王輝

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某客車?yán)鋮s系采用電子風(fēng)扇的節(jié)油率計(jì)算

王輝

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

客車?yán)鋮s系越來(lái)越多的采用電子風(fēng)扇替代機(jī)械風(fēng)扇，主要是因?yàn)闄C(jī)械風(fēng)扇耗能巨大，而電子風(fēng)扇的節(jié)能、節(jié)油效果得到了有效驗(yàn)證，但具體節(jié)油率一般都是在整車更換前后通過(guò)實(shí)際路試或油耗試驗(yàn)對(duì)比得來(lái)，成本高時(shí)間長(zhǎng)。如果前期通過(guò)仿真分析軟件進(jìn)行對(duì)比分析計(jì)算，可節(jié)省大量時(shí)間和成本，并且能模擬多種配置，以尋求最佳的節(jié)油效果。

電子風(fēng)扇；仿真；節(jié)油率

引言

根據(jù)國(guó)家GB 30510-2018《重型商用車輛燃料消耗量限值》標(biāo)準(zhǔn)要求，新的燃料消耗量限值將于2019年7月1日起實(shí)施，以本例計(jì)算的客車為例，為中級(jí)非城市客車，總長(zhǎng)7.2m，最大總質(zhì)量6000kg，按新規(guī)要求燃料消耗量限值由之前的15L/100kM降低到13.3L/100kM，需降低11.3%；如果該車用于營(yíng)運(yùn)，還需要滿足交通部JT/T 711-2016《營(yíng)運(yùn)客車燃料消耗量限值及測(cè)量方法》標(biāo)準(zhǔn)四階段油耗要求，相比三階段油耗需從16.4L/100kM降低到15.3L/100kM。在此背景下，各種節(jié)油技術(shù)層出不窮，電子風(fēng)扇在冷卻系上的應(yīng)用即是一例。本文將以某客車為例，通過(guò)AVL Cruise仿真計(jì)算軟件，分別計(jì)算整車在帶與不帶機(jī)械風(fēng)扇的情況下的等速和循環(huán)油耗，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的公式計(jì)算綜合油耗，對(duì)比得出節(jié)油率。

1 模型搭建

1.1 物理模型搭建

由于整車只計(jì)算經(jīng)濟(jì)性，物理模型只需基本的傳動(dòng)系和車輪即可，發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)量特性參數(shù)時(shí)不帶相關(guān)附件，因此凡是消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率的附件也要單獨(dú)加上以保證計(jì)算準(zhǔn)確性，最終搭載并連接好的整車物理模型如下圖所示：

圖1

1.2 相關(guān)參數(shù)輸入

1.2.1整車參數(shù)

整車參數(shù)中影響油耗計(jì)算的主要是阻力參數(shù)，常用的阻力參數(shù)的填寫有以下幾個(gè)選擇：

方法1 經(jīng)典公式

方法2 阻力特性表

方法3 阻力參數(shù)

推薦使用方法2和方法3，本例采用方法3。

1.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)輸入

影響油耗計(jì)算的主要是發(fā)動(dòng)機(jī)怠速油耗、外特性和萬(wàn)有特性，變速箱各檔速比和機(jī)械效率，后橋主減速比和機(jī)械效率，輪胎參數(shù)需輸入滾動(dòng)半徑，如果在整車阻力參數(shù)中選擇了方法1，還要激活輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)條件并填寫相關(guān)參數(shù)。

1.2.3附件參數(shù)輸入

附件為安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上并由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)且消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率的設(shè)備，本例中的附件有發(fā)電機(jī)、動(dòng)轉(zhuǎn)泵、風(fēng)扇，參數(shù)為在各發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下的功率或扭矩消耗數(shù)值。

2 計(jì)算任務(wù)設(shè)置

2.1 工信部油耗計(jì)算設(shè)置

工信部油耗需根據(jù)GB/T 27840-2011標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行C-WTVC循環(huán)工況進(jìn)行計(jì)算，分為市區(qū)、公路、高速三個(gè)循環(huán)工況，然后將三個(gè)工況的油耗結(jié)果輸入以下公式計(jì)算綜合油耗：

D為工況分配系數(shù)，因此需要設(shè)置三個(gè)循環(huán)工況計(jì)算任務(wù)，分別計(jì)算三個(gè)工況下的百公里油耗。

計(jì)算任務(wù)選擇Cycle Run，Driving Resistance設(shè)置與整車設(shè)置相同，Driver和Course均選擇Standard，Profile中將GB/T 27840-2011標(biāo)準(zhǔn)里表F.2的路譜數(shù)據(jù)輸入后，分別生成的路譜曲線如下。

