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基于氣動混合動力技術的油耗降低和渦輪滯后消除

由于車輛在運行過程中會有頻繁的起停操作，而實現(xiàn)發(fā)動機的起停功能會使整車油耗顯著降低。氣動混合動力技術可將壓縮空氣進到裝置在車上的儲氣罐中，將動能轉換為氣動能量，被壓縮的空氣可以被再利用以驅動起動機，從而實現(xiàn)再生的起停功能。此外，氣動混合動力技術可通過將壓縮空氣注入進氣歧管，相應大量的燃油也會被噴射進入氣缸，從而建立瞬時的大負荷轉矩以消除渦輪滯后。

氣動混合動力發(fā)動機的概念是1999年由Schechter首次提出，他將傳統(tǒng)的內(nèi)燃機通過配備一個新的氣缸蓋轉變成了一個壓縮機和一個氣動馬達。本文將裝有氣動混合動力設備的6缸柴油發(fā)動機作為研究對象，在Matlab/ Simulink仿真工具中建立了氣動混合動力車輛的模型，為了實現(xiàn)控制系統(tǒng)的模塊化和降低成本，利用Matlab的Stateflow仿真平臺來實現(xiàn)系統(tǒng)的建模和仿真。在該模型中，建立了無儲氣罐模塊、1個儲氣罐模塊、2個儲氣罐模塊3種不同的車輛模塊，在一個公共的基礎規(guī)范平臺上直接比較結果。仿真基礎車型為一輛城市客車，在Matlab行駛工況和布倫瑞克行駛工況下研究氣動混合動力車輛的油耗。仿真結果表明，通過起停操作2個儲氣罐的氣動混合動力發(fā)動機，可以至少降低5%的油耗，并且消除90%以上的滯后時間；儲氣罐中存儲的空氣可以增加加速過程中的空氣密度，供應的空氣直接進入進氣歧管，建立大需求轉矩，增加廢氣質量加速渦輪增壓器，消除滯后。

Ran Bao et al. SAE 2013-01-1452.

編譯：牛妍妍