近年來,隨著廣大人民群眾環(huán)保意識的加強以及國家各項法規(guī)的陸續(xù)出臺,低排放、低噪聲、低油耗等指標(biāo)已經(jīng)成為客車、特別是城市客車首要追求的目標(biāo)?蛙囎鳛橐环N特殊的生產(chǎn)工具,對發(fā)動機的要求可以概括為以下幾點:可靠性、經(jīng)濟性、強勁的動力性、長久的使用壽命和良好的可維護保養(yǎng)性。
發(fā)動機不如客車進步快
近年來,我國的客車產(chǎn)業(yè)無論是技術(shù)還是產(chǎn)量,都獲得了突飛猛進的發(fā)展。特別是大中型客車,通過技術(shù)引進、合資等手段以及國內(nèi)企業(yè)近年來努力所取得的技術(shù)進步,已經(jīng)使客車制造總體水平上了一個新臺階,與歐美、日本等先進國家的差距逐步縮小,特別是底盤業(yè),以猛獅、安凱、尼奧普蘭等為代表的關(guān)鍵底盤總成(發(fā)動機除外)及車身、涂裝等,已經(jīng)接近或達到了世界先進水平,可以說機械部分中國產(chǎn)品與國外產(chǎn)品差距不是太大。而在整車智能化、電子化裝備水平上,歐美、日韓等國家的水平要遠遠高于中國。目前國內(nèi)在用的客車,配套動力以國產(chǎn)發(fā)動機為主,除了近兩三年投入使用的新車外,發(fā)動機的排放水平大部分處于歐0、歐Ⅰ階段,部分車輛雖能達到歐Ⅱ水平,但所占比例不大。高端產(chǎn)品特別是豪華客車上,進口發(fā)動機或國內(nèi)合資品牌的發(fā)動機則占主導(dǎo)地位。而已經(jīng)或即將投入運營的滿足歐Ⅲ排放的客車,幾乎是清一色的進口發(fā)動機。
國內(nèi)獨立開發(fā)或擁有知識產(chǎn)權(quán)滿足歐Ⅲ排放要求的機型很少,更多的歐Ⅲ產(chǎn)品還是立足于原有機型,產(chǎn)品平臺還是以原有機型為主。這種歐Ⅲ產(chǎn)品的主要優(yōu)點在于可保持原機型最大的通用性和繼承性,投資不大,開發(fā)難度較低。缺點也是顯而易見的:產(chǎn)品平臺不高、技術(shù)含量低、能耗高、缺乏歐Ⅳ及更高技術(shù)要求的技術(shù)支撐。
先進的發(fā)動機在智能化控制方面,利用計算機技術(shù)和各種可變控制機構(gòu),通過智能化的分析與控制系統(tǒng),合理組織燃燒過程,實現(xiàn)高效節(jié)能、低排放,是解決節(jié)能、環(huán)保,實現(xiàn)車輛發(fā)動機智能化、電子化管理的重要手段。而國內(nèi)產(chǎn)品還屬于傳統(tǒng)類型,即使最先進的歐Ⅱ發(fā)動機,除水溫、油溫、油壓、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等簡單的信號顯示外基本上沒有什么電子裝置,談不上發(fā)動機的智能控制。相比而言,整車的電子化水平要高于發(fā)動機,有些車輛已經(jīng)集成了諸如制動、車速等小范圍的智能化管理,主要用于信息測量與顯示,缺少自動診斷功能,智能化水平低。因此,要提高整車的智能化水平,發(fā)動機應(yīng)首當(dāng)其沖。
電控發(fā)動機是整車的神經(jīng)中樞
客車整車要提高電子化、智能化水平,必須要應(yīng)用具有一流水平的核心總成--發(fā)動機。國外的汽車行業(yè),早已不再是機械工程師主宰天下,電子工程師、軟件開發(fā)工程師已經(jīng)在不同領(lǐng)域參與到汽車行業(yè):電子信息技術(shù)控制了整車各個部分,不管是發(fā)動機、底盤,還是車身,機、電、液已經(jīng)相互融為一體,形成了以CPU(中央處理單元)為核心的局域網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。傳感器群組把各個關(guān)鍵總成的運轉(zhuǎn)要求傳遞到CPU,再由CPU把信息處理后反饋到各個執(zhí)行群組。這其中,發(fā)動機作為動力輸出者及主要的信息執(zhí)行者,其智能化管理水平?jīng)Q定了整車的電子化、智能化水平。