用戶駕駛工況對(duì)比試驗(yàn)研究

高尚志 馬俊杰 楊 陳 尹建東 沈 源 王瑞平，2

（1-寧波吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有限公司 浙江 寧波 315336

2-浙江吉利動(dòng)力總成有限公司）

引言

近年來(lái)，面對(duì)日益嚴(yán)格的油耗法規(guī)，一些降低油耗的新技術(shù)如米勒循環(huán)技術(shù)、EGR 技術(shù)、可變氣門(mén)升程技術(shù)等廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)上[1]。采用新技術(shù)后，在發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況，油耗降低明顯。在輕型車(chē)排放油耗試驗(yàn)（NEDC 循環(huán)和WLTC 循環(huán)）中，油耗均有明顯降低。但是，在實(shí)際用戶工況油耗測(cè)量中，有些車(chē)型在綜合路況的實(shí)際油耗與排放油耗試驗(yàn)工況測(cè)量的油耗相差較大[2]。另外，駕駛員在駕駛車(chē)輛過(guò)程中，由于駕駛習(xí)慣和路況不同，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的工況不同，發(fā)動(dòng)機(jī)油耗和整車(chē)油耗差異較大[3]。為了分析駕駛習(xí)慣和路況造成油耗差異的原因，試驗(yàn)采用不同駕駛員駕駛同一車(chē)輛運(yùn)行不同路況，同時(shí)記錄數(shù)據(jù)。

本文選用了一款A(yù) 級(jí)車(chē)型，動(dòng)力總成搭載一臺(tái)小型增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái)6DCT 變速器。2 個(gè)駕駛員分別運(yùn)行了城市路況（市區(qū)工況）、一般道路路況（國(guó)道）、山路路況、高速路況等，試驗(yàn)過(guò)程中記錄ECU 數(shù)據(jù)。另外，不同駕駛員在整車(chē)轉(zhuǎn)轂臺(tái)架上運(yùn)行NEDC 循環(huán)和WLTC 循環(huán)，同時(shí)記錄ECU 數(shù)據(jù)。

1 用戶工況對(duì)比分析

ECU 數(shù)據(jù)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩、擋位、車(chē)速、車(chē)距等參數(shù)。

圖1 為城市路況發(fā)動(dòng)機(jī)工況，圖2 為城市路況整車(chē)路譜。

圖1 城市路況發(fā)動(dòng)機(jī)工況

圖2 城市路況整車(chē)路譜

由圖1 和圖2 可以看出，運(yùn)行城市路況，紅綠燈較多，發(fā)動(dòng)機(jī)加減速頻繁、怠速時(shí)間長(zhǎng)，車(chē)速在60 km/h以內(nèi)，變速器擋位在1～4 擋，發(fā)動(dòng)機(jī)主要運(yùn)行在低速小負(fù)荷區(qū)域。駕駛員2 在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，加速度較大，發(fā)動(dòng)機(jī)更多是運(yùn)行在高速大負(fù)荷工況。

圖3 為一般道路路況發(fā)動(dòng)機(jī)工況，圖4 為一般道路路況整車(chē)路譜。

圖3 一般道路路況發(fā)動(dòng)機(jī)工況

由圖3 和圖4 可以看出，相對(duì)于城市路況，運(yùn)行一般道路路況，紅綠燈等待較少，車(chē)速在80 km/h 以內(nèi)，變速器擋位在1～6 擋，發(fā)動(dòng)機(jī)主要運(yùn)行在中低速小負(fù)荷和中低速中高負(fù)荷區(qū)域，部分運(yùn)行在高速高負(fù)荷區(qū)域。

圖4 一般道路路況整車(chē)路譜

圖5 為山路路況發(fā)動(dòng)機(jī)工況，圖6 為山路路況整車(chē)路譜。

圖5 山路路況發(fā)動(dòng)機(jī)工況

圖6 山路路況整車(chē)路譜

由圖5 和圖6 可以看出，運(yùn)行山路路況，彎道較多，無(wú)紅綠燈等待，車(chē)輛頻繁急加減速，車(chē)速在80 km/h以內(nèi)，變速器擋位在1～6 擋。相對(duì)于一般道路路況，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況以中低速中高負(fù)荷區(qū)域較多。

