某乘用车的发动机选型分析

王枫，贺子龙，吴义磊

(安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230091)

某乘用车的发动机选型分析

王枫，贺子龙，吴义磊

(安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230091)

阐述了发动机选型流程，并以某乘用车为例，通过市场定位与需求分析，竞品分析，动力性、经济性分析和空间布置分析等，确认了匹配发动机及主减速比的最终方案。

发动机；主减速比；选型分析

0　引言

对于汽车厂商的新产品开发而言，发动机的选型是关注的重点。所选择的发动机合适与否，将直接影响产品的动力性、经济性、噪声、整车可靠性、寿命及环保等各项性能[1-2]。而在消费需求日趋成熟以及国家法规日益严格的背景下，整车动力性、经济性成为新产品开发中首要考虑的指标之一。文中以某乘用车为例，进行了发动机的选型分析，并确认了最终方案。

1　发动机选型流程

发动机的选型过程，主要包含市场定位与需求分析、功率与扭矩需求分析、标准法规分析、备选动力总成布置与匹配分析等。

市场定位与需求分析包含3个部分：市场定位分析，标杆及竞品选择，性能目标设定。从市场角度，对车型的市场前景进行分析和预测，明确开发该车型的必要性。结合自身的产品型谱，从平台化的角度，选择对标车型。根据实际道路行驶工况，结合客户的需求，并考虑强制性的法规，设定整车性能目标。

竞品分析则是根据市场上相同级别在售车型的配置状况，通常以汽车动力性参数：比功率(发动机额定功率与汽车满载质量的比值，单位kW/t)和比扭矩(发动机额定扭矩与汽车满载质量的比值，单位N·m/t)[1,3]，来初步分析发动机是否满足匹配车型的动力性需求。可行性分析主要从整车动力性、经济性、空间布置状态、成本、周期等方面进行详细分析，综合各方案的优缺点，从而确定最终的机型及传动系方案。

2　发动机选型详细过程

2.1市场定位与需求分析

根据前期的市场调研结果，结合公司的产品线布局，计划开发一款代号为BIII的车型，属于紧凑型A级轿车，面向次低端家用轿车市场，以某款畅销车型为标杆。轿车市场以A级车最畅销，主流排量有2.0、1.8、1.6、1.5 L 4种，以1.6 L的销量占比最大。该公司现有1.5、1.6 L两款发动机可配。

在家用市场，更多的动力性诉求为“起步0～60 km/h、2 000 r/min换挡转速条件”下的动力性，设定目标要求达到乘用车平均水平。由于属于家用市场，对80～120 km/h高速超车加速性能并不敏感，因此不对此项进行特别要求；基于市场宣传的需求，设定通用动力性指标“0～100 km/h加速”性能达到标杆水平。从法规与政策方向，要求整车NEDC油耗达到三阶段油耗目标值要求。在家用市场，更多的经济性诉求为城郊“最高档60 km/h等速工况”、高架道路“最高档80 km/h等速工况”、高速公路“最高档120 km/h等速工况”下的经济性能，设定目标要求达到标杆水平。整车动力性、经济性目标汇总如表1所示。

表1　整车性能目标设定

2.2竞品分析

对于传统汽车而言，发动机是唯一的动力源。传动系(变速箱、主减速器)和轮胎等虽对整车动力性、经济性有影响，但只是匹配的差异，并未改变动力源即发动机的输出性能。因此，可以以比功率和比扭矩初步确认发动机的性能是否满足需求。

收集同级别的热销车型参数，绘制成整备质量与比功率、整备质量与比扭矩的关系图，分别见图2、图3。

可知：搭载BIII的1.6 L/1.5 L两款发动机的比功率、比扭矩均处于平均水平以上，可认为动力性满足使用要求，相比标杆的动力性，1.5 L稍弱，1.6 L与之相当。

2.3动力性、经济性分析

在初步确认发动机满足整车的动力性需求后，根据现有的发动机、变速箱和主减速器方案，应用Cruise仿真软件，计算不同参数匹配下汽车的动力性与经济性。并以燃油经济为横坐标，加速时间为纵坐标，绘制不同主减、不同发动机的“C”曲线用于分析和确认最终方案[4]。

结合前面设定的整车动力性、经济性目标，以0～100 km/h加速时间(图4)与120 km/h等速油耗(图5)、0～60 km/h加速时间与60 km/h等速油耗为例，可分别确定1.5/1.6 L发动机在不同工况下对主减速比的要求。

同时，从NVH的角度考虑，要求发动机转速不大于3 000 r/min；从优先考虑动力性兼顾经济性的角度，在最高挡120 km/h等速行驶时，两款发动机的主减速比要求均为4.2左右。结合现有的主减速比方案，可以确定满足动力性、经济性的1.6 L发动机的主减速比方案为4.056，1.5 L发动机的主减速比方案为4.294，见表2。

表2　不同工况下的主减速比需求及方案确定

2.4空间布置分析

1.6/1.5 L两款发动机的本体结构和外围接口是相同的，仅因排量的变化内部行程有一定的区别。发动机舱布置状态见图6，参照间隙要求，检查分析上、下、左、右、前、后6个方向的间隙，两款发动机的空间布置均无问题。

2.5发动机方案确定

BIII匹配1.5/1.6 L发动机均满足性能开发目标，且1.5 L发动机较1.6 L成本有约1 200元的优势，综合整车动力性、经济性、空间布置难度、成本、整车质量等，优先选择1.5 L发动机进行开发。最终确定的方案见表3。

表3　方案确定

3　结束语

发动机的选型是整个产品开发中最前沿的工作，也是最重要的工作。基于发动机的选型分析流程，能较全面地识别车/机匹配中各方案的优缺点，从而获得准确的结论。文中研究也为其他车型开发中的选型工作提供了参考。

【1】任平,彭璐.基于性能带宽的发动机选型方法研究[J].农业装备与车辆工程,2014(3):58-62.

【2】刘天伍,陈秀国.整车发动机选型匹配及实例分析[J].农业装备与车辆工程,2012(9):27-30.

【3】王望予.汽车设计[M].4版.北京:机械工业出版社,2004.

【4】余志生.汽车理论[M].3版.北京:机械工业出版社,2000.

广州车展上市 北京奔驰GLC级正式下线

10月29日上午，北京奔驰国产GLC级在北京经济技术开发区MRA II厂区正式下线，作为GLK级的换代产品，新车目前已经在北京奔驰工厂开始了批量生产，计划在今年11月的广州车展正式上市。新车外观与内饰设计脱胎换骨，风格更显优雅和豪华；“块头”更大，轴距增长，空间有提升；搭载多种调校的2.0T发动机+9AT变速箱。全新配置和动力技术的使用让它更加符合当下用户的市场需求，同时像车内乘坐空间方面的提升对于未来进入中国市场后的产品竞争力起到至关重要的作用。

(来源：汽车之家网站)

Selection Analysis for A Passenger Car’s Engine

WANG Feng, HE Zilong, WU Yilei

(Anhui Jianghuai Automobile Company, Hefei Anhui 230091,China)

The engine selection process was elaborated. Taking a passenger car as example, through the market orientation and demand analysis, competitive analysis, performance and fuel economy analysis, spatial layout analysis etc, the matching engine and the final drive selection were confirmed.

Engine; Main reduction ratio; Selection analysis

2015-06-09

王枫(1988—)，本科，助理工程师，研究方向为汽油机系统集成。E-mail：841616966@qq.com。