汽車動力性經(jīng)濟性性能開發(fā)講稿.ppt

1、汽車動力性經(jīng)濟性性能開發(fā),性能開發(fā)的概念,產(chǎn)品性能開發(fā)流程,概念階段,方案階段,設(shè)計階段,試驗驗證階段,整車/機目標(biāo)確定,系統(tǒng)目標(biāo)確定,部件目標(biāo)確定,部件開發(fā)(供應(yīng)商),部件性能試驗,系統(tǒng)功能試驗,騾子車及樣車試驗,目 標(biāo) 分 解,性能 一級指標(biāo),性能 二級指標(biāo),產(chǎn)品 技術(shù)要求,控 管 標(biāo) 目,狀態(tài) 跟蹤,汽車性能是指汽車能夠適應(yīng)各種使用條件、滿足顧客使用需求及社會環(huán)境需求的能力； 市場競爭以及技術(shù)水平的提升必然對產(chǎn)品性能提出更高要求； 顧客、自然環(huán)境和社會環(huán)境等的需求，要求必須引入性能開發(fā)的概念； 性能開發(fā)涵蓋了傳統(tǒng)意義上的試驗、CAE分析和設(shè)計。,目錄,汽車性指標(biāo)介紹 汽車性能開發(fā)思路 性

2、能開發(fā)的主要工作 動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法 動力性經(jīng)濟性試驗介紹 動力性經(jīng)濟性分析方法介紹 動力性經(jīng)濟性開發(fā)流程 機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法 發(fā)動機本體與整車動力性經(jīng)濟性 整車其它性能對動力性經(jīng)濟性的影響,汽車性能指標(biāo)介紹,造型色彩與人機工程,經(jīng)濟性,安全性,動力性,可靠耐久性,舒適性,環(huán)保、排放、EMC,功能配置,汽車性能指標(biāo)介紹,2、汽車性能分類 由前面汽車性能的定義不難看出，在各種使用條件下汽車均應(yīng)滿足顧客與社會環(huán)境的需求，因此，從顧客與社會環(huán)境需求角度出發(fā)，將汽車性能劃分為以下16項： 01 總布置及工效性 General layout and Performance 指汽車的總體布

3、置、裝配及維修方便性、運輸、保管、通過性等相關(guān)指標(biāo)。 02 人機工程 Ergonomic 指使整車設(shè)計適應(yīng)人體結(jié)構(gòu)的要求，確保人-機系統(tǒng)工作的高效、舒適性。本標(biāo)準(zhǔn)指居住舒適性和人機界面性能，具體為車內(nèi)乘坐姿態(tài)及空間、操作方便性、上下車方便性、座椅舒適性、視野等指標(biāo)。 03 造型及顏色 Styling and Colour 指車輛內(nèi)外部形狀風(fēng)格及色彩搭配特征，具體指汽車的造型風(fēng)格、風(fēng)阻系數(shù)、顏色基調(diào)及色彩搭配。 04 動力性 Power Performance 指汽車在良好平直路面行駛時由車輛受到的縱向外力決定的、所能達到的平均行駛速度。其評價指標(biāo)為最高車速、加速能力、爬坡能力、駕駛性、牽引能力

4、、最低穩(wěn)定車速等。,汽車性能指標(biāo)介紹,05 燃油經(jīng)濟性 Fuel Economy 指汽車以最少的燃料消耗量完成單位運輸工作量的能力，其評價指標(biāo)為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)載荷下每行駛100公 里消耗掉的燃料量（升）。汽車燃油經(jīng)濟性的指標(biāo)包括等速油耗、綜合油耗、行駛里程等。 06 操縱穩(wěn)定性 Steering/Handling Stability 指汽車在行駛狀態(tài)下能否完全按照駕駛員的意愿（操作）完成改變運動方向和改變運動速度，且當(dāng) 遭遇外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。它包括轉(zhuǎn)向回正、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)向輕便、蛇形、直線行駛穩(wěn)定性等。 07 平順性 Ride Comfort 指汽車在行駛狀態(tài)下，由于路面

5、不平而引起的座椅振動對乘員舒適性的影響程度。其工作內(nèi)容包括 隨機輸入（等效均值等），不平路面座椅振動。 08 可靠耐久性 Reliability and Durability 可靠性指汽車在規(guī)定的條件下，規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。耐久性指汽車在規(guī)定的使用 和維修條件下，達到某種技術(shù)或經(jīng)濟指標(biāo)極限時，完成功能的能力。本標(biāo)準(zhǔn)所指的可靠耐久性包括汽車平均故障間隔里程、平均首次故障里程、故障率等，耐久性包括整車及關(guān)鍵零部件使用壽命等。,汽車性能指標(biāo)介紹,09 NVH Nosie Vibration Harshness 指汽車的噪音（Noise)、振動(Vibration)以及聲振粗糙度(Har

6、shness)三項指標(biāo)。主要工作內(nèi)容包括整車及系統(tǒng)主要零部件的NVH性能。有統(tǒng)計資料顯示，整車約有1/3的故障問題是和車輛的NVH問題有關(guān)系，而各大公司有近20%的研發(fā)費用消耗在解決車輛的NVH問題上。 10 重量 Weight 指整車自重、重量分解、載重能力等各項指標(biāo)。 11 成本 Cost 指用戶購買及使用所付出的費用。包括整車終端價格、直接材料成本、車輛使用成本等。 12 功能/配置 Function/Features 指車輛結(jié)構(gòu)配置、操控性、舒適性配置、檔次性配置等，該項指標(biāo)為用戶關(guān)心的車輛基本信息。 13 精細化 Craftsmanship 指汽車內(nèi)外表面視覺、觸覺等質(zhì)量，主要指車輛

7、內(nèi)外表面間隙/階差、外露聯(lián)結(jié)方式及外露件圓角等，也指車輛相關(guān)操作部件觸摸質(zhì)量等。 14 熱適應(yīng)性 Thermal Compatibility 指乘員熱適應(yīng)性（室內(nèi)空調(diào)暖風(fēng)）、車輛熱適應(yīng)性（機艙熱管理、除霜化冰以及低溫冷起動性） 。,汽車性能指標(biāo)介紹,15 安全性 Safety 指汽車防止或減少道路交通事故發(fā)生的能力，以及減少在交通事故中乘員及行人的傷害程度。本標(biāo) 準(zhǔn)所指的汽車安全性包括主動安全、被動安全以及燈光及信號安全，其中主動安全包括：制動性、ESP、ASR、TCS等；被動安全包括乘員安全性、行人保護、低速碰撞指標(biāo)等。燈光及信號安全包括：燈光及信號裝置的配光性能、信號強度等 。 16 環(huán)保

