發(fā)動(dòng)機(jī)性能綜合評(píng)價(jià)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)*

何照 于鎰隆 王勇 徐俊芳 高海洋 黎蘇 劉懿 張淼

（1-中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心天津3003002-河北工業(yè)大學(xué)3-天津大學(xué)）

·綜述·

發(fā)動(dòng)機(jī)性能綜合評(píng)價(jià)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)*

何照1，2于鎰隆1王勇1徐俊芳1高海洋1黎蘇2劉懿3張淼3

（1-中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心天津3003002-河北工業(yè)大學(xué)3-天津大學(xué)）

如何評(píng)價(jià)一款發(fā)動(dòng)機(jī)的性能優(yōu)劣，是發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)一直關(guān)注的重要研究?jī)?nèi)容之一。分析描述了國(guó)內(nèi)外三大發(fā)動(dòng)機(jī)的評(píng)選活動(dòng)體系，指出了現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)價(jià)體系存在的不足，分析闡述了國(guó)內(nèi)外對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)價(jià)的研究方法。說(shuō)明了發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)價(jià)常用指標(biāo)，指出了發(fā)動(dòng)機(jī)性能客觀動(dòng)態(tài)綜合評(píng)價(jià)的趨勢(shì)。

綜合評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)方法發(fā)動(dòng)機(jī)性能

引言

隨著人們生活需求的提高、能源與環(huán)境的發(fā)展，人們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、排放、噪聲等方面的綜合性能要求越來(lái)越高。與此同時(shí)，評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)性能的方法也在不斷變化。發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)價(jià)過(guò)程中需要考慮的因素很多，雖然在不同的時(shí)期，對(duì)于不同用途的機(jī)器有不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但各個(gè)生產(chǎn)廠商及廣大的消費(fèi)群體都希望了解發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能和優(yōu)劣程度。然而，在當(dāng)今的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)性能綜合評(píng)價(jià)體系中，其性能評(píng)價(jià)方式一般基于整車(chē)，通過(guò)評(píng)審員的主觀感受，再結(jié)合相關(guān)性能數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)，這樣就會(huì)使評(píng)價(jià)結(jié)果中占有較大的主觀成分，這樣的評(píng)價(jià)也不便于操作。那么如何客觀地評(píng)價(jià)一款發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能是我們所關(guān)注的。

本文從國(guó)內(nèi)外三大發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選活動(dòng)的發(fā)展情況分析著手，闡述主觀評(píng)價(jià)的不足；又對(duì)國(guó)內(nèi)外對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整體評(píng)價(jià)方法研究現(xiàn)狀加以總結(jié)并分析常用的發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)價(jià)指標(biāo)，指出發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)價(jià)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)內(nèi)外評(píng)價(jià)活動(dòng)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外較知名的發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)價(jià)評(píng)選活動(dòng)有“中國(guó)心”十佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選、沃德十佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選、國(guó)際年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選。三種評(píng)選活動(dòng)的實(shí)施方法大致相似，評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，都是基于發(fā)動(dòng)機(jī)在車(chē)載狀態(tài)通過(guò)評(píng)委駕駛感受，采用投票或打分的方式。評(píng)審團(tuán)隊(duì)都是以雜志社為主體的主辦方聘請(qǐng)的業(yè)內(nèi)知名專(zhuān)家或者記者，通過(guò)評(píng)審團(tuán)隊(duì)乘駕搭載發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)輛，然后對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能做出評(píng)估?；顒?dòng)以參加評(píng)選的汽車(chē)廠商自主報(bào)名并提供相關(guān)評(píng)選資料的方式實(shí)施，有的評(píng)選還對(duì)參賽的發(fā)動(dòng)機(jī)有整車(chē)銷(xiāo)售價(jià)格、銷(xiāo)售市場(chǎng)、量產(chǎn)等附加要求。

