HeavｙＤuｔyＴｒuckCooｌｉｎgSｙsｔemDｅｓignUsingCｏ-Sｉｍuｌａｔioｎ重型汽車冷卻系統設計中的協同仿真應用ＡＢＳTRAＣT摘要Ｉｎorｄｅｒtomeetthｅleｇislatedemisｓiｏnsｌevels，futuredieｓeｌｅngineｓwｉllｌikelyｕｔｉlｉzｅｃoolｅdｅxhａusｔｇasｒe-ｃiｒｃulａｔｉoｎ（EＧR)tｏrｅdｕｃｅemｉssions。TheadditｉonｏftｈeＥＧRｃooｌｅrtoｔｈecoｎveｎｔｉｏnａｌvehｉｃlｅｃoolａnｔｓystemcreaｔessｅｖeralｃhaｌｌenｇｅs．Firstlｙ,tｈeｅnｇiｎｅｃoｏliｎgsyｓteｍfｌowandheaｔｒeｊeｃｔionreqｕｉremｅnｔsboｔｈincreaseａsｉｔｉslｉｋｅlytｈatsoｍeEＧRwilｌbｅｒｅqｕｉredaｔｔheratedpoｗeｒcondiｔｉｏn．Ｔhiｓaｄvｅrselyaffｅｃｔspａcｋagiｎgandfueｌｅｃoｎomy.TｈeｓｙstemｄesigｎisfｕｒｔhｅrｃoｍpｌｉｃａtedbyｔhefａcｔｔhａｔthｅpeakｄutyofｔｈeEGRｃoｏlｅroccursａｔpartｌoaｄ，ｌｏwspｅedcｏnｄitioｎs,whereａsthecoolingsｙｓteｍｉstraditiｏnallｙdeｓｉgnｅdｔohａndlｅmａximｕmheatdutiesａtｔhｅｒａteｄpowercondｉtioｎoｆｔｈeｅnｇｉne．Ｔoａｄdreｓstheｓysteｍｄｅsｉgｎｃｈaｌlenges，RicarｄohaveundｅrtaｋenananaｌytiｃalｓｔｕdytｏevaluatethｅperfｏrｍａnceofdｉｆferentcoolｉngｓｙstemｓtratｅgieswｈｉchｉncorporateEGＲｃｏolｅrs．Thiｓwａsａchiｅveｄbyperｆoｒmｉnｇaco-sｉmulaｔionｕsingcommeｒｃiaｌlｙａvailabｌe1—ｄｉmｅnsionalcodｅs.為了符合法規的排放水平，將來的柴油發動機將有可能采納冷卻時廢氣再循環（ＥGＲ）技術,以削減溫室氣體排放。增加的廢氣再循環（EGＲ）冷卻器給常規汽車冷卻系統也帶來肯定挑戰。首先，由于增加的廢氣再循環(EＧR）可能會導致發動機冷卻系統的流量和散熱的額定功率增大。這對發動機的包裝和燃油經濟性有格外不利的影響。由于廢氣再循環(EGR）冷卻器的增加導致該系統設計更加簡潔是個現實問題,格外是在部分負載和低轉速條件下，而冷卻系統通常被設計處理的是在額定功率情況下的最大熱負荷時的發動機工況。為了解決系統設計的挑戰,里卡多進行了大量的分析討論,以評估不同性能的冷卻系統的策略，其中包括EGＲ冷卻器。這是通過使用市面上一維協同仿真代碼。ＩNTRＯDUCTＩＯN引言Ｔhｅｃooｌａｎｔｓｙstemoｆcuｒreｎtｖehiclｅｓisalrｅadyliｍitｅdｏnpｅｒｆorｍaｎｃｅdｕeｔopａckaｇeａｎdstyｌingcoｎstrａｉｎｔs.Thｕs，anyｆuｔｕreincrementaldｅｍandsｏｎｔhecoolａntsysteｍwiｌlnｅeｄtｏｂｅｍａnaｇｅｄefｆｅｃtiｖelyｓoastorｅmainwｉｔhｉnthｅｓｅconstraiｎts．Fｕrther，tｈedｒivetｏｉncreasｅfuelｅｃonomy，ｐaｒｔicｕlａrlyiｎｔｈｅＣlass７＆8tｒｕcks,requirｅsｒeduceｄdraｇcoｅfｆiｃｉｅnｔｓandｆｒoｎtaｌａrｅa．Ｓiｎcetｈecooｌingpaｃｋintheｖehiｃleｈasａmaｊoriｎfluｅnｃeonｆｒｏｎtａlarｅa，itｉsｉmpｏrtanttｈattｈｅｔｈｅrmaｌmａｎagｅmentofthｅcｏolｉｎｇｒeqｕiｒemｅｎtsbegｉｖenahiｇhpｒioｒity。由于包裝和造型的限制,當前車輛冷卻系統的性能已經格外有限。因此，將來在冷卻液系統上的任何增量式改進都需要被有效地管理，以便滿意這些限制和約束。此外，推動提高燃油經濟性，格外是７和8類卡車，需要降低風阻系數和迎風面積.由于車輛中的冷卻組件對迎風面積有重大影響,所以給與對散熱管理高度重視是很有必要的。ＩtｉsalsoanticｉpatｅｄthatｆｕtｕrｅdieｓeｌｅnｇiｎeswｉｌlｍａｋeusｅofcoolｅdEＧＲiｎorｄerｔomeｅtｔhｅpeｒformanｃeandｅｍissionsleｖelｓreｑuirｅｄ．Ｔｈisplａcｅｓfurthｅｒdｅｍanｄsｏnthｅcoolingsｙｓtemtｈatｎeｅdｔoｂｅmaｎaｇｅdａｐpropｒiately.Trａditｉonaｌly，tｈehｅaｔｒejectｅdtocｏｏlingsystemsｂｙtheｅｎginｅｐｅａkａｒoｕndｔheraｔedｐowerｃondｉtionｏｆtheｅｎginｅ，asiｌlｕsｔratｅｄｉnFigure１．Thisｐlｏｔalsoｉｌlusｔrateｓｔｈaｔtheｈeatreｊeｃｔｅdｂｙtｈeｅｎgineatlｏwｓｐｅeｄsanｄlｏadｓisｒeｌaｔiｖeｌysｍalｌｃoｍｐaredtothepeａｋlｅｖｅl。Iｎfact，inmｏsｔaｐpliｃationsthｅcoolingｃaｐaｃitｙｏnｔheｃoｏlaｎtsｉdeiｓmoretｈanenouｇｈｔocopewiththedemaｎd.我們估計，將來柴油發動機使用EＧR冷卻,以滿意性能的需要和排放水平的需求。這個冷卻系統的進一步改進需要進行適當的管理。傳統上,在發動機額定功率工況四周的發動機峰值時拒絕熱冷卻系統，如圖１所示。這一點也體現了熱拒絕了發動機在低速和負荷相對比較小時的峰值水平.事實上，在大多數應用中的冷卻能力冷卻一側不僅僅是足以應付需要。Ｆigure1.TｙpicalTrｕckＥnｇineＨeaｔRejectionTｏCｏoｌaｎt圖1.典型的汽車發動散熱冷卻Figurｅ2.ＥｘaｍｐlｅOｆＴｒuckEnｇｉneＥGRＳtｒatｅgy（EＧＲRatｅ)NｅedeｄToMｅｅtUSFｅｄＴｒａnｓｉentTest圖2.滿意美國聯邦瞬態試驗需求的汽車發動機廢氣再循環策略(EGＲ）的范例ＡtypｉcａｌstratｅgyｆorＥGＲfoｒtｒuckｄieｓeｌengiｎｅs,oｖｅrtheopeｒatｉnｇraｎｇｅofthｅenginｅ,ｉｓshｏｗnｉnFigｕre２。在發動機額定工作范圍內的一個典型的卡車柴油發動機的廢氣再循環策略,如圖２所示。FｒomtｈisiｔｃaｎｂeｓeenthaｔtｈehiｇhleｖelsofＥＧRocｃuraｔthｅpaｒtlｏadaｎdｐａrtsｐeｅdｃｏnditions。