某客車冷卻系采用電子風扇的節(jié)油率計算

王輝

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某客車冷卻系采用電子風扇的節(jié)油率計算

王輝

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

客車冷卻系越來越多的采用電子風扇替代機械風扇，主要是因為機械風扇耗能巨大，而電子風扇的節(jié)能、節(jié)油效果得到了有效驗證，但具體節(jié)油率一般都是在整車更換前后通過實際路試或油耗試驗對比得來，成本高時間長。如果前期通過仿真分析軟件進行對比分析計算，可節(jié)省大量時間和成本，并且能模擬多種配置，以尋求最佳的節(jié)油效果。

電子風扇；仿真；節(jié)油率

引言

根據(jù)國家GB 30510-2018《重型商用車輛燃料消耗量限值》標準要求，新的燃料消耗量限值將于2019年7月1日起實施，以本例計算的客車為例，為中級非城市客車，總長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%；如果該車用于營運，還需要滿足交通部JT/T 711-2016《營運客車燃料消耗量限值及測量方法》標準四階段油耗要求，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AVL Cruise仿真計算軟件，分別計算整車在帶與不帶機械風扇的情況下的等速和循環(huán)油耗，并根據(jù)標準中的公式計算綜合油耗，對比得出節(jié)油率。

1 模型搭建

1.1 物理模型搭建

由于整車只計算經(jīng)濟性，物理模型只需基本的傳動系和車輪即可，發(fā)動機測量特性參數(shù)時不帶相關(guān)附件，因此凡是消耗發(fā)動機功率的附件也要單獨加上以保證計算準確性，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傳動系統(tǒng)參數(shù)輸入

影響油耗計算的主要是發(fā)動機怠速油耗、外特性和萬有特性，變速箱各檔速比和機械效率，后橋主減速比和機械效率，輪胎參數(shù)需輸入滾動半徑，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)動機上并由發(fā)動機驅(qū)動且消耗發(fā)動機功率的設(shè)備，本例中的附件有發(fā)電機、動轉(zhuǎn)泵、風扇，參數(shù)為在各發(fā)動機轉(zhuǎn)速下的功率或扭矩消耗數(shù)值。

2 計算任務(wù)設(shè)置

2.1 工信部油耗計算設(shè)置

工信部油耗需根據(jù)GB/T 27840-2011標準進行C-WTVC循環(huán)工況進行計算，分為市區(qū)、公路、高速三個循環(huán)工況，然后將三個工況的油耗結(jié)果輸入以下公式計算綜合油耗：

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

計算任務(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標準里表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 交通部油耗計算任務(wù)設(shè)置

根據(jù)JT/T 711-2016標準要求，需進行三個工況的油耗計算，分別是等速油耗Qu、加速油耗Qa和怠速油耗Ql，本例客車等級屬于中級，應(yīng)計算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-加速工況加速時間（秒），怠速油耗已知，因此需進行設(shè)置的計算任務(wù)如下

2.2.1等速油耗任務(wù)設(shè)置

計算任務(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，車速測量點Velocity Measuring Points設(shè)置為40-80，步長為10。

2.2.2加速任務(wù)設(shè)置

按標準要求需用直接檔完成加速過程，因此計算任務(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，車速測量點Velocity Measuring Points設(shè)置為50-70，步長為10。此任務(wù)可計算直接檔50kM/h-70kM/h的加速時間和距離。

2.2.3加速油耗任務(wù)設(shè)置

表1

計算任務(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、終點車速為50kM/h、70kM/h，檔位為速比為1的檔位，將前一計算任務(wù)的加速時間結(jié)果輸入，生成路譜曲線。

至此，所有計算任務(wù)設(shè)置完成，檢查無誤后可直接進行計算，在計算電子風扇時，因電子風扇能量來源與發(fā)電機，因此只要在模型中斷開機械風扇與發(fā)動機的信號連接，并將發(fā)電機參數(shù)變更為匹配電子風扇狀態(tài)即可。

3 計算結(jié)果（表1）

4 結(jié)論

用電子風扇代替機械風扇可以達到明顯的節(jié)油效果，根據(jù)工信部標準公式計算節(jié)油率達到7.54%，根據(jù)交通部標準公式計算節(jié)油率達到5.28%，為整車實際搭載和道路試驗提供了理論依據(jù)。

[1] 余志生.汽車理論.第五版[M]北京:機械工業(yè)出版社,2009.

[2] 中華人民共和國工業(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:中國標準出版社,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量方法[S].北京:中國標準出版社,2012.

[4] 中華人民共和國交通運輸部.JT/T 711-2016營運客車燃料消耗量限值及測量方法[S].北京:中國標準出版社,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

U463

王輝，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.035