8、性 Environmental Protection 指汽車對環(huán)境的影響程度。包括汽車尾氣排放、回收再利用、駕駛室內(nèi)空氣污染物控制及電磁兼容 。 尾氣排放:指對汽車排放廢氣有毒有害物質(zhì)控制、排氣煙度控制、燃油蒸發(fā)物控制等指標(biāo)。 回收再利用:指報廢汽車的可回收、零部件及材料可再利用的能力，包括汽車產(chǎn)品禁用限用物質(zhì)的控制與標(biāo)識、整車可回收性識別與標(biāo)識、整車回收利用率的指標(biāo)控制等。 駕駛室內(nèi)空氣污染物控制:指車內(nèi)零部件及材料的揮發(fā)性有機物和酮醛類物質(zhì)的識別與控制。 電磁兼容性:指汽車的電子電器設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中不會因為周邊的電磁環(huán)境干擾而導(dǎo)致性能降低、功能喪失或損壞，也不會在周邊環(huán)境中產(chǎn)生過量

9、的電磁能量，以致影響周邊設(shè)備的正常工作。包含電磁干擾和電磁敏感性。,汽車性能開發(fā)思路,整車性能指標(biāo)：對用戶需求及法規(guī)要求的體現(xiàn)，產(chǎn)品策略（技術(shù)競爭力）的表現(xiàn)，整車設(shè)計必須控制的指標(biāo)，以指導(dǎo)后期的工程開發(fā)（VTS：Vehicle Technical Specification，整車技術(shù)規(guī)范）。 AT 一般道路上碰到最大的坡是地下停車場的坡，范圍是10%-15%，一般是12%； Timothy C. Moore:在EPA（Environmental Protection Agency）試驗規(guī)定的質(zhì)量下，車輛能以104km/h的速度通過6% 的坡道，滿載時車速不得低于80km/h，096km/h加速

10、時間不應(yīng)大于20s。,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,動力性能評價方法 動力性能客觀評價 最大爬坡度 坡度統(tǒng)計：,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,油門操作性能評價方法 評價項目 初始力A：指踩下油門踏板過程中，第一個斜率明顯減小的拐點所對應(yīng)的踏板力； 終點力B：指油門踏板在下止點位置，第一個斜率明顯增大的拐點所對應(yīng)的踏板力； 最大回程力C：指回位過程中，第一個斜率明顯減小的拐點所對應(yīng)踏板力,橫坐標(biāo)：行程，mm 縱坐標(biāo)，力，N,最小回程力D：指油門踏板回位過程中，第一個斜率明顯增大的拐點所對應(yīng)的踏板力； 阻尼H：終點力B和最大回程力C的差值； 空行程D1：踩下油門踏板過程中的無效行

11、程； 踏板行程L：踩下油門踏板過程中的有效行程(A和B之間的行程)； 踏板斜率：踏板踩下過程中力值增加速率,(終點力B-初始力A)/踏板行程L 剛性變形D2：踏板極限位置的剛性；終點力B至達到其150%產(chǎn)生的變形量；,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,油門操作性能評價方法 評價要求 電子油門踏板操縱性能標(biāo)準(zhǔn) 機械油門踏板操縱性能標(biāo)準(zhǔn),動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,燃油經(jīng)濟性能評價方法 重要性 資源的緊迫性 過去十年我國汽車保有量迅速增長，2011年末達到10578萬輛，相比上年增長20%：,在全球石油儲備量越來越少，石油價格不斷攀升的大趨勢下，能源危機一觸即發(fā)。作為全球最大石油消費國，我國能源儲量與結(jié)構(gòu)先

12、天不足，國家統(tǒng)計顯示2012年我國石油基礎(chǔ)儲量為28.9億噸，同年中國石油消費量為4.88億噸，其中進口2.8億噸，進口依賴度58%。 隨著中國汽車產(chǎn)銷量的迅速增長，石油進口的依賴度將會繼續(xù)攀高，直接威脅我國的能源戰(zhàn)略。,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,燃油經(jīng)濟性能評價方法 重要性 國家的應(yīng)對策略 新開發(fā)車型，從2005年7月1日開始執(zhí)行第一階段限值要求，2008年1月1日起執(zhí)行第二階段限值要求： 在生產(chǎn)車型，從2006年7月1日開始執(zhí)行第一階段限值要求，2009年1月1日起執(zhí)行第二階段限值要求；,第三階段油耗原計劃2015年開始實施，但隨著能源形勢的日益嚴峻，國家于2010年開始對提前達到第三階段

13、油耗標(biāo)準(zhǔn)的車型給予補貼，之后于2012年進一步提高標(biāo)準(zhǔn)；,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,燃油經(jīng)濟性能評價方法 重要性 國家的應(yīng)對策略 節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020)已明確2020年油耗目標(biāo)為5.0L/100km，較三階段下降27.5%； 按照2016-2019年油耗目標(biāo)以一定斜率下降預(yù)測，2018年油耗目標(biāo)為5.9L/100km，較三階段下降15%;,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,燃油經(jīng)濟性能評價方法 重要性 國家的應(yīng)對策略 乘用車企業(yè)平均燃料消耗量核算辦法已于2013年3月14日正式由五部委對外發(fā)布，工信部也已經(jīng)在4月組織各個汽車主機廠、零部件廠及國內(nèi)外相關(guān)汽車協(xié)會進行核算辦法內(nèi)

14、容宣貫。,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,燃油經(jīng)濟性能評價方法 重要性 國家的應(yīng)對策略 2012下半年國產(chǎn)乘用車企業(yè)共計上報燃料消耗量數(shù)據(jù)730.8萬條，其中新能源4456條。其中天津一汽夏利汽車股份有限公司實際油耗最低，達到5.8L/100km，其次是重慶長安鈴木汽車有限公司5.93 L/100km，第三名是奇瑞汽車股份有限公司6.15 L/100km。,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,燃油經(jīng)濟性能評價方法 乘用車評價方法 等速工況油耗 等速行駛是汽車在公路上運行的一種基本工況，加上這種油耗容易測定，所以得到廣泛采用（ 60km /h，90km/h，120km/h ）。 不過，

15、由于汽車在實際行駛中經(jīng)常出現(xiàn)加速、減速、制動和發(fā)動幾怠速等多種工作情況，因此等速油耗往往偏低，與實際油耗有較大差別。特別對經(jīng)常在城市中作短途行駛的汽車，差別就更大。,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,燃油經(jīng)濟性能評價方法 乘用車評價方法 循環(huán)工況油耗-目前國家規(guī)定 根據(jù)GB 18352.3-2005輕型汽車燃料消耗量試驗方法進行，規(guī)定在模擬城市和市郊的運轉(zhuǎn)循環(huán)下，用碳平衡法計算出燃料消耗量。 試驗在專用的底盤測功器上進行。測出排氣中以g/km(克每千米)計的二氧化碳、一氧化碳及碳氫的排放量，用碳平衡法求得燃油消耗量。 碳平衡法依據(jù)的基本原理是質(zhì)量守恒定律：汽(柴)油經(jīng)過發(fā)動機燃燒后，排氣中碳質(zhì)量的總和

16、與燃燒前燃油中碳質(zhì)量的總和應(yīng)該相等。,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,燃油經(jīng)濟性能評價方法 乘用車評價方法 循環(huán)工況油耗-目前國家規(guī)定 車輛行駛速度規(guī)定如下，分為市區(qū)循環(huán)和市郊循環(huán)兩部分。,變速器檔位的選取對燃油消耗有顯著影響，MT變速器檔位也有明確規(guī)定；,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,NEDC（ New European Driving Cycle ） UDC（ Urban Driving Cycle ） EUDC（ Extra Urban Driving Cycle ） 以上均為三種循環(huán)所測得的油耗均為平均油耗。,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,怠速啟停車型油耗計算表,燃油經(jīng)濟性能評價方法 乘用車評價方法