Tａkiｎgｉｎtoaccoｕntｔhｅtｏtaｌmａssflｏwrateｏｆeｘｈauｓtgaｓaｎdｔheeｘhaｕｓtgastempｅraｔuｒe，ｔheｒequiredｈｅａtrejeｃtｉonfromｔheEGRｃaｎbecalculated.Fｉgure3ｓｈoｗsaｐlｏtofEGＲheaｔrｅjｅctｉｏnfｏrａｔruckengine.從這可以看出,在部分負荷和部分速度條件下產生高水平的廢氣再循環.考慮到排氣氣體的總質量流速和排氣溫度，所需的熱量抑制從廢氣再循環可以計算出來。圖3所示的是卡車發動機的廢氣再循環散熱曲線。Ｆiｇｕｒｅ3.ＴypiｃａlＴｒuckＥngｉneEGＲHeatRejecｔiｏn。圖3.典型的卡車發動機廢氣再循環散熱曲線ＡｓaｒesulｔｏｆthｅｄiｆfereｎceiｎcｏｏｌｉｎgｒｅquｉｒemenｔsbeｔweｅｎtｈeｅnginｅａｎｄtheEGRcoｏler,itiｓimｐortanｔtｈaｔthｅｃoｏlanｔsystemｉｓdeｓignｅdsucｈｔhatboｔｈｎeedsareｍeｅtwhｉlｓtmａinｔaiｎingaminimumｆuelconsumptiｏn。HeｎcethewａteｒｐｕｍpｗiｌlｎoｗｎeedtoｄelivercoｏlanｔａtacｏrｒecｔtｅmperatureａndｆlｏｗrateｔｏｔhｅEGＲcoｏlｅrａtlowｅｎgｉnespeed，wiｔhouｔｐrodｕciｎgexcｅsscooｌaｎｔｆlｏｗraｔeｓanｄpｒｅｓsurｅriｓeｓaｔrａtedeｎｇinespeedaｎｄｔoａｖoidbｏilｉnｇｉｎｔｈeEGＲcｏoler。Ａｌｓo,engｉｎeａｎdpａssengeｒcompａｒｔmｅntｗａｒmuｐtiｍｅiｓaconｃernforｅmisｓｉonsａｎdpaｓsｅｎgercomfoｒtneｅdｓ．Thuｓ,ｔｈeinｃorｐｏratioｎｏftｈeEGRｃoolerｎeedｓｔｏminimｉｚｅaｎypeｎaｌtyｉｎcoｏlinｇsysteｍ.由于在發動機和EGR冷卻器之間的不同冷卻需求的原因，同時以滿意這兩個需求的冷卻系統的設計是格外重要的,同時還必須保證最小的燃油消耗。因此,在發動機低速時水泵需要供應恰當溫度和流速的冷卻水到ＥGR冷卻器，在發動機額定轉速情況下沒有產生過大的冷卻水流量和壓力上升，避開在廢氣EGＲ冷卻器里沸騰.此外，發動機和乘客艙預熱時間是一個關系到發動機排放和乘客舒適度的需求。因此，把EGＲ冷卻器對冷卻系統的反饋盡量削減。Obｖiously，moreｃomplｅｘcoｎtｒolledcｏolantsyｓｔｅmsｃaｎbedesignedtocopewithtｈesｅdemandsrelativｅｌｙeaｓｉly。Hoｗevｅr，toｄeｒiveaｄｅsignthaｔbｅsｔmeetstheneedｓfoｒfueｌｅcｏｎｏmy,emissｉｏｎｓ,ｐasｓenｇercomfoｒｔanｄ，alsoｉｍｐｏｒｔantｌｙ，cｏsｔ，amoｒedetaiｌedａnalｙsｉｓｏｆallthｅｏｐtiｏｎsａｖailａblｅiｓｎeceｓsary.很顯然，用更簡潔的冷卻系統掌握設計來應付這些需求相對比較容易。然而,為了獲得最好的設計，為了獲得最恰當的燃油經濟性、排放、乘員的舒適性、以及更簡略地成本，這都是最有必要的。Traditiｏnａlly，thｅsesysteｍshａve,ｓｏmewhat,ｂｅendesignedinｉsｏｌaｔiｏn.Tｈａtis,tｈecooｌantsyｓteｍdesiｇnｅrhaｓlittｌeuｎdersｔaｎdingｏｆtheimpaｃtofｔhecoolaｎｔｓｙstｅｍoｎｅｎgｉｎepｅｒｆｏrmａｎｃｅanｄviｃｅvｅｒｓa。Also，tｈｅcｏntroｌsｅｎｇinｅeｒwｉｌlimｐｌemｅｎｔstｒategｉesbasｅdondiｓcusｓiｏnwiｔｈtｈeｓyｓtemｓenｇineersbｕｔwilｌhaveliｔtledｉｒecteｘperｉeｎceｏｎhowhisfuｎctioｎiｎｆluenceｓtheoveralｌsystemｓperfｏrmａｎｃe。Thｕs，theｒeiｓａnｅedtoｌoｏkａtａlｌtｈeimpliｃaｔioｎｓonthecｏｏlａｎtsystｅmdeｓiｇnofａｌaｒgｅtｒuｃｋｅｎgineｄｕｅtothｅiｎｃorporatioｎofcooｌedEGR．傳統上,這些系統有時被孤立地設計.那是由于，冷卻系統的工程師很少了解冷卻系統對發動機性能的影響，反之亦然。此外,掌握工程師在實施掌握策略時是基于系統工程師的商量結果的,但是很少有直接的閱歷了解該系統是如何影響整體系統性能的。因此,有必要仔細討論當一個大卡車發動機由于增加了冷卻的廢氣再循環系統對汽車冷卻系統的影響。InorderｔｏｄｏthｉｓRicarｄｏｈavedevelopｅdｄetailｅdｍｏdeｌｓtｈａtｃoｕｌdｓｉmuｌaｔetｈeｄynamicsyｓｔeｍiｎteｒactionbｅtweｅｎeｎgｉne,EGRandｃoｏlinｇsysｔeｍ。Tｈiｓwａsachｉevedbypeｒformingaｃo-simulatｉonusinｇｃommeｒciａｌｌyavailａblｅ１－dimeｎsioｎａlcoｄｅｓｆorengｉnｅａｎdＥGRsｙｓtem(WAVE)，tｈeｒmal-ｆlｕｉdaｎalysiｓ（FLＯＷMＡSＴEＲ?)ａｎdcｏntrｏｌsｙsｔemａnａlysis(MATＬAB?Simuｌｉnk?).Ｔhｅinｔenｔiｏnｏｆthｉｓaｎalｙｓiｓtoolistoａｉdｉntｈeｄesｉgnｏｆｔhecoolaｎｔsysｔemaｓwellaｓtoｈeｌpcalibrateｔhｅvehiｃlｅcｏntｒｏｌleｒ.為了做到這一點，里卡多已經制作出簡略的模型,可以模擬發動機,廢氣再循環及冷卻系統的動態系統之間的相互作用。這是通過執行一個使用可用一維代碼的發動機和廢氣再循環系統（WAVE）聯合仿真，以及(FLＯWMASＴEREQ＼o＼ac(○，Ｒ)）熱流體分析和（MＡTＬABＥQ\ｏ＼aｃ(○,R）SＩMＵLＩＮKＥQ\o＼aｃ(○，Ｒ）)掌握系統分析。本文所說的分析工具可以幫助設計冷卻系統,以及幫助校準車輛掌握器.Ｔhｉspaｐerｄetａiｌｓｔhｅdevｅlｏpmｅｎtｏfthｅvｅｈｉclemoｄｅlcｏ-ｓiｍulation,iｔsｕsｅtoevaluaｔediｆfｅrｅnｔｃoｏlingｓysteｍoptiｏns,anｄsomｅoｂsｅｒvaｔiｏnsonｐｏｔｅｎtiａｌfuｅleconoｍyｓａvinｇｓ。Tｈｅwoｒkｉnclｕdesaninveｓtigatｉｏnoｆactivｅcｏmponenｔsinclｕdinｇsｏｌenoｉdcoｏlantvalvesandaｎeｌｅctriｃwaｔerpuｍｐ。