1.1 “中國(guó)心”十佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選

國(guó)內(nèi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的評(píng)價(jià)活動(dòng)起步相對(duì)較晚，較知名的是“中國(guó)心”十佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選活動(dòng)。該活動(dòng)從2006年開(kāi)始，由《汽車(chē)與運(yùn)動(dòng)》雜志主辦，是國(guó)內(nèi)有影響力的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選活動(dòng)。擁有專(zhuān)家評(píng)審委員會(huì)和技術(shù)咨詢(xún)委員會(huì)兩大技術(shù)機(jī)構(gòu)，擁有中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)、中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)汽車(chē)行業(yè)分會(huì)、中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)、中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心、中國(guó)汽車(chē)工程研究院等支持單位[1]，評(píng)選的結(jié)果被稱(chēng)為中國(guó)國(guó)內(nèi)十佳發(fā)動(dòng)機(jī)。相應(yīng)地，美國(guó)沃德十佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選活動(dòng)評(píng)出的十佳發(fā)動(dòng)機(jī)被稱(chēng)作世界十佳發(fā)動(dòng)機(jī)。

“中國(guó)心”評(píng)價(jià)活動(dòng)通過(guò)以下五項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)異：

1）動(dòng)力性——依據(jù)廠家提供的功率、扭矩、升功率數(shù)據(jù)明細(xì)；

2）技術(shù)先進(jìn)性——依據(jù)設(shè)計(jì)理念、新技術(shù)應(yīng)用程度及效果；

3）市場(chǎng)表現(xiàn)——依據(jù)市場(chǎng)表現(xiàn)及口碑；

4）節(jié)能減排——依據(jù)第三方檢測(cè)報(bào)告；

5）現(xiàn)場(chǎng)評(píng)測(cè)——依據(jù)評(píng)委在實(shí)際場(chǎng)地路試的感受。

其中，最后一項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)測(cè)是評(píng)委們從靜態(tài)觀察、電控標(biāo)定、NVH（噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度）性能、啟動(dòng)性能、起步性能、急加速性能、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、加速響應(yīng)時(shí)間等方面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行打分?！爸袊?guó)心”活動(dòng)組委會(huì)邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)業(yè)界高校、科研機(jī)構(gòu)和媒體界的10到15位專(zhuān)家組成評(píng)審團(tuán)隊(duì)，對(duì)入圍發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行評(píng)估打分，不同的評(píng)選內(nèi)容有不同的權(quán)重，最后將每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的得分累加按高低名次選出前十名成為中國(guó)十佳發(fā)動(dòng)機(jī)。參加評(píng)選的廠商要提供參賽發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)及資料，這些全部作為評(píng)審團(tuán)隊(duì)的參考。在評(píng)審的過(guò)程中，評(píng)審團(tuán)會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能、技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、排放性、市場(chǎng)表現(xiàn)以及發(fā)動(dòng)機(jī)和整車(chē)的配載性做出全面的評(píng)估。

活動(dòng)中組委會(huì)先對(duì)五項(xiàng)評(píng)選指標(biāo)規(guī)定相應(yīng)的權(quán)重，即

1）動(dòng)力性指標(biāo)：權(quán)重0.2；

2）技術(shù)先進(jìn)性指標(biāo)：權(quán)重0.2；

3）市場(chǎng)表現(xiàn)指標(biāo)：權(quán)重0.15；

4）節(jié)能減排指標(biāo)：權(quán)重0.2；

5）主觀感受指標(biāo)：權(quán)重0.25。

評(píng)估時(shí)，每項(xiàng)指標(biāo)是100分，當(dāng)每個(gè)評(píng)審專(zhuān)家打完分后，去掉一個(gè)最高分和一個(gè)最低分，然后對(duì)剩下的分?jǐn)?shù)求平均。得到的分?jǐn)?shù)再乘以該項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，得出每項(xiàng)指標(biāo)的得分，最后將五項(xiàng)指標(biāo)的得分累加，就得到該款發(fā)動(dòng)機(jī)的總得分，以此排序評(píng)出中國(guó)的十佳發(fā)動(dòng)機(jī)。

1.2 沃德十佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選

沃德十佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選活動(dòng)在國(guó)際上享有盛名[2]，也被稱(chēng)作世界十佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選，此項(xiàng)評(píng)選活動(dòng)是由美國(guó)汽車(chē)雜志《Ward's Auto Word》創(chuàng)辦，始于1994年，主要是對(duì)美國(guó)本土銷(xiāo)售的量產(chǎn)汽車(chē)搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行評(píng)選。提名參選的發(fā)動(dòng)機(jī)有兩個(gè)限制性要求，即必須是量產(chǎn)車(chē)搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)，且車(chē)的售價(jià)不超過(guò)6萬(wàn)美元，也就是限于量產(chǎn)、大眾化發(fā)動(dòng)機(jī)參選。這種限制保障評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)的通用性和實(shí)用性。評(píng)選活動(dòng)主要通過(guò)以下三方面的發(fā)動(dòng)機(jī)性能、油耗、噪聲、振動(dòng)、精致度及其相關(guān)技術(shù)，綜合評(píng)價(jià)量產(chǎn)、限價(jià)位、車(chē)載發(fā)動(dòng)機(jī)：