17、 循環(huán)工況油耗-美國環(huán)境保護局,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,燃油經(jīng)濟性能評價方法 商用車評價方法 工信部規(guī)定：中重型商用車燃油消耗量檢測方法 以新車型上公告為限制措施； 主要在底盤測功機上測試，工況以世界統(tǒng)一的重型商用車瞬態(tài)車輛循環(huán)WTVC為基礎(chǔ)制定的C-WTVC； 可以采用質(zhì)量法或碳平衡法測定燃油消耗量；,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,燃油經(jīng)濟性能評價方法 商用車評價方法 交通部規(guī)定：營運客/貨車燃料消耗量限值及測量方法 08年公布，以營運準(zhǔn)入為限制措施； 與老國家標(biāo)準(zhǔn)類似，采用在試驗場道路上測試等速油耗的方法，速度權(quán)重k如圖： 以車重分級設(shè)定了兩階段油耗限值；,動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,動力性經(jīng)

18、濟性一級指標(biāo)匯總 動力性經(jīng)濟性一級指標(biāo) 油門操縱性能一級指標(biāo),動力性經(jīng)濟性指標(biāo)評價方法,AT車型滿載D檔怠速不溜坡（8%）,動力性經(jīng)濟性試驗方法介紹,概述 試驗方法分類 道路試驗，包括： 最高車速試驗。 0-100kph加速試驗。 超越加速試驗。 爬陡坡試驗。 等速燃油消耗量試驗。 滑行試驗。 臺架試驗，最好在環(huán)境風(fēng)洞中進行： 用底盤測功機構(gòu)成汽車行駛狀態(tài)模擬系統(tǒng)； 在室內(nèi)模擬各種道路試驗工況； 用測量儀器測定汽車的燃油消耗量； 用迎面風(fēng)模擬發(fā)動機冷卻狀況； 用環(huán)境模擬系統(tǒng)保證試驗環(huán)境；,動力性經(jīng)濟性試驗方法介紹,概述 試驗環(huán)境及設(shè)備介紹 道路試驗場：國外汽車工業(yè)部門對建設(shè)自己的試車場十分重視

19、，甚至稱汽車試驗場是汽車工業(yè)發(fā)展的先驅(qū)。早在1917年美國就興建了世界上第一個、占地面積達304km2的阿伯丁試車場(Aberdeen Proving Ground)，到如今已經(jīng)歷了91年的風(fēng)風(fēng)雨雨。第二次世界大戰(zhàn)后，工業(yè)發(fā)達的西方國家及日本等國的各大汽車公司為了確立自己汽車龍頭地位，更是瘋狂地建設(shè)試車場，而且規(guī)模也越來越大。據(jù)不完全統(tǒng)計，世界上已建有100多個不同類型的汽車試驗場。其中商用型汽車試驗場大都是由國家或者汽車工業(yè)協(xié)會組織建立和管理的，如美國的內(nèi)華達車輛試驗中心的NATC試車場、法國摩托車技術(shù)協(xié)會的UTAC試車場、日本汽車研究所JARI試車場、前蘇聯(lián)汽車和發(fā)動機研究所HAMN試車場

20、等；專用型汽車試驗場數(shù)量更多，如美國通用汽車公司的米爾費德Milford試車場、福特汽車公司的Michigan試車場、德國奔馳汽車公司的EhraLessien試車場等。,動力性經(jīng)濟性試驗方法介紹,概述 試驗環(huán)境及設(shè)備介紹 道路試驗場： 交通部公路交通試驗場：占地面積3600畝，內(nèi)有國內(nèi)設(shè)計車速最高(190km/h)的全封閉高速循環(huán)跑道、直線性能路、ABS 試驗路、標(biāo)準(zhǔn)坡、外部噪聲測試廣場、可靠性、耐久性試驗路、交通工程廣場、標(biāo)準(zhǔn)坡道、涉水池、濺水池等試驗設(shè)施； 襄樊試驗場：占地面積2902畝，內(nèi)有高速環(huán)道、直線性能路、2#綜合路等近30公里試驗路面和濺水池、標(biāo)準(zhǔn)坡、灰塵洞等試驗設(shè)施； 定遠試驗

21、場：國家級汽車新產(chǎn)品定型試驗機構(gòu)。擁有高速試驗環(huán)道、綜合性能試驗路、凹凸不平路、越野路等汽車試驗所需的各種路面; 海南試驗場：濕熱氣候的汽車道路試驗基地?？蛇M行整車、發(fā)動機和汽車用非金屬材料等近百個項目的檢測。海南汽車試驗場有可靠性試驗路、ABS路、強化腐蝕試驗路和曝曬場。,動力性經(jīng)濟性試驗方法介紹,概述 試驗環(huán)境及設(shè)備介紹 道路試驗環(huán)境要求： 封閉的試驗場。 試驗場地應(yīng)平整(縱向在0.1%以內(nèi))，路面干燥，用瀝青或混凝土鋪裝的道路上進行。 加速試驗需在直線長度不小于2km，寬度不小于8m的道理上進行。 最高車速試驗使用環(huán)形道路，總長度 試驗時應(yīng)是無雨、無霧天氣。 氣溫040C，相對濕度小于9

22、5%。 風(fēng)速不大于3m/s。,動力性經(jīng)濟性試驗方法介紹,概述 試驗環(huán)境及設(shè)備介紹 爬坡度試驗坡度要求： 應(yīng)有一系列不同坡度的坡道； 坡道長度不小于25m； 小于30%的坡道可用瀝青鋪裝； 大于30%的坡道應(yīng)為水泥路面；,動力性經(jīng)濟性試驗方法介紹,概述 試驗環(huán)境及設(shè)備介紹 環(huán)境風(fēng)洞： 環(huán)境風(fēng)洞可提供一個穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的氣候環(huán)境，用于標(biāo)準(zhǔn)化動力性經(jīng)濟性試驗；,以泛亞環(huán)境風(fēng)洞為例，其主要設(shè)備包括：,底盤測功機，用于提供車速及道路載荷模擬，其結(jié)構(gòu)如左圖； 預(yù)試驗艙，用于浸車及靜態(tài)試驗； 新風(fēng)系統(tǒng)，將干燥處理后的空氣送入主試驗艙； 主風(fēng)機，送風(fēng)及風(fēng)速控制,動力性經(jīng)濟性試驗方法介紹,概述 試驗環(huán)境及設(shè)備介紹 環(huán)