本文簡略介紹了汽車聯合仿真模型的進展，評估其使用不同的冷卻系統的效果,以及潛在的節省了燃油經濟性上的一些建議。這項工作包括討論主動組件，并包括電磁冷卻閥和電動水泵.CＯ－SIMUＬATIONＢAＣＫＧRＯUＮＤ仿真背景Ｔhｅterｍco－siｍulaｔｉｏnｉsoｆtｅnusedtoｄeｓcribeｖarioustyｐesofanalysiｓandtｈｕsiｔiｓwｏrtｈproviｄｉngsoｍedｉｓcuｓsｉoｎａstohｏwitｉsusｅdherｅ。Thesimｐlesｔmetｈｏｄofａｎaｌysiｓistoderｉｖeａmｏｄeliｎａｓinｇlｅｃodeｔｈａtsimuｌateｓasyｓｔemｏrｍuｌtiｐlesｙsｔｅms．Tｈishaslimitａｔｉonｓduｅｔotheｌevelofcoｍpｌeｘitynｅeｄedanｄtｈefactthａttｈｅreａredｅｄicａtｅｄｃodesｄeｓigneｄtoｍｏdeｌｓpｅcificｓｙstｅｍｓｔhａｔaremｏrｅeｆfｅcｔive。Veｒyｏｆtｅnｔheｎextｓtepistｏｂｕilｄmｏｒeｃomｐｌexmoｄeｌsininｄividuａlｃodｅs.Tｈｅdａｔａｔｒansｆｅrbetweenthesｅｃodｅsｉｓconducｔedoｆf-lｉｎｅ（i。ｅ．tｈｅｏuｔｐutdaｔafｒｏｍtｈefｉrstsimulａtｉonismanuａlｌyiｎpｕｔintoanothersｉmｕlatiｏntｏrun）。Thｉsｉｓuｓefulｓｉnceeachｍodelｒｕｎssｅparatelyａｎdthusquｉcklyandareasonaｂleｌeｖｅlofcomplｅｘitycａnｂeｓimｕｌated。Hｏwevｅr,ｔoｇaｉntruetransientcapabｉliｔｙanｄtｏinｃreasethelevelｏfｉｎｔｅｒactioｎbetwｅensysｔｅｍｓitiｓneceｓsａrｙｔoｌｉnkthesemｏdelsdｙｎamicallｙ.Co—ｓimulationhａsbeeninvｅｓtigatedｆoｒotherａppｌｉcaｔｉonｓａndｔheｂenｅfitsofitdｉsｃussedinotherpubｌｉcatｉons［１］．協同仿真這個術語是常常被用來描述不同類型的分析,因此把它用在這里需要值得商量.最簡潔的方法是分析得出一個模擬了一個系統或多個系統的一個單一代碼的模型。這有它的局限性，由于其簡潔性的需要，事實上簡略系統的專有代碼設計模型會更有效果。通常下一步是建立更簡潔的個別代碼模型.這兩者之間的代碼數據傳輸采納離線方式(即從第一模擬的輸出數據是手動輸入到另一個模擬運行)。這是格外有用的,由于每個模型是分開運行,所以可以快速模擬出恰當的簡潔程度.然而，為獲得真正的瞬態性能和提高系統之間相互作用的水平，將這些模型的動態鏈接是格外有必要的。仿真討論了其他應用程序和商量過的其他出版物的好處.Ｔrueco-simuｌatiｏn,aｓｃondｕｃteｄinthｉssｔｕdｙ，inｖolvｅswriｔingｃｏdetoｌinｋthevaｒioussub-modｅls,inｄiffｅｒentsoｆtwａrecodes,sucｈｔhａtｔｈeｓub－moｄelｓsolvetoｇeｔheｒinparalｌｅｌandcｏｍmuｎicatｅｗitｈｅaｃhoｔheraｔｔｈｅrequireｄtime-steps.Ｉnthｉsstｕdy，threeｃoｍmeｒciallｙaｖaｉｌａbｌe1-ｄimｅｎsioｎaｌcoｄｅsaｒelｉｎkedinthisｍannerｉnordｅrtocreateacｏmｐｌｅteｍｏdelｏfenｇiｎeperfｏｒｍancｅ(inｃｌudinggaｓｄynａmicｓ），coolantsｙsｔemaｎdcｏntrolｓysteｍ．為進行這樣討論，真正的聯合仿真是在不同的軟件代碼間編寫代碼來連接各子模型，并在規定的時間步長內將子模型并聯在一起，并相互溝通.在這個討論中,三個商用的一維代碼以這種方式相互聯系，以建立一個完整的發動機性能模型（包括氣體動力學)，冷卻系統和掌握系統。Ｆｉrsｔly，MATLAＢ?Simulｉｎｋ?isｕseｄtoｍodeltｈecontｒｏlofｔhｅｃoolanｔｓysｔｅm.Ｉtｉsａlsｏusｅdasｔhｅcｏdｅｔｈaｔproduｃeｓtｈeｌinkstothｅｏｔｈｅｒsoｆtwarecodes，ｍａｎagesthｅiｎformationfloｗｂetwｅeｎthｅｓｕb-mｏdeｌs,andcｏｎtrolsｔhｅtiｍe-ｓtepｏfthesiｍｕlaｔiｏn．Theeｎｇinepｅｒｆｏrmancemｏdeｌ，whｉｃhincludesthｅeffｅｃtsｏfｇａｓdynaｍicsintheｅnｇineaｎｄEGＲsystem，iｓｍｏｄelｅdusｉｎgRiｃａｒｄo’ｓcommerciaｌlyavaｉｌａbｌｅsｏftｗareＷAVE．InfａctａｌｉnkbeｔweeｎMAＴＬＡＢ?Ｓiｍulink?ａndWAVＥhaseｘｉstedfoｒsomｅtｉme,ａsitisoｆtｅnusedｔocoｎtrｏｌtheeｎｇiｎeandrunｍultipleＷＡＶＥsimuｌatiｏnｓ，ａｎｄisｉｎcludｅｄiｎtｈeWＡＶEpacｋageassupplｉed。Fｉnａｌｌｙ,thｅcoolantsｙstemisｍodｅｌedusingＦLＯWMＡSTER?。首先,MＡTＬAB?Simｕliｎk?是用于模擬冷卻系統的掌握.作為產生鏈接到其他軟件代碼的代碼,它也可以用來管理子模型之間的信息流,并掌握仿真的時間步長。發動機的性能模型是仿照里卡多的市售軟件ＷAＶE，其中包括了在發動機和廢氣再循環（EＧR）系統的氣體動力學影響。事實上,MＡTＬAB?Simulｉnk?和WＡＶE之間的聯系已經存在一段時間了,由于它往往是用來掌握發動機和運行多個WAVE仿真,并包含它所供應的WAVＥ組件.最后，冷卻系統的建模使用FLOWMASTER?。Ｆｉguｒe4．Cｏ—SｉmulａｔiｏnArchｉtecｔure＆ＩnfｏｒｍａｔｉoｎFlｏw圖４.協同仿真體系架構和信息流Figuｒe4。ｉllusｔｒａtestheco-sｉｍulatiｏｎａｒｃhｉtｅctureandfloｗｏfiｎｆｏｒmationｗithiｎｔheｍｏdeｌs.Currently,FLOWＭAＳＴＥＲ?proviｄeｓaｌｉnｋtoMATＬAＢ?Ｓimulｉｎｋ?bｕtthｉsｉｓonlydoｎｅｂyｕsｉnｇFLOWＭＡSＴＥＲ?aｓｔｈeinｆoｒmaｔionaｎｄliｎkmanａｇer.Ｔhus，ｉnoｒｄerｆｏｒthｉｓsｔudytoｐrｏｃｅedalinkinthｅｏppoｓｉteｄireｃtｉoｎwａsｄesirｅｄ。圖４說明白協同仿真體系架構和信息流的模型.目前，FLＯWMＡＳTＥR?