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譯文
外文翻譯
題 目 中度混合動(dòng)力電動(dòng)汽
車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)
學(xué) 院
專(zhuān) 業(yè)
學(xué) 生
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
研究真實(shí)的交通條件下對(duì)于中型混合動(dòng)力汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放情況
Yutaka Takada,Shigeru Ueki and Akira Saito組織為促進(jìn)低排放汽車(chē)(LEVO)
轉(zhuǎn)載:綜合排放2004 (SP-1863)
2004 SAE世界大會(huì) 密歇根州的底特律市 2004年8月11日
摘要
混合動(dòng)力卡車(chē)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入日本市場(chǎng)。一個(gè)為了測(cè)量燃油經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放的實(shí)時(shí)隨車(chē)攜帶的系統(tǒng)和一個(gè)電容器系統(tǒng)一起被安裝在中型混合動(dòng)力汽車(chē)上。運(yùn)行測(cè)試已經(jīng)在各種載荷的道路上執(zhí)行。結(jié)果顯示了在真實(shí)的交通狀況混合動(dòng)力汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)。燃油經(jīng)濟(jì)性同比于基礎(chǔ)的內(nèi)燃機(jī)傳動(dòng)車(chē)輛在城市和郊區(qū)路上都有改進(jìn)。在開(kāi)始加速時(shí)混合動(dòng)力汽車(chē)還顯示出更少的氮氧化物的排放量，反之就會(huì)促進(jìn)基礎(chǔ)的內(nèi)燃機(jī)傳動(dòng)車(chē)輛可能引起路邊NOx污染局部密集，例如十字路口。為了充分展示經(jīng)驗(yàn)定的混合動(dòng)力車(chē)的優(yōu)點(diǎn)，它是很重要的不是用于罕見(jiàn)停止的工作條件，如那些在公路上，或者在一個(gè)減少了剎車(chē)能量回收發(fā)生的工作條件下，如那些在交通堵塞中，很難重新獲得剎車(chē)能量甚至經(jīng)常停下來(lái)。此外,進(jìn)一步降低NOx可能得到優(yōu)化引擎在柴油機(jī)運(yùn)行模式運(yùn)行混合的卡車(chē)。
介紹
由于汽車(chē)廢氣排放關(guān)于空氣污染的意識(shí)在大城市引起對(duì)于日益增長(zhǎng)，低排放車(chē)輛被引進(jìn)。在這個(gè)環(huán)境下，重型城市公交車(chē)使用混合動(dòng)力技術(shù)，其目的是在較低的燃油經(jīng)濟(jì)性和低排放，已經(jīng)開(kāi)始是實(shí)際使用[1][2][3]。近年來(lái)，混合卡車(chē)也被開(kāi)發(fā)和用作商業(yè)車(chē)輛[4][5]，雖然它是需要降低成本以進(jìn)一步推廣。作為混合動(dòng)力車(chē)輛提高燃油經(jīng)濟(jì)性和車(chē)輛廢氣排放經(jīng)過(guò)回收制動(dòng)能量，其有效性取決于運(yùn)行條件。至于卡車(chē)，相比于城市公交車(chē)所進(jìn)行的服務(wù)路線(xiàn)，有許多類(lèi)型的運(yùn)行區(qū)域的客戶(hù)包含在實(shí)際交通狀況中。因此，闡明什么是車(chē)輛的有效的運(yùn)行條件和混合動(dòng)力車(chē)提議改進(jìn)的混合程度是非常重要的?；旌蟿?dòng)力車(chē)的這些特征信息將對(duì)潛在客戶(hù)非常有用。作者在真實(shí)的交通中進(jìn)行試驗(yàn)，在各種條件下使用混合動(dòng)力卡車(chē)和電容器系統(tǒng)再配備一個(gè)車(chē)載測(cè)量系統(tǒng)以測(cè)試燃料經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放。本文介紹了混合卡車(chē)上的影響的燃油經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放量在真實(shí)的交通特征下的發(fā)射特性，而同時(shí)考慮到混合動(dòng)力卡車(chē)的重量增加。
試驗(yàn)條件
試驗(yàn)車(chē)輛輪廓
測(cè)試車(chē)輛的規(guī)格
混合車(chē)的模型在2002年6月進(jìn)行了綜述投放市場(chǎng)。圖1顯示的是一個(gè)車(chē)輛的輪廓畫(huà)在研究中使用。主要規(guī)格如有列于表1。 測(cè)試車(chē)輛是一個(gè)有效載荷3.15噸中型混合動(dòng)力卡車(chē)，一個(gè)152千瓦柴油引擎和電容器系統(tǒng)[6]?；旌蟿?dòng)力卡車(chē)比柴油機(jī)卡車(chē)重800公斤是由于安裝了混合動(dòng)力系統(tǒng)。
