朱增懷，賀子龍，劉建祥

(安徽江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230000)

?

應(yīng)用傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)的降油耗分析

朱增懷，賀子龍，劉建祥

(安徽江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230000)

在油耗標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格的背景下，系統(tǒng)地整理并形成了節(jié)油技術(shù)清單，通過對比傳統(tǒng)技術(shù)和新能源技術(shù)的優(yōu)劣，得出結(jié)論：傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)仍有較大的空間。并以某乘用車為例，僅應(yīng)用傳統(tǒng)的節(jié)油技術(shù)，使油耗大幅度地降低。

燃油經(jīng)濟(jì)性；傳統(tǒng)技術(shù)；優(yōu)化

0 引言

為貫徹落實(shí)《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020)年》，我國出臺了更為嚴(yán)格和更具挑戰(zhàn)的乘用車油耗法規(guī)，即以“單車油耗”為考核對象的GB19578-2014《乘用車燃料消耗量限值》和以“車隊(duì)油耗”為考核對象的GB27999-2014《乘用車燃料消耗量評價方法及指標(biāo)》，通過節(jié)油技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)至2020年，我國乘用車的新車平均燃料消耗量能達(dá)到5 L/100 km左右，對應(yīng)CO2排放約為120 g/km[1]。

各汽車廠商均在研究節(jié)油的技術(shù)路線，并致力于技術(shù)的商品化。消費(fèi)者熟知的有豐田普銳斯車型、大眾藍(lán)驅(qū)版車型、福特Eco Boost發(fā)動機(jī)、馬自達(dá)創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動機(jī)等。從已投放市場的產(chǎn)品可以看出，降油耗技術(shù)呈多樣化的趨勢發(fā)展。

1 節(jié)油技術(shù)對比

根據(jù)現(xiàn)階段的研究成果，節(jié)油技術(shù)可分為整車傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)、發(fā)動機(jī)傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)和新能源節(jié)油技術(shù)三大類，見圖1。

圖1 節(jié)油技術(shù)清單

整車傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)主要為底盤和車身系統(tǒng)的優(yōu)化，以及附件系統(tǒng)能量利用率的提高等。發(fā)動機(jī)傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)主要為機(jī)械損失(含摩擦損失、驅(qū)動附件損失和泵氣損失)的優(yōu)化，以及工作循環(huán)的改變等。新能源節(jié)油技術(shù)主要為混合動力和純電動等技術(shù)的應(yīng)用。

從數(shù)量的角度，傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)多達(dá)22項(xiàng)，新能源節(jié)油技術(shù)僅有4項(xiàng)；從成本的角度，傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)增加的成本為千元級，新能源技術(shù)除BSG+能量回收技術(shù)外增加的成本為萬元級；從可靠性的角度，傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)相對較成熟，新能源節(jié)油技術(shù)可能存在風(fēng)險(xiǎn)；從節(jié)油的角度，傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)的單項(xiàng)技術(shù)的節(jié)油比例小于新能源技術(shù)，但多種技術(shù)集成后的節(jié)油比例與新能源節(jié)油技術(shù)相當(dāng)。

總體而言，傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)仍大有潛力可挖掘，是新能源節(jié)油技術(shù)的基礎(chǔ)。當(dāng)然，為滿足更加苛刻的油耗目標(biāo)，新能源節(jié)油技術(shù)的應(yīng)用是未來的主流。

2 節(jié)油技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

2.1 基礎(chǔ)車輛狀態(tài)

借助AVL Cruise仿真平臺，基于其通用化的模型，以某乘用車為例，如圖2所示，首先在每個部件內(nèi)輸入精準(zhǔn)的參數(shù)，包含減速斷油控制策略、傳動系效率等，然后對比冷/熱機(jī)狀態(tài)的瞬時油耗(表1)，通過調(diào)整隨時間變化的燃油修正因子，從而實(shí)現(xiàn)對模型的校核。

圖2 基礎(chǔ)車輛模型

經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)NEDC油耗/(L·10-2km-1)仿真值試驗(yàn)值差異/%冷機(jī)7.767.750.1熱機(jī)7.226.94.6

2.2 僅整車優(yōu)化分析

選用的降低制動拖滯力、降低輪轂軸承阻力和降低風(fēng)阻3項(xiàng)整車節(jié)油技術(shù)，本質(zhì)上是對整車阻力的優(yōu)化。其中降低制動拖滯力、降低輪轂軸承阻力是對傳動系阻力的優(yōu)化，降低風(fēng)阻是對空氣阻力的優(yōu)化。通過降低活塞滑動阻力和制動鉗體滑動阻力等方法實(shí)現(xiàn)制動拖滯力的降低，通過降低密封圈摩擦阻力和鋼球滾動阻力等方法實(shí)現(xiàn)輪轂軸承阻力的降低，兩者總計(jì)對阻力有平均7.5 N·m的優(yōu)化；通過優(yōu)化外形阻力和干擾阻力等方法，實(shí)現(xiàn)風(fēng)阻系數(shù)從0.431降至0.388。

整車阻力由滾動阻力、空氣阻力和傳動系阻力構(gòu)成。將基礎(chǔ)車阻力按三部分拆分，保持滾動阻力不變，傳動系阻力和空氣阻力變化[3]，獲得優(yōu)化后的阻力見圖3，0～130 km/h車速段內(nèi)阻力平均有7.5%的降幅。整車優(yōu)化后，NEDC油耗有2.7%的改善，見表2。