23、境風(fēng)洞： 目前國內(nèi)環(huán)境風(fēng)洞建設(shè)情況：,動力性經(jīng)濟性試驗方法介紹,概述 試驗環(huán)境及設(shè)備介紹 IMC動力性經(jīng)濟性測試系統(tǒng)： 基本信息：IMC全稱德國imc集成測控公司(Integrated Measurement 進排氣相關(guān)二級性能指標(biāo),機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,進排氣系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 排氣系統(tǒng)介紹： 排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 排氣系統(tǒng)分為冷端和熱端，一般冷端的消聲器對背壓影響最大；,熱端,冷端,氧傳感器,三元催化器,排氣歧管,消聲器,吊耳和軟墊,連接法蘭,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,進排氣系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 消聲器優(yōu)化案例： 優(yōu)化前方案： 方案幾何模型； 氣體在消聲器內(nèi)的流動情況如箭頭所示。氣體從輸入

24、管進入，由于腔體3內(nèi)填充的是消聲材料，氣體幾乎不流通。因此，氣體只能從穿孔流出，進入腔體2；腔體2的氣體經(jīng)過穿孔管上的穿孔進入穿孔管；從穿孔管流出的氣體，進入腔體1，再流入輸出管；,背壓分析邊界條件： 分析發(fā)動機全符合的工況，取空氣流量287kg/h，出口為大氣壓；消聲器壁面溫度為500C，氣體可壓縮；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,進排氣系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 消聲器優(yōu)化案例： 優(yōu)化前方案： 背壓分析結(jié)果： 消聲器內(nèi)總的壓力損失為35.9kpa.消聲器在各個腔體內(nèi)的壓力變化微弱，但是在第1個腔體和第2個腔體之間的壓力變化巨大，這主要是因為氣體流經(jīng)穿孔的徑向流動所造成的。,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方

25、法,進排氣系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 消聲器優(yōu)化案例： 優(yōu)化前方案： 背壓分析結(jié)果： 根據(jù)切片處的靜壓和速度分布，發(fā)現(xiàn)氣體從輸入管流經(jīng)穿孔進入腔體2，氣體的速度在腔體2內(nèi)逐漸降低，但是在穿孔處的流速較大，以及產(chǎn)生一些較小的渦流，所以造成的壓力損失約為3kpa；從腔體2流經(jīng)小孔進入穿孔管，壓力和速度分布都很不均勻，速度急劇增大，且高速區(qū)域均集中在穿孔管的中心部位，靠近壁面部分的速度相對偏低。穿孔管附近產(chǎn)生一些比較小的湍流，并且靠近穿孔管出口方向的穿孔處的速度遠大于另一端穿孔處的速度，造成的壓力損失約為20kpa；氣體從腔體1流入輸入管，由于氣體的收縮造成相對比較大的能量損失，在此處造成的壓力損失約為8kp

26、a，較大。,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,進排氣系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 消聲器優(yōu)化案例： 優(yōu)化前方案： 背壓產(chǎn)生原因總結(jié)： 一般消聲器的壓力損失由兩部分組成，分別為局部壓力損失和沿程摩擦阻力損失。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的消聲器，沿程損失相對比較小，以局部壓力損失為主。本案例中壓降產(chǎn)生的主要原因是氣流通過管道和穿孔時的擴縮損失。當(dāng)氣流流動截面突然變化時，速度急劇增加或減小，原流體流動狀態(tài)受到極大的干擾和沖擊，渦流現(xiàn)象加劇，尤其是從腔體通過穿孔進入管道的時候，產(chǎn)生的壓力損失占總的壓力損失的1/2多，這種擴縮損失是消聲器壓降的主要來源。,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,進排氣系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 消聲器優(yōu)化案例： 優(yōu)化方

27、案： 針對產(chǎn)生壓力損失的主要部位，在保證NVH性能的前提下，對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，采用直流型結(jié)構(gòu)，在各管道直徑不變的情況下，避免氣體從穿孔中流過，最終優(yōu)化方案見下圖：,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,進排氣系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 消聲器優(yōu)化案例： 優(yōu)化結(jié)果： 使用相同的邊界條件，對優(yōu)化方案進行分析，總壓力損失為17.2kpa，遠小于原方案。比較壓力分布，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的后消模型由于減少了氣體流經(jīng)穿孔的過程。因此，壓力損失主要集中在從腔體流入各個管道的過程中，兩處的壓力損失分別為8kpa左右。 經(jīng)過試驗測試，優(yōu)化方案的NVH性能在怠速狀態(tài)下稍好于：原始方案，其余狀態(tài)相當(dāng)；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,進排氣系統(tǒng)

28、匹配優(yōu)化方法 進氣溫度的影響及優(yōu)化控制： 進氣環(huán)境對發(fā)動機性能的影響： 修正公式 一般來說，進氣溫度升高10度，發(fā)動機扭矩下降3%； 常溫下，100%相對濕度對發(fā)動機扭矩影響3.7%;,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,進排氣系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 進氣溫度的影響及優(yōu)化控制： 進氣環(huán)境對動力性經(jīng)濟性的影響： 進氣溫度每升高20度，0-100km/h加速時間增加近1s；,當(dāng)進氣溫度影響到發(fā)動機爆震可能時，點火角會推遲，導(dǎo)致發(fā)動機性能進一步下降；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,進排氣系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 進氣溫度的影響及優(yōu)化控制： 優(yōu)化方法： 改進進氣口位置降低進氣溫度；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,進排氣系

29、統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 進氣溫度的影響及優(yōu)化控制： 優(yōu)化方法： 改進進氣口位置降低進氣溫度；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,進排氣系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 進氣溫度的影響及優(yōu)化控制： 優(yōu)化方法： 優(yōu)化進氣口附近結(jié)構(gòu)降低進氣溫度；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,進排氣系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 進氣溫度的影響及優(yōu)化控制： 優(yōu)化方法： 優(yōu)化空濾器表面溫度降低節(jié)氣門附近進氣溫度；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 電噴基本匹配原則 比油耗控制方法 比油耗由進氣量、過量空氣系數(shù)、發(fā)動機扭矩和轉(zhuǎn)速決定；,過量空氣系數(shù),進氣量參數(shù)，主要由駕駛員控制，電噴不能控制,發(fā)動機轉(zhuǎn)速，由負荷決定,發(fā)動機輸出扭矩， 電噴可通

30、過調(diào)節(jié)點火角確定,Be(g/kw*h)=,A(負荷,轉(zhuǎn)速),*14.7*M*n,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 電噴基本匹配原則 過量空氣系數(shù)控制策略 理論上1，空燃比偏稀，可以降油耗。但為滿足排放要求，在10.02窗口范圍內(nèi)，對HC，CO，NOx轉(zhuǎn)化率最高，因此需要控制在1左右：,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 電噴基本匹配原則 過量空氣系數(shù)控制策略 與發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩關(guān)系：,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 電噴基本匹配原則 過量空氣系數(shù)控制策略 在NEDC循環(huán)中，在穩(wěn)定、加速工況點，均在1左右。因此，在排放穩(wěn)定、加速工況點，噴油量

