某乘用車的發動機選型分析

王楓，賀子龍，吳義磊

(安徽江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230091)

某乘用車的發動機選型分析

王楓，賀子龍，吳義磊

(安徽江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230091)

闡述了發動機選型流程，并以某乘用車為例，通過市場定位與需求分析，競品分析，動力性、經濟性分析和空間布置分析等，確認了匹配發動機及主減速比的最終方案。

發動機；主減速比；選型分析

0　引言

對于汽車廠商的新產品開發而言，發動機的選型是關注的重點。所選擇的發動機合適與否，將直接影響產品的動力性、經濟性、噪聲、整車可靠性、壽命及環保等各項性能[1-2]。而在消費需求日趨成熟以及國家法規日益嚴格的背景下，整車動力性、經濟性成為新產品開發中首要考慮的指標之一。文中以某乘用車為例，進行了發動機的選型分析，并確認了最終方案。

1　發動機選型流程

發動機的選型過程，主要包含市場定位與需求分析、功率與扭矩需求分析、標準法規分析、備選動力總成布置與匹配分析等。

市場定位與需求分析包含3個部分：市場定位分析，標桿及競品選擇，性能目標設定。從市場角度，對車型的市場前景進行分析和預測，明確開發該車型的必要性。結合自身的產品型譜，從平臺化的角度，選擇對標車型。根據實際道路行駛工況，結合客戶的需求，并考慮強制性的法規，設定整車性能目標。

競品分析則是根據市場上相同級別在售車型的配置狀況，通常以汽車動力性參數：比功率(發動機額定功率與汽車滿載質量的比值，單位kW/t)和比扭矩(發動機額定扭矩與汽車滿載質量的比值，單位N·m/t)[1,3]，來初步分析發動機是否滿足匹配車型的動力性需求。可行性分析主要從整車動力性、經濟性、空間布置狀態、成本、周期等方面進行詳細分析，綜合各方案的優缺點，從而確定最終的機型及傳動系方案。

2　發動機選型詳細過程

2.1市場定位與需求分析

根據前期的市場調研結果，結合公司的產品線布局，計劃開發一款代號為BIII的車型，屬于緊湊型A級轎車，面向次低端家用轎車市場，以某款暢銷車型為標桿。轎車市場以A級車最暢銷，主流排量有2.0、1.8、1.6、1.5 L 4種，以1.6 L的銷量占比最大。該公司現有1.5、1.6 L兩款發動機可配。

在家用市場，更多的動力性訴求為“起步0～60 km/h、2 000 r/min換擋轉速條件”下的動力性，設定目標要求達到乘用車平均水平。由于屬于家用市場，對80～120 km/h高速超車加速性能并不敏感，因此不對此項進行特別要求；基于市場宣傳的需求，設定通用動力性指標“0～100 km/h加速”性能達到標桿水平。從法規與政策方向，要求整車NEDC油耗達到三階段油耗目標值要求。在家用市場，更多的經濟性訴求為城郊“最高檔60 km/h等速工況”、高架道路“最高檔80 km/h等速工況”、高速公路“最高檔120 km/h等速工況”下的經濟性能，設定目標要求達到標桿水平。整車動力性、經濟性目標匯總如表1所示。

表1　整車性能目標設定

2.2競品分析

對于傳統汽車而言，發動機是唯一的動力源。傳動系(變速箱、主減速器)和輪胎等雖對整車動力性、經濟性有影響，但只是匹配的差異，并未改變動力源即發動機的輸出性能。因此，可以以比功率和比扭矩初步確認發動機的性能是否滿足需求。

收集同級別的熱銷車型參數，繪制成整備質量與比功率、整備質量與比扭矩的關系圖，分別見圖2、圖3。

可知：搭載BIII的1.6 L/1.5 L兩款發動機的比功率、比扭矩均處于平均水平以上，可認為動力性滿足使用要求，相比標桿的動力性，1.5 L稍弱，1.6 L與之相當。