1）發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、振動(dòng)、舒適性；

2）燃油效率；

3）技術(shù)創(chuàng)新。該雜志委任的評(píng)委駕駛候選車(chē)輛經(jīng)過(guò)實(shí)際的道路測(cè)試，針對(duì)項(xiàng)目做全面的評(píng)比。

每年的沃德十佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選活動(dòng)為期一般在兩個(gè)月左右，它不是在實(shí)驗(yàn)室針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)本身進(jìn)行評(píng)估，而是通過(guò)評(píng)委駕駛搭載發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)輛，實(shí)際感受發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、排放、噪聲、燃油經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，沃德的評(píng)委們還需要考慮：在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的動(dòng)力性；發(fā)動(dòng)機(jī)和整車(chē)的配合；有無(wú)創(chuàng)新技術(shù)；有無(wú)競(jìng)爭(zhēng)性；真實(shí)路況下的燃油經(jīng)濟(jì)性；發(fā)動(dòng)機(jī)是否是整車(chē)的銷(xiāo)售亮點(diǎn)等。

1.3 國(guó)際年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選

有“發(fā)動(dòng)機(jī)界奧斯卡”之稱(chēng)的國(guó)際年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選，是業(yè)界最具權(quán)威的年度汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選活動(dòng)之一。該項(xiàng)評(píng)選是由全球著名發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)業(yè)技術(shù)刊物《Engine Technology International》主辦，由英國(guó)最大的專(zhuān)業(yè)汽車(chē)技術(shù)刊物出版集團(tuán)UKIP Media& Events Automotive Magazines發(fā)布。全球發(fā)動(dòng)機(jī)的評(píng)選團(tuán)隊(duì)是由來(lái)自35個(gè)國(guó)家的87位資深專(zhuān)業(yè)汽車(chē)記者（2013年度數(shù)據(jù)，他們來(lái)自美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)、日本、澳大利亞、英國(guó)、巴西、加拿大、印度、德國(guó)、法國(guó)、意大利、韓國(guó)、南非、羅馬尼亞等國(guó)家，每年會(huì)有小幅度的調(diào)整）組成。

國(guó)際年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選過(guò)程中，評(píng)委需了解所參選發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)，并通過(guò)駕駛搭載參選發(fā)動(dòng)機(jī)的新型車(chē)輛，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)投票評(píng)估。主要考核發(fā)動(dòng)機(jī)最高的動(dòng)力性、最好的舒適度、最優(yōu)的燃油經(jīng)濟(jì)性，并考核技術(shù)革新程度、工程實(shí)際表現(xiàn)。

國(guó)際年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)大獎(jiǎng)分：年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)排量類(lèi)、年度最佳綠色發(fā)動(dòng)機(jī)、最佳性能發(fā)動(dòng)機(jī)、最新發(fā)動(dòng)機(jī)、最佳國(guó)際發(fā)動(dòng)機(jī)。其中，依據(jù)排量又分為不超過(guò)1.0L的年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)，1.0L～1.4L的年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)，1.4L～1.8L的年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)，1.8L～2.0L的年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)，2.0L～2.5L的年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)，2.5L～3.0L的年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)，3.0L～4.0L的年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)，4.0L以上的年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)等八個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。先前還設(shè)有最佳概念發(fā)動(dòng)機(jī)、最佳生態(tài)友好型發(fā)動(dòng)機(jī)，2014年開(kāi)始設(shè)最佳綠色發(fā)動(dòng)機(jī)。

國(guó)際年度最佳發(fā)動(dòng)機(jī)參賽及評(píng)選要求有以下五點(diǎn)：

1）參賽的發(fā)動(dòng)機(jī)都必須裝載在某款乘用車(chē)上，且該車(chē)型已在多國(guó)銷(xiāo)售；

2）最佳綠色發(fā)動(dòng)機(jī)的要求是以設(shè)計(jì)與燃料經(jīng)濟(jì)性為重點(diǎn)，并采用智能技術(shù)和引擎子系統(tǒng)減少各種排放，包括顆粒物和氮氧化物；

