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摘要:針對傳統汽車油耗高而難以有效分析其燃油消耗的詳細特征，采用基于循環工況的發動機工作時間與燃油消耗率統計方法，分析了傳統汽車發動機燃油消耗的詳細三維分布特征。應用上述方法針對某傳統客車在不同城市工況下進行仿真，統計其轉速、轉矩及其燃油消耗率時間歷程，分析結果表明:發動機絕大多數工作點均落入低轉速及低負荷區，并在這些工作區域內消耗太多的燃油。進一步指明了發動機節能設計的方向——發動機MAP的高效區域應向與實際工況相匹配的低速低負荷區移動以及通過混合動力技術減小發動機裝機容量等措施，可為企業的產品更新和節能化設計提供實際指導。

關鍵詞:循環工況;燃油消耗;統計分析;節能設計

汽車的節能技術是當前最重要的研究方向之一[1-4]，也是各企業為謀求新產品開發，提高產品的競爭力，爭取市場主動的重要技術手段。當前國內還存在不少燃油消耗比較大的傳統汽車，這些傳統車如何能進一步改善其性能，特別是針對其節能設計需要有一套高效合理的分析方法。而當前苦于無法

定量合理地給出車輛的燃油消耗特性，并針對此種燃油消耗特性缺少深入和細致的分析，因此很難給出定量與直觀的發動機MAP改進設計的數據依據[5-6]。本文結合當前某款傳統客車燃油消耗比較大的事實，重點結合不同循環工況進行其燃油消耗特性的統計分析，尋求一種直觀有效的分析手段，利用統計圖表法說明當前傳統車的能量消耗特征，針對該能量消耗特點提出其節能設計措施。

1傳統客車循環工況燃油消耗

工況是影響整車設計與評價非常重要的影響因素。不同的行駛工況會導致整車性能(如經濟性)有很大的差異，為了合理地評價機動車的性能，人們制定了統一的機動車駕駛模式，即循環工況，不同國家或地區因駕駛條件差異而循環工況不盡相同。本文選擇國內具有代表性的中國典型城市工況、長春工況、上海工況和北京工況作為車輛燃油分析的循環工況。

11傳統客車參數

表1為某傳統公交客車的參數。該傳統城市公交客車發動機為6缸發動機，功率為157kW，此客車的動力性為0~60km/h，加速時間為25。6s。

12傳統客車燃油

首先在ADVSIOR平臺上建立上述城市公交客車的仿真模型，并對其所有總成參數進行設定，選擇中國典型城市工況及主要城市工況進行仿真，仿真結果如表2所示。公務員之家

可見，該傳統客車在不同循環工況下的燃油消耗差別還是很大。其中，中國典型城市工況油耗最大而上海工況油耗較小，但總體來看，不管哪種仿真工況，此傳統客車燃油消耗比較大，平均油耗為32。75L/(100km)。

“傳統客車到底如何消耗燃油”是分析其油耗較大的關鍵。對此問題，不能僅局限在分析其燃油消耗總量上，而更應注重分析其油耗率變化的細節，即:到底發動機在那些區域內消耗其主要的燃油，而這些燃油消耗主要特征是什么。通過分析其燃油消耗的特征，尋求傳統車油耗較高的根本原因，才能為進一步降低整車的燃油消耗提供解決方法。

2工況油耗特性分析方法

分析車輛燃油消耗的特征，主要對車輛行駛過程中發動機工作點的分布進行研究。根據工況燃油消耗的仿真結果考查發動機的輸出轉速、轉矩、發動機燃油消耗率等，即研究發動機工作點的分布及工作點在發動機MAP上的分布特性。

但早期研究發動機工作點的分布，主要還是從發動機二維分布點著手[6-8]，只能定性看到其工作點在發動機MAP上的分布特性，還很難直觀和定量地分析發動機MAP上工作的時間比例及所消耗的燃油比例

1)發動機不同工作點(區域)的時間比例，以探求發動機負荷的時間分布情況。

2)發動機不同工作點(區域)累計消耗燃油分布，尋找主要消耗燃油的工作點(區域)。

上述定量分析可為發動機MAP設計及汽車節能方向提供更有實際價值的指導。

3基于循環工況油耗特性統計分析

利用ADVSIOR仿真軟件，對該傳統客車在上述選定的幾種循環工況下進行仿真，輸出發動機轉速、轉矩和燃油消耗率。根據上述油耗特征分析方法，針對每一種工況分別對其發動機工作點時間比例及油耗比例進行定量分析。

31中國典型工況油耗特性統計

基于此工況，其工作范圍內的發動機MAP及發動機的工作點分布仿真如圖1所示:

根據仿真結果，對發動機在此工況下不同區域內累計的工作點的時間比例進行統計，結果如表3所示。

上海工況的時間比例為:96。6%，在此區域內所消耗的燃油占總燃油消耗的:94。4%。

可見，發動機在低負荷工作的時間比例非常大，這些低負荷工況主要對應于怠速與低速制動的時間。但此過程發動機主要以怠速消耗率運行，其燃油消耗速度低于其他工作區域，因此，此區域的累計消耗燃油量占總燃油的比例不如其時間比例大。但同樣由于累計燃油消耗是燃油消耗率與時間的乘積，因此該過程也消耗較多的燃油，例如:上海工況下發動機在低速與低負荷區域(800r/min，85N·m約10%負荷率以下)的時間比例為57%，而此區域消耗總燃油的25。4%，即有超過一半以上的時間發動機工作在低速低負荷區(800r/min，85N·m以下)，而此過程消耗四分之一的總燃油消耗。

4結論

循環工況是表征某個國家或地區的代表工況，代表著當前此種車型的實際相近的工作特性，因此基于工況的燃油消耗分析更具有實際可比性。通過更直觀與形象的圖表法分析了先前傳統方法難于解析的問題——整車的實際能量消耗特性，并就當前客車(混合動力客車的原型車-傳統車)如何通過混合動力技術以實現高效節能提供指導。如針對本文所研究的標準典型工況，整車在低速低負荷區域內所占的時間比例均很大，并在此區域消耗太多的燃油，故可通過選擇較小功率的發動機，以及在此區域通過消除怠速或按純電動行駛，可有效提高整車的綜合效率。此分析方法及結果對改善整車油耗及優化設計發動機MAP均有重要的實際價值，針對本文研究的發動機MAP高效區設計應重點向20%負荷以下，轉速在1000r/min左右的區域內移動，為汽車整車廠非常關心的汽車節能設計與開發提供重要指導。

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