某乘用車的發(fā)動機(jī)選型分析

王楓，賀子龍，吳義磊

(安徽江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230091)

某乘用車的發(fā)動機(jī)選型分析

王楓，賀子龍，吳義磊

(安徽江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230091)

闡述了發(fā)動機(jī)選型流程，并以某乘用車為例，通過市場定位與需求分析，競品分析，動力性、經(jīng)濟(jì)性分析和空間布置分析等，確認(rèn)了匹配發(fā)動機(jī)及主減速比的最終方案。

發(fā)動機(jī)；主減速比；選型分析

0　引言

對于汽車廠商的新產(chǎn)品開發(fā)而言，發(fā)動機(jī)的選型是關(guān)注的重點(diǎn)。所選擇的發(fā)動機(jī)合適與否，將直接影響產(chǎn)品的動力性、經(jīng)濟(jì)性、噪聲、整車可靠性、壽命及環(huán)保等各項性能[1-2]。而在消費(fèi)需求日趨成熟以及國家法規(guī)日益嚴(yán)格的背景下，整車動力性、經(jīng)濟(jì)性成為新產(chǎn)品開發(fā)中首要考慮的指標(biāo)之一。文中以某乘用車為例，進(jìn)行了發(fā)動機(jī)的選型分析，并確認(rèn)了最終方案。

1　發(fā)動機(jī)選型流程

發(fā)動機(jī)的選型過程，主要包含市場定位與需求分析、功率與扭矩需求分析、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)分析、備選動力總成布置與匹配分析等。

市場定位與需求分析包含3個部分：市場定位分析，標(biāo)桿及競品選擇，性能目標(biāo)設(shè)定。從市場角度，對車型的市場前景進(jìn)行分析和預(yù)測，明確開發(fā)該車型的必要性。結(jié)合自身的產(chǎn)品型譜，從平臺化的角度，選擇對標(biāo)車型。根據(jù)實際道路行駛工況，結(jié)合客戶的需求，并考慮強(qiáng)制性的法規(guī)，設(shè)定整車性能目標(biāo)。

競品分析則是根據(jù)市場上相同級別在售車型的配置狀況，通常以汽車動力性參數(shù)：比功率(發(fā)動機(jī)額定功率與汽車滿載質(zhì)量的比值，單位kW/t)和比扭矩(發(fā)動機(jī)額定扭矩與汽車滿載質(zhì)量的比值，單位N·m/t)[1,3]，來初步分析發(fā)動機(jī)是否滿足匹配車型的動力性需求?？尚行苑治鲋饕獜恼噭恿π?、經(jīng)濟(jì)性、空間布置狀態(tài)、成本、周期等方面進(jìn)行詳細(xì)分析，綜合各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，從而確定最終的機(jī)型及傳動系方案。

2　發(fā)動機(jī)選型詳細(xì)過程

2.1市場定位與需求分析

根據(jù)前期的市場調(diào)研結(jié)果，結(jié)合公司的產(chǎn)品線布局，計劃開發(fā)一款代號為BIII的車型，屬于緊湊型A級轎車，面向次低端家用轎車市場，以某款暢銷車型為標(biāo)桿。轎車市場以A級車最暢銷，主流排量有2.0、1.8、1.6、1.5 L 4種，以1.6 L的銷量占比最大。該公司現(xiàn)有1.5、1.6 L兩款發(fā)動機(jī)可配。

在家用市場，更多的動力性訴求為“起步0～60 km/h、2 000 r/min換擋轉(zhuǎn)速條件”下的動力性，設(shè)定目標(biāo)要求達(dá)到乘用車平均水平。由于屬于家用市場，對80～120 km/h高速超車加速性能并不敏感，因此不對此項進(jìn)行特別要求；基于市場宣傳的需求，設(shè)定通用動力性指標(biāo)“0～100 km/h加速”性能達(dá)到標(biāo)桿水平。從法規(guī)與政策方向，要求整車NEDC油耗達(dá)到三階段油耗目標(biāo)值要求。在家用市場，更多的經(jīng)濟(jì)性訴求為城郊“最高檔60 km/h等速工況”、高架道路“最高檔80 km/h等速工況”、高速公路“最高檔120 km/h等速工況”下的經(jīng)濟(jì)性能，設(shè)定目標(biāo)要求達(dá)到標(biāo)桿水平。整車動力性、經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)匯總?cè)绫?所示。

表1　整車性能目標(biāo)設(shè)定

2.2競品分析

對于傳統(tǒng)汽車而言，發(fā)動機(jī)是唯一的動力源。傳動系(變速箱、主減速器)和輪胎等雖對整車動力性、經(jīng)濟(jì)性有影響，但只是匹配的差異，并未改變動力源即發(fā)動機(jī)的輸出性能。因此，可以以比功率和比扭矩初步確認(rèn)發(fā)動機(jī)的性能是否滿足需求。