3）最佳性能發(fā)動(dòng)機(jī)的要求專(zhuān)門(mén)針對(duì)動(dòng)力性要求較高的商用車(chē)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，或者搭載在追求動(dòng)力性能的車(chē)輛上的發(fā)動(dòng)機(jī)；

4）必須是在評(píng)選日期前一年內(nèi)推出的發(fā)動(dòng)機(jī)；

5）八種排量級(jí)別最佳發(fā)動(dòng)機(jī)和年度最佳綠色發(fā)動(dòng)機(jī)將全部入圍年度最佳國(guó)際發(fā)動(dòng)機(jī)獎(jiǎng)。

評(píng)分規(guī)則是評(píng)審團(tuán)隊(duì)通過(guò)駕駛的主觀印象對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性、平滑度、噪聲、駕駛性能等做出判斷并給出點(diǎn)數(shù)。每個(gè)評(píng)委擁有25個(gè)點(diǎn)，獎(jiǎng)給他們喜歡的5臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，每個(gè)評(píng)委給一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)最多不能超過(guò)15點(diǎn)，最低不能低于1個(gè)點(diǎn)，而且發(fā)動(dòng)機(jī)不能并列榜首[3]。

以上國(guó)內(nèi)外三大發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選活動(dòng)明顯以評(píng)委的主觀評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，從評(píng)選過(guò)程而言，都是基于整車(chē)來(lái)體驗(yàn)感受發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，這樣就會(huì)由于人為因素、發(fā)動(dòng)機(jī)與整車(chē)的匹配因素等影響，使得對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能評(píng)價(jià)不夠客觀。每款發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)都參考生產(chǎn)商提供的性能數(shù)據(jù)，而每個(gè)生產(chǎn)商的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試環(huán)境、測(cè)試條件等難免會(huì)存在差異，這樣也使得評(píng)價(jià)過(guò)程有失客觀。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)性能評(píng)價(jià)方法

在發(fā)動(dòng)機(jī)性能的評(píng)價(jià)方法方面，國(guó)內(nèi)外也早有學(xué)者和機(jī)構(gòu)開(kāi)始研究。

1999年，熊鷹等[4]對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整體設(shè)計(jì)方案的模糊評(píng)價(jià)做了研究。他們使用模糊評(píng)價(jià)法，先確定有m個(gè)目標(biāo)，記為u1，u2……um，確定有n個(gè)評(píng)價(jià)方案，記為v1，v2……vn，然后對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)ui做單目標(biāo)評(píng)價(jià)，確定對(duì)評(píng)價(jià)方案vj的隸屬度rij，得到總的評(píng)價(jià)矩陣。再用相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)修正得到新的評(píng)價(jià)矩陣，最后計(jì)算出每種設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，從中選出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

2002年，柴保明等[5]就發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能的綜合評(píng)價(jià)做出過(guò)研究。他們用模糊評(píng)價(jià)法建立了相應(yīng)的模型，建立的這種模型是對(duì)象n臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，記為xi，i= 1……n；每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)要測(cè)m個(gè)指標(biāo)記為Ij，j=1……m；每個(gè)指標(biāo)分成p個(gè)等級(jí)，記為Pk。然后代入相應(yīng)的算式求出權(quán)重，得出權(quán)重的判斷矩陣，最后求出多指標(biāo)綜合測(cè)度評(píng)價(jià)矩陣，直到最后計(jì)算出每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的得分，以此評(píng)價(jià)多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的相對(duì)優(yōu)劣程度。

2010年，毛彩云等[6]在模糊評(píng)價(jià)法的基礎(chǔ)上，以Visual FoxPro為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了交互性能良好的計(jì)算機(jī)輔助評(píng)價(jià)系統(tǒng)。對(duì)于同一型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)性能的合格與否提供了方便快捷的檢驗(yàn)方法。這種模型通過(guò)實(shí)例得出有效性，一定程度上對(duì)比了不同發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能優(yōu)劣。

