競爭車型性能對比分析研究

陳 萍

（上汽大眾汽車有限公司，上海 201805）

前言

對比分析也稱比較分析，是把客觀事物加以比較，以達到認識事物本質和規(guī)律的目的，并做出正確評價。

競爭車型對比分析一直都是重要的課題。分析的主要目的在于洞悉相似車型的技術沖擊，了解其優(yōu)缺點，從而更有效地制定技術戰(zhàn)略方向及完善措施。

競爭車型對比分析既是產品進步的有效措施，但同時也是技術難點，針對不同制造廠的不同車型，如何運用有限資源進行動力性、經濟性等全方位對比，以達到深刻比較的目的則成為關鍵。縱觀現狀，已經從僅停留在車型外觀，舒適性等主觀性評價，加深到零件的拆分，加工工藝的評價，但涉及到更深入的客觀性的技術層面，鑒于試驗方法及技術保密所限則少之又少。

評價的重要指標包括動力性能、經濟性能和排放性能。上市車輛排放均能達到國家標準，且宏觀上對客戶影響不大，所以動力性和經濟性是各制造廠追求的重中之重。動力性指標主要指功率、扭矩和轉速等參數，經濟性指標主要側重燃油消耗率。所以如何針對不同廠商的不同車型按照相同標準進行動力性、經濟性評價，以達到本質上了解競爭車型設計精髓的目的則至關重要。因此本文根據影響動力性、經濟性的重要參數，利用有限手段進行深刻分析。

在下文中，以某款三廂A級車為例（命名為X），進行競爭車型對比分析的論述，對手車型命名為Y。

1 競爭車型基本參數對比

根據客戶口碑及市場反饋，確定有力的競爭車型，遵循相同或相似配置、價位相近的原則進行比較。確定車型后，根據如下表格進行大致對比。

表1 車輛信息對比

1.1 整備質量

整備質量（簡稱空載質量），是指裝備完整的汽車質量，它包括：

● 燃油加注到90%以上

● 潤滑油、各種液體加注到上限位置

● 備輪、附加裝備以及隨車工具齊全

理論上整備質量越高，油耗越高，整備質量相差一個等級，一般百公里油耗差0.3-0.4升。下圖則說明了第三階段油耗法規(guī)與整備質量的關系，圖中可以看出，如果XY 的企標油耗相同，但由于X的整備質量低于Y，說明Y的低油耗更具有市場競爭力。

圖1 油耗和整備質量關系圖

1.2 峰值功率扭矩

以X車型為例，轉速為5200轉/分時，達到最大功率77千瓦，在發(fā)動機轉速為3800轉/分時，達到最大扭矩155牛米。轉速越低，峰值功率扭矩越大，說明發(fā)動機動力性越好，即在相對較低發(fā)動機轉速下，能達到較大的動力輸出。極大的提高了客戶滿意度。

1.3 輪胎尺寸

輪胎尺寸越小，相對重量越輕，油耗越低。試驗結果證明，相同的車輛采用不同尺寸的輪胎，相同的排放循環(huán)平均百公里大概可以節(jié)油0.04升。因此減小輪胎尺寸，降低輪胎重量，采用綠色輪胎是當前降低油耗的有效手段。

2 競爭車型性能試驗對比

2.1 試驗流程

2.1.1 零公里排放試驗

零公里排放試驗的目的是為了與車輛磨合后的排放進行對比，以確定磨合前后經濟性是否有所改善。

2.1.2 車輛磨合

新車為什么要磨合？汽車這個龐然大物雖然被看作一個整體，但它是由眾多零部件組合而成的，特別是發(fā)動機和變速箱組成的動力總成，零件多且裝配精密，我們所說的磨合更多的也就是這一部分。雖然，現在的汽車制造工藝已經非常成熟，各個零配件已經可以做到非常精細，但組裝到一起后，在配合間隙方面難免會出現相互較勁的情況，所以在磨合期的油耗也會偏高些。磨合就是讓各零部件能夠“愉快的合作”，以便在日后的駕駛過程中得到更好的駕駛感受。通常情況下，磨合后油耗都有些許的下降。