供應了一個鏈接到MAＴＬAＢ?Ｓｉmｕlink?，但是這僅僅是通過FLＯＷＭAＳTＥＲ?的信息和鏈接管理器。因此，連續向上鏈接的討論是有所必要的。MATＬＡB?TOＦLOWMＡSTＥR?ＬIＮＫ－ＩnｃoｎjｕｎｃtionｗitｈFＬOＷＭＡSＴER,ＲicaｒdohaｖｅdevelｏpedasｃriptinMATLAＢ?Simuｌink?tｈaｔｗｉlｌinｉtｉatetheFLＯWMASTER?ｓｏlvermoｄｕleanｄprovｉｄeｃｏｍｍｕｎicatｉｏntｏandｆromｉt。Thｅｃｏ-simulａtｉondeveｌopeｄｈerｅｕseｓDＣＯMsoftwaretechnologytocommuｎicaｔebetweｅnｔｈesｏftwaｒeplatｆoｒｍsofＭＡTLAB?Ｓimｕlinｋ?anｄＦＬＯＷＭＡSTＥR?.Tｈecｏ-simulatioｎiｓｃontrolｌｅdfrｏmSimulinｋ?,ｔhrouｇhanM-ｆiｌeS－fｕｎctｉoｎ.MATＬＡB?到FＬOＷＭASＴEＲ?的鏈接：結合ＦLＯWＭＡSTＥR，里卡多已經在MＡTLAＢ?Sｉmulink?中開發以了一個腳本,這將啟動FＬOＷMASTER?求解器模塊和供應與它的通信。這里開發的協同仿真軟件使用的是MＡTLAＢ?Ｓiｍulink?和FＬOＷMＡＳTER?之間進行通信的軟件平臺DCＯＭ軟件技術.Simulink?協同仿真掌握是通過一個Ｍ文件的Ｓ函數實現的。Tradｉtionaｌｌy,aｎS-Ｆｕnctｉoｎisuｓｅdtｏｄesｃribesomesoｒtoｆdynamicsyｓtem，i．e。asｙsｔemthathasinpｕts，oｕｔpuｔs，ａndstates．Itｍaｙcontaiｎｉnｔegraｔors，ｄｅrivatiｖeｓandotｈerequaｔionsthａtａrｅｕseｄtoｃoｍｐuteｔｈｅｓｔatｅｓanｄoutｐutsofｔｈesystｅm。TherefｏｒeSｉmuｌiｎk?trｅatsthｅS—Fｕnｃtioｎasatｒaｎsｆｅrfunctioｎ,ｓｕchthａtitgｉvesthｅtｒaｎsferｆuｎcｔioｎanｉnput，aｎｄfollowsthｅrequireｄdｉｒｅｃtions（deｎｏｔedbythescriptｉntｈeS—Ｆuncｔiｏｎ)toreceiveａnoutput。Therｅｓtofthesimｕlatｉoｎsｕｂsｅqｕｅntlyaｃtsoｎthisoｕtput．Iｎｔhecaseｏfｔｈiscｏ－sｉmulation，theS－fｕncｔionsｔｒuｃtureisacｔuａllyuseｄｔoｈａndｌetｈｅｅｘｃhaｎgeofｉnｆoｒmatｉｏnwｉthａcliｅnｔprogram（hｅrｅＦLOＷMＡSTEＲ?）。Theclieｎtｐroｇramhanｄlｅsｔｈeintegrａtioｎａnｄotherｃｏmｐｕｔatｉｏｎｓｒeｑuｉreｄtoadvａｎceitｓsiｍulation.TheS－Ｆｕｎｃtionｔhｅreｆorｅｓtilluseｓｉnpuｔs，outｐutｓanｄstａteｓ，aｌｔｈouｇｈＳimuｌiｎk?ｏｎlymｏnｉtoｒｓｔhｅsｔaｔes,whiｃｈrepreseｎｔasmalｌsubsｅtofpoｓsiblｅmodelsｔatesthａtFLＯWMASＴEＲ?utiliｚes.傳統上，S函數是用來描述某種動態系統,即系統的輸入、輸出和狀態。它可能包含了被用來計算該系統的狀態和輸出的其他方程和其導數的集合。因此，Sｉmｕｌinｋ?把S函數當作傳遞函數，這樣,它給出傳遞函數的輸入,并如所要求的方向（以S函數的腳本表示）接收輸出。其余部分的仿真隨后在此處輸出.在協同仿真的情況下，Ｓ函數的的結構實際上是用于處理與客戶端程序(此處FＬOWMAＳＴEＲ?）的信息溝通。客戶端程序處理的一體化和其他計算所需的先進仿真.S函數仍然使用Simｕlｉnｋ?的輸入、輸出和狀態,雖然Sｉｍulink?只是監測狀態，其中一小部分的模型仍然采納FLOＷＭAＳＴER?.SAMPLＥＴIＭES－Tｈeco-simulatｉｏｎｏperaｔeｓbｙsｙncｈronｉzingｔhｅtｗｏsｉmulationｓ，ａndforｐrｏpeｒsyｎchｒoniｚatｉonｎｅeｄｓtohavｅＦＬOWＭAＳＴＥR?rｕnniｎgataｆastｅｒ（orequａl）raｔeｔhatｉsaniｎtegerｍultiｐleoftｈｅraｔeｏftheS－Fｕｎcｔiｏnexecuｔｉoｎ.Foｒｅxａmple,ｉｆFLOＷＭASTER?executesat0.2sec，ｔｈeＳ-Ｆunｃtioｎnｅeｄstoexecｕteat0．4sec，0。６ｓeｃ，1.0sｅc，etｃ。采樣時間:協同仿真通過同步的兩個模擬操作,為了能正確的同步,需要由FLOWMASTEＲ?以更快的(或等于）一個整數倍速率運行Ｓ函數。例如，如果FLＯWＭASTER?的執行時間在0.２秒，Ｓ函數需要執行在0．4秒，０．6秒，1。0秒等等。Forthiｓreason，sampleｔiｍesoｆａｌlblｏcksintheSiｍulinｋ?sｙstemshoｕlｄｂｅａniｎtｅｇｅｒｍｕｌｔiｐleｏfｔhｅsyｓtemsａmpletiｍespeｃifｉedinthｅＳiｍulａｔiｏn／Ｐarameｔerｄialogbｏｘ。Thecuｒrｅｎtｃｏnｆiｇuｒaｔioｎoftheｃo-siｍｕｌａｔionS－ＦｕnctiｏｎiｎｈeritstheｆａsteｓｔsampleｔimeｏｆthｅeｎｔirｅSimｕｌink?system。Ｔhｕｓ，ｉｆalｌblocksｈaveinｔegerｓamｐletimeｓ,thｅｎtｈｅco-ｓimulａｔｉonshｏulｄｉnhｅriｔthefasｔｅｓｔｔｉmｅｆroｍthediaｌogbｏｘ.由于這個緣由,在Ｓimｕｌｉｎｋ?系統中全部模擬／參數模塊的采樣時間是對話框中指定的系統采樣時間的整數倍。協同仿真Ｓ函數的當前配制繼承了Siｍuliｎｋ?整個系統的最快采樣時間。因此，如果全部的模塊采納整數倍的采樣時間，然后協同仿真應該從對話框中繼承最快的時間。Forｔheｃo－ｓｉmulatioｎandconｔrolsystｅmdeｖeｌoｐｍｅｎt,FＬOＷMＡSＴER?wassetｔoｒunat0.1ｓeｃandSimulink?ａt1。０ｓec（ｉnhｅｒitｅdfromSiｍulaｔioｎＰaramｅｔｅｒｓ).Ｔｈiｓgｉveｓreａｓonabｌerｅｓultsfortｈｅｌong（＞10００ｓｅcondｓ)ｔｅstfｉles.對于協同仿真和掌握系統開發，FLOＷMAＳTER?設置為在0。1秒內運行,Ｓiｍulｉnk?設置在１。0秒（從模擬參數繼承）內運行.對于長期（〉1000秒）的測試文件,這是合理的結果。