輕型汽油車達(dá)標(biāo)第三階段油耗標(biāo)定方法

李曉東， 張 煒， 韓 偉

（1.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，吉林 長(zhǎng)春 130012；2.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012；3.國(guó)家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 整車排放實(shí)驗(yàn)室，湖北 襄陽(yáng) 441004）

0 引 言

隨著國(guó)內(nèi)油價(jià)持續(xù)上漲，城市交通擁擠狀況無(wú)法得到改善，更加節(jié)能環(huán)保的電動(dòng)車、混合動(dòng)力車在汽車市場(chǎng)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。我國(guó)政府鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)汽車廠商進(jìn)行新能源汽車的研發(fā)、生產(chǎn)，進(jìn)而進(jìn)入市場(chǎng)化、規(guī)?；痆1]。

自2006年以來(lái)，政府有關(guān)部門就不斷提及開發(fā)節(jié)能減排車市場(chǎng)給予財(cái)政支持的優(yōu)惠，現(xiàn)在這一意見終于落到了實(shí)處?！肮?jié)能產(chǎn)品惠民工程”使得這項(xiàng)財(cái)政支持變得有章可循，企業(yè)不用左顧右盼，可以全心全意地投入到研發(fā)之中。

節(jié)能減排是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的大方向，相比其它行業(yè)而言，環(huán)保的議題對(duì)于汽車行業(yè)的影響相對(duì)更加明顯。2009年，政府推出了1.6L以下排量車型購(gòu)置稅減半的政策，掀起了人們對(duì)小排量車型的熱情[2]。2010年初，購(gòu)置稅優(yōu)惠政策縮減為25%，招致而來(lái)的是各方費(fèi)解的聲音。此刻及時(shí)推出惠民工程，也說(shuō)明政府用另外一種方式對(duì)節(jié)能減排進(jìn)行推廣。據(jù)了解，目前公布的節(jié)能惠民政策即將終結(jié)，并將迎來(lái)新的苛刻的節(jié)能新政[3－4]。因此，消費(fèi)者購(gòu)車時(shí)，在參考這些車型目錄的同時(shí)，還要根據(jù)自身的需要和實(shí)際情況，選擇真正適合自己的車型。多看、多選、多比較，選擇真正性價(jià)比高、超值的車型才是王道[5]。

文中在滿足國(guó)標(biāo)第二階段油耗限值基礎(chǔ)上對(duì)樣車進(jìn)行開發(fā)研究，使其具備滿足節(jié)能汽車要求的能力。主要通過使用BSG啟停裝置、更換小變速比變速箱以及使用低滾阻力輪胎來(lái)對(duì)樣車的油耗進(jìn)行對(duì)比，以達(dá)到降油耗的目的。

1 BSG怠速啟停裝置

BSG是一種具備怠速停機(jī)功能的輕度混合動(dòng)力技術(shù)。通常節(jié)油10%以下，電機(jī)不直接參與驅(qū)動(dòng)，主要用于啟動(dòng)和回收制動(dòng)能量。

DFM混合動(dòng)力轎車采用雙軸并聯(lián)微混混合動(dòng)力技術(shù)，應(yīng)用起動(dòng)發(fā)電一體電機(jī)及其控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)汽車在等待紅燈和堵車時(shí)停車停機(jī)和當(dāng)車輛識(shí)別到駕駛員有起步意圖時(shí)快速起動(dòng)的功能。消除了整車在怠速工況時(shí)的油耗、排放與噪聲。

BSG樣車整車工作包括以下特點(diǎn)：

車輛實(shí)現(xiàn)停車停機(jī)及識(shí)別到駕駛員有起步意圖時(shí)快速起動(dòng)的功能，停機(jī)狀態(tài)通過實(shí)時(shí)監(jiān)控信號(hào)，發(fā)現(xiàn)真空助力器主缸內(nèi)真空度不夠時(shí)、蓄電池電壓過低時(shí)控制器能夠主動(dòng)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，保證行車安全。