圖7 為高速路況發(fā)動(dòng)機(jī)工況，圖8 為高速路況整車(chē)路譜。

圖7 高速路況發(fā)動(dòng)機(jī)工況

圖8 高速路況整車(chē)路譜

由圖7 和圖8 可以看出，運(yùn)行高速路況，加減速少，無(wú)紅綠燈等待，車(chē)速相對(duì)穩(wěn)定，車(chē)速在120 km/h以內(nèi)，變速器擋位在1～6 擋，發(fā)動(dòng)機(jī)主要運(yùn)行在中低轉(zhuǎn)速各負(fù)荷區(qū)域。

將發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域分為A、B、C、D 等4 個(gè)區(qū)域，分別統(tǒng)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況在每個(gè)區(qū)域的占比。如圖9所示。

圖9 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況區(qū)域劃分

統(tǒng)計(jì)不同駕駛員駕駛同一車(chē)輛運(yùn)行4 種路況，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況進(jìn)行分區(qū)，如圖10 所示。

從圖10 可以看出，不同駕駛員駕駛同一車(chē)輛，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況大部分在A 區(qū)域（低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷）。不同駕駛員工況運(yùn)行差別大約在5%。

圖10 不同駕駛員駕駛同一車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況

2 NEDC 和WLTC 循環(huán)工況對(duì)比

圖11 為NEDC 循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)工況，圖12 為NEDC循環(huán)整車(chē)路譜。

圖11 NEDC 循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)工況

圖12 NEDC 循環(huán)整車(chē)路譜

NEDC 循環(huán)路況在整車(chē)轉(zhuǎn)轂臺(tái)架上運(yùn)行，由圖11 和圖12 可以看出，NEDC 循環(huán)路況運(yùn)行穩(wěn)定，可分為2 段：前800 s，運(yùn)行車(chē)速在50 km/h 以內(nèi)，擋位在1～5 擋；從800 s～1 180 s，運(yùn)行車(chē)速在120 km/h 以內(nèi)，擋位在1～6 擋。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在低速小負(fù)荷工況，與用戶城市工況相近。不同駕駛員駕駛時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)工況差距不大。

圖13 為WLTC 循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)工況，圖14 為WLTC循環(huán)整車(chē)路譜。

圖13 WLTC 循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)工況

圖14 WLTC 循環(huán)整車(chē)路譜

WLTC 循環(huán)路況在整車(chē)轉(zhuǎn)轂臺(tái)架上運(yùn)行，由圖13和圖14 可以看出，WLTC 循環(huán)運(yùn)行動(dòng)態(tài)路況。相對(duì)于NEDC 循環(huán)，平均車(chē)速更高，最高車(chē)速可以達(dá)到130 km/h。加減速頻繁，試驗(yàn)時(shí)間更長(zhǎng)，試驗(yàn)里程更長(zhǎng)[4]。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況主要在中低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷和中高負(fù)荷。在WLTC 循環(huán)高速工況中，不同駕駛員加減速時(shí)油門(mén)控制速度不同，工況存在一定差異。

3 油耗影響分析

測(cè)試路段分為2 段市區(qū)工況和2 段市郊工況，如圖15 所示，分別測(cè)量了每個(gè)車(chē)型在每段工況的車(chē)速和油耗。

從圖15 可以看出，市區(qū)工況平均車(chē)速在20 km/h左右，市郊工況平均車(chē)速在60 km/h 左右。不同車(chē)型在相同路段，平均車(chē)速小于60 km/h，百公里油耗隨著車(chē)速的增加而降低，且隨著車(chē)速的增加，油耗變化率減少。

圖15 4 種車(chē)型不同車(chē)速的油耗

4 結(jié)論

1）運(yùn)行用戶工況，不同駕駛員運(yùn)行區(qū)域差異大約在5%。

2）不同駕駛員運(yùn)行NEDC 循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)工況差異不大。不同駕駛員運(yùn)行WLTC 循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)工況有一定差異。

3）不同車(chē)型，在相同路段行駛，平均車(chē)速是產(chǎn)生油耗差異的主要原因。