CO-SIＭUＬATIONMODEL仿真模型SIMＵLATIＯNCOＮTROL&COMＭUＮIＣATIＯN–Asdｉｓｃｕｓsｅdｅａrlieｒ，ｔｈeｃontroｌofｔhesiｍulatioｎandcommuｎiｃａtｉoｎbｅｔwｅenthesyｓteｍmodｅlsisconduｃｔｅdbybｌocｋswiｔhiｎSimｕｌink?.Thepriｍarｙｆｕncｔｉｏnoftheｓeｂloｃkｓistoｔraｎspoｒｔdaｔafromonｅsysteｍmｏｄeｌ，whetｈerinSｉmｕlｉnk?ｏrｔheoｔhercoｄes,toanoｔｈer。Ｔhisｄａｔafallsｉｎｔotｗｏdｉｓｔiｎｃｔｔｙpes，cｏntrｏlｄａｔａａnｄphysicaｌｄata．ＴｈeflowofinfｏrmationｃomｍｕniｃaｔeｄｃaｎｂesｅｅninＦiｇure4。模擬掌握和通信:正如前面所商量的，仿真的掌握和系統模型之間的通信全部在Ｓｉmulｉnｋ?模塊中進行.這些模塊的主要功能是從一個系統模型傳輸數據到另外一個，無論是在Siｍｕｌink?或其他代碼.此數據分為兩個不同的類型，分別是掌握數據和物理數據.從圖4可以看出信息流的傳遞過程。Ｃｏntroｌdataｉｓthatusedｂｙthecontｒoｌsｙstｅmwhetherinａcｔｕaｔioｎｏrfeｅdbａckｆrｏmａsｅnｓｏr.Thｉsdａtａwｉllbetransmｉttｅｄtｏｔheｅlｅｃtrｏniｃｃontrolmodｕleinthｅrｅａｌ-ｗｏrldaｐpｌicatｉon。Tｈeｆlowofthｉｓtｙpｅofｄataisonlyｔoａｎdfromtheｃoｎtrolsｙstemandonｌyoｎｅofthｅothermodｅｌs，thｅeｎgｉnｅoｒｃooｌaｎtｓysｔeｍ，hａsknoｗledｇeofｔhisｄatａ.掌握數據是由掌握系統使用，無論來自于傳感器的動作或反饋.在實際應用中，這些數據將被發送到電子掌握模塊.這種類型的數據流只是來自于掌握系統,或只有一個發動機或冷卻系統數據積累的其他車型。Thepｈysiｃalｄaｔaisｐuｒelyreｑuiｒedｆorｔhemodelingpｕrposes．Thisｄatａdeｓｃrｉｂesｔheinteｒacｔiｏnbeｔwｅentheｅnｇiｎeａnｄｃｏoｌaｎｔｓystｅｍ.TｈｉsdataispｒimaｒilyｒelatedtｏｔhｅheａtrｅjeｃtｉoｎtｏcoｏlａｎtwｉthｉｎtｈeengineandｔｈｅEGＲｃoolｅｒ．Ｓｔriｃtlysｐeａｋiｎｇthepumpsｐeedinthemeｃhａnicａlｐumpｃircuitｓisaｌｓｏpｈｙsｉcａｌdatabutａsthecｏntroｌｓｙｓtｅmlooksafteｒtｈeｐuｍpsｐeediｎtｈｅoｔhertｗoｃiｒcuitsｉｔwasdeciｄedtoｄｏsoinaｌliｎstaｎces.ＩnFiｇuｒｅ4ｔhｉｓｄataｉsｒeｐreｓｅnteｄaspassingｔhｒoｕgｈthedｏtｔeｄＳimuliｎｋ?inｔerfaｃe．獵取物理數據是建模目的的最直接的需求。此數據描述了發動機和冷卻劑系統之間的相互作用。此數據主要涉及在發動機內冷卻液的熱抑制和EGR冷卻器。嚴格的來說，在機械泵電路中的泵的速度也是物理數據,但作為掌握系統來看在其他兩個電路后泵的轉速,在全部情況下都會這樣決定。Fｉgurｅ５．EｎgiｎeMoｄeｌLaｙoｕt圖5．發動機模型布局ENＧINＥＭODＥL-Themｏdeｌoftｈｅeｎgｉｎeiｎcludｅｓdeｆinitionoftｈｅｉntakeａｎdｅxｈaustmaｎifoldｓ,ｉnｃｌｕdingtｈeEＧRsｙsｔeｍ,anｄalｌowsｆoｒcontrolofvaｒiouｓenｇinepａrａmeterssuｃhasＥＧＲrate，enginespeed,fｕelinｇetｃ．發動機型號-發動機模型包括定義的進氣和排氣歧管，包括廢氣再循環系統，并允許掌握各種發動機參數,如廢氣再循環率,發動機轉速,燃油等。發動機型號:發動機型號包括進排氣歧管的定義,包括廢氣再循環（EGR）系統，并允許用于掌握發動機的各種參數,如EGR效率、發動機轉速、燃料體積等。ＡrepresｅnｔationoftheenｇiｎeｌａyoｕｔisiｎcｌｕｄｅdiｎFigurｅ5．Theeｎｇｉnｅperformaｎcｅmｏdelisexecuteｄonａｃrａnｋａnglｅｂasｉsanｄrｅsuｌtsaｒeoｕtputａsｃｙｃlｅavｅrageｄvaｌｕeｓafteｒeacｈｃoｍpletedcyclｅ．Thiｓlｅvｅｌｏfｆideｌｉｔyｉｓｒequiredforａccurａｔｅpeｒｆoｒmaｎcｅaｎalｙｓiｓ．Obｖｉously,torunｔｈereｓｔｏｆthemodelaｔtｈｉstimｅ－stepwouldmeanｔhａｔahｉｇｈlevelｏｆpｒocｅssｉｎgpoｗerisnｅeded.Foｒｔhｉｓrｅason,datａiｓpassedtoMATLAB?Simulinｋ?inｔermitteｎtlyonａｍucｈmoreｒeａlｉsticｔｉme-ｓｔｅp。圖5所示是其中一種發動機布局型式。發動機的性能模型是在曲軸轉角的基礎上運行的，輸出的結果是每完成一個周期后的周期平均值。這個水平的精確度需要精確的性能分析.很顯然,在這個時間步長內運行其余的模型,這將意味著需要更高的處理能力水平。處于這個緣由，數據在一個更為實際的時間步長內間隙性地傳遞到ＭATＬABＥＱ\ｏ＼ac(○,R）SiｍulinｋＥQ\o＼ａc(○,R）.ＣＯOLＡＮＴSYSＴEMMODEL–Tｈisstｕｄｙwilｌｉnvestigaｔefourpossiblｅcoｎceｐtsfortｈedesiｇｎｏｆacooｌａntsystｅｍ,ａsillｕstｒaｔedinFigｕrｓe6ａｔo６ｄ．Thｅyiｌlustｒaｔeaｐｒｏgｒesｓｉｏｎfromasｉmplemｅchaｎicalsysteｍwhichischeap，ｔriedaｎdtestｅd,ｕｐtoａmorｅcompｌexｅlecｔriｃallycontrolledsysｔｅm。Ｏbviously,thecｈoｉcｅofｓysｔｅmｉsbestconsideｒedｏnａｃasｅｂyｃasｅbasｉs．冷卻液系統模型：本討論將探討冷卻系統的四個可能的設計概念，如圖６a至圖6ｄ所示。它們展現了從一個最廉價最簡潔的機械系統，經過嘗試和測試以后，最后形成一個簡潔的電控系統的進展歷程。顯然,系統的選擇最好是考慮在某個案例的基礎上進行。Figｕre6a.SiｍｐｌeCｏolantCｉrcuｉt圖6a.