相比基礎(chǔ)車，DFM7161B1（BSG）混合動(dòng)力轎車具有更優(yōu)的經(jīng)濟(jì)性，更加環(huán)保。

在發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)之間采用皮帶傳動(dòng)方式進(jìn)行動(dòng)力傳輸，電機(jī)集成了啟動(dòng)／發(fā)電一體式功能，實(shí)現(xiàn)整車Stop／Start功能與整車用電系統(tǒng)發(fā)電。

BSG樣車降低油耗的原理：

BSG樣車在冷啟動(dòng)時(shí)仍然由發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式（熱機(jī)狀態(tài)）后，怠速工況時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，因此，保證了怠速工況時(shí)的零排放并消除了怠速工況油耗，使樣車的市區(qū)循環(huán)油耗降低10%，綜合油耗值降低4.0%～5.0%。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)對(duì)蓄電池充電，大容量的鉛酸電池負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和提供電能。

某款BSG樣車啟動(dòng)僅需0.4s，快速、平穩(wěn)。借助一個(gè)ECO OFF按鈕，可在經(jīng)濟(jì)模式與傳統(tǒng)模式間輕松隨意切換，組合儀表上的ECO狀態(tài)燈有自動(dòng)提示功能，更會(huì)給駕駛者帶來(lái)極大的便利。

2 低滾阻力輪胎的影響

汽車燃油經(jīng)濟(jì)性受到行駛阻力F的影響，而汽車行駛阻力F一般可由下式計(jì)算（忽略坡度阻力和加速阻力的情況）：

式中：Ff—— 汽車的滾動(dòng)阻力，N；

Fw—— 汽車受到的空氣阻力，N。

輪胎在滾動(dòng)過程中必然存在滾動(dòng)阻力，滾動(dòng)阻力又直接影響著汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。因此，降低輪胎的滾動(dòng)阻力成為減小汽車燃油消耗的一項(xiàng)重要措施。而滾動(dòng)阻力與滾動(dòng)阻力系數(shù)密切相關(guān)，滾動(dòng)阻力系數(shù)又與路面種類、行駛速度、輪胎構(gòu)造與所用材料和輪胎氣壓等因素有關(guān)。因此，可從這些方面尋求減少燃油消耗的途徑[1]。

3 變速比的優(yōu)化

對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)選，以燃油經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)作為響應(yīng)，根據(jù)實(shí)際需要，綜合循環(huán)工況下的百公里油耗作為燃油經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，把發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、主減速器作為試驗(yàn)設(shè)計(jì)因子，選擇最佳的匹配方案[6－8]。

將樣車變速箱主減速比由4.538調(diào)整為4.286，而各級(jí)減速比保持不變。通過變速箱變速比的優(yōu)化，從而達(dá)到降低油耗的目的。

4 試驗(yàn)情況

4.1 車輛信息

樣車參數(shù)見表1。

表1 試驗(yàn)車輛參數(shù)信息

4.2 試驗(yàn)項(xiàng)目及參照標(biāo)準(zhǔn)

參照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB／T19233－2008《輕型汽車燃料消耗量試驗(yàn)方法》，GB19578－2004《乘用車燃料消耗量限值》。

試驗(yàn)內(nèi)容：通過測(cè)定汽車在模擬市區(qū)和市郊工況循環(huán)下的二氧化碳（CO2），一氧化碳（CO）和碳?xì)浠衔铮℉C）排放量，用碳平衡法來(lái)計(jì)算燃料消耗量。

4.3 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果

4.3.1 BSG樣車試驗(yàn)方案及結(jié)果

在BSG樣車上分別進(jìn)行原始狀態(tài)（即ECO模式關(guān)閉）和啟停狀態(tài)（ECO模式開啟）的NEDC（New European Driving Cycle）循環(huán)油耗測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果見表2和表3。

表2 第一次NEDC循環(huán)油耗測(cè)試結(jié)果 L／（100km）

表3 第二次NEDC循環(huán)油耗測(cè)試結(jié)果 L／（100km）

ECO是指Economic經(jīng)濟(jì)模式，即怠速熄火狀態(tài)。

結(jié)果表明，BSG啟停裝置可以使樣車的市區(qū)循環(huán)油耗降低10%，市郊油耗降低較小，綜合油耗可以降低5%。原因即市區(qū)工況循環(huán)中車輛怠速工況較多，使用BSG啟停裝置后可以減少怠速時(shí)的CO2排放，從而降低油耗。4.3.2 低滾阻力輪胎試驗(yàn)方案

