NEDC工況下車輛百公里油耗計算分析

陳國輝，任平，夏廣飛，華從波

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

隨著我國對排放和油耗標準的不斷加嚴，各大汽車廠商對汽車的燃油經濟性的關注也上升到了一個更高的層次。為提高運行效率，降低運營成本，在車型的設計之初就能夠估算出車輛的油耗值，并采用相應的措施進行油耗達標顯得尤為重要。

本文采用多元線性回歸的理論，結合理論與經驗公式，依托計算機程序計算獲得車輛NEDC工況下的燃油消耗數值，為自主研究和計算車輛油耗提供了一條切實可行的方案。

1 燃油消耗率的理論依據

發動機全工況燃油消耗率的計算目前通用的方法是采用線性回歸的理論[1-3]，發動機燃油消耗率b1可看做轉速和扭矩(n,T)的函數，依據理論，建立模型如下：

式中：b1～ bd為燃油消耗率；n1～ nd為轉速；T1～Td為轉矩；a1～ ak為模型待定系數；e1～ed為隨機誤差；t多項式的最高次冪，一般取2[1-3]；k是多項式項數，且滿足

2 NEDC工況下的燃油消耗量

我國目前輕型汽車采用的油耗測量的標準為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）》[4]，行駛工況為NEDC工況，運轉循環是由1部（市區運轉循環）和2部（市郊運轉循環）組成，如下圖所示：

圖1 NEDC循環工況圖

NEDC工況可分為怠速過程、等加速過程、等速過程、等減速過程四個基本過程組成。車輛在怠速時，燃油消耗率可直接由臺架測得，乘以怠速時間即為怠速油耗量。

車輛在等速行駛時，發動機轉速nz可由車速uz確定，計算公式[5]為，其中i0為主減速比，ig為某擋位速比，nz為轉速，r為車輪滾動半徑。行駛阻力Fz是車速uz的二次函數，A、B、C為待定系數，可由道路滑行試驗得到。發動機的轉矩Tz與車輛的行駛阻力Fz的關系為為傳動效率。通過轉速nz和轉矩Tz作為輸入條件，通過公式（1）可獲得等速行駛的燃油消耗率，再乘以等速時間可得油耗值。

車輛在等加速過程中，參考附件[5]中的方法，按照車速每增加1km/h為一個小區間，分別對各個車速進行燃油消耗率的計算。此時，發動機功率分為克服行駛阻力和克服加速阻力兩部分組成。克服行駛阻力的所需的轉矩Tz與等速工況相同，克服加速阻力的所需的轉矩， 是汽車旋轉質量換算系數，經驗公式為，m為整車質量，a為當前加速度。以轉速nz和轉矩Tz+Ta做為輸入條件，通過公式（1）可獲得當前車速下的燃油消耗率Qt1。當獲得所有加速行駛工況下各個車速的燃油消耗率時，即可采用公式[5]計算得出整個加速過程的燃油消耗量。

等減速行駛時，發動機屬于強制怠速狀態，其單位時間油耗量即為正常怠速油耗。

3 某車型百公里燃油消耗量的計算

以我公司某車型為例，計算該車型百公里燃油消耗量，判斷是否滿足國標要求。該車的基本參數如下：

表1 某車型基本參數表

發動機的萬有特性如下表所示：

表2 發動機萬有特性表（部分）

百公里油耗的理論公式較簡單，但計算過程復雜，尤其是等加速過程中，需要計算每個車速下阻力矩，再由公式（1）計算出燃油消耗率，因此，采用計算機編程的方式比較容易實現，該車型的等速油耗及NEDC循環工況百公里燃油消耗量計算結果如下所示：

圖2 各擋位等速油耗圖

圖3 NEDC循環工況油耗圖

計算結果表明，該車型NEDC循環工況百公里燃油消耗量為8.45L，該車型為7座MPV，油耗限值[6]為8.4L/100km，故該車型在開發過程中需采用優化發動機標定策略、優化車輛阻力、優化輪胎滾阻系數等方式進行車輛的油耗優化，保證最終車輛油耗在上市之前能夠達標。

4 結論

本文在汽車燃油經濟性理論的基礎上，結合實際工作的經驗公式，采用多元線性回歸理論進行燃油消耗率的擬合計算，在計算機程序的幫助下，計算得出綜合循環百公里油耗量。如需考慮開空調狀態的油耗值，則需要將空調壓縮機做為發動機負載進行計算。

從整個計算過程來看，燃油經濟性的綜合計算取決于多個因素。在發動機性能、整車速比、輪胎、車輛狀態等因素確定的前提下，此方法可以模擬得出汽車油耗數值，為車輛的后續開發提供依據。