簡潔的冷卻液回路Intｈesｉmｐlｅcooｌａntcｉrcuit,Fｉgｕrｅ6a,ｔheEＧＲcoolerisｃonｎectedｉnｐarallｅlｔｏthｅｅngｉｎe.Theoｕtleｔfroｍｔｈepｕｍpｉsｓｐｌitinｔotwo，analogｏｕswｉthａnoｕtｌeｔfromｔｈeｃｙliｎderblocｋadｊaｃentｔoｔhepumpｏrdiｒｅctlyｆrｏmtｈeｐuｍpsｃrｏｌlcasing.ＴhecｏoｌantｔhatｐａsｓestｈｒoughtｈeEＧRcｏｏleriｓfedｂacｋｔotheｅnginejustｂefoｒｅtｈemeｃｈａnｉcaltｈermｏstat．Thiｓenｓurｅsthatｔhemaxｉmumpｒeｓｓuｒedrｏpaｃｒosstｈecoｏlercanbeａｃhievｅd。如圖６a所示,在簡潔的冷卻液回路中，EＧＲ冷卻器是被關聯鏈接到發動機上。從泵的出口被分為兩個，類似與從汽缸體相鄰的泵,或直接從滾動泵殼體的出口。通過EGＲ冷卻器的冷卻劑被反饋到發動機的機械式自動調溫器。這將確保通過冷卻器的最大壓力的壓降可以得到實現。Fiｇure6ｂ。SingleCｏntｒoｌＶａlｖeＣｏolantCircuｉｔ圖６單一掌握閥冷劑回路TheｃoｏlantｆlowraｔｅthｒoughthｅEＧRcooｌｅｒisgoｖerｎｅdbｙthｅtotalflｏwｒatｅandtｈｅreｓｐecｔｉveflｏｗｒesｉsｔaｎceｓintｈeenｇｉｎeaｎdcooｌeｒciｒｃuit．通過EGＲ冷卻器中的冷卻液的流速是由總流速和在發動機及冷卻器回路中的各自的流淌阻力確定的。Intｈeｓeｃondcoｏｌantｃircuiｔasｏlenoidaｃtｉｖatedcoｎtrｏlvalvｅ（EV）isfitteｄtotheｃｏoｌercｉrｃｕｉｔ,whilｅｔｈerestｏfthｅｃircuiｔrｅmainｓｔｈｅｓａmｅ．Ｔheadｄitｉｏｎofthecoｎｔrolvalveａlloｗsfｏrｓomeｖariatｉｏnintｈeｒｅsｔｒicｔiｏｎｔhrｏuｇｈｔhecooleｒleｇoｆthｅsystｅmandｔhｕswilｌｈｅlpｒegｕlａｔｅfloｗｔhroughit.在其次個冷卻劑回路，一個電磁掌握閥(EＶ)被裝配到冷卻器的回路中,而該回路的其余部分仍然是相同的。掌握閥的添加允許了在限制通過系統的冷卻器系統的局限的某些變化,因此將有助于通過它的調節.Fｉguｒｅ６c。SimplｅElｅctriｃCoｏlａnｔＰumｐCｉrcuit圖6c.簡潔的電動冷卻液泵回路Ｔｈeｔhｉｒｄciｒcｕitutilｉｚｅsanelｅｃtrｉcａｌlｙｍoｔoredcoｏlantpump，aswellａsthecontｒoｌｖalve,ｔｏregulａtefloｗ。Tｈeoｔｈeｒｐaｒｔsofｔｈeciｒcuｉｔａreasthefｉrｓｔcirｃuit,ｐｕｒeｌyｍｅｃhanical．第三個回路運用了一個電動冷卻液泵以及掌握閥,以調節流量。該回路的其他部分跟第一個回路一樣，都是純機械的。Ｆigure6ｄ.CｏmplexEｌectricallyＣontｒｏlledＣoolａntＣirｃuiｔ圖6。簡潔的電控冷卻液回路Ｔhefinａlcｉrcuit,Fiｇurｅ6d,shoｗsahｉgｈlevｅlofｃompｌｅxiｔytｈatoｆfersａsｉgnｉficaｎｔamｏuntｏfflexibility．Theelecｔrｉcａlｌyｍotoredcoolａntｐｕmpandanｅlectrｉcallyconｔrolledvalve（ＥV1）allｏwsｆoｒｆullcoｎtrｏloveｒｔheflｏwｏfcoｏｌａnttｈroｕgｈｔｈeeｎgineanｄEGRcooleｒ。Also，ｔheｓｅｃoｎdｅlecｔricallｙcontrｏlledｔhrｅe—ｗａyｖalve（EV2）canｂｅｕｓeｄtｏｃonｔroｌflｏwtｈrｏughtheｒaｄiatoｒａnd，thuscｏｎｔrolｔheｃｏolａｎttemperaｔure，ｒeguｌaｔedｕsiｎgthｅtｅｍｐｅｒaｔuresｅｎｓor（TＳ).Ｔｈisisｕｓedｔoraｉsetheｃoolaｎｔｔempeｒａtureaｔloｗloadsandspeedsａｎdｔｈusimprovｅradiatorｐeｒformａncｅ。如圖6d所示的最后一種回路，顯示出了高度的簡潔性和可供大量的靈敏性。電動冷卻液泵和電控閥(ＥV１)允許完全掌握的冷卻液通過發動機和ＥＧR冷卻器。此外，其次個二位三通電控閥可以用來掌握流經散熱器,此外,使用溫度傳感器（TS）調節掌握冷卻液溫度。這是用來提高在低負載時的冷卻劑溫度和速度,從而改善散熱器的性能。CＯＮTＲOLSYSTEＭＭODＥＬ–Theｃｏnｔrｏlｍodelscａnｂeｓplitintotｗocatｅgoｒies，ｅngiｎeａnｄｃoolantsysｔｅｍ.Tｈｅcoｎtroｌoftheｅnｇiｎeiｓdoneｖiaｃoｍmoｎpａraｍeterｓsuchaｓfｕeｌｉnｇ,enｇineｓpeedandEGＲｖａｌvｅpoｓiｔion。AfeｅdbａckｌoｏpｏnｔｈeｅngiｎetoｒｑｕｅｉsuｓｅｄtoｓｅtｔｈefuｅlingaｎdEＧRｖalvepｏsition．掌握系統模型：這個掌握模型可以劃分為兩大類,一個是發動機系統,另一個是冷卻液系統。發動機的掌握是有共同的參數組成的，例如燃料、發動機轉速以及EGR閥的位置.發動機扭矩上的反饋回路是用來設置燃料和ＥGR閥的位置.Sｉncetheｒearｅmulｔipｌｅｃｏｏlaｎｔsystｅmｓ，ｔｈｅreａrｅasimiｌaramountofcoｎtrolｓystｅmｍodelｓ。Forthｅsimplｅmecｈaｎicaｌｓｙｓteｍ,althｏｕｇhｔｈerｅiｓnｏｓpｅｃiｆiccｏnｔｒolofｔhesystｅmitselｆ，ｔhｅｐuｍpspeｅｄｉｓｃontroｌlｅdinｏrdｅrtｏmaｔcｈｔotｈeeｎginespeeｄ．Thｅｃontｒolｏftｈｅmechａnicａlｔheｒmｏstatiｓｃonducteｄｗiｔhinｔｈecoolantsystemmodelｉｔsｅlｆ.由于有多個冷卻系統，有一個類似的掌握系統模型。對于簡潔的機械系統,雖然沒有特定的掌握本身，但泵的轉速仍然是與發動機轉速相匹配.機械式溫控器的掌握是在冷卻系統模型本身內進行的。Ｔｈeｃontｒｏlsysｔemｆｏｒｔｈeelectricvalvecoolantsｙｓｔｅm,Fiｇuｒe6b,nｏｗｃonｔｒoｌｓｔhｅｖalvｅｐｏsiｔion.Inareaｌvehiclｅiｎｓtalｌatioｎｔhevalveposiｔiｏｎwoｕldbedeterｍiｎｅdbyaｍａpｏfｅnginespｅeｄａｎd”toｒqｕe＂(ｗhiｃhcanbeｏｂｔａｉnedｆromａMAPｓenｓｏrorfｕｅlinｇｖaｌｕeｉnｔhecontrolsｙstemｉnacｔuａｌｏperatiｏn)anｄＥGRｖalveｐoｓiｔion.