市區(qū)工況：

圖2

公路工況：

圖3

高速工況：

圖4

2.2 交通部油耗計(jì)算任務(wù)設(shè)置

根據(jù)JT/T 711-2016標(biāo)準(zhǔn)要求，需進(jìn)行三個(gè)工況的油耗計(jì)算，分別是等速油耗Qu、加速油耗Qa和怠速油耗Ql，本例客車等級(jí)屬于中級(jí)，應(yīng)計(jì)算40kM/h、50kM/h、60kM/h、70kM/h、80kM/h車速下的油耗Qui和50kM/h-70kM/h的加速油耗，然后按以下公式分別計(jì)算等速油耗和綜合油耗：

其中Sa-加速工況加速距離（米），Ta-加速工況加速時(shí)間（秒），怠速油耗已知，因此需進(jìn)行設(shè)置的計(jì)算任務(wù)如下

2.2.1等速油耗任務(wù)設(shè)置

計(jì)算任務(wù)選擇Constant Drive-Run in all Gears，Driving Resistance設(shè)置與整車設(shè)置相同，Driver和Course均選擇Standard，車速測(cè)量點(diǎn)Velocity Measuring Points設(shè)置為40-80，步長(zhǎng)為10。

2.2.2加速任務(wù)設(shè)置

按標(biāo)準(zhǔn)要求需用直接檔完成加速過(guò)程，因此計(jì)算任務(wù)選擇Full Load Acceleration-Elasticity，Driving Resistance設(shè)置與整車設(shè)置相同，Driver和Course均選擇Standard，起始車速50kM/h，固定選擇速比為1的檔位，車速測(cè)量點(diǎn)Velocity Measuring Points設(shè)置為50-70，步長(zhǎng)為10。此任務(wù)可計(jì)算直接檔50kM/h-70kM/h的加速時(shí)間和距離。

2.2.3加速油耗任務(wù)設(shè)置

表1

計(jì)算任務(wù)選擇Cycle Run，Driving Resistance設(shè)置與整車設(shè)置相同，Driver和Course均選擇Standard，Profile中編輯路譜參數(shù)，起、終點(diǎn)車速為50kM/h、70kM/h，檔位為速比為1的檔位，將前一計(jì)算任務(wù)的加速時(shí)間結(jié)果輸入，生成路譜曲線。

至此，所有計(jì)算任務(wù)設(shè)置完成，檢查無(wú)誤后可直接進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算電子風(fēng)扇時(shí)，因電子風(fēng)扇能量來(lái)源與發(fā)電機(jī)，因此只要在模型中斷開(kāi)機(jī)械風(fēng)扇與發(fā)動(dòng)機(jī)的信號(hào)連接，并將發(fā)電機(jī)參數(shù)變更為匹配電子風(fēng)扇狀態(tài)即可。

3 計(jì)算結(jié)果（表1）

4 結(jié)論

用電子風(fēng)扇代替機(jī)械風(fēng)扇可以達(dá)到明顯的節(jié)油效果，根據(jù)工信部標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算節(jié)油率達(dá)到7.54%，根據(jù)交通部標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算節(jié)油率達(dá)到5.28%，為整車實(shí)際搭載和道路試驗(yàn)提供了理論依據(jù)。

[1] 余志生.汽車?yán)碚?第五版[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[2] 中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部. GB 30510-2018 重型商用車輛燃料消耗量限值[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2018.

[3] 工業(yè)和信息化部.GB/T 27840-2011重型商用車輛燃料消耗量測(cè)量方法[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012.

[4] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.JT/T 711-2016營(yíng)運(yùn)客車燃料消耗量限值及測(cè)量方法[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2017.

Calculation of Fuel Saving Rate of Electric Fan in Cooling System

Wang Hui

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd, Anhui Hefei 230601 )

More and more electric fans are used to replace mechanical fans in the cooling system of bus, mainly because of the huge energy consumption of mechanical fans, the energy saving and oil saving effect of the electronic fan has been effectively verified, but the specific fuel saving rate is obtained through road test comparison, with high cost and long time. If the comparative analysis calculation is carried out by simulation software in the early stage, a lot of time and cost can be saved and multiple configurations can be simulated to seek the optimal fuel saving effect.

electric fan; simulation;oil-saving rate

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1671-7988(2018)24-100-03

U463

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1671-7988(2018)24-100-03

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王輝，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.035