整車經濟性的提升措施

張珍 劉棟

（1.江淮汽車技術中心；2.北京汽車研究總院）

為了推進節能減排，國家實施了1.6 L 及以下節能環保汽車推廣政策。要求推廣車輛污染物排放能滿足GB 18352.5—2013《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）》標準中Ⅰ型試驗的限值要求。推廣車輛能達到產品綜合燃油消耗量標準的可以獲得政府補貼。因此對整車經濟性能的要求變得越來越高，如何提高整車經濟性成了各個整車項目開發的難題。文章以某款車型為研究對象，分析整車輕量化、低滾阻輪胎和啟停系統對整車經濟性的影響情況。

1 整車基本參數及技術指標

以某款車型為研究對象，其基本參數，如表1 所示。

表1 整車基本參數表

2 整車經濟性提升措施

2.1 整車輕量化

汽車行駛是由于發動機克服整車阻力做功，汽車阻力包括滾動阻力、坡道阻力、空氣阻力和加速阻力，其中滾動阻力、坡道阻力和加速阻力與整車質量有直接關系[1]。汽車行駛方程式為：

式中：Ft——整車驅動力，N；

m——整車質量，kg；

g——重力加速度，9.8 m/s2；

f——輪胎滾動阻力系數；

i——道路坡度，%；

CD——風阻系數；

A——整車迎風面積，m2；

ua——車速，km/h；

δ——旋轉慣量；

目前，整車研發過程中整車阻力通常由道路滑行試驗依據Q/JQ 13000—2010《乘用車道路滑行的試驗方法》測得，分別進行經濟性滑行阻力測試和動力性滑行阻力測試[2]。滑行阻力擬合成道路滑行阻力計算系數為：F0，F1，F2（加速度法）。不同速度下的滑行阻力（F/N）計算公式為[3]：

道路滑行阻力隨質量變化（K/N）的計算公式為：

式中：m1——質量減少后質量，kg；

m2——汽車原質量，kg。

質量減少后道路滑行阻力為：F滑=F+K。

通過對整車經濟性滑行阻力數據進行處理，擬合系數為：F0=135.844，F1=0.320 49，F2=0.039 055。通過cruise 仿真，計算不同整備質量下的綜合工況油耗值，如表2 所示。

表2 不同整備質量對應的油耗值

從表2 中可以看出，通過對汽車質量加載不同整備質量的試驗值，整車整備質量每增加或減少10%，則綜合循環100 km 油耗增加或減少約3.3%。通過結構優化及“以塑帶鋼”等措施，整車整備質量由915 kg降低到865 kg，共降低50 kg，綜合工況油耗可以降低0.1 L/100 km。

2.2 更換低滾阻輪胎

整車道路滑行阻力分解圖，如圖1 所示。

更換低滾阻輪胎目的是降低輪胎滾阻，進而降低整車道路滑行阻力。目前輪胎滾動阻力系數為10.5 N/kN（25 ℃，80 km/h），更換為滾動阻力系數為8.5 N/kN（25 ℃，80 km/h）的輪胎。更換輪胎后滾動阻力下降19%，通過cruise 仿真計算，更換后綜合循環工況油耗值由原來的6 L/100 km 下降為5.79 L/100 km。

通過對不同滾阻系數輪胎進行實車試驗，結果驗證輪胎滾動阻力系數每降低10%，油耗降低約0.1 L/100 km。

2.3 增加啟停系統

啟停系統的工作原理為通過控制發動機在特定條件下怠速工況時停機，停止供油來實現節油。圖2 示出汽車在一個完整的整車綜合循環工況（NEDC）啟停系統工作圖。

根據汽車綜合油耗的測定方法（4 個城區循環工況和1 個城郊循環工況），結合對啟停系統的標定，對啟停系統發揮作用的時間和節油量進行統計和計算。表3～表5 分別示出整個NEDC 工況各怠速區間段啟停系統起作用狀況。

表3 首個城區循環工況啟停系統工作時間 s

表4 第2～4 個城區循環工況啟停系統工作時間（每個） s

表5 郊區循環工況啟停系統工作時間 s

由表3～表5 計算可得，各循環工況啟停系統合計起作用時間分別為：首個城區循環工況17 s，第2～4 個城區循環工況36×3=108 s，郊區循環工況34 s。統計整個NEDC 工況啟停系統工作時間為159 s。發動機怠速油耗為0.6 L/h，一個NEDC 工況行駛路程為11 007 m，因此，進行仿真計算，增加啟停系統后節油量為：

通過對加裝啟停系統后的汽車進行試驗，整車綜合油耗降低0.22 L/100 km，與仿真計算值（0.24 L/100 km）較為接近。增加啟停系統節省油耗一般為3%～5%。

3 結論

文章通過降低整車質量、更換低滾阻輪胎和增加啟停系統，保證在不降低汽車其他性能的情況下，提高汽車經濟性，降低整車綜合工況油耗共0.53 L/100 km。由于整車整備質量降低50 kg，整車動力性也略有提高。另外，整車通過增加高效電子燃油泵、智能發電機、開發發動機熱管理技術、使用低粘度潤滑油和降低發動機怠速轉速以及怠速油耗等，提高整車綜合油耗效果也很明顯。