试验设计背景下汽车油耗优化研究

发布时间：2020-09-17 18:51

　　为积极落实《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》(文中简称《规划》)要求,进一步推动我国乘用车燃料经济性水平持续改善,2012年我国信息化和工业部组织全国汽标委启动了我国乘用车燃料消耗量第四阶段标准(2016年-2020年)制定工作。2016年1月,我国控制汽车燃料消耗量的第四阶段标准方案——《乘用车燃料消耗量限值》(GB19578-2014)正式实施。在此期间,政府对所有符合这一阶段燃油限值标准的车企实行税收优惠,减小全球能源供应、环境保护与和谐汽车社会的压力。基于“节能降耗、减排”工作策略,国内外各大企业都在不遗余力的进行汽车油耗优化的研究。本研究重点参照我国现行《第四阶段乘用车燃料消耗量评价方法及指标》及国家节能补贴相关政策,结合某汽车公司A车型现况,参照国内外现行油耗的定义及评价规则,搭建NEDC循环工况下的汽车油耗优化分析模型,摸索了影响整车油耗的各个因素及其影响的范围。基于研究基本明确了影响整车油耗的主要因子的水平及可行性,分别是:(1)车辆外形设计优化,减小汽车风阻;(2)开发新的节能发动机,降低汽车能耗,提高汽车热效率;(3)对汽车变速器变速比进行优化,确保汽车在工作行进中发动机始终保持在合理工况区间内;(4)通过使用绿色低阻轮胎及轮胎轻量化设计,减小汽车轮胎滚动和加速运行阻力;(5)对汽车发动机机舱内相关零部件进行优化,减小风扇能耗和内部风阻,提高机舱内部冷却模块工作效率;(6)引入先进的ISS怠速启停控制技术并对汽车电喷系统标定程序合理调节,以尽可能减少汽车无功损耗。综合各个方案的周期、费用和成本,研究建立了综合评估模型,提出了油耗措施“三步走”的方案建议。但整车油耗是一个各因子综合影响的结果,为确保各个油耗研究方案的综合实施效果,本研究结合DOE试验设计基本概念、原理、流程和策略,分别基于明晰试验问题、筛选油耗影响因素、显著因子Minitab筛选与对比、指标快速接近、DOE因子析因试验、回归试验及稳健设计七大基本流程,通过前、后两次不同试验结果分析,找出了影响A车型汽车油耗的三大主要因素,分别是轮胎、变速箱和润滑油。通过多因素分析及多指标优化,该汽车的油耗优化方案得以从理论和实践层面得到了验证。该课题积累了油耗措施的具体量化数据、建立了综合评估模型、探索了试验设计寻找油耗主要因子的方法,从理论上实现了数据积累,从实践效果上也真实降低了汽车油耗,提升了产品竞争力。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U471.23
【部分图文】：

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循环工况下的分析模型搭建逡逑各个城市的道路情况、运输流量等不同，它的实际运转循环和标准运实际的运转循环在排放标准和燃油消耗方面更苛刻一些。所以各国不同，制定油耗的标准，在这之中以美国、欧洲、日本的评价标准欧盟正式实施的油耗测试规范（简称ＮＥＤＣ）基本上涵盖了客户用为中国汽车油耗测试的基础模型。该模型测试由市区运转循环和市成：逡逑部（市区运转循环）由四个市区运转循环单元组成，循环单元平均车速：５０ｋｍ／ｈ；循环单元有效行驶时间：１９５邋ｓ；每个循环单元理论４个循环的当量距离：４．０５２邋ｋｍ。逡逑部（市郊运转循环）由一个市郊运转循环单元组成。试验期间平有效行驶时间：４００ｓ；每个循环理论行驶距离：６．９５５ｋｍ；最大车速：１：0．８３３ｍ／ｓ２；最大减速度：－１．３８９ｍ／ｓ２。逡逑簟~j逡逑

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图２－２整车能量传递路径示意图逡逑们对ＮＥＤＣ各个工况的时间进行了归纳统计，如下：逡逑逦表２－２城区工况各工况用时逦逡逑工况逦操作时间／ｓ邋所占时间比例逡逑加速工况逦３６逦１８．５％逡逑等速工况逦５７逦２９．２％逡逑怠速工况逦６０逦３０．８％逡逑减速且不断开传逦２５逦１２．８％逡逑动系工况逡逑减速且离合器脱逦９逦４．６％逡逑开工况逡逑换档工况逦８逦４．１％逡逑逦表２－３郊区工况各工况用时逦逡逑工况逦操作时间／ｓ邋所占时间比例逡逑加速工况逦１０３逦２５．８％逡逑

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热ｓ散失１１发动机内因１１传动系损耗｜逦＊１如逡逑图２－２整车能量传递路径示意图逡逑我们对ＮＥＤＣ各个工况的时间进行了归纳统计，如下：逡逑逦表２－２城区工况各工况用时逦逡逑工况逦操作时间／ｓ邋所占时间比例逡逑加速工况逦３６逦１８．５％逡逑等速工况逦５７逦２９．２％逡逑怠速工况逦６０逦３０．８％逡逑减速且不断开传逦２５逦１２．８％逡逑动系工况逡逑减速且离合器脱逦９逦４．６％逡逑开工况逡逑换档工况逦８逦４．１％逡逑逦表２－３郊区工况各工况用时逦逡逑工况逦操作时间／ｓ邋所占时间比例逡逑加速工况逦１０３逦２５．８％逡逑等速工况逦２０９逦５２．３％逡逑怠速工况逦４０逦１０．０％逡逑减速且不断开传逦３２逦８．０％逡逑动系工况逡逑减速且离合器脱逦】０逦２．５％逡逑开工况逡逑换档工况逦６逦１．５％逡逑根据ＮＥＤＣ工况和整车情况，研究人员基于ｃｒｕｓｉｅ软件建立整车仿真模型，将整车逡逑的重量、风阻系数、发动机的性能、传动系统的参数录入此模型，可以逐项分析各个降逡逑油耗措施的贡献值，从而为车型油耗降低提供理论计算的依据。将整车的重量、风阻系逡逑２０逡逑

【参考文献】