应用传统节油技术的降油耗分析

朱增怀，贺子龙，刘建祥

(安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230000)



应用传统节油技术的降油耗分析

朱增怀，贺子龙，刘建祥

(安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230000)

在油耗标准日趋严格的背景下，系统地整理并形成了节油技术清单，通过对比传统技术和新能源技术的优劣，得出结论：传统节油技术仍有较大的空间。并以某乘用车为例，仅应用传统的节油技术，使油耗大幅度地降低。

燃油经济性；传统技术；优化

0 引言

为贯彻落实《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020)年》，我国出台了更为严格和更具挑战的乘用车油耗法规，即以“单车油耗”为考核对象的GB19578-2014《乘用车燃料消耗量限值》和以“车队油耗”为考核对象的GB27999-2014《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》，通过节油技术的应用，实现至2020年，我国乘用车的新车平均燃料消耗量能达到5 L/100 km左右，对应CO2排放约为120 g/km[1]。

各汽车厂商均在研究节油的技术路线，并致力于技术的商品化。消费者熟知的有丰田普锐斯车型、大众蓝驱版车型、福特Eco Boost发动机、马自达创驰蓝天发动机等。从已投放市场的产品可以看出，降油耗技术呈多样化的趋势发展。

1 节油技术对比

根据现阶段的研究成果，节油技术可分为整车传统节油技术、发动机传统节油技术和新能源节油技术三大类，见图1。

图1 节油技术清单

整车传统节油技术主要为底盘和车身系统的优化，以及附件系统能量利用率的提高等。发动机传统节油技术主要为机械损失(含摩擦损失、驱动附件损失和泵气损失)的优化，以及工作循环的改变等。新能源节油技术主要为混合动力和纯电动等技术的应用。

从数量的角度，传统节油技术多达22项，新能源节油技术仅有4项；从成本的角度，传统节油技术增加的成本为千元级，新能源技术除BSG+能量回收技术外增加的成本为万元级；从可靠性的角度，传统节油技术相对较成熟，新能源节油技术可能存在风险；从节油的角度，传统节油技术的单项技术的节油比例小于新能源技术，但多种技术集成后的节油比例与新能源节油技术相当。

总体而言，传统节油技术仍大有潜力可挖掘，是新能源节油技术的基础。当然，为满足更加苛刻的油耗目标，新能源节油技术的应用是未来的主流。

2 节油技术应用实例

2.1 基础车辆状态

借助AVL Cruise仿真平台，基于其通用化的模型，以某乘用车为例，如图2所示，首先在每个部件内输入精准的参数，包含减速断油控制策略、传动系效率等，然后对比冷/热机状态的瞬时油耗(表1)，通过调整随时间变化的燃油修正因子，从而实现对模型的校核。

图2 基础车辆模型

经济性指标NEDC油耗/(L·10-2km-1)仿真值试验值差异/%冷机7.767.750.1热机7.226.94.6

2.2 仅整车优化分析

选用的降低制动拖滞力、降低轮毂轴承阻力和降低风阻3项整车节油技术，本质上是对整车阻力的优化。其中降低制动拖滞力、降低轮毂轴承阻力是对传动系阻力的优化，降低风阻是对空气阻力的优化。通过降低活塞滑动阻力和制动钳体滑动阻力等方法实现制动拖滞力的降低，通过降低密封圈摩擦阻力和钢球滚动阻力等方法实现轮毂轴承阻力的降低，两者总计对阻力有平均7.5 N·m的优化；通过优化外形阻力和干扰阻力等方法，实现风阻系数从0.431降至0.388。

整车阻力由滚动阻力、空气阻力和传动系阻力构成。将基础车阻力按三部分拆分，保持滚动阻力不变，传动系阻力和空气阻力变化[3]，获得优化后的阻力见图3，0～130 km/h车速段内阻力平均有7.5%的降幅。整车优化后，NEDC油耗有2.7%的改善，见表2。

图3 整车阻力优化前/后对比

2.3 增加发动机优化分析

2.3.1 增加发动机本体优化分析

图4 发动机万有特性优化前/后对比

选用的双VVT、外部EGR和使用特殊涂层3项发动机节

油技术，本质上是减小发动机的机械损失。其中双VVT、外部EGR是对泵气损失的优化，使用特殊涂层是对摩擦损失的优化。这3项技术会改变发动机的万有特性，笔者称“发动机本体”的优化。通过对充气效率、扭矩模型、点火提前角、VVT角度和EGR率等重新标定，获得优化后的发动机万有特性，与优化前对比见图4，在4 000 r/min转速区间比油耗降低约8%。发动机本体优化后，NEDC油耗有6.4%的改善，见表3。

表3 整车发动机本体优化前/后的油耗对比

2.3.2 增加发动机附件优化分析

选用的开关式水泵、电子节温器、起停和高效智能发电机4项发动机节油技术，本质上也是减小发动机的机械损失。其中开关式水泵和电子节温器是通过调节发动机的工作水温来降低摩擦损失的，起停则是通过缩短发动机的工作时长来降低怠速油耗的，高效智能发电机则是通过提高发电机的效率和输出电量智能控制来降低附件损失的。这4项技术不会改变发动机的万有特性。通过增加实测的冷却水温(起停控制策略的触发条件之一)和简化的起停控制策略，搭建的起停模型如图5所示[4]。增加起停后，NEDC油耗有3.3%的改善。

图5 起停分析模型

根据类似项目的试验数据，开关式水泵能节油1%，电子节温器能节油0.5%，高效智能发电机能节油1%。故发动机附件优化后，NEDC油耗有5.8%的改善，见表4。

表4 整车+发动机本体附件优化前/后的油耗对比

2.4 节油车辆状态

通过3项整车传统节油技术和7项发动机传统节油技术的应用，整车NEDC油耗由原来的7.76 L降低至现在的6.66 L，油耗降低1.1 L，节油率为14.2%，且成本增加总体不超过5 000元,节油车辆的降油耗路径见图6。

图6 节油车辆的降油耗路径图

3 结束语

根据开发车型的特点，可从节油技术清单中选用适当的技术，将整车油耗和成本控制在合理的范围内。而对传统节油技术特别是发动机传统节油技术而言，多项技术的集成是开发的重点和难点。且不同技术之间可能存在相互影响和节油效果的抵消，在产品开发中需要密切关注并加以验证。

【1】郑天雷.世界轻型汽车油耗及温室气体排放法规对比分析(下)[J].节能与环保,2010(9):24-26.

【2】常思勤.汽车动力装置[M].北京:机械工业出版社,2006:31-32.

【3】张傲,贺子龙,韩震,等.一种乘用车传动系阻力的求解方法[J].汽车零部件,2014(9):73-74.

【4】解小超,贺子龙，韩震，等.基于Cruise的车辆起停性能分析[J].汽车制造业,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

朱增怀(1984—)，男，本科，工程师，从事平台技术集成研究工作。E-mail:hezilong007@163.com。

U464.11+3

B

1674-1986(2016)02-038-04