某款柴油車整車燃油消耗優(yōu)化淺析

周堅(jiān)，劉軍，周列新，惠周朋

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230000）

某款柴油車整車燃油消耗優(yōu)化淺析

周堅(jiān)，劉軍，周列新，惠周朋

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230000）

在車輛開發(fā)過程中，整車動力性和燃油消耗是設(shè)計(jì)人員需要關(guān)注的兩個(gè)方面，文章旨在介紹通過發(fā)動機(jī)萬有特性曲線的優(yōu)化和傳動系速比的匹配優(yōu)化，來實(shí)現(xiàn)整車動力性能變化不大、整車油耗明顯優(yōu)化的目標(biāo)。

發(fā)動機(jī)萬有特性優(yōu)化；傳動系速比匹配優(yōu)化

CLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)19-53-03

1 概述

根據(jù)開發(fā)指令，進(jìn)行某款柴油車的開發(fā)，搭載的發(fā)動機(jī)為2.0L柴油發(fā)動機(jī)、變速箱為6檔手動變速箱，依據(jù)指令給定的開發(fā)目標(biāo)、進(jìn)行動力傳動系統(tǒng)匹配分析，最后進(jìn)行實(shí)車搭載驗(yàn)證，與開發(fā)指標(biāo)略有差距，同時(shí)與競品車進(jìn)行對比，動力性能占優(yōu)，但油耗略高。

針對以上問題，進(jìn)行整車油耗偏高問題分析，并反饋給相關(guān)模塊，最終通過對發(fā)動機(jī)萬有特性和傳動系速比的優(yōu)化，確保了整車動力性和油耗相對競品整體有優(yōu)勢。

2 整車動力性經(jīng)濟(jì)性計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果

2.1 車輛基本參數(shù)

表1 整車基本參數(shù)

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

從表2計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果來看：

①計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較為吻合，僅百公里加速換檔加速時(shí)間略有差距，考慮到車輛換檔加速性能與發(fā)動機(jī)的瞬態(tài)扭矩關(guān)聯(lián)性較大，而目前計(jì)算過程可以使用的僅為發(fā)動機(jī)穩(wěn)態(tài)扭矩，故該差異可以接受；

②車輛的動力性滿足開發(fā)目標(biāo)，與競品車相比，有一定優(yōu)勢，其中超車加速性能優(yōu)勢明顯；

③車輛的綜合油耗未達(dá)到開發(fā)目標(biāo)，且與競品車存在較大差距。

表2

3 整車油耗優(yōu)化分析

3.1 整車油耗工況點(diǎn)分布分析

圖1 發(fā)動機(jī)萬有特性曲線及NEDC循環(huán)工況點(diǎn)分布

根據(jù)當(dāng)前匹配的6MT變速箱、主減速比及輪胎，可知：

①NEDC循環(huán)綜合油耗工況點(diǎn)主要分布在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速2800轉(zhuǎn)以內(nèi)、發(fā)動機(jī)扭矩100N.m以下，離燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)較遠(yuǎn)，不利于整車油耗；

②可以通過循環(huán)工況點(diǎn)的燃油消耗率優(yōu)化或傳動系速比的匹配優(yōu)化，使循環(huán)工況點(diǎn)靠近燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)分布，以實(shí)現(xiàn)油耗的降低。

3.2 發(fā)動機(jī)燃油消耗優(yōu)化

3.2.1 對影響燃油消耗的關(guān)鍵系統(tǒng)進(jìn)行分析

表3 燃燒系統(tǒng)排查

3.2.2 優(yōu)化發(fā)動機(jī)燃燒系統(tǒng)進(jìn)氣道

圖2 NOx與燃油消耗率曲線

圖3 發(fā)動機(jī)萬有特性曲線

如上圖所示，使用優(yōu)化后的氣道進(jìn)行測試，由于氣道更順暢，油氣混合得到加強(qiáng)，燃油消耗率得到一定優(yōu)化，最終優(yōu)化的萬有特性曲線如圖3所示，在低轉(zhuǎn)速中、低負(fù)荷區(qū)域，燃油消耗率得到較明顯的優(yōu)化，平均約優(yōu)化7%。

