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排放一致性和在用符合性的发动机在环（EIL）解决方案

2020-03-11 23:43:26·  来源：天检中心  
　
2020年新年伊始，新型冠状病毒肆虐全国，不仅对人民的健康安全造成了极大的威胁，还对各行各业的发展带来了严重的影响。对于汽车行业，尤其是汽车研发工作，也提
2020年新年伊始，新型冠状病毒肆虐全国，不仅对人民的健康安全造成了极大的威胁，还对各行各业的发展带来了严重的影响。对于汽车行业，尤其是汽车研发工作，也提出了新的挑战。众所周知，在车辆的研发过程中，需要进行大量的实车验证工作，如“三高标定”等，这些都要求研发人员开展各种户外试验。试验的最终结果与车辆的运输、人员的安全、天气状况的好坏有着千丝万缕的联系。在当前受疫情影响的情况下，将更多的整车研发验证工作前移到试验室环境中，有着更为现实的意义。中汽中心检测认证事业部天津汽车检测中心（简称“天检中心”）提出的将整车验证前移到发动机台架验证的发动机在环（EIL）的开发方法，将为企业在面向整车的开发需求（如重型车排放、油耗的一致性、在用符合性要求，轻型车的实际道路排放（RDE）要求）上，提供最先进的解决方案。

01 什么是发动机在环（EIL）

发动机在环其实是属于硬件在环（HIL）的一种。所谓的硬件在环，是指“通过将某些子系统的实际物理硬件嵌入到其余虚拟子系统实现闭环仿真来模拟系统”。对于汽车行业，硬件在环中的“硬件”通常只包括电子控制单元（ECU），而发动机、动力传动系统以及整车都是以模型的方式通过适当的接口跟控制单元进行交互。而发动机在环则是将硬件在环中对应的“硬件”的范围从ECU扩展到发动机。因此，发动机在环的“实际物理硬件”为发动机及其控制器，而虚拟子系统为整车及驾驶员。而发动机在环的开发方法，则是在传统的发动机台架上，通过将构建的虚拟整车模型、驾驶员模型、道路和环境模型耦合到一起来实现在发动机台架上对整车功能的开发优化的一种方式。有研究机构早就提出，发动机在环是唯一有可能对实际道路下的瞬态排放进行详细研究的方法。


发动机在环是唯一有可能对实际道路下的瞬态排放进行详细研究的方法 

参考文献：Experimental Investigations of Transient Emissions Behaviour Using Engine-in-the-Loop

02 发动机在环（EIL）的优势

发动机在环的开发方法的优势很多，包括开发重复性强，降低对原型车依赖，减少实车测试次数及风险，缩短开发周期等。比如在重型车领域，由于重型车存在“一机多配、车型众多”的特点，即一台发动机有可能匹配多种车型如公交、自卸、载货等。因此，要完全保证各类车型满足后续监管的生产一致性和在用符合性的要求，可能需要进行大量的实际道路验证试验，耗费人力和物力且重复性不好。但如果采用发动机在环的开发方法，可以通过构建不同的整车模型、驾驶员模型、道路和环境模型，在发动机台架上就可以对影响最终整车排放和油耗的人、车、路、环境等因素开展综合研究，筛选出风险最大的车型以及对应的驾驶条件等，从而最大限度地减少实车验证的工作量。尤其是在目前疫情状况下，将大量实车的工作前移到了发动机台架试验室中，从而消除了车辆运送、实车调试、人员安全等后顾之忧。


发动机在环开发的优势

03 发动机在环（EIL）的应用领域

1、用于高油耗、高排放车型的筛选。该领域应用也是发动机在环的一大亮点，有利于整车企业评估并降低排放超标的风险。例如：某整车平台共40个车型，传统模式根据工程经验可能需要选取5-10个样车进行试验，原型车的占用成本及试验成本较高，且排放超标风险不能完全排除。而EIL的开发方式，能够筛出排放、油耗恶劣车型，并量化评价人、车、路、环境对油耗和排放的影响，从而有效预计排放和油耗降低的风险。并且在这个过程中大幅减少试验次数，减少原型车的依赖，并显著降低试验人员风险。

2、用于关键零部件的选型。对于后处理系统、增压器等关键零部件的选型，可以通过发动机在环来评估更换后处理系统后对整车排放和油耗的影响程度。同时，对于整车的关键零部件如后桥、变速箱的选型，也有一定的借鉴作用。

3、用于对实际道路排放的评估和标定优化。AVL、FEV、BOSCH等公司在轻型车RDE的开发过程中广泛应用。

04 天检中心打造的发动机在环（EIL）平台

天检中心构建的EIL测试研发平台如下图所示。


EIL测试研发平台

在发动机台架上结合虚拟整车和驾驶员模型对整车排放和油耗进行评估和优化，从而达到将开发任务前提、验证试验量大幅降低、有效预估在用符合性风险等任务。 目前已经跟多家企业达成了合作意向，并开展了相关开发项目。


不同后桥速比选择对排放和油耗的影响


重型车中国工况适应性研究

平台特色：

★兼顾轻型、重型、非道路移动机械，可扩展到混合动力

★针对最新的排放油耗法规要求以及相应的监管要求

★结合中国工况的研发和推广

★关注实际道路的曲率和坡度，更真实地模拟实际道路状况

★充分利用天检中心强大的整车测试资源，形成完备的发动机台架到整车转毂再到实际道路车辆排放油耗优化开发链

在抗击疫情的关键时期，天检中心将持续为广大客户提供最贴心的服务，想客户之所想、急客户之所急，同舟共济，共克时艰。 请扫下方二维码，欢迎加入 发动机在环技术交流群。
 
 
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