圖3 整車阻力優(yōu)化前/后對比

2.3 增加發(fā)動機(jī)優(yōu)化分析

2.3.1 增加發(fā)動機(jī)本體優(yōu)化分析

圖4 發(fā)動機(jī)萬有特性優(yōu)化前/后對比

選用的雙VVT、外部EGR和使用特殊涂層3項(xiàng)發(fā)動機(jī)節(jié)

油技術(shù)，本質(zhì)上是減小發(fā)動機(jī)的機(jī)械損失。其中雙VVT、外部EGR是對泵氣損失的優(yōu)化，使用特殊涂層是對摩擦損失的優(yōu)化。這3項(xiàng)技術(shù)會改變發(fā)動機(jī)的萬有特性，筆者稱“發(fā)動機(jī)本體”的優(yōu)化。通過對充氣效率、扭矩模型、點(diǎn)火提前角、VVT角度和EGR率等重新標(biāo)定，獲得優(yōu)化后的發(fā)動機(jī)萬有特性，與優(yōu)化前對比見圖4，在4 000 r/min轉(zhuǎn)速區(qū)間比油耗降低約8%。發(fā)動機(jī)本體優(yōu)化后，NEDC油耗有6.4%的改善，見表3。

表3 整車發(fā)動機(jī)本體優(yōu)化前/后的油耗對比

2.3.2 增加發(fā)動機(jī)附件優(yōu)化分析

選用的開關(guān)式水泵、電子節(jié)溫器、起停和高效智能發(fā)電機(jī)4項(xiàng)發(fā)動機(jī)節(jié)油技術(shù)，本質(zhì)上也是減小發(fā)動機(jī)的機(jī)械損失。其中開關(guān)式水泵和電子節(jié)溫器是通過調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的工作水溫來降低摩擦損失的，起停則是通過縮短發(fā)動機(jī)的工作時長來降低怠速油耗的，高效智能發(fā)電機(jī)則是通過提高發(fā)電機(jī)的效率和輸出電量智能控制來降低附件損失的。這4項(xiàng)技術(shù)不會改變發(fā)動機(jī)的萬有特性。通過增加實(shí)測的冷卻水溫(起停控制策略的觸發(fā)條件之一)和簡化的起?？刂撇呗裕罱ǖ钠鹜ＤＰ腿鐖D5所示[4]。增加起停后，NEDC油耗有3.3%的改善。

圖5 起停分析模型

根據(jù)類似項(xiàng)目的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，開關(guān)式水泵能節(jié)油1%，電子節(jié)溫器能節(jié)油0.5%，高效智能發(fā)電機(jī)能節(jié)油1%。故發(fā)動機(jī)附件優(yōu)化后，NEDC油耗有5.8%的改善，見表4。

表4 整車+發(fā)動機(jī)本體附件優(yōu)化前/后的油耗對比

2.4 節(jié)油車輛狀態(tài)

通過3項(xiàng)整車傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)和7項(xiàng)發(fā)動機(jī)傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)的應(yīng)用，整車NEDC油耗由原來的7.76 L降低至現(xiàn)在的6.66 L，油耗降低1.1 L，節(jié)油率為14.2%，且成本增加總體不超過5 000元,節(jié)油車輛的降油耗路徑見圖6。

圖6 節(jié)油車輛的降油耗路徑圖

3 結(jié)束語

根據(jù)開發(fā)車型的特點(diǎn)，可從節(jié)油技術(shù)清單中選用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，將整車油耗和成本控制在合理的范圍內(nèi)。而對傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)特別是發(fā)動機(jī)傳統(tǒng)節(jié)油技術(shù)而言，多項(xiàng)技術(shù)的集成是開發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。且不同技術(shù)之間可能存在相互影響和節(jié)油效果的抵消，在產(chǎn)品開發(fā)中需要密切關(guān)注并加以驗(yàn)證。

【1】鄭天雷.世界輕型汽車油耗及溫室氣體排放法規(guī)對比分析(下)[J].節(jié)能與環(huán)保,2010(9):24-26.

【2】常思勤.汽車動力裝置[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006:31-32.

【3】張傲,賀子龍,韓震,等.一種乘用車傳動系阻力的求解方法[J].汽車零部件,2014(9):73-74.

【4】解小超,賀子龍，韓震，等.基于Cruise的車輛起停性能分析[J].汽車制造業(yè),2014(9):60-61.

Analysis of Fuel Economy Optimization with Traditional Technologies

ZHU Zenghuai, HE Zilong, LIU Jianxiang

(Anhui Jianghuai Automobile Co.,Ltd., Hefei Anhui 230000,China)

In the background of increasingly stringent fuel economy standard, the technology list about fuel economy optimization was organized and formed systematically.Through comparing advantages and disadvantages of traditional technologies and new energy technologies, the conclusion was that the traditional technologies still had a large space. Taking a passenger car as example, with the application of traditional technologies only, fuel consumption was greatly reduced.

Fuel economy; Traditional technology; Optimization

2015-10-22

朱增懷(1984—)，男，本科，工程師，從事平臺技術(shù)集成研究工作。E-mail:hezilong007@163.com。

U464.11+3

B

1674-1986(2016)02-038-04