31、與進氣量保持在1:14左右，電噴不能更改噴油量；,減速斷油時間對油耗有很大影響，作為經(jīng)濟性指標(biāo)的觀察項；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 電噴基本匹配原則 過量空氣系數(shù)控制策略 結(jié)論：進氣量一定，相應(yīng)的噴油量一定，不能改變；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 電噴基本匹配原則 點火角控制策略 扭矩匹配原理：以1000rpm為例，當(dāng)點火提前角為6度時，比油耗287g/KW*h，扭矩124.5NM；此時再增加點火角已經(jīng)超過爆震邊界。所以當(dāng)發(fā)動機臺架標(biāo)定的時候，每個轉(zhuǎn)速和進氣量都進行點火角掃描，此時扭矩最大的點，都是油耗最小的點；,通過發(fā)動機 最大扭矩輸出確定點

32、火角,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 電噴基本匹配原則 點火角控制策略 結(jié)論：可以通過調(diào)整點火角，改變?nèi)紵龎毫Γ淖兣ぞ剌敵?，但影響油耗?機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 電噴基本匹配原則 點火角控制策略 某款發(fā)動機點火角與發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩的關(guān)系；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 不同工況下電噴對油耗的影響 非怠速穩(wěn)態(tài)工況中的油耗 以排放循環(huán)為例：此時空燃比為1，油耗由發(fā)動機本體設(shè)計和臺架標(biāo)定時選擇的點火角決定； 當(dāng)然和駕駛工況也有很大關(guān)系，所以改速比的目的就是讓發(fā)動機運行在大扭矩低油耗區(qū)域；,電噴對油耗的控制主要體現(xiàn)在發(fā)動機點火角的

33、選擇；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 不同工況下電噴對油耗的影響 換檔工況中的油耗 排放試驗循環(huán)中換檔等動態(tài)工況，空燃比控制在0.95左右，此時等于是油耗增加了5%； 但是，考慮到此時進氣量很小，并且其所占總測試時間為4.1%，如果加濃范圍為0.850.95，等于是控制不好導(dǎo)致油耗升高了010%，可以推算總的油耗控制范圍： =0.041*0.1=0.4% 控制目標(biāo)： 空燃比為0.95,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 不同工況下電噴對油耗的影響 正常怠速工況中的油耗 此時空燃比為1，但是點火提前角不是最大點火角，它存在一定的余量，主要目的是克服負載的突然

34、增加而提升點火角，快速增加扭矩，避免發(fā)動機熄火，所以稱為扭矩儲備； 按照一般的標(biāo)定經(jīng)驗，扭矩儲備是1020%左右，可以理解為油耗增加10%20%； 但是考慮帶有起停功能的項目(完全沒有扭矩輸出)節(jié)油率在3%5%之間，可以推算怠速油耗變化范圍： =5%*10%=0.5% 控制目標(biāo)： 滿足怠速穩(wěn)定性的同時，扭矩儲備盡可能小； 所以，如果發(fā)動機負載越小，轉(zhuǎn)速越小，油耗越低；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 不同工況下電噴對油耗的影響 催化器加熱時怠速工況中的油耗 排放工況中，為了減少排放，需使催化器快速起燃，增加扭矩儲備10%左右，使扭矩儲備達到20%30%； 此部分控制目標(biāo)是催

35、化器加熱作用時間，一般為60s；如果控制達到100s，意味則有40s的時間油耗增加10%； 總的油耗控制范圍： =40s/1180s*10%=0.3% 控制目標(biāo)： 滿足排放的同時，扭矩儲備盡可能??； 但是，此部分對催化器的選擇影響很大，就成為油耗和成本的博弈；如果選擇較好的催化器，完全有可能取消催化器加熱，節(jié)油率達到60s/1180s*10%=0.5%；如果選擇較差的催化器，很有可能需要提轉(zhuǎn)速(1200rpm)，這樣燃油增加率估計在1%左右。 實際情況取決于目標(biāo)怠速、扭矩儲備大小、催化器加熱時間等；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 結(jié)論 假設(shè)： 換檔過程空燃比加濃到0.85

36、，油耗增加0.4%； 怠速扭矩儲備為10%20%，油耗增加0.5%； 催化器加熱時間為100s，相對于標(biāo)準(zhǔn)60s增加40s，油耗增加0.3% 所以，在上述電噴控制不精確的情況下，油耗增加0.4%+0.5%+0.3%=1.2%，則電噴匹配對油耗的影響在2%以下；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 結(jié)論 電噴系統(tǒng)匹配控制措施： 穩(wěn)態(tài)燃燒，點火角控制在最佳點火角，空燃比控制在10.03； 催化劑加熱時間在催化劑不變，排放滿足要求的情況下，盡量保證在5060s； 過渡工況控制，空燃比控制在0.95-1.05間； 點火效率穩(wěn)態(tài)100%，怠速點火角扭矩儲備在駕駛性滿足要求的情況下，控制在

37、10%-20%左右； 在保證發(fā)動機穩(wěn)定性、NVH、電平衡等性能滿足開發(fā)要求的情況下，怠速目標(biāo)轉(zhuǎn)速越低越好；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 電噴故障模式對油耗的影響 氧傳感器開環(huán)： 電噴燃油控制目標(biāo)是維持廢氣系數(shù)為”1”的平衡，根據(jù)感知進氣量和當(dāng)前廢氣濃度，來計算噴油量，氧傳感器即反饋當(dāng)前廢氣濃度給ECU，以進行噴油量實時修正，如開環(huán)則噴油量會偏離預(yù)期，嚴重影響尾氣排放，油耗水平也受到明顯影響，根據(jù)具體的使用工況，對油耗的影響大小差異較大； 怠速步進電機： 步進電機的起止位置決定發(fā)動機怠速旁通空氣流量(影響怠速轉(zhuǎn)速大小)，ECU根據(jù)運行工況指令驅(qū)動電機到指定位置，以獲得期望

38、的怠速轉(zhuǎn)速，若電機動作量偏離正常范圍，將使怠速轉(zhuǎn)速偏高或偏低，油耗將受到影響。,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 電噴故障模式對油耗的影響 節(jié)氣門位置傳感器： 該傳感器感知節(jié)氣門開度大小，即駕駛員油門意圖，如感知結(jié)果與實際偏差，將導(dǎo)致噴油等混亂，嚴重影響駕駛性和油耗水平，嚴重情況下，甚至熄火或進入跛行回家模式； 水溫傳感器： 該傳感器反映發(fā)動機或廣義的發(fā)動機艙溫度情況給ECU，一方面便于ECU對發(fā)動機在不同溫度條件下進行噴油修正和點火時刻修正，另一方面ECU根據(jù)水溫參數(shù)進行冷卻風(fēng)扇驅(qū)動控制(閥值驅(qū)動和故障驅(qū)動)。如反饋水溫偏差將影響發(fā)動機性能，間接影響油耗水平，冷卻風(fēng)扇動作邏

39、輯混亂也將明顯影響油耗。,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電噴系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 電噴故障模式對油耗的影響 噴油器/點火線圈/火花塞/阻尼線： 以上統(tǒng)稱點火系統(tǒng)故障，現(xiàn)象如缺缸或點火能量減弱，將導(dǎo)致發(fā)動機燃燒不良，整個發(fā)動機性能下降，間接影響油耗水平； 碳罐控制閥失效： 控制閥適時引流燃油箱油蒸氣到發(fā)動機進氣系統(tǒng)，對發(fā)動機燃燒穩(wěn)定性有影響，如控制閥長期工作失效(常開/閉)，將增加日常使用油耗。而28油耗測試工況中，對廢氣分析法油耗結(jié)果影響甚微，油耗儀測試法則理論偏小(油蒸氣不通過油耗儀)。,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電器系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 概要： 整車及發(fā)動機電氣系統(tǒng)工作對整車油耗性能有較大影響