將上方案中BSG樣車分別換裝原裝輪胎和低滾阻力輪胎，磨合后進(jìn)行道路阻力滑行并進(jìn)行NEDC工況法油耗試驗(yàn)，道路阻力滑行結(jié)果對(duì)比如圖1所示。

普通輪胎道路阻力曲線：

低滾阻力輪胎道路阻力曲線：

圖1 道路阻力滑行對(duì)比圖

分別采取各自的道路阻力滑行曲線所測(cè)得的NEDC工況法油耗試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 不同道路阻力滑行條件下油耗測(cè)試結(jié)果

通過兩種不同阻力輪胎的油耗試驗(yàn)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，通過換裝低滾阻力輪胎后油耗略有減低，大約為1.0%～2.0%，因?yàn)檩喬サ牟牧霞敖拥孛娣e的變化使得車輛的道路阻力系數(shù)有所降低，從而降低了油耗。

4.3.3 小速比試驗(yàn)方案及結(jié)果

將BSG樣車換裝小速比變速箱后的油耗試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5。

表5 小速比變速箱油耗測(cè)試結(jié)果 L／（100km）

試驗(yàn)結(jié)果表明，通過換裝小速比變速箱后，油耗降低約3.0%～4.0%。

4.3.4 組合試驗(yàn)方案

1）原車變速箱（主減速比：4.538），原車輪胎。

NEDC工況油耗試驗(yàn)（ECO模式開啟和關(guān)閉分別測(cè)試）。

2）換裝小速比變速箱（主減速比：4.286），原車輪胎。

NEDC工況油耗試驗(yàn)（ECO模式開啟和關(guān)閉分別測(cè)試）。

3）小速比變速箱狀態(tài)下，換裝低滾阻輪胎（輪胎為米其林規(guī)格型號(hào)與BF3做低滾阻輪胎試驗(yàn)所使用胎相同）。

NEDC工況油耗試驗(yàn)（ECO模式開啟和關(guān)閉分別測(cè)試）。

注1：ECO模式為發(fā)動(dòng)機(jī)怠速停機(jī)熄火狀態(tài)。

注2：在做換裝低滾阻輪胎做NEDC工況法油耗試驗(yàn)前，需要用低滾阻輪胎重新做滑行試驗(yàn)，更新滑行曲線參數(shù)后再上轉(zhuǎn)轂，阻力對(duì)比見表6。

表6 兩種輪胎阻力系數(shù)對(duì)比

4）試驗(yàn)結(jié)果。兩輛樣車分別在3種模式（原車模式、小速比變速箱模式及小速比＋低滾輪胎模式）下進(jìn)行兩種狀態(tài)（ECO關(guān)閉與開啟）的油耗試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 不同樣車3種模式下油耗測(cè)試結(jié)果

5 試驗(yàn)結(jié)論及建議

幾種方法組合使用的對(duì)比圖如圖2所示。

圖2 不同模式下油耗測(cè)試結(jié)果

1）試驗(yàn)結(jié)果表明，以上各種減低油耗的措施是有效的，BSG啟停技術(shù)可以使油耗降低4.0%～5.0%，小速比變速箱可以使油耗降低3.0%～4.0%，低滾阻力輪胎可以使油耗降低1.0%～2.0%左右，通過幾種方式的合適組合既可以帶來(lái)經(jīng)濟(jì)成本的降低，也可以使油耗降低至合理的水平，達(dá)到第三階段6.9L／（100km）的限值。

2）幾種有效的降油耗措施如何合理搭配使用是車輛達(dá)到更嚴(yán)限值的根本。幾種方式搭配組合無(wú)法達(dá)到1＋1＝2的效果，因此還需要進(jìn)一步的開發(fā)研究，盡可能使各項(xiàng)降油耗措施發(fā)揮到最好。

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