mg/km下降至0.78mg/km，減少13.00%;PN由5.98E+11個(gè)/km下降至4.34E+11個(gè)/km，減少27.41%。對(duì)比限扭策略和不限扭策略排放結(jié)果的變化幅度，可見(jiàn)，限扭策略對(duì)PN排放貢獻(xiàn)大，如下著重對(duì)PN展開(kāi)分析。