以上三種方法采用的計(jì)算模型，使用一種模糊算法，其權(quán)重較大影響評(píng)價(jià)結(jié)果而又無(wú)法精確。其次是模型只能簡(jiǎn)單地比較某幾臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)之間綜合性能的相對(duì)優(yōu)劣，如果只是對(duì)單獨(dú)的一臺(tái)新式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)就會(huì)因缺少龐大數(shù)據(jù)庫(kù)的支持而無(wú)法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能準(zhǔn)確定位。計(jì)算機(jī)輔助評(píng)價(jià)系統(tǒng)，適合在生產(chǎn)線針對(duì)生產(chǎn)的某種型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)，鑒別是否合乎生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)外學(xué)術(shù)及研究機(jī)構(gòu)，對(duì)汽車(chē)及發(fā)動(dòng)機(jī)的評(píng)價(jià)研究，針對(duì)整車(chē)某些局部或整體性能的比較多，比如1999年，K.Senthil Kumar等[7]對(duì)車(chē)輛質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)；2000年，Changfu Zong等[8]對(duì)車(chē)輛處理和穩(wěn)定的閉環(huán)綜合評(píng)價(jià)方法的研究，Zdenek Vintr等[9]對(duì)車(chē)輛的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法的可靠性的研究；2013年，Yuan Qu等[10]對(duì)車(chē)身剛度評(píng)價(jià)方法的研究；2010年，Claudio G.Fernandes等[11]對(duì)CAE車(chē)輛動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)的研究；2003年，Masao Okawa[12]對(duì)汽車(chē)前照燈的可見(jiàn)性評(píng)價(jià)方法的研究；2005年Elliott Noel等[13]對(duì)車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法的研究。單獨(dú)針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能評(píng)價(jià)的研究較少，但也有針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)某項(xiàng)性能的評(píng)價(jià)。

2002年，Andrzej Niewczas等[14]對(duì)加快評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)耐久性方法做了研究，其方法極大節(jié)省了評(píng)價(jià)研究發(fā)動(dòng)機(jī)耐久性的時(shí)間。他們基于活塞、活塞環(huán)、氣缸的摩擦模型，先做出隨機(jī)磨損的正態(tài)分布N（z，σz），在試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)量磨損z和標(biāo)準(zhǔn)偏差σz，由公式再求出在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的磨損程度和標(biāo)準(zhǔn)偏差，然后由公式算出磨損的近似誤差Sz和標(biāo)準(zhǔn)偏差的近似誤差Sσz。再在給定的預(yù)測(cè)時(shí)間內(nèi)求出預(yù)測(cè)偏差，磨損的平均誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差的平均誤差，最后求出失效概率F（t）的曲線圖，在圖線上截取2/3對(duì)應(yīng)的橫軸就是發(fā)動(dòng)機(jī)的允許耐久時(shí)間。這種方法對(duì)于快速研究評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性具有較好的有效性。

2013年，Masahito Saitou等[15]用一維發(fā)動(dòng)機(jī)模型，對(duì)摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗的評(píng)價(jià)方法做了研究。此項(xiàng)研究根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件、著火特征、發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦特征等一系列條件的一維模擬得到全球摩托車(chē)實(shí)驗(yàn)工況下的油耗曲線圖。

2003年，Marcus E.Lewis[16]用一套裝置在不同環(huán)境條件下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲做評(píng)價(jià)。

2004年，Scott D.Parke等[17]使用（定義）了一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)，該質(zhì)量指標(biāo)評(píng)價(jià)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的控制參數(shù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)油溫度、各種控制壓力等，用質(zhì)量指標(biāo)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，對(duì)穩(wěn)態(tài)的操作控制做出評(píng)價(jià)。使用這種方法定義發(fā)動(dòng)機(jī)控制功能單一和多階段測(cè)試條件。

以上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)價(jià)的研究一般都是局限于某項(xiàng)性能指標(biāo)，沒(méi)有從整體綜合方面評(píng)價(jià)一款發(fā)動(dòng)機(jī)的好壞，而且在以上發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能的評(píng)價(jià)過(guò)程中也沒(méi)能得出發(fā)動(dòng)機(jī)性能在業(yè)內(nèi)處于何種水平等級(jí)。

