某客车冷却系采用电子风扇的节油率计算

王辉



某客车冷却系采用电子风扇的节油率计算

王辉

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

客车冷却系越来越多的采用电子风扇替代机械风扇，主要是因为机械风扇耗能巨大，而电子风扇的节能、节油效果得到了有效验证，但具体节油率一般都是在整车更换前后通过实际路试或油耗试验对比得来，成本高时间长。如果前期通过仿真分析软件进行对比分析计算，可节省大量时间和成本，并且能模拟多种配置，以寻求最佳的节油效果。

电子风扇；仿真；节油率

引言

根据国家GB 30510-2018《重型商用车辆燃料消耗量限值》标准要求，新的燃料消耗量限值将于2019年7月1日起实施，以本例计算的客车为例，为中级非城市客车，总长7.2m，最大总质量6000kg，按新规要求燃料消耗量限值由之前的15L/100kM降低到13.3L/100kM，需降低11.3%；如果该车用于营运，还需要满足交通部JT/T 711-2016《营运客车燃料消耗量限值及测量方法》标准四阶段油耗要求，相比三阶段油耗需从16.4L/100kM降低到15.3L/100kM。在此背景下，各种节油技术层出不穷，电子风扇在冷却系上的应用即是一例。本文将以某客车为例，通过AVL Cruise仿真计算软件，分别计算整车在带与不带机械风扇的情况下的等速和循环油耗，并根据标准中的公式计算综合油耗，对比得出节油率。

1 模型搭建

1.1 物理模型搭建

由于整车只计算经济性，物理模型只需基本的传动系和车轮即可，发动机测量特性参数时不带相关附件，因此凡是消耗发动机功率的附件也要单独加上以保证计算准确性，最终搭载并连接好的整车物理模型如下图所示：

图1

1.2 相关参数输入

1.2.1整车参数

整车参数中影响油耗计算的主要是阻力参数，常用的阻力参数的填写有以下几个选择：

方法1 经典公式

方法2 阻力特性表

方法3 阻力参数

推荐使用方法2和方法3，本例采用方法3。

1.2.2传动系统参数输入

影响油耗计算的主要是发动机怠速油耗、外特性和万有特性，变速箱各档速比和机械效率，后桥主减速比和机械效率，轮胎参数需输入滚动半径，如果在整车阻力参数中选择了方法1，还要激活轮胎的滚动阻力系数条件并填写相关参数。

1.2.3附件参数输入

附件为安装在发动机上并由发动机驱动且消耗发动机功率的设备，本例中的附件有发电机、动转泵、风扇，参数为在各发动机转速下的功率或扭矩消耗数值。

2 计算任务设置

2.1 工信部油耗计算设置

工信部油耗需根据GB/T 27840-2011标准进行C-WTVC循环工况进行计算，分为市区、公路、高速三个循环工况，然后将三个工况的油耗结果输入以下公式计算综合油耗：

D为工况分配系数，因此需要设置三个循环工况计算任务，分别计算三个工况下的百公里油耗。

计算任务选择Cycle Run，Driving Resistance设置与整车设置相同，Driver和Course均选择Standard，Profile中将GB/T 27840-2011标准里表F.2的路谱数据输入后，分别生成的路谱曲线如下。

市区工况：

图2

公路工况：

图3

高速工况：

图4

2.2 交通部油耗计算任务设置

根据JT/T 711-2016标准要求，需进行三个工况的油耗计算，分别是等速油耗Qu、加速油耗Qa和怠速油耗Ql，本例客车等级属于中级，应计算40kM/h、50kM/h、60kM/h、70kM/h、80kM/h车速下的油耗Qui和50kM/h-70kM/h的加速油耗，然后按以下公式分别计算等速油耗和综合油耗：

其中Sa-加速工况加速距离（米），Ta-加速工况加速时间（秒），怠速油耗已知，因此需进行设置的计算任务如下

2.2.1等速油耗任务设置

计算任务选择Constant Drive-Run in all Gears，Driving Resistance设置与整车设置相同，Driver和Course均选择Standard，车速测量点Velocity Measuring Points设置为40-80，步长为10。

2.2.2加速任务设置

按标准要求需用直接档完成加速过程，因此计算任务选择Full Load Acceleration-Elasticity，Driving Resistance设置与整车设置相同，Driver和Course均选择Standard，起始车速50kM/h，固定选择速比为1的档位，车速测量点Velocity Measuring Points设置为50-70，步长为10。此任务可计算直接档50kM/h-70kM/h的加速时间和距离。

2.2.3加速油耗任务设置

表1

计算任务选择Cycle Run，Driving Resistance设置与整车设置相同，Driver和Course均选择Standard，Profile中编辑路谱参数，起、终点车速为50kM/h、70kM/h，档位为速比为1的档位，将前一计算任务的加速时间结果输入，生成路谱曲线。

至此，所有计算任务设置完成，检查无误后可直接进行计算，在计算电子风扇时，因电子风扇能量来源与发电机，因此只要在模型中断开机械风扇与发动机的信号连接，并将发电机参数变更为匹配电子风扇状态即可。

3 计算结果（表1）

4 结论

用电子风扇代替机械风扇可以达到明显的节油效果，根据工信部标准公式计算节油率达到7.54%，根据交通部标准公式计算节油率达到5.28%，为整车实际搭载和道路试验提供了理论依据。

[1] 余志生.汽车理论.第五版[M]北京:机械工业出版社,2009.

[2] 中华人民共和国工业和信息化部. GB 30510-2018 重型商用车辆燃料消耗量限值[S].北京:中国标准出版社,2018.

[3] 工业和信息化部.GB/T 27840-2011重型商用车辆燃料消耗量测量方法[S].北京:中国标准出版社,2012.

[4] 中华人民共和国交通运输部.JT/T 711-2016营运客车燃料消耗量限值及测量方法[S].北京:中国标准出版社,2017.

Calculation of Fuel Saving Rate of Electric Fan in Cooling System

Wang Hui

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd, Anhui Hefei 230601 )

More and more electric fans are used to replace mechanical fans in the cooling system of bus, mainly because of the huge energy consumption of mechanical fans, the energy saving and oil saving effect of the electronic fan has been effectively verified, but the specific fuel saving rate is obtained through road test comparison, with high cost and long time. If the comparative analysis calculation is carried out by simulation software in the early stage, a lot of time and cost can be saved and multiple configurations can be simulated to seek the optimal fuel saving effect.

electric fan; simulation;oil-saving rate

A

1671-7988(2018)24-100-03

U463

A

1671-7988(2018)24-100-03

U463

王辉，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.035