40、。電氣系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)失當(dāng)或系統(tǒng)運行邏輯混亂及零件故障都可能引起油耗上升。涉及日常使用油耗及法規(guī)檢測28工況油耗。如按系統(tǒng)劃分，主要有以下方面：,油耗 性能,電源系統(tǒng),空調(diào)冷卻 系統(tǒng),其它 電器附件,轉(zhuǎn)向助力 系統(tǒng),機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電器系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 電源系統(tǒng) 發(fā)電機效率及運行邏輯： 影響：日常油耗及28工況油耗； 效率：部分自主品牌車型現(xiàn)用發(fā)電機產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率在60%左右(具體性能以產(chǎn)品部門為準(zhǔn))，國內(nèi)外較高檔發(fā)電機轉(zhuǎn)換效率可達70%以上。效率差異體現(xiàn)在28工況油耗性能上有將近0.5%(約0.03L)差異。零件成本增加也在至少200元以上； 運行邏輯： 常規(guī)發(fā)電機運行基本是隨著發(fā)動

41、機轉(zhuǎn)速一直工作，無回饋控制環(huán)節(jié)，較多消耗發(fā)動機功率，間接多消耗燃油。 可控式發(fā)電機由ECU依據(jù)蓄電池電量傳感器信號邏輯判斷并控制發(fā)電機開斷,能節(jié)省多余發(fā)電導(dǎo)致的油耗。該類發(fā)電機對日常用車油耗改善將近0.5%(約0.03L)差異。如28工況全程關(guān)斷發(fā)電機，油耗可降1%(約0.07L)；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電器系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 電源系統(tǒng) 蓄電池充放電能力、電量： 影響： 充放電能力對日常油耗影響明顯； 測試前電量對28工況油耗影響明顯; 充放電能力： 蓄電池充放電能力直接影響機械功率轉(zhuǎn)換電能的效率，蓄電能力下降，將浪費多余的機械功(意味著多燒油)。部分車型現(xiàn)行售后承諾蓄電池三包一年（2

42、0,000公里里程）； 影響： 實驗前蓄電池電量對28工況油耗性能影響較明顯。典型案例，如某款車型同一輛樣車兩次28工況油耗試驗，一次充分充電，另一次則未充分充電，油耗結(jié)果差異有0.2L；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電器系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 空調(diào)冷卻系統(tǒng) 壓縮機： 影響： 日常油耗; 功率及型式： 結(jié)合具體車型，壓縮機需要選用相應(yīng)的功率參數(shù)，并經(jīng)過系統(tǒng)性能匹配，才能較好兼顧制冷性能和油耗性能。典型案例，如某1.6L車型空調(diào)整改方案中壓縮機排量由原來120降至105CC，制冷性能基本未犧牲，單體功率卻降低20%，對整車空調(diào)油耗性能提升作出可極大貢獻； 傳統(tǒng)車型一般采用固定排量壓縮機，在不同工況下

43、不能有效轉(zhuǎn)換能量，造成能量流失；如采用變排量式壓縮機，高低速及大小負荷能智能調(diào)整壓縮機排量，能有效降低整車空調(diào)使用油耗。與傳統(tǒng)壓縮機型式相比，油耗性能提升5%左右，成本增加約300400元；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電器系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 空調(diào)冷卻系統(tǒng) 冷卻風(fēng)扇： 影響： 主要是日常油耗(少數(shù)車型會影響到28工況油耗); 功率及型式： 冷卻風(fēng)扇功率及型式對整車熱害性能空調(diào)系統(tǒng)運行及油耗性能都有影響，需要進行系統(tǒng)方案設(shè)計和匹配方能權(quán)衡以上性能。冷卻風(fēng)扇可布置單/雙風(fēng)扇及單風(fēng)扇按高低速控制等型式。其目的也是為消耗盡可能少的功率來達到最優(yōu)的散熱效果； 傳統(tǒng)車型冷卻系統(tǒng)設(shè)計一般很少考慮對油耗性能影

44、響，以至少數(shù)車型在批產(chǎn)后仍需進行功率型式調(diào)整的方案整改；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電器系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 空調(diào)冷卻系統(tǒng) 暖風(fēng)機： 影響： 日常油耗; 功率： 其功率設(shè)計是需要對空調(diào)系統(tǒng)進行綜合方案優(yōu)化設(shè)計，以達到消耗盡可能少的功率來達到最優(yōu)的制冷效果。,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電器系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 影響： 日常油耗(EPS型式基本不消耗28工況油耗); 型式： 主要包括液壓HPS/電動EPS/電液綜合EHPS幾種型式。三種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都需要消耗整車能量用于轉(zhuǎn)向助力，僅是轉(zhuǎn)換的方式中間環(huán)節(jié)不同而已。幾種方案對油耗性能提升程度從大到小，依次為EPS、EHPS、HPS，成本由大到

45、小也是EPS、EHPS、HPS。值得一提的是EPS在28工況油耗試驗過程中，基本不消耗燃油，利于提升法規(guī)要求的油耗性能指標(biāo)。,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,電器系統(tǒng)匹配優(yōu)化方法 電器節(jié)油技術(shù)匯總：,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,整車能量流匹配優(yōu)化方法 能量匹配的意義 車輛在實際的運行過程中，除去驅(qū)動車輪做功以及驅(qū)動輔助系統(tǒng)外，還有很大一部分能量要轉(zhuǎn)換為熱量散失到周圍的大氣環(huán)境中。美國環(huán)境保護局有研究表明，乘用車在高速公路上，燃料能量只有大約12%傳遞到車輪上，其余能量都以不同形式的熱散失掉了。,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,整車能量流匹配優(yōu)化方法 能量匹配的意義 車輛動力系統(tǒng)中功率流和熱流之間

46、相互耦合、相互影響，從而決定動力系統(tǒng)中能量的傳遞途徑，決定著車輛的性能。一方面，功率流在傳遞過程中產(chǎn)生的功率損耗都以熱量的形式匯入熱流；另一方面散熱量的多少也決定了輔助系統(tǒng)的耗功，反過來影響功率流中用于驅(qū)動車輛的比例；同時散熱系統(tǒng)的參數(shù)對于發(fā)動機和傳動裝置的效率具有重要的影響。由此可見這兩部分能量的傳遞過程相互影響，相互耦合，明確熱流與功率流之間的能量傳遞、耦合和轉(zhuǎn)換機制，減少損耗和輔助系統(tǒng)耗功，是節(jié)能降耗的重要途徑； 相關(guān)技術(shù)： 水溫的影響：電子節(jié)溫器、電子水泵、可變進氣格柵； 附件功耗：變排量機油泵、C端子發(fā)電機； 進排氣系統(tǒng)的影響：恒溫進氣系統(tǒng)、EGR；,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,整