2.1.3 車輛動力性能試驗

汽車的動力性是指汽車在良好路面上直線行駛時由汽車受到的縱向外力決定所能達到的平均行駛速度。汽車是一種高效率的運輸工具，運輸效率的高低很大程度上取決于汽車的動力性。所以，動力性是汽車各種性能中最基本、最重要的性能，同時也是客戶關注的重點。

從獲得盡可能高的平均行駛速度的觀點出發(fā)，汽車的動力性考察重點主要是汽車的最高車速和汽車的加速時間。

最高車速是指在水平良好的路面（混凝土或瀝青）上汽車能達到的最高行駛車速。是通過測定汽車以最高車速行經一定距離路段（國際汽車聯合會FIA規(guī)定在其認可的環(huán)道上行駛一周）求得的。

汽車的加速時間表征汽車的加速能力，它對平均行駛車速有著很大影響，特別是轎車，對加速時間更為重視。常用原地起步加速時間與超車加速時間來表征汽車的加速能力。原地起步加速時間指汽車由1檔或2檔起步，并以最大的加速強度（包括選擇恰當的換擋時機）逐步換至最高檔后到某一預定的距離或車速所需的時間。超車加速時間是指用最高檔或次高檔由某一較低車速全力加速至某一高速所需的時間。因為超車時汽車與被超車輛并行，容易發(fā)生安全事故，所以超車加速能力強，并行行程短，行駛就安全。

一般而言，道路試驗應在混凝土或瀝青路面的直線路段上進行。路面要求平整、干燥、清潔，縱向坡度在0.1%之內，試驗時，大氣溫度應在0-40攝氏度之間，風速不大于3米/秒。測試汽車應處于良好的技術狀況。

按照國家標準，一般采用 0-80公里/小時，0-100公里/小時表征原地起步加速時間，用4檔60-100公里/小時，5檔60-100公里/小時表征超車加速時間。下表是X與Y的對比結果。

表2 動力性參數對比

從結果可以看出，X的0-80公里/小時，0-100公里/小時加速性能優(yōu)于 Y。最高車速基本相同，而Y的4檔60-100公里/小時，5檔60-100公里/小時超車加速優(yōu)于X，所以有理由推測，Y的1、2檔速比長于X，而4、5檔速比短于X。這樣的優(yōu)勢是犧牲了起步的加速性能，以換得良好的燃油經濟性。

2.1.4 滑行試驗

2.1.4.1 滑行試驗的目的和原理

用轉鼓試驗臺進行汽車排放油耗試驗時，需要知道被測試汽車在行駛中遇到的空氣阻力與滾動阻力，以便在后續(xù)試驗的轉鼓測功機上模擬該阻力。該阻力就是通過路上滑行試驗求得的。

所謂滑行是指汽車在水平路面且無風的條件下加速至某預定速度后，摘檔脫開發(fā)動機，利用汽車的動能繼續(xù)行駛的減速運動。顯然滑行時汽車的運動只決定于滾動阻力、空氣阻力和汽車質量參數，因此可以根據滑行中的加速度、滑行時間、滑行距離等來求得汽車的行駛阻力。

2.1.4.2 滑行試驗的道路要求

道路應平直且具有足夠長度，以進行下面規(guī)定的測量。坡度必須恒定在±0.1%范圍內，且不得超過1.5%。

下圖是X與Y的滑行阻力對比百分比結果。圖中可以看出，Y的行駛阻力比X平均高19%（以X為基準）。

圖2 車速與阻力的關系

2.1.5 轉鼓特性試驗

2.1.5.1 外特性試驗

外特性是指發(fā)動機在節(jié)氣門全開的情況下，主要性能指標（扭矩、油耗、功率等）隨轉速的變化規(guī)律。由于外特性反映了發(fā)動機所能達到的最高性能，決定了最大功率、最大扭矩以及對應轉速，因此十分重要。以下是X與Y在轉鼓上進行外特性的對比結果。