測(cè)試車(chē)輛于2002年6月注冊(cè)，并且累計(jì)運(yùn)行8446公里的距離后才作為測(cè)試的開(kāi)始。混合卡車(chē)的燃料經(jīng)濟(jì)和氮氧化物的排放量使用下面的方法與基礎(chǔ)的柴油卡車(chē)進(jìn)行比較?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)的卡車(chē)，如發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱輸出，與基礎(chǔ)柴油卡車(chē)非常相似，進(jìn)行了有混合操作的測(cè)試和沒(méi)有混合操作的測(cè)試。今后，術(shù)語(yǔ)“基本地柴油卡車(chē)”是指沒(méi)有運(yùn)行混合動(dòng)力的測(cè)試車(chē)輛。
混合系統(tǒng)測(cè)試車(chē)輛有以下的運(yùn)行方式。
1.電機(jī)運(yùn)行模式
在較低的巡航速度時(shí)的運(yùn)行模式只有動(dòng)力電機(jī)嘟聲起動(dòng)和加速。
2.偶數(shù)運(yùn)行模式
運(yùn)行模式動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)和一個(gè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在加速時(shí),當(dāng)輸出電壓從電容器降為規(guī)范值，車(chē)輛運(yùn)行柴油機(jī)模式。
3.柴油機(jī)運(yùn)行模式
只有運(yùn)行模式動(dòng)力柴油機(jī)。
4.制動(dòng)能量回收模式
在減速期間，電動(dòng)機(jī)擔(dān)任了發(fā)電機(jī)的角色。同時(shí)制動(dòng)能量被保存到電容器。
在日本這個(gè)模型的試驗(yàn)車(chē)輛測(cè)試的廢氣排放量低于D13模式下的混合動(dòng)力汽車(chē)，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功負(fù)荷下相當(dāng)于減少電力的協(xié)助電動(dòng)馬達(dá)(7)，測(cè)試氮氧化物的排放量降低40%混合汽車(chē)的柴油卡車(chē)中描述的基礎(chǔ)表1。
測(cè)試路徑
路徑的輪廓
一個(gè)測(cè)試路徑包括城市道路、公路和高速公路的郊區(qū)建立評(píng)價(jià)的燃油經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放量在各種運(yùn)行工況。圖2闡述了國(guó)內(nèi)的測(cè)試路徑的輪廓；出發(fā)和抵達(dá)的城市是玉縣上尾市總距離大約是65公里。測(cè)試路線(xiàn)分為三種類(lèi)型的旅行，一個(gè)城市旅行，每條路一條車(chē)道，一個(gè)郊區(qū)的旅行，每條路兩條車(chē)道，以及高速公路的速度限制旅行是100公里/小時(shí)。評(píng)價(jià)的燃油經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放量進(jìn)行了每次旅行使用混合車(chē)和比較的車(chē)輛。在本文中，測(cè)試道路包括三個(gè)類(lèi)型的旅行都被稱(chēng)為“測(cè)試的路線(xiàn)”。
距離的“城市之旅”約30.5公里，由“城市trip-1”和“城市trip一2”距離的“郊區(qū)之旅”約28.5公里，由“郊區(qū)trip-1”和“郊區(qū)trip-2”。距離的“公路之旅”約6.0公里。表2描述每個(gè)旅行的輪廓。
表1 試驗(yàn)車(chē)輛主要品種
圖2 測(cè)試路徑的地圖
表2 測(cè)試路徑的輪廓
參數(shù)的測(cè)試
運(yùn)行條件
測(cè)試和三種不同載荷進(jìn)行了12天，在每年12月3號(hào)和2002年12月27日之間。將車(chē)輛權(quán)重系數(shù)的重、中、輕負(fù)荷見(jiàn)表3。此外為了評(píng)價(jià)可能基于載荷的燃油經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放量，相同的有效載荷下混合卡車(chē)的設(shè)置是為了在中等載荷與柴油卡車(chē)比較。
根據(jù)當(dāng)前柴油機(jī)車(chē)輛的重量闡述柴油機(jī)車(chē)輛載荷的測(cè)試。欲知詳情,顯示于表格3主體的柴油卡車(chē)載荷在零的狀態(tài)的有效載荷是845公斤。這意味著載荷基于假設(shè)當(dāng)前柴油卡車(chē)為845公斤。雖然實(shí)際載荷在測(cè)試，而不需要混合操作是45公斤，因?yàn)樵黾榆?chē)輛的重量，由于安裝的混合系統(tǒng)。(以下簡(jiǎn)稱(chēng)主體的基礎(chǔ)上提出了柴油車(chē)輛測(cè)試在當(dāng)今柴油卡車(chē)，而不是實(shí)際載荷的測(cè)試。)
硫含量500ppm商用柴油被用在這個(gè)測(cè)試。所有的試驗(yàn)研究燃料供應(yīng)在同一加油站。一個(gè)單獨(dú)的司機(jī)被指派到測(cè)試，以排除可能產(chǎn)生的影響，從多重驅(qū)動(dòng)程序。
