某国六车型油耗仿真及测试优化

2021-10-27胡荣俊

客车技术与研究 2021年5期

关键词：市区油耗整车

王伟，胡荣俊

(扬州亚星客车股份有限公司，江苏扬州 225001)

传统客车主要以柴油为燃料，随着化石能源的日益消耗与匮乏，柴油客车的能耗要求也越来越严格，降耗刻不容缓。本文针对某11 m国六车型的油耗进行仿真分析，并通过采取优化措施进行测试验证。

1 仿真分析

1.1 整车主要参数及配置

整车尺寸：10 990 mm×2 550 mm×3 525 mm；驱动型式：4×2；轴距：5 580 mm；发动机型号：WP8.320E61；变速器速比：6.71/3.77/2.26/1.44/1.00/0.77/R:6.17；后桥速比：3.384；轮胎：11R22.5；整备质量/总质量：10 500 kg /15 000 kg；迎风面积：7.69 m2；满载时整车质心到前轴的距离：3 500 mm；散热器型式：ATS电子风扇。

1.2 仿真模型建立

通过AVL Cruise软件搭建整车模型，并进行仿真分析。在Cruise中搭建发动机、变速器、主减速器、轮胎、附件等模块，并填入其对应部件参数[1]；根据整车布置及控制方式进行机械、电气、信号的连接。搭建整车的仿真计算模型架构如图1所示。

图1 客车Cruise仿真计算模型架构

1.3 仿真及结果分析

按GB 30510—2018《重型商用车辆燃料消耗量限值》[2]，该车型的油耗限值为20.1 L/100 km，比2014版要求减少了2.4 L/100 km，对于整车厂是很大的考验。

根据GB/T 27840—2011《重型商用车燃油消耗量测量办法》[3]，采用由市区、郊区和高速组成的C-WTVC循环工况，在Cruise的Cycle Run中对不同循环工况的整车油耗进行仿真计算。结合驾驶行为采集数据，采用基于发动机转速换挡策略：1挡增挡转速1 400 r/min，2挡增挡转速1 350 r/min，3～6挡增挡转速1 300 r/min，2～6挡降挡转速900 r/min。

该车辆通过道路滑行试验，获取减速时间与速度数据，通过拟合得到行驶道路阻力系数：A为730.27 N,B为6.840 2 N/(km/h),C为0.135 8 N/(km/h)2。将此数值输入Cruise进行整车行驶阻力设置。

按文献[3]，该类客车在CWTVC循环工况中的市区、郊区、高速里程所占比例为10%、20%、70%。整车油耗仿真计算结果为市区31.26 L/100 km，郊区23.72 L/100 km，高速18.77 L/100 km，综合21.01 L/100 km。

2 试验测试及优化

油耗转鼓实测，测试工况为CWTVC。采用与仿真相同的道路阻力系数进行第一次测试，结果为市区33.85 L/100 km，郊区23.23 L/100 km，高速19.05 L/100 km，综合21.37 L/100 km。在此基础上进行降耗优化。

传统客车的油耗降低常用措施：① 降低风阻[4]；②采用低滚阻轮胎[5]；③发动机万有特性优化，通过循环工况燃油消耗率优化，使循环工况点靠近燃油经济区分布[6]； ④采用低黏度润滑油[7]；⑤调整ATS电子风扇控制策略[8]；⑥更换发动机附件，降低发动机附件能耗[9]；⑦调整后桥主减速比[10]；⑧整车轻量化[11]。

本文车型因造型已确定，无法再调整风阻，故第①项措施没法利用。此外，该车型在设计之初已按轻量化指标进行减重，故第⑧项措施也没法利用。本文采取了其余6项降耗措施：

1) 采用低滚阻轮胎，滚阻系数从6降低为5.55。

2) 采用低黏度润滑油，发动机机油由15W-40变为10W-30，变速器齿轮油由85W-90变为75W-80，后桥齿轮油由85W-90变为75W-90。

3) 热管理精细化控制，调整ATS电子风扇策略，全开温度由90 ℃变为96 ℃，并更换ATS控制器。

4) 更换改进型发动机增压器，降低功耗，并刷新发动机程序。

5) 更换后桥主减速器，减速比由3.384变为3.727。

6) 优化发动机万有特性曲线，如图2所示，常用区间(发动机转速1 000～1 400 r/min，扭矩400～800 N·m)油耗率降低4～6 g/(kW·h)。