47、車能量流匹配優(yōu)化方法 能量匹配的意義 傳統(tǒng)匹配方法一般功率流和熱流獨立進行、僅進行局部的協(xié)同，不能綜合反映整個動力系統(tǒng)中能量的轉(zhuǎn)換、傳遞和耦合的機制，因而限制了進一步從能量匹配角度提高車輛的性能； 汽車能量匹配研究就是從能量匹配角度將動力系統(tǒng)中的功率流和熱流進行整體建模，構(gòu)建包括發(fā)動機、傳動裝置與輔助系統(tǒng)的集成化設(shè)計與匹配仿真模型體系。研究整個動力系統(tǒng)中能量的轉(zhuǎn)換、傳遞和耦合機制，參數(shù)對能量轉(zhuǎn)換途徑的影響規(guī)律，實現(xiàn)車輛變工況條件下動力系統(tǒng)的能量合理匹配，提高整個系統(tǒng)的能量利用效率，同時改善車輛的舒適性。,機車匹配提升動力性經(jīng)濟性方法,整車能量流匹配優(yōu)化方法 能量流分析模型,174,水套,節(jié)溫器

48、,水泵,散熱器,暖風(fēng)機,發(fā)動機進水管,發(fā)動機外表面,冷卻系統(tǒng)模型利用軟件Flowmaster搭建，包括水泵、水套、節(jié)溫器、散熱器、暖風(fēng)機、發(fā)動機進水管等部分。,水套的流動損失、熱傳導(dǎo)系數(shù)利用CFD分析結(jié)果,旁通管,冷卻系統(tǒng)1D分析模型,制冷循環(huán),175,空氣側(cè)1D分析模型,利用CFD分析得到前端冷卻模塊流速分布,利用CFD分析得到前端冷卻模塊平均流速與車速的關(guān)系,風(fēng)扇控制邏輯,CFD 分析結(jié)果,176,凸輪軸承及HLA,VVT,曲軸油路、主軸承及連桿軸承,機油泵,機油濾清器,泄壓閥,油底殼,鏈條張緊器,潤滑系統(tǒng)1D分析模型,潤滑系統(tǒng)模型利用軟件Flowmaster2搭建，包括機油泵、機油濾清器

49、、主軸承、連桿軸承、凸輪軸承、HLA、VVT、油底殼等部分。,177,機體結(jié)構(gòu)利用軟件AVL-Boost-TNG生成Flowmaster分析模型，包括缸蓋、活塞、缸套、缸體、連桿、曲軸等部分。,缸蓋,缸體(含油底殼),缸套,曲軸,連桿,活塞,By AVL-Boost-TNG,By Flowmaster,機體結(jié)構(gòu)1D分析模型,178,氣體交換模型利用軟件AVL-Boost搭建：,缸蓋,節(jié)氣門,氣體交換1D分析模型,燃燒及壁面熱傳導(dǎo)利用臺架試驗數(shù)據(jù)以及CFD分析數(shù)據(jù)標(biāo)定,發(fā)動機本體與整車動力性經(jīng)濟性,提高燃油經(jīng)濟性的傳統(tǒng)辦法 減小摩擦損失： 機油泵： 通過增加油道直徑，提高軸承間隙控制水平，可以減

50、少機油泵泵流量要求。再通過減小機油泵內(nèi)外轉(zhuǎn)子的直徑，從而減小機油泵流量，減小機械損失 ； 活塞環(huán)： 在保證活塞漏氣量以及機油消耗量的前提下，可以通過減小第一道活塞環(huán)切向彈力，減小機械損失； 泵氣損失： 在保證發(fā)動機性能的前提下，通過延遲進氣門關(guān)閉時間并延長進氣持續(xù)期，從而使發(fā)動機的泵氣損失下降；,發(fā)動機本體與整車動力性經(jīng)濟性,提高燃油經(jīng)濟性的傳統(tǒng)辦法 提高燃燒效率： 增大壓縮比： 增大壓縮比能夠提高點火時刻的氣體壓力和溫度，增加燃燒速率， 提高燃燒熱效率；但是過高的壓縮比容易導(dǎo)致爆震，影響可靠性，電噴為防止爆震發(fā)生會推遲點火角，反而不利于油耗降低； 選擇更高滾流比的氣道： 進氣道滾流比提高，能

51、夠增加點火時刻缸內(nèi)氣體湍流度，增加燃燒速率， 提高燃燒熱效率；但是滾流比需要與進氣流量系數(shù)平衡；,發(fā)動機本體與整車動力性經(jīng)濟性,發(fā)動機節(jié)油新技術(shù) 提高發(fā)動機效率的控制因素與發(fā)展趨勢 高效內(nèi)燃機的最高效率可以超過50%，而目前大約只有20-30%左右。發(fā)展?jié)摿€有相當(dāng)?shù)拇?，也就是還有20%以上的節(jié)油率可以從內(nèi)燃機挖掘。,發(fā)動機本體與整車動力性經(jīng)濟性,發(fā)動機節(jié)油新技術(shù) 節(jié)油技術(shù)匯總 分為低摩擦、輕量化、熱管理、氣體交換控制和工藝五個領(lǐng)域,發(fā)動機本體與整車動力性經(jīng)濟性,發(fā)動機節(jié)油新技術(shù) 主流技術(shù)在不同排量發(fā)動機的發(fā)展趨勢,發(fā)動機本體與整車動力性經(jīng)濟性,發(fā)動機節(jié)油新技術(shù) 節(jié)油技術(shù)性價比分析 單一技術(shù),

52、發(fā)動機本體與整車動力性經(jīng)濟性,發(fā)動機節(jié)油新技術(shù) 節(jié)油技術(shù)性價比分析 組合技術(shù) 未來，發(fā)動機將是多種技術(shù)方案的組合。不同廠商、不同細分市場的產(chǎn)品，將組合不同的技術(shù)方案； 多項技術(shù)組合時，需考慮技術(shù)之間的交叉影響，而不是簡單的數(shù)值相加。下表為典型的發(fā)動機節(jié)油技術(shù)組合及其性價比：,發(fā)動機本體與整車動力性經(jīng)濟性,發(fā)動機節(jié)油新技術(shù) 節(jié)油技術(shù)性價比分析,發(fā)動機本體與整車動力性經(jīng)濟性,發(fā)動機節(jié)油新技術(shù) 節(jié)油技術(shù)的發(fā)展重點 缸內(nèi)直噴+增壓+緊湊化（Downsizing)技術(shù)組合 連續(xù)可變氣門技術(shù)無凸輪軸技術(shù) 汽油機均質(zhì)壓燃燒技術(shù)（HCCI/CAI）,發(fā)動機本體與整車動力性經(jīng)濟性,發(fā)動機節(jié)油新技術(shù) 節(jié)油技術(shù)路線