收集同級別的熱銷車型參數(shù)，繪制成整備質(zhì)量與比功率、整備質(zhì)量與比扭矩的關(guān)系圖，分別見圖2、圖3。

可知：搭載BIII的1.6 L/1.5 L兩款發(fā)動機(jī)的比功率、比扭矩均處于平均水平以上，可認(rèn)為動力性滿足使用要求，相比標(biāo)桿的動力性，1.5 L稍弱，1.6 L與之相當(dāng)。

2.3動力性、經(jīng)濟(jì)性分析

在初步確認(rèn)發(fā)動機(jī)滿足整車的動力性需求后，根據(jù)現(xiàn)有的發(fā)動機(jī)、變速箱和主減速器方案，應(yīng)用Cruise仿真軟件，計算不同參數(shù)匹配下汽車的動力性與經(jīng)濟(jì)性。并以燃油經(jīng)濟(jì)為橫坐標(biāo)，加速時間為縱坐標(biāo)，繪制不同主減、不同發(fā)動機(jī)的“C”曲線用于分析和確認(rèn)最終方案[4]。

結(jié)合前面設(shè)定的整車動力性、經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)，以0～100 km/h加速時間(圖4)與120 km/h等速油耗(圖5)、0～60 km/h加速時間與60 km/h等速油耗為例，可分別確定1.5/1.6 L發(fā)動機(jī)在不同工況下對主減速比的要求。

同時，從NVH的角度考慮，要求發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不大于3 000 r/min；從優(yōu)先考慮動力性兼顧經(jīng)濟(jì)性的角度，在最高擋120 km/h等速行駛時，兩款發(fā)動機(jī)的主減速比要求均為4.2左右。結(jié)合現(xiàn)有的主減速比方案，可以確定滿足動力性、經(jīng)濟(jì)性的1.6 L發(fā)動機(jī)的主減速比方案為4.056，1.5 L發(fā)動機(jī)的主減速比方案為4.294，見表2。

表2　不同工況下的主減速比需求及方案確定

2.4空間布置分析

1.6/1.5 L兩款發(fā)動機(jī)的本體結(jié)構(gòu)和外圍接口是相同的，僅因排量的變化內(nèi)部行程有一定的區(qū)別。發(fā)動機(jī)艙布置狀態(tài)見圖6，參照間隙要求，檢查分析上、下、左、右、前、后6個方向的間隙，兩款發(fā)動機(jī)的空間布置均無問題。

2.5發(fā)動機(jī)方案確定

BIII匹配1.5/1.6 L發(fā)動機(jī)均滿足性能開發(fā)目標(biāo)，且1.5 L發(fā)動機(jī)較1.6 L成本有約1 200元的優(yōu)勢，綜合整車動力性、經(jīng)濟(jì)性、空間布置難度、成本、整車質(zhì)量等，優(yōu)先選擇1.5 L發(fā)動機(jī)進(jìn)行開發(fā)。最終確定的方案見表3。

表3　方案確定

3　結(jié)束語

發(fā)動機(jī)的選型是整個產(chǎn)品開發(fā)中最前沿的工作，也是最重要的工作?；诎l(fā)動機(jī)的選型分析流程，能較全面地識別車/機(jī)匹配中各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，從而獲得準(zhǔn)確的結(jié)論。文中研究也為其他車型開發(fā)中的選型工作提供了參考。

【1】任平,彭璐.基于性能帶寬的發(fā)動機(jī)選型方法研究[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2014(3):58-62.

【2】劉天伍,陳秀國.整車發(fā)動機(jī)選型匹配及實例分析[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2012(9):27-30.

【3】王望予.汽車設(shè)計[M].4版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

【4】余志生.汽車?yán)碚揫M].3版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

廣州車展上市 北京奔馳GLC級正式下線

10月29日上午，北京奔馳國產(chǎn)GLC級在北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)MRA II廠區(qū)正式下線，作為GLK級的換代產(chǎn)品，新車目前已經(jīng)在北京奔馳工廠開始了批量生產(chǎn)，計劃在今年11月的廣州車展正式上市。新車外觀與內(nèi)飾設(shè)計脫胎換骨，風(fēng)格更顯優(yōu)雅和豪華；“塊頭”更大，軸距增長，空間有提升；搭載多種調(diào)校的2.0T發(fā)動機(jī)+9AT變速箱。全新配置和動力技術(shù)的使用讓它更加符合當(dāng)下用戶的市場需求，同時像車內(nèi)乘坐空間方面的提升對于未來進(jìn)入中國市場后的產(chǎn)品競爭力起到至關(guān)重要的作用。

(來源：汽車之家網(wǎng)站)

Selection Analysis for A Passenger Car’s Engine

WANG Feng, HE Zilong, WU Yilei

(Anhui Jianghuai Automobile Company, Hefei Anhui 230091,China)

The engine selection process was elaborated. Taking a passenger car as example, through the market orientation and demand analysis, competitive analysis, performance and fuel economy analysis, spatial layout analysis etc, the matching engine and the final drive selection were confirmed.

Engine; Main reduction ratio; Selection analysis

2015-06-09

王楓(1988—)，本科，助理工程師，研究方向為汽油機(jī)系統(tǒng)集成。E-mail：841616966@qq.com。