Ｈoｗever，toheｌpgenｅrateｔhiｓｍａpandfoｒtｈissimｕlaｔiｏneｘｅｒciｓe，ｔhecontｒoｌsｙｓtemmodelusｅｄcｏolaｎttｅmperaｔuｒｅtocｏntrｏｌvalvepositiｏn。Tｈiswoulｄallowfｏrafｉrstcｕtｅstiｍａteofａnactｕaｌcaｌｉｂｒaｔiｏnmaｐforprｏtotypeｄevelopｍent。如圖６所示，電動閥的的冷卻液系統中的掌握系統現在用于掌握閥的位置。一個實際裝車的閥的位置取決于發動機轉速圖、“轉矩”(這可以從一個MAP傳感器或在實際操作中掌握系統的加油值)和EGR閥的位置。不過，為了幫助生成圖和這個模擬演練，掌握系統模型使用冷卻液的溫度來掌握閥的位置。這將允許基于原型開發的第一次切割評估的實際標定圖。Tｈecｏｎｔｒｏlsｙstｅmfortheｓimpｌeeleｃtｒiccｏolａntpuｍｐｃｉrcuｉｔ，Fｉgure６c，ｉｓveｒyｓimiｌaｒ。Tｈeonｌｙｄiｆfｅrenceｔothefirstcoｎtrｏlsystｅmiｓｔhatthepuｍpspeｅｄisnｏwnoｌongertｉedｔｏtheenｇinｅｓpeｅｄ.Again，ｉnaｎａctuａlinstallａｔｉontheconｔrｏｌsｙｓｔemｗouldusｅａmapbasｅｄｏnｅngｉnespeeｄａndtorque,butfoｒthｅpurposeｓoｆthissimulationiｔｕｓeｓfｅｅｄbackfrｏmtheｃoolantｔｅmｐeratｕretｏｄｅteｒmｉｎｅthｅｐumpspｅｅd.Ｔhｅelectricｖａlveiｓｃonｔｒoｌｌｅdinaｓiｍilａrmaｎnertoｔhａtｕsedｆorｃircｕit6ｂ.如圖6c,簡潔的電冷卻液泵回路與掌握系統是格外相像的.與第一掌握系統唯一的區分在于，現在泵的轉速不再依靠于發動機的轉速。再如，實際的安裝的掌握系統將使用基于發動機轉速和扭矩圖來確定泵的轉速,但對于這個模擬的目的是它使用了冷卻劑溫度的反饋。以用于回路6b類似的方式掌握電動閥。Ｆinally，ｔhecontｒoｌｓｙstemofthｅcoｍplexｃoｏlanｔｃircuｉｔｄｅtｅrminｅstｈｅpuｍpsｐeedaｎdｔｈｅpoｓitｉoｎｏftwovａｌves.Thｅｐumpsｐｅeｄisdeterminｅdbyfｅedｂaｃｋfromthｅtemperａｔuresensorａnｄvａlveｐositｉoｎs.Tｈｅfｉｒｓtvalve（EV１)ｉscontrolleｄviaａmａp，ｓｉmｉｌartｏtheｐｒeviｏusｃonｔroｌｓyｓｔｅｍs,ａnddeｔｅrmｉｎeｓｔheflｏｗsｐliｔｔhrougｈtheeｎgｉneanｄcooler.Theseconｄｖａlｖe(EV2）ｕsesfeeｄbａckｆｒｏｍtｈeteｍpeｒaturesensor（TＳ）ｔｏｄｅteｒｍｉｎeiｔsposiｔion。最后，簡潔的冷卻液回路中的掌握系統確定泵的轉速和兩個閥的位置。泵的速度是由溫度傳感器和閥的位置的反饋來確定。第一閥(EV１）通過掌握地圖,類似先前的掌握系統，并確定通過發動機和冷卻器分流。其次閥(EV2）使用來自溫度傳感器（TS）的反饋以確定其位置。RESＵLＴS結果Ｗhilｅthｅseｍoｄeｌｓaｒｅｃapablｅoftransｉeｎｔｏｐｅratiｏnｓｉmuｌatiｏn，ｉtｗａsｄｅｃiｄeｄtｈａt，tｏｓｉｍplifｙtheｉnｖｅsｔigatioｎ,thｅｅｖaluaｔｉoｎwouldｂｅcoｎdｕｃｔedbaｓedonaｓｅrｉesoｆｓtｅａdｙsｔateanaｌｙseｓ。Ｔｈisｐroｖidesaｇｏｏdbasisｆｏrcomｐariｎgtheｆｏurcｏｎcepts.Thetranｓienｔｓｉmulａtionwouｌdｂemostbeneficialｆｏroptiｍｉziｎgthｅcontrolstｒatｅgyforthｅｃhｏｓeｎｃoncｅpｔ．雖然這些模型能夠進行瞬態仿真模擬，但為了簡化討論，決定在一系列穩態分析的基礎上進行評估.為了四個概念的比較這供應了良好的基礎。瞬態仿真將是最有利的優化掌握策略的概念選擇。Inｒｅaliｔy，tｈｅeｎginewiｌｌoｐeraｔeoｖeｒanuｎｄetｅrmiｎeddｕtycyclｅ，poｔentiaｌｌｙincludiｎgaｓignifｉｃantaｍountofｔimｅidliｎgatoｖeｒnｉgｈｔｓｔops（commononintｅr-citｙｔrucksｔokｅeｐthｅｅnｇinｅwarmｉnwinteｒandtopｒoｖideairconditｉｏninｇｉｎthesummer）.Howeｖer，ｌegｉslａtｉveteｓtｐroceｄurｅs,nowanｄｆuturｅ,ｃoncenｔrａｔeoneｍｉｓｓiｏnsａtraｔedpoｗer，andｐarｔsｐeed/ｐarｔloａdcｏｎdiｔioｎsanｄｎeａrthepeaｋｔorqueopeｒａtinｇｐｏｉnts。Ａlso,asｃanbｅsｅeｎfrｏmｔheEＧRｓｔrａtegｙmaｐ,Ｆｉgure2。,tｈｅreiｓawideranｇeoflｅvelsoｆEGRｏvｅｒｔheｏｐeraｔiｎgraｎgｅoftheｅngｉｎe.在實際中,發動機將工作在一個不確定的占空比下，可能包括一個在通宵停工時顯著的大量時間空轉（常見的是,在冬季讓發動機供應保暖，在夏季讓發動機供應空調）。然而，現在和將來的立法檢測程序都是集中在額定功率,部分轉速／部分負載條件和峰值扭矩四周的工作點下的排放量.此外，從EＧR策略圖可以看出,圖2中在發動機的操作范圍內,有一個格外寬范圍的EGR水平。Toavｏidｉnvoｌviｎganunｍａnagｅaｂｌｅｎumｂｅｒｏfｔesｔpｏints，itwasdecｉｄedtoaｎalｙzeｔheｓystｅmｐerfｏrmanceoｖerａraｎgeofＥGＲleｖelsthaｔiｎｃorpoｒａtｅtｈeｋeyarｅａsｏfoｐeｒationｏfｔhｅｅnginefortｈｅlegｉsｌaｔivepｒｏｃeｄｕreｓ。Therｅｆoｒｅ,ｔhefolｌowingopeｒａtｉｎｇｃondiｔｉonswereｃｈosen.為了避開涉及一個無法掌握的測試點，這是決定系統性能分析，在一些列的EGＲ平臺納入關鍵領域的發動機運作的立法程序。因此，在一下的操作條件中進行選擇。A．Rａtedpｏwｅr–9％EＧRＡ.額定功率-9%EGRB．Ｐｅaktｏｒｑuｅ–7％ＥＧRＢ.峰值扭矩—７％ＥＧRC.1400ｒｅｖ／miｎat５０%loａd–27％ＥGＲＣ。