某微型客车燃油经济性优化方案分析

某微型客车燃油经济性优化方案分析石磊（海马商务汽车有限公司，郑州，450016）【摘要】本文阐述了某款微型客车燃油经济性的优化过程，通过对后桥主减速比的调整、变速器传动效率的优化等，解决了对车辆燃油经济性影响较大的几点问题，有效降低了车辆燃油消耗水平，有效的减少了车辆使用成本。进一步通过对不同轮胎气压、蓄电池电量时车辆油耗的测试，分析了车辆实际使用中几点因素对油耗的影响，为用户对车辆定期检查提供了依据。【关键字】燃油经济性；传动效率；轮胎气压；蓄电池电量1引言汽车燃油经济性—在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力，汽车燃油经济性的好坏直接影响汽车的使用费用、CO2的排放量，在石油资源日益紧张的今天，汽车的燃油经济性已经得到政府相关部门、汽车厂商和消费者的足够重视，“节能惠民补贴”、“减少小排量车辆购置税”等政策，都是吹响汽车节油之战的号角。在汽车设计时，有以下几个方面可以改善燃油经济性：1、缩短车辆尺寸和减轻质量；2、发动机的技术水平；3、传动系传动速比设置及传动效率；4、汽车外形设计；5、轮胎滚动阻力影响；在某微型客车开发过程中，由于设计是在基础车型上更换动力总成，从动力传动系统进行设计优化。2传动速比的优化2.1后桥主减速比的优化基础车型整车参数如下：表1基础车型整车技术参数参数名称参数值整备质量（kg）1100满载质量（kg）1650各档传动效率（测试平均值）90％空气阻力系数0.36迎风面积（m2）2.3空气阻力系数0.36滚动阻力系数（经验值）f0＝0.0072f1＝0.0028f4＝0.002车轮滚动半径（m）0.273发动机排量（L）0.998变速器速比一档3.652二档1.948三档1.424四档1五档0.795后桥主减速比4.3因发动机、变速器为选型设计（技术参数见表2），不在优化设计任务之内，传动比优化只针对后桥主减速比进行。根据经验，初步选取后桥主减沿用原车速比方案。表2新开发动力总成参数表参数名称参数值发动机排量（L）0.999变速器速比一档3.769二档2.176三档1.339四档1五档0.838根据经验，初步沿用原车型后桥速比的方案，首先根据汽车燃油效率量计算方法进行理论计算，得出等速燃油消耗量结果（见表3）。表3初选后桥方案等速油耗（L/100km）计算值车速（km/h）4060801001204档理论油耗4.65.36.47.810.15档理论油耗4.25.05.97.29.5综合工况油耗理论值为6.9L/100km，因车型设计目标综合工况油耗值为6.8L/100km，需进一步优化，在动力性能不做大的牺牲前提下满足目标要求（本文主要体现经济性优化，动力性内容不进行详细说明），选取系列后桥主减中较小的速比方案，计算等速油耗，结果见表4，综合油耗计算值为6.78L/100km。表4优化方案等速油耗（L/100km）计算值车速（km/h）4060801001204档理论油耗4.45.16.17.59.65档理论油耗4.04.85.77.09.1对比计算结果，本次优化可满足设计要求。需进一步通过试验进行验证，磨合3000公里后进行测试。测试得出优化前后等速油耗（表5），优化后综合油耗较原方案降低了10%。表5优化后桥速比前后实测油耗（L/100km）对比车速（km/h）406090110原方案4档实测油耗4.65.57.710.4优化后4档实测油耗4.05.37.39.7原方案5档实测油耗4.25.27.39.4优化后5档实测油耗3.74.86.99.0通过试验验证，本次传动比优化有效的降低了燃油消耗水平，达到设计目标要求。2.2变速器传动效率的改善对于该车型，共匹配了两款变速器，技术参数基本一致，但实际验证过程中发现装配B型号的变速器车辆的综合工况油耗偏高6%。通过台架试验，对两个型号变速器进行启动力矩（N.m）测试对比（结果见表6），很明显的反应处B型号变速器多消耗了发动机所输出的力矩，即车辆使用中也消耗了发动机输出功率，导致同等车辆工况下发动机燃油消耗量加大。两个型号传动效率分别为90%、93%。表6A、B两型号变速器启动力矩对比空挡1档2档3档4档5档A0.080.140.150.140.170.2B0.140.280.330.560.60.8需要针对B型号变速器进行传动效率优化，一个方面是齿面精度的改善，这一方面的改进需要增加一定成本，另一方面可以从轴承阻滞上查找原因，重新开发一个型号轴承，重新开发的轴承传动效率水平较高，通过试验测试改进后轴承的变速器各档启动力矩分别达到0.08、0.08、0.12、0.14、0.15、0.2，并测试得出传动效率为91%，接近A型号变速器水平。在整车水平下，测试2台车（改进状态B型号变速器）综合油耗，基本接近A型号变速器水平，达到优化设计的目的。3使用过程中影响车辆燃油经济性的主要因素车辆使用中设计匹配及理论计算只能是从最优的状态来保证汽车的性能，但是，在车辆实际使用过程中，仍然有一些因素导致车辆燃油消耗水平不在同一水平，如行驶车速的选择、行驶档位的选择、正确的保养和调整等，下面我们从保养和调整方面阐述两个影响燃油经济性的重要因素：3.1轮胎气压本次开发的车型选用的匹配的轮胎型号为16570R13，通过台架测试轮胎在不同气压调节下滚动阻力结果如下：表7不同气压下轮胎滚阻系数气压（kPa）负荷（KN）滚阻系数2203.6811.6553305.7710.1453756.769.718结果表明，滚阻提高30%，相当于油耗增加了3%～5%。对本车轮胎所允许的充气压力375kPa和原生产使用的260kPa两种轮胎压力进整车行综合工况油耗测试，试验结果表明，气压由375kPa减少至260kPa时油耗增加了3%左右。可见，实际使用中，轮胎气压减少将导致油耗水平增加，产生不必要的浪费，定期检查轮胎气压是十分必要的。而我们在车辆油耗试验过程对轮胎气压的检查也是十分必要的。3.2蓄电池电量对油耗的影响本车验证性试验时，将蓄电池电量放至额定电量的30%，综合工况油耗值由正常状态增加了近17%。虽然实际使用中，蓄电池只在车辆运行初始阶段进行补充发电，油耗也只是在此阶段增加，充电完成后，油耗水平将回到正常水平，但实际使用中，蓄电池电量的保存能力对车辆油耗的影响也是不容忽视的。另外蓄电池电量对整车燃油经济性的影响在整车性能开发试验中，需引起注意，需提前确认蓄电池状态，避免由于车辆蓄电池电量问题引起测试结果不能有效的反应车辆油耗水平。4结语本文论证的设计优化、使用维护方法有效的降低了车辆燃油经济性水平，最终结果满足车辆设计目标，符合目前“节能减排”的要求，为提升车辆竞争力、减少终端客户使用成本起到了重要作用。