NEDC工况下车辆百公里油耗计算分析

陈国辉，任平，夏广飞，华从波

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

随着我国对排放和油耗标准的不断加严，各大汽车厂商对汽车的燃油经济性的关注也上升到了一个更高的层次。为提高运行效率，降低运营成本，在车型的设计之初就能够估算出车辆的油耗值，并采用相应的措施进行油耗达标显得尤为重要。

本文采用多元线性回归的理论，结合理论与经验公式，依托计算机程序计算获得车辆NEDC工况下的燃油消耗数值，为自主研究和计算车辆油耗提供了一条切实可行的方案。

1 燃油消耗率的理论依据

发动机全工况燃油消耗率的计算目前通用的方法是采用线性回归的理论[1-3]，发动机燃油消耗率b1可看做转速和扭矩(n,T)的函数，依据理论，建立模型如下：

式中：b1～ bd为燃油消耗率；n1～ nd为转速；T1～Td为转矩；a1～ ak为模型待定系数；e1～ed为随机误差；t多项式的最高次幂，一般取2[1-3]；k是多项式项数，且满足

2 NEDC工况下的燃油消耗量

我国目前轻型汽车采用的油耗测量的标准为GB 18352.5-2013《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）》[4]，行驶工况为NEDC工况，运转循环是由1部（市区运转循环）和2部（市郊运转循环）组成，如下图所示：

图1 NEDC循环工况图

NEDC工况可分为怠速过程、等加速过程、等速过程、等减速过程四个基本过程组成。车辆在怠速时，燃油消耗率可直接由台架测得，乘以怠速时间即为怠速油耗量。

车辆在等速行驶时，发动机转速nz可由车速uz确定，计算公式[5]为，其中i0为主减速比，ig为某挡位速比，nz为转速，r为车轮滚动半径。行驶阻力Fz是车速uz的二次函数，A、B、C为待定系数，可由道路滑行试验得到。发动机的转矩Tz与车辆的行驶阻力Fz的关系为为传动效率。通过转速nz和转矩Tz作为输入条件，通过公式（1）可获得等速行驶的燃油消耗率，再乘以等速时间可得油耗值。

车辆在等加速过程中，参考附件[5]中的方法，按照车速每增加1km/h为一个小区间，分别对各个车速进行燃油消耗率的计算。此时，发动机功率分为克服行驶阻力和克服加速阻力两部分组成。克服行驶阻力的所需的转矩Tz与等速工况相同，克服加速阻力的所需的转矩， 是汽车旋转质量换算系数，经验公式为，m为整车质量，a为当前加速度。以转速nz和转矩Tz+Ta做为输入条件，通过公式（1）可获得当前车速下的燃油消耗率Qt1。当获得所有加速行驶工况下各个车速的燃油消耗率时，即可采用公式[5]计算得出整个加速过程的燃油消耗量。

等减速行驶时，发动机属于强制怠速状态，其单位时间油耗量即为正常怠速油耗。

3 某车型百公里燃油消耗量的计算

以我公司某车型为例，计算该车型百公里燃油消耗量，判断是否满足国标要求。该车的基本参数如下：

表1 某车型基本参数表

发动机的万有特性如下表所示：

表2 发动机万有特性表（部分）

百公里油耗的理论公式较简单，但计算过程复杂，尤其是等加速过程中，需要计算每个车速下阻力矩，再由公式（1）计算出燃油消耗率，因此，采用计算机编程的方式比较容易实现，该车型的等速油耗及NEDC循环工况百公里燃油消耗量计算结果如下所示：

图2 各挡位等速油耗图

图3 NEDC循环工况油耗图

计算结果表明，该车型NEDC循环工况百公里燃油消耗量为8.45L，该车型为7座MPV，油耗限值[6]为8.4L/100km，故该车型在开发过程中需采用优化发动机标定策略、优化车辆阻力、优化轮胎滚阻系数等方式进行车辆的油耗优化，保证最终车辆油耗在上市之前能够达标。

4 结论

本文在汽车燃油经济性理论的基础上，结合实际工作的经验公式，采用多元线性回归理论进行燃油消耗率的拟合计算，在计算机程序的帮助下，计算得出综合循环百公里油耗量。如需考虑开空调状态的油耗值，则需要将空调压缩机做为发动机负载进行计算。

从整个计算过程来看，燃油经济性的综合计算取决于多个因素。在发动机性能、整车速比、轮胎、车辆状态等因素确定的前提下，此方法可以模拟得出汽车油耗数值，为车辆的后续开发提供依据。