主动进气格栅控制系统集成开发及应用研究

为了应对全国第四阶段燃油消耗量标准、国Ⅴ排放法规及未来的国Ⅵ排放法规,汽车厂商努力开展整车和发动机的性能改造升级项目,开展新的节能减排技术,如混合动力、缸内直喷、启停系统、主动进气格栅等技术。其中,主动进气格栅是这些节能减排技术中构造简单、结构改动较小、成本低且效果较好的一种新技术。然而,到目前为止,主动进气格栅技术在国内的研究较少,其应用还处于空白阶段。因此,对主动进气格栅控制系统进行开发和实际应用研究是很有必要的。本文首先对主动进气格栅控制系统进行功能及结构分析,确定了主动进气格栅控制系统总体方案;围绕控制系统硬件需求,对控制系统进行了硬件电路设计,包括微处理器选型、电源电路、LIN/CAN通讯电路、温度传感器采集电路等电路。之后,采用底层驱动和应用层控制策略分别开发的方式开展了控制系统软件设计,并进行了代码集成及HIL测试;其中,底层驱动包含执行器驱动、CAN通讯等模块,采用手写代码方式实现;应用层控制策略为依据整车工况计算需求格栅开度,并采用Simulink搭建模型并自动代码生成的方式实现。最后,确定了该控制系统的实际应用车型,并依据该车型对主动进气格栅进行了结构设计及设计验证;同时,从整车风阻系数和发动机舱热管理两方面开展了主动进气格栅控制策略的标定试验,确定了控制策略中的限值及MAP表数据。之后,分别对原车和安装主动进气格栅的整车进行了道路滑行试验,获得了安装主动进气格栅后的整车行驶阻力收益效果;再依据国Ⅴ排放标准和国Ⅵ排放标准,分别对二者开展了整车Ⅰ型试验,获得了安装主动进气格栅后的节能减排效果。试验结果表明:在国Ⅴ排放标准下,安装主动进气格栅后,整车油耗降低了1.5%,THC排放降低了13.5%,NMHC排放降低了15%,NOx排放和CO排放有所升高,但还处于国Ⅴ排放标准限值内。在国Ⅵ排放标准下,整车油耗降低了4.2%,THC排放降低了48.4%,NOx排放降低了26.3%,CO排放降低了11.7%,NMHC排放降低了46.3%,但CO和NMHC排放都超过了国Ⅵ排放标准限值。综上,该主动进气格栅控制系统能够起到明显的节能减排效果,并且在国Ⅵ排放标准下的效果更明显。