圖3 外特性對比圖

從圖中可以看出：

a）X車型輕松達到目標功率，而Y車型距離目標功率還有些差距。

b）宏觀來看，低于5200轉/分，X的扭矩普遍較高，有著顯著的動力優(yōu)勢。

2.1.5.2 萬有特性試驗

外特性只能用來表征節(jié)氣門全開時，各種參數的變化規(guī)律，而發(fā)動機的工況變化范圍很廣，要分析各種工況下的性能，就需要在一張圖上較全面的表示各種性能參數的變化，這種特性就是萬有特性。萬有特性曲線一般是以發(fā)動機轉速為橫坐標，以扭矩為縱坐標，在圖上繪出若干條等油耗曲線。

從萬有特性上，可以清晰的了解發(fā)動機在各種工況下的性能，容易找出最經濟的負荷和轉速。

在萬有特性圖上，最內層的等燃油消耗率曲線相當于發(fā)動機運轉的最經濟區(qū)域，等值曲線越向外，經濟性越差。等燃油消耗率曲線的形狀和位置對發(fā)動機的實際運行中的經濟性有很重要的影響。如果該曲線的形狀在橫向上較長，則表示發(fā)動機在負荷變化不大而轉速變化較大的情況下工作時，燃油消耗率比較小。如果曲線形狀在縱向較長，則表示發(fā)動機在負荷變化較大而轉速變化不大的情況下工作時，油耗率變化較小。對于車用發(fā)動機，最經濟區(qū)域應大致在萬有特性的中間位置，這樣常用的轉速和負荷就可以落在最經濟區(qū)域內，并希望等燃油消耗率曲線在橫向較長。

圖4 萬有特性差異圖（Y-X）

從對比圖上看出，在用戶常用區(qū)域（2000-4300 轉/分），X的比油耗優(yōu)于Y大概2-4%， 而發(fā)動機轉速在4500-5700轉/分區(qū)域內，Y比油耗優(yōu)于X 1-2%，但是這一區(qū)域是用戶不常用到的。

2.1.6 排放試驗

在保證動力性的條件下，汽車以盡量少的燃油消耗量經濟行駛的能力，稱為汽車的燃油經濟性。

燃油經濟性好，可以降低汽車的使用成本，同時也降低了發(fā)動機產生的溫室效應氣體CO2的排放量。油耗與排放污染是有密切關系的，必須保證排放達到法規(guī)要求的前提下來降低發(fā)動機的油耗，提高汽車的燃油經濟性。

等速行駛百公里燃油消耗量是常用的評價指標，指汽車在一定載荷下，以最高檔在水平良好路面上等速行駛百公里的燃油消耗量。

以下的表格是X與Y等速油耗的比較結果，從結果可以看出，X的等速油耗優(yōu)于Y。

表3 等速油耗對比

但是，等速行駛工況并沒有全面反映汽車的實際運行情況，特別是在市區(qū)行駛中頻繁出現的加速、減速、怠速停車等行駛工況。因此，按照國家標準，一般都采用典型的循環(huán)試驗工況來模擬實際汽車運行狀況，并以其百公里燃油消耗量來評定相應行駛工況的燃油經濟性。

下圖是X與Y的油耗對比結果(Y-X)，從結果可以看出，城市循環(huán)工況，Y比X至少節(jié)油0.5升/百公里, 而在郊區(qū)工況，X比Y節(jié)油至少0.2升/百公里。而兩者的綜合油耗基本一致。因此再次證明Y較好的經濟性是以犧牲加速性為代價的。

圖5 油耗對比

汽車燃油消耗除與行駛阻力（滾動阻力與空氣阻力）、發(fā)動機燃油消耗率以及傳動系效率等設計因素相關外，還與停車時怠速油耗、汽車附件（空調等）消耗有關。 因此測量發(fā)動機怠速油耗也是必要的。從下表的對比可以看出，發(fā)動機的怠速油耗在空調打開或關閉條件下基本上相同。

表4 怠速油耗對比

3 結語

通過X與Y在以上各方面的比較，可以看出制造廠的各款車型都有自身亮點，如何利用有限手段去發(fā)現、去挖掘才是關鍵，進而才能取長補短，滿足客戶越來越高的駕駛要求。

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