竞争车型性能对比分析研究

2018-05-26陈萍

汽车实用技术 2018年8期

关键词：动力性油耗经济性

陈萍

（上汽大众汽车有限公司，上海 201805）

前言

对比分析也称比较分析，是把客观事物加以比较，以达到认识事物本质和规律的目的，并做出正确评价。

竞争车型对比分析一直都是重要的课题。分析的主要目的在于洞悉相似车型的技术冲击，了解其优缺点，从而更有效地制定技术战略方向及完善措施。

竞争车型对比分析既是产品进步的有效措施，但同时也是技术难点，针对不同制造厂的不同车型，如何运用有限资源进行动力性、经济性等全方位对比，以达到深刻比较的目的则成为关键。纵观现状，已经从仅停留在车型外观，舒适性等主观性评价，加深到零件的拆分，加工工艺的评价，但涉及到更深入的客观性的技术层面，鉴于试验方法及技术保密所限则少之又少。

评价的重要指标包括动力性能、经济性能和排放性能。上市车辆排放均能达到国家标准，且宏观上对客户影响不大，所以动力性和经济性是各制造厂追求的重中之重。动力性指标主要指功率、扭矩和转速等参数，经济性指标主要侧重燃油消耗率。所以如何针对不同厂商的不同车型按照相同标准进行动力性、经济性评价，以达到本质上了解竞争车型设计精髓的目的则至关重要。因此本文根据影响动力性、经济性的重要参数，利用有限手段进行深刻分析。

在下文中，以某款三厢A级车为例（命名为X），进行竞争车型对比分析的论述，对手车型命名为Y。

1 竞争车型基本参数对比

根据客户口碑及市场反馈，确定有力的竞争车型，遵循相同或相似配置、价位相近的原则进行比较。确定车型后，根据如下表格进行大致对比。

表1 车辆信息对比

1.1 整备质量

整备质量（简称空载质量），是指装备完整的汽车质量，它包括：

● 燃油加注到90%以上

● 润滑油、各种液体加注到上限位置

● 备轮、附加装备以及随车工具齐全

理论上整备质量越高，油耗越高，整备质量相差一个等级，一般百公里油耗差0.3-0.4升。下图则说明了第三阶段油耗法规与整备质量的关系，图中可以看出，如果XY 的企标油耗相同，但由于X的整备质量低于Y，说明Y的低油耗更具有市场竞争力。

图1 油耗和整备质量关系图

1.2 峰值功率扭矩

以X车型为例，转速为5200转/分时，达到最大功率77千瓦，在发动机转速为3800转/分时，达到最大扭矩155牛米。转速越低，峰值功率扭矩越大，说明发动机动力性越好，即在相对较低发动机转速下，能达到较大的动力输出。极大的提高了客户满意度。

1.3 轮胎尺寸

轮胎尺寸越小，相对重量越轻，油耗越低。试验结果证明，相同的车辆采用不同尺寸的轮胎，相同的排放循环平均百公里大概可以节油0.04升。因此减小轮胎尺寸，降低轮胎重量，采用绿色轮胎是当前降低油耗的有效手段。

2 竞争车型性能试验对比

2.1 试验流程

2.1.1 零公里排放试验

零公里排放试验的目的是为了与车辆磨合后的排放进行对比，以确定磨合前后经济性是否有所改善。

2.1.2 车辆磨合

新车为什么要磨合？汽车这个庞然大物虽然被看作一个整体，但它是由众多零部件组合而成的，特别是发动机和变速箱组成的动力总成，零件多且装配精密，我们所说的磨合更多的也就是这一部分。虽然，现在的汽车制造工艺已经非常成熟，各个零配件已经可以做到非常精细，但组装到一起后，在配合间隙方面难免会出现相互较劲的情况，所以在磨合期的油耗也会偏高些。磨合就是让各零部件能够“愉快的合作”，以便在日后的驾驶过程中得到更好的驾驶感受。通常情况下，磨合后油耗都有些许的下降。

2.1.3 车辆动力性能试验

汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定所能达到的平均行驶速度。汽车是一种高效率的运输工具，运输效率的高低很大程度上取决于汽车的动力性。所以，动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能，同时也是客户关注的重点。

从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，汽车的动力性考察重点主要是汽车的最高车速和汽车的加速时间。

最高车速是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速。是通过测定汽车以最高车速行经一定距离路段（国际汽车联合会FIA规定在其认可的环道上行驶一周）求得的。

