陳國輝，任平，夏廣飛，華從波

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

隨著我國對(duì)排放和油耗標(biāo)準(zhǔn)的不斷加嚴(yán)，各大汽車廠商對(duì)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)注也上升到了一個(gè)更高的層次。為提高運(yùn)行效率，降低運(yùn)營成本，在車型的設(shè)計(jì)之初就能夠估算出車輛的油耗值，并采用相應(yīng)的措施進(jìn)行油耗達(dá)標(biāo)顯得尤為重要。

本文采用多元線性回歸的理論，結(jié)合理論與經(jīng)驗(yàn)公式，依托計(jì)算機(jī)程序計(jì)算獲得車輛NEDC工況下的燃油消耗數(shù)值，為自主研究和計(jì)算車輛油耗提供了一條切實(shí)可行的方案。

1 燃油消耗率的理論依據(jù)

發(fā)動(dòng)機(jī)全工況燃油消耗率的計(jì)算目前通用的方法是采用線性回歸的理論[1-3]，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率b1可看做轉(zhuǎn)速和扭矩(n,T)的函數(shù)，依據(jù)理論，建立模型如下：

式中：b1～ bd為燃油消耗率；n1～ nd為轉(zhuǎn)速；T1～Td為轉(zhuǎn)矩；a1～ ak為模型待定系數(shù)；e1～ed為隨機(jī)誤差；t多項(xiàng)式的最高次冪，一般取2[1-3]；k是多項(xiàng)式項(xiàng)數(shù)，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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)是由1部（市區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)）和2部（市郊運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)）組成，如下圖所示：

圖1 NEDC循環(huán)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(gè)基本過程組成。車輛在怠速時(shí)，燃油消耗率可直接由臺(tái)架測得，乘以怠速時(shí)間即為怠速油耗量。

車輛在等速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nz可由車速uz確定，計(jì)算公式[5]為，其中i0為主減速比，ig為某擋位速比，nz為轉(zhuǎn)速，r為車輪滾動(dòng)半徑。行駛阻力Fz是車速uz的二次函數(shù)，A、B、C為待定系數(shù)，可由道路滑行試驗(yàn)得到。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩Tz與車輛的行駛阻力Fz的關(guān)系為為傳動(dòng)效率。通過轉(zhuǎn)速nz和轉(zhuǎn)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(shí)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(gè)小區(qū)間，分別對(duì)各個(gè)車速進(jìn)行燃油消耗率的計(jì)算。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)矩Tz與等速工況相同，克服加速阻力的所需的轉(zhuǎn)矩， 是汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，經(jīng)驗(yàn)公式為，m為整車質(zhì)量，a為當(dāng)前加速度。以轉(zhuǎn)速nz和轉(zhuǎn)矩Tz+Ta做為輸入條件，通過公式（1）可獲得當(dāng)前車速下的燃油消耗率Qt1。當(dāng)獲得所有加速行駛工況下各個(gè)車速的燃油消耗率時(shí)，即可采用公式[5]計(jì)算得出整個(gè)加速過程的燃油消耗量。

等減速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)屬于強(qiáng)制怠速狀態(tài)，其單位時(shí)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(jì)算

以我公司某車型為例，計(jì)算該車型百公里燃油消耗量，判斷是否滿足國標(biāo)要求。該車的基本參數(shù)如下：

表1 某車型基本參數(shù)表

發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性如下表所示：

表2 發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性表（部分）

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

圖2 各擋位等速油耗圖

圖3 NEDC循環(huán)工況油耗圖

計(jì)算結(jié)果表明，該車型NEDC循環(huán)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(fā)過程中需采用優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定策略、優(yōu)化車輛阻力、優(yōu)化輪胎滾阻系數(shù)等方式進(jìn)行車輛的油耗優(yōu)化，保證最終車輛油耗在上市之前能夠達(dá)標(biāo)。

4 結(jié)論

本文在汽車燃油經(jīng)濟(jì)性理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際工作的經(jīng)驗(yàn)公式，采用多元線性回歸理論進(jìn)行燃油消耗率的擬合計(jì)算，在計(jì)算機(jī)程序的幫助下，計(jì)算得出綜合循環(huán)百公里油耗量。如需考慮開空調(diào)狀態(tài)的油耗值，則需要將空調(diào)壓縮機(jī)做為發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載進(jìn)行計(jì)算。

從整個(gè)計(jì)算過程來看，燃油經(jīng)濟(jì)性的綜合計(jì)算取決于多個(gè)因素。在發(fā)動(dòng)機(jī)性能、整車速比、輪胎、車輛狀態(tài)等因素確定的前提下，此方法可以模擬得出汽車油耗數(shù)值，為車輛的后續(xù)開發(fā)提供依據(jù)。