應用傳統節油技術的降油耗分析

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)

?

應用傳統節油技術的降油耗分析

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)

在油耗標準日趨嚴格的背景下，系統地整理并形成了節油技術清單，通過對比傳統技術和新能源技術的優劣，得出結論：傳統節油技術仍有較大的空間。并以某乘用車為例，僅應用傳統的節油技術，使油耗大幅度地降低。

燃油經濟性；傳統技術；優化

0 引言

為貫徹落實《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012—2020)年》，我國出臺了更為嚴格和更具挑戰的乘用車油耗法規，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》，通過節油技術的應用，實現至2020年，我國乘用車的新車平均燃料消耗量能達到5 L/100 km左右，對應CO2排放約為120 g/km[1]。

各汽車廠商均在研究節油的技術路線，并致力于技術的商品化。消費者熟知的有豐田普銳斯車型、大眾藍驅版車型、福特Eco Boost發動機、馬自達創馳藍天發動機等。從已投放市場的產品可以看出，降油耗技術呈多樣化的趨勢發展。

1 節油技術對比

根據現階段的研究成果，節油技術可分為整車傳統節油技術、發動機傳統節油技術和新能源節油技術三大類，見圖1。

圖1 節油技術清單

整車傳統節油技術主要為底盤和車身系統的優化，以及附件系統能量利用率的提高等。發動機傳統節油技術主要為機械損失(含摩擦損失、驅動附件損失和泵氣損失)的優化，以及工作循環的改變等。新能源節油技術主要為混合動力和純電動等技術的應用。

從數量的角度，傳統節油技術多達22項，新能源節油技術僅有4項；從成本的角度，傳統節油技術增加的成本為千元級，新能源技術除BSG+能量回收技術外增加的成本為萬元級；從可靠性的角度，傳統節油技術相對較成熟，新能源節油技術可能存在風險；從節油的角度，傳統節油技術的單項技術的節油比例小于新能源技術，但多種技術集成后的節油比例與新能源節油技術相當。

總體而言，傳統節油技術仍大有潛力可挖掘，是新能源節油技術的基礎。當然，為滿足更加苛刻的油耗目標，新能源節油技術的應用是未來的主流。

2 節油技術應用實例

2.1 基礎車輛狀態

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，首先在每個部件內輸入精準的參數，包含減速斷油控制策略、傳動系效率等，然后對比冷/熱機狀態的瞬時油耗(表1)，通過調整隨時間變化的燃油修正因子，從而實現對模型的校核。

圖2 基礎車輛模型

經濟性指標NEDC油耗/(L·10-2km-1)仿真值試驗值差異/%冷機7.767.750.1熱機7.226.94.6

2.2 僅整車優化分析

選用的降低制動拖滯力、降低輪轂軸承阻力和降低風阻3項整車節油技術，本質上是對整車阻力的優化。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化，降低風阻是對空氣阻力的優化。通過降低活塞滑動阻力和制動鉗體滑動阻力等方法實現制動拖滯力的降低，通過降低密封圈摩擦阻力和鋼球滾動阻力等方法實現輪轂軸承阻力的降低，兩者總計對阻力有平均7.5 N·m的優化；通過優化外形阻力和干擾阻力等方法，實現風阻系數從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成。將基礎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]，獲得優化后的阻力見圖3，0～130 km/h車速段內阻力平均有7.5%的降幅。整車優化后，NEDC油耗有2.7%的改善，見表2。

圖3 整車阻力優化前/后對比

2.3 增加發動機優化分析

2.3.1 增加發動機本體優化分析

圖4 發動機萬有特性優化前/后對比

選用的雙VVT、外部EGR和使用特殊涂層3項發動機節

油技術，本質上是減小發動機的機械損失。其中雙VVT、外部EGR是對泵氣損失的優化，使用特殊涂層是對摩擦損失的優化。這3項技術會改變發動機的萬有特性，筆者稱“發動機本體”的優化。通過對充氣效率、扭矩模型、點火提前角、VVT角度和EGR率等重新標定，獲得優化后的發動機萬有特性，與優化前對比見圖4，在4 000 r/min轉速區間比油耗降低約8%。發動機本體優化后，NEDC油耗有6.4%的改善，見表3。

表3 整車發動機本體優化前/后的油耗對比

2.3.2 增加發動機附件優化分析

選用的開關式水泵、電子節溫器、起停和高效智能發電機4項發動機節油技術，本質上也是減小發動機的機械損失。其中開關式水泵和電子節溫器是通過調節發動機的工作水溫來降低摩擦損失的，起停則是通過縮短發動機的工作時長來降低怠速油耗的，高效智能發電機則是通過提高發電機的效率和輸出電量智能控制來降低附件損失的。這4項技術不會改變發動機的萬有特性。通過增加實測的冷卻水溫(起?？刂撇呗缘挠|發條件之一)和簡化的起?？刂撇呗?，搭建的起停模型如圖5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

根據類似項目的試驗數據，開關式水泵能節油1%，電子節溫器能節油0.5%，高效智能發電機能節油1%。故發動機附件優化后，NEDC油耗有5.8%的改善，見表4。

表4 整車+發動機本體附件優化前/后的油耗對比

2.4 節油車輛狀態

通過3項整車傳統節油技術和7項發動機傳統節油技術的應用，整車NEDC油耗由原來的7.76 L降低至現在的6.66 L，油耗降低1.1 L，節油率為14.2%，且成本增加總體不超過5 000元,節油車輛的降油耗路徑見圖6。

圖6 節油車輛的降油耗路徑圖

3 結束語

根據開發車型的特點，可從節油技術清單中選用適當的技術，將整車油耗和成本控制在合理的范圍內。而對傳統節油技術特別是發動機傳統節油技術而言，多項技術的集成是開發的重點和難點。且不同技術之間可能存在相互影響和節油效果的抵消，在產品開發中需要密切關注并加以驗證。

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

【2】常思勤.汽車動力裝置[M].北京:機械工業出版社,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,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，從事平臺技術集成研究工作。E-mail:hezilong007@163.com。

U464.11+3

B

1674-1986(2016)02-038-04