然而，根據(jù)全球幾大著名的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試、咨詢(xún)公司即AVL、FEV、Ricardo、Mahle等為客戶提供的發(fā)動(dòng)機(jī)性能評(píng)估報(bào)告來(lái)看，他們都已建立了客觀、系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)價(jià)體系。在國(guó)內(nèi)，中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心也基于發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的性能指標(biāo)和大量發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)，獨(dú)立自主研發(fā)了一套發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能客觀動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、環(huán)保性、強(qiáng)化度等4大常用性能指標(biāo)為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，將待評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測(cè)試性能數(shù)據(jù)，置于發(fā)動(dòng)機(jī)性能庫(kù)中進(jìn)行比較，再依據(jù)相應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分。其中，強(qiáng)化度評(píng)價(jià)如圖1所示。

圖136 臺(tái)高性能增壓發(fā)動(dòng)機(jī)BMEP外特性數(shù)據(jù)區(qū)域

圖1給出了全球多臺(tái)車(chē)用高性能增壓汽油機(jī)不同年代BMEP外特性所在的區(qū)域水平。其中，數(shù)據(jù)截止于2003年9月的8臺(tái)高性能增壓發(fā)動(dòng)機(jī)BMEP外特性所在的區(qū)域是曲線3和曲線6所圍成的區(qū)域；數(shù)據(jù)截止于2007年6月的21臺(tái)高性能增壓發(fā)動(dòng)機(jī)BMEP外特性所在的區(qū)域是曲線2和曲線5所圍成的區(qū)域；數(shù)據(jù)截止于2014年6月的7臺(tái)高性能增壓發(fā)動(dòng)機(jī)BMEP外特性所在的區(qū)域是曲線1和曲線4所圍成的區(qū)域。

從曲線6到曲線5再到曲線4的變化可知，2007年6月之前，全行業(yè)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化度的整體水平提升不大。但2007年6月之后，發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化度的整體水平有了較大的提升，尤其是4500r/min以下的中低轉(zhuǎn)速段，強(qiáng)化度提升顯著；而從曲線3到曲線2再到曲線1的變化可知，2007年6月之前，發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化度的最高水平在4000r/min以下的中低轉(zhuǎn)速段基本沒(méi)有變化，而在4000r/min以上的高轉(zhuǎn)速段提升明顯，但車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速段在實(shí)際運(yùn)行中是很少使用的。也就是說(shuō)，2007年6月之前，發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化度的最高水平基本上沒(méi)有太大的增長(zhǎng)，但2007年6月之后，發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化度的最高水平則提升顯著。

從圖1還可以看出，目前，全球最先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其強(qiáng)化度已達(dá)到曲線1所在的水平；曲線1還顯示，增壓器的水平有了較大提升，1000～1500r/min增壓器就能介入發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓工作；而曲線2到曲線1的變化還顯示增壓器的匹配控制更趨于合理。

圖2表示某臺(tái)待評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)BMEP外特性數(shù)據(jù)在當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)中的水平。

圖2 某臺(tái)待評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)BMEP外特性數(shù)據(jù)在當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)中的水平

曲線1與曲線4圍成的區(qū)域與圖1中相同，為當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)的BMEP水平區(qū)域。而曲線1與曲線6圍成的區(qū)域是截止于2014年6月現(xiàn)有庫(kù)中36臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的BMEP水平區(qū)域。曲線7是某臺(tái)待評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性下的BMEP生產(chǎn)廠商聲稱(chēng)的水平線；曲線8是某臺(tái)待評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)BMEP外特性實(shí)際測(cè)得的水平線。曲線8與曲線7總體差別不大，說(shuō)明生產(chǎn)廠商對(duì)外聲稱(chēng)值屬實(shí)；曲線8在曲線1與曲線6包圍區(qū)域中的位置較高，說(shuō)明該發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化度較好，這樣可實(shí)現(xiàn)定性評(píng)價(jià)。通過(guò)特征點(diǎn)加權(quán)評(píng)分，還能給出該發(fā)動(dòng)機(jī)在性能庫(kù)中的加權(quán)分?jǐn)?shù)，以此實(shí)現(xiàn)定量評(píng)價(jià)。

由于采樣時(shí)間不同，各個(gè)性能庫(kù)曲線所圍成區(qū)域的上、下限是不斷變化的。2003年BMEP上限為曲線3；2007年BMEP上限為曲線2；2014年BMEP上限為曲線1。而待評(píng)價(jià)的某發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)應(yīng)的性能曲線一般維持不變，那么不同年份評(píng)價(jià)得分就會(huì)不一樣，以此可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。

另外，中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能客觀動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)[18]為：