廢氣排放測(cè)量系統(tǒng)
輪廓測(cè)量系統(tǒng)
安裝在一個(gè)車(chē)載系統(tǒng)測(cè)試車(chē)輛油耗測(cè)量和氮氧化物的排放。直到現(xiàn)在，一些車(chē)載測(cè)量柴油機(jī)NOx的卡車(chē)使用CVS進(jìn)行了系統(tǒng)。然而，車(chē)載NOx測(cè)量系統(tǒng)太大了[8][9]。因此，一個(gè)簡(jiǎn)單的方法為燃料的消耗，并被認(rèn)為是在這里氮氧化物的排放量。在這個(gè)系統(tǒng)中，燃料消耗和氮氧化物的質(zhì)量流量的基礎(chǔ)上通過(guò)氧化鋯傳感器可以計(jì)算NOx的產(chǎn)物濃度，排氣氣流，由一個(gè)氣流從Karman渦流傳感器和燃料流量通過(guò)氧化鋯傳感器計(jì)算02濃度[10][11]【1、2】
最近，基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率空氣流量計(jì)算，被一個(gè)Karman渦流傳感器所替代。給出在附錄1中描述的細(xì)節(jié)。據(jù)報(bào)道使用這個(gè)系統(tǒng)測(cè)量NOx的準(zhǔn)確性是足夠的，與CVS系統(tǒng)相比[1-3]。在我們的研究中，該方法適用于測(cè)量燃油消耗和氮氧化物的排放。對(duì)于燃料流量、準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證一個(gè)車(chē)載質(zhì)量流量計(jì)。表4顯示了項(xiàng)目量的研究。除了車(chē)輛位置測(cè)量每1.0秒，這些項(xiàng)目每0.5秒測(cè)定。GPS車(chē)輛位置和圖片記錄了由VTR尋找一個(gè)特定的路邊的地方觀察密集的氮氧化物的排放量圖3顯示了NOx、O2氧化鋯傳感器安裝在簡(jiǎn)單的試驗(yàn)車(chē)輛的排氣管上。
評(píng)估項(xiàng)目定義
符號(hào)、單位、意義與燃油消耗和氮氧化物的排放量都列在表5定義的評(píng)價(jià)項(xiàng)目的細(xì)節(jié)都顯示在附錄2。
燃油經(jīng)濟(jì)性定義為消耗一升的燃料滑跑的距離(公里)。例如，F(xiàn)CRT意味著在一個(gè)測(cè)試中每一升的燃料滑跑距離(公里)。瞬時(shí)燃油經(jīng)濟(jì)性每0.5秒的車(chē)輛速度(公里/小時(shí))除以燃料流量的測(cè)量(l/h)。
NOx排放質(zhì)量作為每滑跑距離一般氮氧化物的排放量的因素，比如，氮氧化物的排放量因子路線(xiàn)代表NOx排放測(cè)試質(zhì)量(g)在每一公里的路線(xiàn)，被稱(chēng)為ENOx,X,inst。瞬時(shí)氮氧化物的排放量質(zhì)量流量的因素是氮氧化物(g/h)除以車(chē)輛速度(公里/小時(shí))測(cè)量每0.5秒，被稱(chēng)為ENOx、X、研究。同樣的結(jié)果也適用于描述車(chē)輛速度。
表3載荷條件
注:如Medium-A、載荷混合卡車(chē)幾乎是同樣的柴油，但在Medium-B情況下，混合重卡車(chē)總質(zhì)量一樣的柴油。載荷是實(shí)際重量測(cè)量試驗(yàn)。
表4測(cè)量項(xiàng)目
表5符號(hào)、單位、意義與燃油經(jīng)濟(jì)性、NOx排放和車(chē)輛的速度
測(cè)試結(jié)果
輪廓的測(cè)試
輪廓12天的測(cè)試了被總結(jié)在表6。出發(fā)時(shí)間盡可能的大概是決定在盡量減少交通的影響取決于測(cè)試時(shí)間。作為結(jié)果，以免交通狀況在測(cè)試車(chē)輛速度從17.9每是21.2公里/小時(shí)似乎沒(méi)有很大的不同。
油耗測(cè)量
油耗測(cè)量驗(yàn)證了車(chē)載系統(tǒng)質(zhì)量流量計(jì)在測(cè)試車(chē)輛上的安裝，同時(shí)考慮瞬態(tài)和歷史的總質(zhì)量流量測(cè)量條件。
比較總?cè)剂舷?
表7顯示結(jié)果的燃油經(jīng)濟(jì)性的十二個(gè)測(cè)試。在總質(zhì)量的差異最大流量百分之六，平均為百分之二。這些結(jié)果表明，油耗測(cè)量使用本系統(tǒng)在真正的交通測(cè)試中有足夠的精度。
瞬態(tài)條件比較
圖4表明了燃料流量體積的歷史開(kāi)始在加速時(shí)有兩個(gè)測(cè)量方法。為補(bǔ)償時(shí)間常數(shù)的質(zhì)量流量測(cè)量?jī)x表。歷史由車(chē)載系統(tǒng)測(cè)量余質(zhì)量流量計(jì)一致。
基于以上實(shí)驗(yàn)事實(shí)，很明顯NOx的質(zhì)量流量測(cè)量這研究也具有足夠的精度自同一測(cè)量和計(jì)算方法。
真實(shí)交通情況中的測(cè)量
其次，燃料經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放量的路線(xiàn)因素的混合卡車(chē)和柴油卡車(chē)將會(huì)討論進(jìn)行的比較重的條款和載荷。
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