3.2.3 匹配優(yōu)化后發(fā)動機(jī)萬有特性數(shù)據(jù)計(jì)算

表4 匹配優(yōu)化發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)計(jì)算

從上表可知，匹配發(fā)動機(jī)優(yōu)化數(shù)據(jù)，整車油耗節(jié)省0.16L/100km，相對競品車仍有一定差距。

3.3 整車傳動系速比匹配優(yōu)化

3.3.1 當(dāng)前整車傳動系速比分析

表5 傳動系速比對比

注：各檔終速比=變速箱各檔速比*主減速比/輪胎滾動半徑。

如上表所示，開發(fā)車型的終速比相比于競品車型偏大，各檔終速比平均高19%，易使發(fā)動機(jī)運(yùn)行在高轉(zhuǎn)速、低扭矩的工況點(diǎn)，使燃油消耗增加。

3.3.2 匹配新開發(fā)變速箱分析

表6 開發(fā)車匹配新開發(fā)變速箱終速比對比

如上表所示，若匹配當(dāng)前新開發(fā)的一款6檔手動變速箱，終速比相對原狀態(tài)有所降低，相對競品平均高10%；

根據(jù)理論分析，在匹配新開發(fā)的6檔變速箱基礎(chǔ)上，若再匹配3.727主減，開發(fā)車的各檔終速比整體與競品相當(dāng)，但不建議選擇小速比——根據(jù)商品性評價(jià)情況，開發(fā)車匹配老變速箱和4.1主減的加速性能、爬坡性能在山區(qū)路況相對競品車基本相當(dāng)，若減小主減，易導(dǎo)致動力性能變差明顯，故不建議再減小主減速比。

3.3.3 匹配新開發(fā)變速箱分析動力性經(jīng)濟(jì)性仿真計(jì)算

表7 匹配不同變速箱計(jì)算結(jié)果

從上表計(jì)算可知，匹配新開發(fā)變速箱，由于終速比減小，最高檔超車加速性能相對舊變速箱有所下降，但仍優(yōu)于競品車，綜合油耗有0.25L下降，但仍劣于競品車；

若匹配競品車變速箱，百公里加速和超車加速性能有所下降，但仍略優(yōu)于競品車，油耗與競品車相當(dāng)——但競品車變速箱不在我司供應(yīng)商體系，不能借用，此方案不可行。

3.4 整車傳動系速比優(yōu)化、發(fā)動機(jī)萬有特性曲線優(yōu)化

表8 匹配不同變速箱計(jì)算結(jié)果

從上表可知，方案三的節(jié)油效果最佳、節(jié)油約0.5L/100 km，此時(shí)開發(fā)車的動力性相對競品車仍略有優(yōu)勢，建議采用方案三。

4 整車油耗優(yōu)化試驗(yàn)

從上表試驗(yàn)結(jié)果可知，計(jì)算值與試驗(yàn)值基本一致（百公里加速時(shí)間差異略大，后期可通過標(biāo)定進(jìn)一步優(yōu)化），優(yōu)化后的動力性能略優(yōu)于競品車，油耗略劣于競品車；開發(fā)車優(yōu)化后的動力性經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)結(jié)果基本達(dá)到開發(fā)目標(biāo)。

5 結(jié)論

（1）車輛開發(fā)之初，需要充分調(diào)查競品車的相關(guān)整車參數(shù)，以利于車型開發(fā)的相關(guān)部件選型，如變速箱、后橋主減等；

（2）通過對整車燃油消耗的原因分析，通過發(fā)動機(jī)萬有特性曲線的優(yōu)化和傳動系速比的匹配優(yōu)化，最終達(dá)成了開發(fā)目標(biāo)。

[1] 余志生.汽車?yán)碚?[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

The Fuel Economy Optimization and Analysis Of one diesel vehicle

Zhou Jian, Liu Jun, Zhou Liexin, Hui Zhoupeng
( Anhui JiangHuai AutoMobile group CO., LTD, Anhui Hefei 230000 )

During the research and development of one vehicle, the power performance and fuel economy are two aspects that engineers concern. This paper is aimed at introducing the optimization of engine universal performance characteristics map and the matching of transmission ratio which helps to achieve the goal of reducing fuel consumption of one disel vehicle, while the power performance stlightly changes.

optimization of engine universal performance characteristics map; optimization of the matching of transmission ratio

U467.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)19-53-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.19.019

周堅(jiān)，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。