1）動(dòng)力性指標(biāo)，表征發(fā)動(dòng)機(jī)做功能力大小的指標(biāo)，主要有：有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、平均有效壓力；

2）經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，表征發(fā)動(dòng)機(jī)油耗高低的指標(biāo)，主要有：有效熱效率、比油耗；

3）環(huán)保性指標(biāo)，表征發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境友好性能的指標(biāo)，主要有：排放品質(zhì)、噪聲水平；

4）強(qiáng)化度指標(biāo)，表征發(fā)動(dòng)機(jī)承受熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷及設(shè)計(jì)技術(shù)能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要有：升功率、強(qiáng)化系數(shù)、平均有效壓力。

評(píng)價(jià)體系中，按照相應(yīng)規(guī)則各自評(píng)分。由于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況范圍寬，工況變化時(shí)其性能也隨之變化，所以在評(píng)分時(shí)，以發(fā)動(dòng)機(jī)的特性曲線及map數(shù)據(jù)為依據(jù)，而不以單個(gè)工況點(diǎn)的數(shù)據(jù)為依據(jù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析當(dāng)今國(guó)內(nèi)外的三大發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選活動(dòng)及國(guó)內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)價(jià)方法，總結(jié)各種評(píng)選活動(dòng)、評(píng)價(jià)方法的特點(diǎn)，筆者認(rèn)為：基于發(fā)動(dòng)機(jī)性能數(shù)據(jù)庫(kù)，采用臺(tái)架實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比評(píng)價(jià)的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法具有客觀、系統(tǒng)、實(shí)用、易操作的特點(diǎn)，將是發(fā)動(dòng)機(jī)性能綜合評(píng)價(jià)的一種趨勢(shì)及發(fā)動(dòng)機(jī)性能評(píng)估的有力工具。

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10 Yuan Qu，Linbo Zhang，Shen Wu，et al.Stiffness evaluation method for BIW with sensitivity coefficients[C].SAE Paper 2013-01-0975

11 Claudio G.Fernandes，Leonardo Passos，Ricardo Malerba，et al.Stochastic simulation method for CAE vehicle dynamics evaluation and design robustness analysis[C]. SAE Paper 2010-36-0251

12 MasaoOkawa.Thedevelopmentofvisibilityevaluationmethod for automotive headlamps in motion[C].SAE Paper 2003-01-0928

13 Elliott Noel，Blair Nonnecke，Lana Trick.A comprehensive learnability evaluation method for in-car navigation devices [C].SAE Paper 2005-01-1605

14 Andrzej Niewczas，Grzegorz Koszalka.Method of accelerated evaluation of automotive engine durability[C].SAE Paper 2002-01-0337

15 Masahito Saitou，Kenji Inoue，Motohiko Nishimura，et al. Evaluation method for motorcycle mode fuel consumption using a one-dimensional engine simulation[C].SAE Paper 2013-32-9162

16 Marcus E.Lewis.Evaluation of engine sounds of a vehicle equipped with an active noise control system[C].SAE Paper 2003-01-1511

17 Scott D.Parke，F(xiàn)rank M.Farber.The evaluation of engine steady-state operational control using quality index[C]. SAE Paper 2004-01-1890

18張俊紅.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造[M].天津：天津大學(xué)出版社，2006

The Situation and Trends of Comprehensive Performance Evaluation of Engines

He Zhao1，2，Yu Yilong1，*，Wang Yong1，Xu Junfang1，Gao Haiyang1，Li Su2，Liu Yi3，Zhang Miao3
1-China Auto Technology and Research Center（Tianjin，300300，China）；2-Hebei University of Technology；3-Tianjin University

How to evaluate the performance of engines is one of the important research contents concerned about the engine industry.To illustrate the evaluation of the development of the engine，this paper describes the three engine selection activities and study of engine evaluation method both at home and abroad，discusses the shortcomings of the current evaluation system of the engine，and puts forward the objective evaluation of engine system in the future.

Engine comprehensive evaluation，Evaluation method，Engine performance

TK401

A

2095-8234（2014）06-0079-06

2014-09-20）

中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心培育類(lèi)課題（項(xiàng)目號(hào)：13141203）。

何照（1989—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試。

于鎰隆，博士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)電控、性能開(kāi)發(fā)、對(duì)標(biāo)與測(cè)試。