2.3動力性、經濟性分析

在初步確認發動機滿足整車的動力性需求后，根據現有的發動機、變速箱和主減速器方案，應用Cruise仿真軟件，計算不同參數匹配下汽車的動力性與經濟性。并以燃油經濟為橫坐標，加速時間為縱坐標，繪制不同主減、不同發動機的“C”曲線用于分析和確認最終方案[4]。

結合前面設定的整車動力性、經濟性目標，以0～100 km/h加速時間(圖4)與120 km/h等速油耗(圖5)、0～60 km/h加速時間與60 km/h等速油耗為例，可分別確定1.5/1.6 L發動機在不同工況下對主減速比的要求。

同時，從NVH的角度考慮，要求發動機轉速不大于3 000 r/min；從優先考慮動力性兼顧經濟性的角度，在最高擋120 km/h等速行駛時，兩款發動機的主減速比要求均為4.2左右。結合現有的主減速比方案，可以確定滿足動力性、經濟性的1.6 L發動機的主減速比方案為4.056，1.5 L發動機的主減速比方案為4.294，見表2。

表2　不同工況下的主減速比需求及方案確定

2.4空間布置分析

1.6/1.5 L兩款發動機的本體結構和外圍接口是相同的，僅因排量的變化內部行程有一定的區別。發動機艙布置狀態見圖6，參照間隙要求，檢查分析上、下、左、右、前、后6個方向的間隙，兩款發動機的空間布置均無問題。

2.5發動機方案確定

BIII匹配1.5/1.6 L發動機均滿足性能開發目標，且1.5 L發動機較1.6 L成本有約1 200元的優勢，綜合整車動力性、經濟性、空間布置難度、成本、整車質量等，優先選擇1.5 L發動機進行開發。最終確定的方案見表3。

表3　方案確定

3　結束語

發動機的選型是整個產品開發中最前沿的工作，也是最重要的工作。基于發動機的選型分析流程，能較全面地識別車/機匹配中各方案的優缺點，從而獲得準確的結論。文中研究也為其他車型開發中的選型工作提供了參考。

【1】任平,彭璐.基于性能帶寬的發動機選型方法研究[J].農業裝備與車輛工程,2014(3):58-62.

【2】劉天伍,陳秀國.整車發動機選型匹配及實例分析[J].農業裝備與車輛工程,2012(9):27-30.

【3】王望予.汽車設計[M].4版.北京:機械工業出版社,2004.

【4】余志生.汽車理論[M].3版.北京:機械工業出版社,2000.

廣州車展上市 北京奔馳GLC級正式下線

10月29日上午，北京奔馳國產GLC級在北京經濟技術開發區MRA II廠區正式下線，作為GLK級的換代產品，新車目前已經在北京奔馳工廠開始了批量生產，計劃在今年11月的廣州車展正式上市。新車外觀與內飾設計脫胎換骨，風格更顯優雅和豪華；“塊頭”更大，軸距增長，空間有提升；搭載多種調校的2.0T發動機+9AT變速箱。全新配置和動力技術的使用讓它更加符合當下用戶的市場需求，同時像車內乘坐空間方面的提升對于未來進入中國市場后的產品競爭力起到至關重要的作用。

(來源：汽車之家網站)

Selection Analysis for A Passenger Car’s Engine

WANG Feng, HE Zilong, WU Yilei

(Anhui Jianghuai Automobile Company, Hefei Anhui 230091,China)

The engine selection process was elaborated. Taking a passenger car as example, through the market orientation and demand analysis, competitive analysis, performance and fuel economy analysis, spatial layout analysis etc, the matching engine and the final drive selection were confirmed.

Engine; Main reduction ratio; Selection analysis

2015-06-09

王楓(1988—)，本科，助理工程師，研究方向為汽油機系統集成。E-mail：841616966@qq.com。