53、圖,整車對動力性經(jīng)濟性的影響,某款轎車發(fā)動機能量輸出及消耗分布 NEDC循環(huán)市區(qū)工況： NEDC循環(huán)市郊工況： NEDC循環(huán)綜合工況：,從上述分析可以看出，整車對動力性經(jīng)濟性的影響主要包括風(fēng)阻、滾阻、輕量化、傳動系效率四個方面；,整車對動力性經(jīng)濟性的影響,風(fēng)阻對動力性經(jīng)濟性的影響 不同車型風(fēng)阻的影響比較： 下圖是微型車、經(jīng)濟型轎車和中高檔轎車氣動阻力油耗占總油耗的比例。從圖中可以看出，對于微型車，由于空氣動力學(xué)性能不如轎車，幾乎一半的油耗消耗在風(fēng)阻上；對于空氣動力學(xué)性能較好的轎車，消耗在氣動阻力上的油耗僅為23%。,根據(jù)國外另一組統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對于一般轎車，氣動阻力消耗的油耗平均占總油耗的17%左

54、右。對于皮卡車，由于尾部分離特別嚴重，氣動阻力較大，其消耗的油耗比普通轎車大6%，約占總油耗的23%。,整車對動力性經(jīng)濟性的影響,風(fēng)阻對動力性經(jīng)濟性的影響 風(fēng)阻系數(shù)： 風(fēng)阻系數(shù)與風(fēng)阻的關(guān)系： 某款轎車風(fēng)阻系數(shù)降低10%對油耗的影響：,整車對動力性經(jīng)濟性的影響,風(fēng)阻對動力性經(jīng)濟性的影響 風(fēng)阻產(chǎn)生原理： 行使在道路上的汽車必然受到空氣的作用力。由于空氣粘性作用，在汽車表面形成邊界層，并由此產(chǎn)生摩擦阻力。另外汽車是典型的鈍頭體，由于逆壓梯度和流體粘性作用，造成空氣在汽車車身表面出現(xiàn)流動分離，從而形成壓差阻力。另外發(fā)動機冷卻系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)以及汽車冷卻部件也會導(dǎo)致阻力，這部分阻力通常稱為內(nèi)部阻力，而車身

55、外部產(chǎn)生的阻力常稱外部阻力。,整車對動力性經(jīng)濟性的影響,風(fēng)阻對動力性經(jīng)濟性的影響 風(fēng)阻產(chǎn)生原理：,由于空氣通過汽車的流動出現(xiàn)嚴重流動分離，特別是汽車尾部，因此對于流線型較好的高級汽車，壓差阻力所占總比例約為80%左右。對于一般的汽車，壓差阻力所占總阻力的比例在85%90%。對于皮卡車、大巴等汽車，壓差阻力所占比例更大，初步估計可達90%以上。與之相反的是，由于表面摩擦產(chǎn)生的摩擦阻力卻較小，通常在10%左右。這與航空飛行器正好相反。因為飛機由于流線型非常好，它的氣動阻力主要由摩擦阻力組成。除了在大攻角飛行工況，流動分離比較嚴重情況下，飛機的壓差阻力占主導(dǎo)外，其它各種工況均為摩擦阻力占主導(dǎo)。應(yīng)該來

56、講，壓差阻力與摩擦阻力在汽車上所占的比例因車型而異，每款車都并不一樣。 壓差阻力和摩擦阻力的比例是指定風(fēng)阻系數(shù)目標(biāo)值的重要依據(jù)；,整車對動力性經(jīng)濟性的影響,風(fēng)阻對動力性經(jīng)濟性的影響 空氣動力學(xué)發(fā)展歷史： 基本型-借鑒設(shè)計(borrowed body)： 汽車工程師很早就意識到，最大行駛速度主要受氣動阻力的限制，因此減阻設(shè)計也成為速度競爭的重要手段。汽車的基本外型決定了氣動阻力水平。早期的汽車空氣動力學(xué)工程師多來自航空或船舶領(lǐng)域，流線旋轉(zhuǎn)體成為當(dāng)時低阻汽車的首選，如魚雷形(Camille Jenatzy,1899, Vmax = 105km/h)、飛艇形(Alfa Romeo of Count

57、Ricotti, 1914)或船形(Audi Alpensieger, 1913)等。 直接借鑒航空和船舶的氣動設(shè)計在汽車上并沒有成功，除了如何將外型和汽車功能結(jié)合起來的問題沒有解決外，還有地面效應(yīng)。低阻力外型的物體接近地面運動時，周圍的流動特性發(fā)生了很大的變化；車輪的干擾破壞了下部氣流的平順性，相應(yīng)地大幅度增加氣動阻力。,整車對動力性經(jīng)濟性的影響,風(fēng)阻對動力性經(jīng)濟性的影響 空氣動力學(xué)發(fā)展歷史： 流線型-基礎(chǔ)研究(Streamlined body)： 汽車誕生之后的數(shù)十載也是流體力學(xué)基礎(chǔ)研究發(fā)展非常迅速的年代，一戰(zhàn)后，汽車的空氣動力學(xué)特性研究和設(shè)計隨之進入有序的發(fā)展階段。PRANDTL和EIF

58、FEL越來越多地研究空氣動力學(xué)阻力的特性，這方面的知識更多地應(yīng)用于汽車，“流線型”汽車在不同地方研發(fā)出來。 著名的“Jaray Car”設(shè)計概念用于實車(Audi Type K14/50 Hp, 1923)，并且為汽車的氣動阻力設(shè)定了最小目標(biāo)Cd=0.15。同時代及其后續(xù)的概念設(shè)計構(gòu)成了許多學(xué)派，如Kamm，Lange等，許多概念在若干年后的現(xiàn)代車復(fù)活，如Lange型在Porche 911設(shè)計中復(fù)活。眾多基礎(chǔ)性的設(shè)計概念以及研究方法對今天的汽車設(shè)計仍然具有很強的指導(dǎo)意義，這是流線型時代對汽車工業(yè)的最大貢獻。 但是，流線型汽車幾乎沒有在市場上成功，問題主要在于：一是空氣動力學(xué)未能與汽車技術(shù)綜合形

59、成系統(tǒng)的工程合力，二是人們對于流線型的偏見。另外二戰(zhàn)也中斷了流線型汽車的研究進程，使空氣動力學(xué)工程師失去了逐步與汽車設(shè)計工程師融合的機遇。,整車對動力性經(jīng)濟性的影響,風(fēng)阻對動力性經(jīng)濟性的影響 空氣動力學(xué)發(fā)展歷史： 局部優(yōu)化-改型設(shè)計(Detailed optimization)： 二戰(zhàn)后，汽車工業(yè)在大西洋兩岸同步復(fù)蘇。在歐洲，工程師期望重續(xù)戰(zhàn)前的研究思路；在美國，工程師幾乎沒有考慮空氣動力學(xué)因素，單純從功能角度提出的三箱車型，反而取得了巨大的空氣動力學(xué)和市場的成功。隨后這種外形占據(jù)了主要市場份額。 在幾乎沒有空氣動力學(xué)專家的幫助下，汽車的空氣動力學(xué)得到了顯著的發(fā)展！這是一個非常有趣的現(xiàn)象，對當(dāng)今的汽車空氣動力學(xué)研究仍然啟發(fā)良多，總結(jié)為：汽車的空氣動力學(xué)特性優(yōu)化設(shè)計永遠不能孤立地進行。 在此基礎(chǔ)上，空氣動力