轻型汽油车达标第三阶段油耗标定方法

李晓东， 张 炜， 韩 伟

（1.长春工业大学 工程训练中心，吉林 长春 130012；2.长春工业大学 机电工程学院，吉林 长春 130012；3.国家汽车质量监督检验中心 整车排放实验室，湖北 襄阳 441004）

0 引 言

随着国内油价持续上涨，城市交通拥挤状况无法得到改善，更加节能环保的电动车、混合动力车在汽车市场受到了越来越多的关注。我国政府鼓励国内汽车厂商进行新能源汽车的研发、生产，进而进入市场化、规模化[1]。

自2006年以来，政府有关部门就不断提及开发节能减排车市场给予财政支持的优惠，现在这一意见终于落到了实处。“节能产品惠民工程”使得这项财政支持变得有章可循，企业不用左顾右盼，可以全心全意地投入到研发之中。

节能减排是现代社会发展的大方向，相比其它行业而言，环保的议题对于汽车行业的影响相对更加明显。2009年，政府推出了1.6L以下排量车型购置税减半的政策，掀起了人们对小排量车型的热情[2]。2010年初，购置税优惠政策缩减为25%，招致而来的是各方费解的声音。此刻及时推出惠民工程，也说明政府用另外一种方式对节能减排进行推广。据了解，目前公布的节能惠民政策即将终结，并将迎来新的苛刻的节能新政[3－4]。因此，消费者购车时，在参考这些车型目录的同时，还要根据自身的需要和实际情况，选择真正适合自己的车型。多看、多选、多比较，选择真正性价比高、超值的车型才是王道[5]。

文中在满足国标第二阶段油耗限值基础上对样车进行开发研究，使其具备满足节能汽车要求的能力。主要通过使用BSG启停装置、更换小变速比变速箱以及使用低滚阻力轮胎来对样车的油耗进行对比，以达到降油耗的目的。

1 BSG怠速启停装置

BSG是一种具备怠速停机功能的轻度混合动力技术。通常节油10%以下，电机不直接参与驱动，主要用于启动和回收制动能量。

DFM混合动力轿车采用双轴并联微混混合动力技术，应用起动发电一体电机及其控制系统，实现汽车在等待红灯和堵车时停车停机和当车辆识别到驾驶员有起步意图时快速起动的功能。消除了整车在怠速工况时的油耗、排放与噪声。

BSG样车整车工作包括以下特点：

车辆实现停车停机及识别到驾驶员有起步意图时快速起动的功能，停机状态通过实时监控信号，发现真空助力器主缸内真空度不够时、蓄电池电压过低时控制器能够主动起动发动机，保证行车安全。

相比基础车，DFM7161B1（BSG）混合动力轿车具有更优的经济性，更加环保。

在发动机和电机之间采用皮带传动方式进行动力传输，电机集成了启动／发电一体式功能，实现整车Stop／Start功能与整车用电系统发电。

BSG样车降低油耗的原理：

BSG样车在冷启动时仍然由发动机启动，发动机到达稳态运行模式（热机状态）后，怠速工况时发动机熄火，因此，保证了怠速工况时的零排放并消除了怠速工况油耗，使样车的市区循环油耗降低10%，综合油耗值降低4.0%～5.0%。此外，发动机正常运行时对蓄电池充电，大容量的铅酸电池负责存储和提供电能。

某款BSG样车启动仅需0.4s，快速、平稳。借助一个ECO OFF按钮，可在经济模式与传统模式间轻松随意切换，组合仪表上的ECO状态灯有自动提示功能，更会给驾驶者带来极大的便利。

2 低滚阻力轮胎的影响

汽车燃油经济性受到行驶阻力F的影响，而汽车行驶阻力F一般可由下式计算（忽略坡度阻力和加速阻力的情况）：

式中：Ff—— 汽车的滚动阻力，N；

Fw—— 汽车受到的空气阻力，N。

轮胎在滚动过程中必然存在滚动阻力，滚动阻力又直接影响着汽车的燃油经济性。因此，降低轮胎的滚动阻力成为减小汽车燃油消耗的一项重要措施。而滚动阻力与滚动阻力系数密切相关，滚动阻力系数又与路面种类、行驶速度、轮胎构造与所用材料和轮胎气压等因素有关。因此，可从这些方面寻求减少燃油消耗的途径[1]。

3 变速比的优化

对动力传动系统进行优选，以燃油经济性的评价指标作为响应，根据实际需要，综合循环工况下的百公里油耗作为燃油经济性评价指标，把发动机、变速器、主减速器作为试验设计因子，选择最佳的匹配方案[6－8]。

将样车变速箱主减速比由4.538调整为4.286，而各级减速比保持不变。通过变速箱变速比的优化，从而达到降低油耗的目的。

4 试验情况

4.1 车辆信息

样车参数见表1。

表1 试验车辆参数信息

4.2 试验项目及参照标准

参照试验标准：GB／T19233－2008《轻型汽车燃料消耗量试验方法》，GB19578－2004《乘用车燃料消耗量限值》。

试验内容：通过测定汽车在模拟市区和市郊工况循环下的二氧化碳（CO2），一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）排放量，用碳平衡法来计算燃料消耗量。