目前國際上先進的發(fā)動機(歐Ⅲ以上排放產(chǎn)品)都已經(jīng)具備了完善的發(fā)動機控制管理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)以CPU為核心,運算程序由原來的8位、16位進級到目前的32位,使用基于MAP的控制,λ閉環(huán)控制,自適應(yīng)控制,模糊控制,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,基于模型的控制,虛擬傳感技術(shù)等各種控制理論,運用超微型磁體、超高效電機及集成電路,通過CAN總線實現(xiàn)與整車各部位的實時通訊,通過K總線實時監(jiān)控發(fā)動機運行狀況,將動力傳動總成、制動、轉(zhuǎn)向、懸掛整體控制系統(tǒng)、車身電子控制系統(tǒng)、在線故障診斷系統(tǒng)、通訊導(dǎo)航系統(tǒng)等關(guān)鍵總成有機地融為一體,實現(xiàn)對整車智
能化管理,大大提高了車輛的安全性和可靠性,降低了用戶車輛的運營成本?梢哉f,目前先進的電控發(fā)動機已經(jīng)不僅僅是整車的心臟,更是整車的大腦和神經(jīng)中樞。
濰柴藍擎智能化一馬當(dāng)先
目前國內(nèi)一些廠家已經(jīng)相繼開發(fā)出具有歐Ⅲ排放水平的電控發(fā)動機,如濰柴、玉柴、上柴等,與歐Ⅱ機型相比,新開發(fā)的歐Ⅲ發(fā)動機在智能化水平上提升了一個臺階,基本上與國外同類產(chǎn)品的水平相當(dāng),可為整車的電子化水平提供一個良好的平臺。值得一提的是,在國內(nèi)柴油機行業(yè)具有舉足輕重地位的濰柴動力股份有限公司,以振興民族動力為已任,瞄準(zhǔn)國內(nèi)市場及客車用柴油機未來的發(fā)展方向,注重培養(yǎng)和利用自己的技術(shù)力量。他們與國際知名的柴油機咨詢機構(gòu)--AVL公司合作,研制并開發(fā)成功了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的藍擎系列歐Ⅲ、歐Ⅳ柴油機。該系列產(chǎn)品主要有WP10(10L排量)、WP12(12L排量)兩大品種,功率從270PS到480PS,可為不同功率檔次的整車配套。濰柴藍擎系列柴油機是采用全新設(shè)計理念開發(fā)的滿足歐Ⅲ、歐Ⅳ排放法規(guī)的新一代客車、重卡、工程機械配套用柴油機。該系列柴油機的主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)(燃油耗、升功率、排放、噪音)、可靠性指標(biāo)(B10壽命)等居世界先進水平。
濰柴藍擎歐Ⅲ發(fā)動機具有較為突出的特點:該系列柴油機采用Bosch公司專門為濰柴開發(fā)的ECU中央控制單元和高壓共軌燃油噴射系統(tǒng),ECU通過傳感器收集車輛或發(fā)動機在每一時刻的油門位置、曲軸轉(zhuǎn)速、凸輪軸相位、空氣流量、進氣壓力、環(huán)境參數(shù)等變量,根據(jù)已經(jīng)貯存在ECU的圖譜,調(diào)整該狀態(tài)下需要的各項參數(shù)并輸出指令到各執(zhí)行機構(gòu),使車輛運行在任意工況下柴油機都處于最佳狀態(tài),從而達到降低排放、噪聲、減小振動、提高燃油經(jīng)濟性之目的。
如果把藍擎歐Ⅲ發(fā)動機智能管理系統(tǒng)作為獨立的發(fā)動機控制單元,則該模塊的功能還遠遠沒有發(fā)揮出來。受制于國內(nèi)客車偏于實用性的消費環(huán)境或者其他原因,該管理系統(tǒng)對整車的滲透,以空調(diào)、車速、負荷等有限的整車參數(shù)為主,缺少對整車其它信息的收集、反饋與處理,還沒有形成一個用于控制整車各個總成的局域網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng),除以上幾項外,其他部分依然沒有整合到電子智能控制系統(tǒng)內(nèi)。但是作為代表國內(nèi)先進水平的藍擎歐Ⅲ柴油機,其智能化管理模塊已經(jīng)具備對整車進行管理的潛力,如對其功能模塊做進一步的拓展與履蓋,并結(jié)合車載雷達及整車的其他控制元件,它的控制職能就會拓展到整車的各個部分,實現(xiàn)發(fā)動機管理、維修保養(yǎng)、智能換擋、制動力自動分配、巡航駕馭、故障自動診斷、遠程監(jiān)控等整車的智能化控制。