汽车的加速时间表征汽车的加速能力，它对平均行驶车速有着很大影响，特别是轿车，对加速时间更为重视。常用原地起步加速时间与超车加速时间来表征汽车的加速能力。原地起步加速时间指汽车由1档或2档起步，并以最大的加速强度（包括选择恰当的换挡时机）逐步换至最高档后到某一预定的距离或车速所需的时间。超车加速时间是指用最高档或次高档由某一较低车速全力加速至某一高速所需的时间。因为超车时汽车与被超车辆并行，容易发生安全事故，所以超车加速能力强，并行行程短，行驶就安全。

一般而言，道路试验应在混凝土或沥青路面的直线路段上进行。路面要求平整、干燥、清洁，纵向坡度在0.1%之内，试验时，大气温度应在0-40摄氏度之间，风速不大于3米/秒。测试汽车应处于良好的技术状况。

按照国家标准，一般采用 0-80公里/小时，0-100公里/小时表征原地起步加速时间，用4档60-100公里/小时，5档60-100公里/小时表征超车加速时间。下表是X与Y的对比结果。

表2 动力性参数对比

从结果可以看出，X的0-80公里/小时，0-100公里/小时加速性能优于 Y。最高车速基本相同，而Y的4档60-100公里/小时，5档60-100公里/小时超车加速优于X，所以有理由推测，Y的1、2档速比长于X，而4、5档速比短于X。这样的优势是牺牲了起步的加速性能，以换得良好的燃油经济性。

2.1.4 滑行试验

2.1.4.1 滑行试验的目的和原理

用转鼓试验台进行汽车排放油耗试验时，需要知道被测试汽车在行驶中遇到的空气阻力与滚动阻力，以便在后续试验的转鼓测功机上模拟该阻力。该阻力就是通过路上滑行试验求得的。

所谓滑行是指汽车在水平路面且无风的条件下加速至某预定速度后，摘档脱开发动机，利用汽车的动能继续行驶的减速运动。显然滑行时汽车的运动只决定于滚动阻力、空气阻力和汽车质量参数，因此可以根据滑行中的加速度、滑行时间、滑行距离等来求得汽车的行驶阻力。

2.1.4.2 滑行试验的道路要求

道路应平直且具有足够长度，以进行下面规定的测量。坡度必须恒定在±0.1%范围内，且不得超过1.5%。

下图是X与Y的滑行阻力对比百分比结果。图中可以看出，Y的行驶阻力比X平均高19%（以X为基准）。

图2 车速与阻力的关系

2.1.5 转鼓特性试验

2.1.5.1 外特性试验

外特性是指发动机在节气门全开的情况下，主要性能指标（扭矩、油耗、功率等）随转速的变化规律。由于外特性反映了发动机所能达到的最高性能，决定了最大功率、最大扭矩以及对应转速，因此十分重要。以下是X与Y在转鼓上进行外特性的对比结果。

图3 外特性对比图

从图中可以看出：

a）X车型轻松达到目标功率，而Y车型距离目标功率还有些差距。

b）宏观来看，低于5200转/分，X的扭矩普遍较高，有着显著的动力优势。

2.1.5.2 万有特性试验

外特性只能用来表征节气门全开时，各种参数的变化规律，而发动机的工况变化范围很广，要分析各种工况下的性能，就需要在一张图上较全面的表示各种性能参数的变化，这种特性就是万有特性。万有特性曲线一般是以发动机转速为横坐标，以扭矩为纵坐标，在图上绘出若干条等油耗曲线。

从万有特性上，可以清晰的了解发动机在各种工况下的性能，容易找出最经济的负荷和转速。

在万有特性图上，最内层的等燃油消耗率曲线相当于发动机运转的最经济区域，等值曲线越向外，经济性越差。等燃油消耗率曲线的形状和位置对发动机的实际运行中的经济性有很重要的影响。如果该曲线的形状在横向上较长，则表示发动机在负荷变化不大而转速变化较大的情况下工作时，燃油消耗率比较小。如果曲线形状在纵向较长，则表示发动机在负荷变化较大而转速变化不大的情况下工作时，油耗率变化较小。对于车用发动机，最经济区域应大致在万有特性的中间位置，这样常用的转速和负荷就可以落在最经济区域内，并希望等燃油消耗率曲线在横向较长。