在負載５０％時,發動機轉速1400reｖ/mｉｎ－２７％EGRPｏintＡ，ｒａtedｐｏwｅｒ,isｃhoｓｅnasthｉsｃｏrreｓpｏndsｗithｔhｅｏｐｅrａtinｇcｏnditionthathａsｔｈｅhigｈeｓthｅａtlｏａｄontｈeｅｎgｉne。Thｕs，ｅnｇiｎeｈeatｒejectｉｏnｉｓpｒedominａｎt。Obvｉously，ｔhｅhｉghEＧRｃondiｔiｏn，ｐoｉntＣ,cｏrrespoｎdstoahiｇhｈｅatｌoadｏntheEGRｃoｏlｅr。ＰointB，pｅaｋｔoｒque,ｉｓchosｅnａｓakeｙopeｒatｉnｇpｏiｎtwithmｏｄerateEGRandmｏderaｔｅｅnginehｅａtｌoad。被選擇的額定功率A點是對應于在發動機具有最高熱負荷時的運轉狀態。因此,發動機散熱是最主要的。顯然，在高ＥＧR條件下C點，對應到一個ＥGＲ冷卻器上較高的熱負荷。峰值扭矩的B點是在溫和的EＧR和發動機適度熱符合時被選為關鍵操作點。Ａlso，astimediｄnotpｅｒｍitastｕdｙoｆtｈeｆiｎａｌcoｏｌａntｓｙstｅmｄｅｓｉgn,Fiｇure6d，therｅwasnodaｔaｐｒoｄucｅｄfoｒthｉscase．Hｏｗeveｒ，ａdｉscuｓｓｉonoｎtheｐｏssiｂleｂeneｆiｔsandｔｒaｄe—ｏｆfsisinｃｌuｄed。此外，由于時間的原因，圖6d的最后一種冷卻系統的設計討論并沒有獲得相關的簡略數據。但是，可能帶來好處和權衡的商量也包括在其中.CONVＥＮTIONＡLＣOOＬＡNTSYSTEM–Theｃｏolａnｔsｙsｔeｍ,shｏwninＦｉgure６a，ｉｓｔｈatｏfａconvｅntｉonalｉｎｓｔａllatioｎ。Insuchａniｎsｔalｌation,ｔhｅｃontｒｏｌlingoｒificeandpumpｒeｇulａｔeｓflowｔhroughｔheｅｎｇｉｎeａｎｄＥＧRｃoｏｌer．Thｅsｅarｅｓizedsuchthａtｔheｆlｏｗtｈroughｔheｅngiｎeatｒaｔedｐowerissufficienｔtopｒｏｄｕceａrｅasｏnａbleriｓeintemperaturｅｔhrougｈthｅenｇine，ｔｙpicalｌy５to7°C。Intｈｉｓcase,tｈeminiｍｕｍflｏwｔaｒｇｅtwaｓchｏsｅn，i．e．cｏoｌａntｔｅmpｅraturerｉsｅｏｆ7°C，ｗhiｃhrｅsｕltｓinaｃoolantfｌowｔｈrougｈｔheeｎgiｎeoｆ４１０.8ｌitrｅ/mｉn。常規冷卻液系統:如圖6a所示的冷卻液系統是以往安裝的。在這樣的安裝方式下,通過發動機和EＧR冷卻器的掌握孔和泵調節流量。這些通過發動機在額定功率時產生的流量大小足以產生一個合理的通過發動機引起的溫度上升,一般為5至7℃。在這種情況下,最小流量的目標就被確定了,即冷卻液溫度上升７℃，這會導致冷卻液流過發動機的流速是４１０。8Ｌ／mｉn。ＴｈｅｔａrｇetfｏrｔhｅEＧRcｏolerisslｉghtlydｉｆfereｎt.Ｉnｏrｄerｔoａcｈievｅreasｏnaｂlｅpackａgesiｚｅstｈetｅmperatｕｒerｉseacroｓsｔｈecoolercａｎbeｈighｅｒ,thusallowingalｏwｅrcｏｏlaｎtflｏwrａteandｓmallｈeatexｃhaｎgｅr。ＴheEＧＲcooｌerfｌｏwatiｔｓmaxｉｍuｍｃonditioｎ,ｗｉtｈmiｎimumeｎgiｎespeeｄ，iｓdetermｉnｅｄｂｙaｎａｃceptａｂleｃooｌantoutlettemｐerａtｕｒeｓuchｔhａtithasareaｓoｎａbｌｅbｏiliｎgsａfeｔｙｍａｒgin.ＩｎｔhｉscａｓeitwasdｅtermｉnedtｈaｔthemaximｕmcｏoｌanttempeｒａｔｕreｏｕtoｆtｈeEGＲcｏoleｒwoulｄbe115°C，whichｒesulteｄiｎaＥGＲｃｏｏlｅrcｏoｌaｎtfloｗaｔpoinｔCof25。2lｉtrｅ/ｍin.在EGR冷卻器的目標是略有不同的。為了實現合理的封裝尺寸，整個冷卻器的溫度可以上升更高,從而允許較低的冷卻液流速和較小的熱交換器.在冷卻器流量最大的條件下,而發動機轉速最小時，確定可以接受的冷卻劑出口溫度,使得它有一個合理的沸點平安裕度。在這種情況下，它被確定為ＥＧＲ最大冷卻液溫度是115℃，這導致了EGＲ冷卻器的冷卻液流量在C點為２5.２L／ｍin。Hａvingｓizｅdtｈｅsystｅmtomatｃhｔhｅｓｅｏｐeratingparameｔｅｒs，thebasｅliｎepeｒfｏrmancecharacterｉstｉcsforthethｒｅeｏperatｉｎgpoｉnｔsweｒｅgeneｒaｔed。TherｅsuｌtsｉｎTable１ｓhowtｈｅeｎginepoweraｎｄcoolantpumpｐｏｗeraｓwｅllａｓｔhecｏrｒｅspｏndｉngcoolanｔｓyｓtemｆlｏwraｔeｓａndｈeatｒejectｉoninformatiｏn．Aｌso,ifｗeａssuｍｅthatｔheｏtｈｅrａuｘiｌｉarｙlｏadｓplaceｄuponｔhｅengineinactuaｌopｅraｔｉon，ｄueｔoｅlectricalｌｏadsaｎｄA/Cloads,ｉｓ４kWthenthｅpuｍppｏｗeｒisaｐproxiｍaｔelｙ0.２%oｆtheｔotalpoｗeｒreｑｕiremｅnt.TｈeｄatａalsoｓhｏwsthａｔａttｈehiｇhEGRcondition，pointC,ｔｈｅfｌoｗthｒoughｔheｃｏoｌerｃiｒcuiｔpｒoduｃeｓaｃoolａｎｔtemｐerａtuｒerｉｓｅｏf24。5°Ｃ.具有實際尺寸的系統去匹配這些操作參數,生成三個操作電與基準性能特性。表１中的結果表明發動機的功率和冷卻泵的功率以及與之相對應的冷卻系統流量和散熱信息。此外，如果我們假設其他的置于發動機上的幫助負載，由于電氣負載和空調負載，在實際操作中一般按4ＫW估算，然后泵的功率約為總功率的０.2％計算。數據還表明,在高EGR條件下，流經冷卻器的回路在C點產生的冷卻劑溫度上升為2４.5℃。ＯperatingPointｓ（操作要點）ＰｅrfｏｒmａncePａrameter性能參數AＢCEｎgiｎeＰoweｒ，kW發動機功率3２8.7２60.4151.2FuｅｌCｏｎs．,g/kWｈ燃油消耗2302２８2２3PｕmpＰower，kＷ水泵功率０。７３0。170。2７ＨeaｔRejectｉｏｎ，kw散熱功率Enginｅ１6５．３106.672．７ＥGRCoolｅｒ(EＧR冷卻器)３２。92１．337。4Total198。212７．9110.1CooｌantFloｗ，lｉtrｅ／miｎEnｇine３76．８203.３２５0．9EGＲＣooler34.０２1.525.２Total４1０.82２４．８２7６.1CoolanｔＴｅmｐ．Ｒ