4.3 试验方案及试验结果

4.3.1 BSG样车试验方案及结果

在BSG样车上分别进行原始状态（即ECO模式关闭）和启停状态（ECO模式开启）的NEDC（New European Driving Cycle）循环油耗测试，试验结果见表2和表3。

表2 第一次NEDC循环油耗测试结果 L／（100km）

表3 第二次NEDC循环油耗测试结果 L／（100km）

ECO是指Economic经济模式，即怠速熄火状态。

结果表明，BSG启停装置可以使样车的市区循环油耗降低10%，市郊油耗降低较小，综合油耗可以降低5%。原因即市区工况循环中车辆怠速工况较多，使用BSG启停装置后可以减少怠速时的CO2排放，从而降低油耗。4.3.2 低滚阻力轮胎试验方案

将上方案中BSG样车分别换装原装轮胎和低滚阻力轮胎，磨合后进行道路阻力滑行并进行NEDC工况法油耗试验，道路阻力滑行结果对比如图1所示。

普通轮胎道路阻力曲线：

低滚阻力轮胎道路阻力曲线：

图1 道路阻力滑行对比图

分别采取各自的道路阻力滑行曲线所测得的NEDC工况法油耗试验结果见表4。

表4 不同道路阻力滑行条件下油耗测试结果

通过两种不同阻力轮胎的油耗试验对比可以发现，通过换装低滚阻力轮胎后油耗略有减低，大约为1.0%～2.0%，因为轮胎的材料及接地面积的变化使得车辆的道路阻力系数有所降低，从而降低了油耗。

4.3.3 小速比试验方案及结果

将BSG样车换装小速比变速箱后的油耗试验数据见表5。

表5 小速比变速箱油耗测试结果 L／（100km）

试验结果表明，通过换装小速比变速箱后，油耗降低约3.0%～4.0%。

4.3.4 组合试验方案

1）原车变速箱（主减速比：4.538），原车轮胎。

NEDC工况油耗试验（ECO模式开启和关闭分别测试）。

2）换装小速比变速箱（主减速比：4.286），原车轮胎。

NEDC工况油耗试验（ECO模式开启和关闭分别测试）。

3）小速比变速箱状态下，换装低滚阻轮胎（轮胎为米其林规格型号与BF3做低滚阻轮胎试验所使用胎相同）。

NEDC工况油耗试验（ECO模式开启和关闭分别测试）。

注1：ECO模式为发动机怠速停机熄火状态。

注2：在做换装低滚阻轮胎做NEDC工况法油耗试验前，需要用低滚阻轮胎重新做滑行试验，更新滑行曲线参数后再上转毂，阻力对比见表6。

表6 两种轮胎阻力系数对比

4）试验结果。两辆样车分别在3种模式（原车模式、小速比变速箱模式及小速比＋低滚轮胎模式）下进行两种状态（ECO关闭与开启）的油耗试验结果见表7。

表7 不同样车3种模式下油耗测试结果

5 试验结论及建议

几种方法组合使用的对比图如图2所示。

图2 不同模式下油耗测试结果

1）试验结果表明，以上各种减低油耗的措施是有效的，BSG启停技术可以使油耗降低4.0%～5.0%，小速比变速箱可以使油耗降低3.0%～4.0%，低滚阻力轮胎可以使油耗降低1.0%～2.0%左右，通过几种方式的合适组合既可以带来经济成本的降低，也可以使油耗降低至合理的水平，达到第三阶段6.9L／（100km）的限值。

2）几种有效的降油耗措施如何合理搭配使用是车辆达到更严限值的根本。几种方式搭配组合无法达到1＋1＝2的效果，因此还需要进一步的开发研究，尽可能使各项降油耗措施发挥到最好。

[1]欧阳明高.我国节能与新能源汽车发展战略与对策[J].汽车工程，2006，28（4）：317－321.

[2]佚名.汽车业振兴规划通过1.6升及以下排量车征5%购置税[J].道路交通管理，2009（2）：33.

[3]任林洁.郑州市新能源汽车发展现状与对策研究[J].汽车工程师，2011（12）：21－24.

[4]贡苏明.当前美国混合动力汽车产业现状及我国的对策[J].华东经济管理，2012，26（2）：69－73.

[5]严启岳.电动汽车产业现状及商业化运作模式探讨[J].中国新技术新产品，2012（7）：237.

[6]孙占先，刘超，孙向馨.汽车轮胎滚动阻力与燃油经济性的关系[J].公路与汽运，2009（5）：20－22.

[7]叶敏，安强，曹秉刚.电动汽车动力匹配研究[J].机械科学与技术，2011，30（10）：1654－1659.

[8]宋丰源，李红蕾，刘红领.车辆动力传动系统匹配及优化[C]／／2008AVL先进模拟技术中国用户大会论文集.2008：1－6.