重型柴油機(jī)節(jié)油標(biāo)定策略的分析與研究

于洋 張理志 馬明 翁海溶 李建龍

摘要：為了提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的核心競爭力，降低發(fā)動(dòng)機(jī)油耗，通過實(shí)際車輛測試找到正常駕駛過程中影響發(fā)動(dòng)機(jī)油耗的因素。針對具體的影響因素，通過發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際控制方案更改，來降低整車的油耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)油的目的。

Abstract： In order to improve the core competitiveness of diesel engines and reduce engine fuel consumption， the factors affecting engine fuel consumption during driving were found by the vehicle testing. According to the specific influencing factors， the actual control scheme of the engine is changed to reduce the fuel consumption of the whole vehicle and achieve the purpose of fuel saving.

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī);整車;節(jié)油

Key words： engine;vehicle;fuel-efficient

中圖分類號(hào)：TG233? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）18-0001-03

0? 引言

隨著國家排放法規(guī)的要求逐步提升，未來重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排放要求會(huì)越來越高。油耗作為衡量一款發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)[1]也一直是大家關(guān)注的焦點(diǎn)。并且油耗是重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的核心競爭力之一。本文基于某品牌國柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，在實(shí)際的開啟過程中的油耗進(jìn)行測量分析，研究了實(shí)際開啟過程中影響油耗的因素，并通過軟件層面的針對性干預(yù)設(shè)計(jì)，來實(shí)現(xiàn)降低發(fā)動(dòng)機(jī)油耗的目的。

1? 試驗(yàn)設(shè)置與方案

本實(shí)驗(yàn)通過對某品牌發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際開啟的用戶進(jìn)行跟車數(shù)據(jù)采集，然后對其駕駛習(xí)慣以及車輛的油耗進(jìn)行分析，來發(fā)現(xiàn)我們實(shí)際開啟中對油耗的影響因素。對于樣本車型的選擇，由于某種城市車型的實(shí)際開啟工況更加復(fù)雜，混合路段較多，相對于長途物流車量來說，其油耗的降低空間更大，所以某種城市車型更加容易發(fā)現(xiàn)實(shí)際開啟情況中影響油耗的因素。具體實(shí)驗(yàn)如下：

對某攪拌公司的某種城市車型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，首先我們選取了一段這家公司的比較典型的城市城郊開啟路線，進(jìn)行兩趟次的某種城市車型送貨。將每趟送貨分為滿載送料，等待卸料，空車回公司這三種情況（如表1所示），單獨(dú)分析每段的油耗表現(xiàn)。

滿載工況下的平均車速為25.46km/h，最大車速為61.65km/h。整個(gè)路況的車速變化較大，很難出現(xiàn)勻速行駛的工況，也就是說某種城市車型在送料的過程中車速基本是處于加速階段或者減速階段。再看發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的表現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)劇烈，同車速一樣沒有勻速情況的產(chǎn)生。油門踏板的波動(dòng)基本處于100%的開度與0%開度兩種狀態(tài)變化，中間的變化較少。也就是說，某種城市車型在城市工況的應(yīng)用下車速的提升是通過急加速來實(shí)現(xiàn)的。

滿載工況下的車輛的平均車速為34.93km，最大車速為72.83km。

由于沒有勻速工況，我們單獨(dú)進(jìn)行了一次勻速行駛的數(shù)據(jù)采集。車輛勻速行駛時(shí)的油門踏板真正開度實(shí)際是存在一定幅度的波動(dòng)，而一些微小的波動(dòng)不足以使得車輛發(fā)生實(shí)際的工況變化。

2? 試驗(yàn)結(jié)果分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過上述的實(shí)驗(yàn)，我們可以得出以下結(jié)論：①城市工況下，某種城市車型的轉(zhuǎn)速會(huì)在最大轉(zhuǎn)速與最小轉(zhuǎn)速之間。②發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不能一直處于經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)內(nèi)，同時(shí)扭矩也會(huì)超出經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)。③在恒定轉(zhuǎn)速下，發(fā)動(dòng)機(jī)的油門踏板微小波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致噴油量的波動(dòng)，同時(shí)對于車速并無影響。

2.2 改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制方案

針對上述影響發(fā)動(dòng)機(jī)油耗的因素，我們可以通過對發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速限制，讓發(fā)動(dòng)機(jī)在正常的工作過程中始終處于經(jīng)濟(jì)油耗區(qū);對發(fā)動(dòng)機(jī)油門踏板的波動(dòng)限制，讓發(fā)動(dòng)機(jī)的油門踏板曲線更加平滑，從而達(dá)到降低油耗的目的。

2.3 試驗(yàn)驗(yàn)證

本實(shí)驗(yàn)使用兩輛車進(jìn)行，通過節(jié)油方案前后的實(shí)測油耗進(jìn)行對比，車輛信息如表2、表3所示。

選取車速60km/h、50km/h、40km/h、30km/h、20km/h，分別做三組節(jié)油狀態(tài)與普通狀態(tài)下的油耗對比試驗(yàn)。每一組工況試驗(yàn)由同一個(gè)的駕駛員駕駛車輛，且每一組選擇相同的路況及同一檔位（即相同的轉(zhuǎn)速）。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果

在節(jié)油試驗(yàn)過程中，當(dāng)使用節(jié)油標(biāo)定策略時(shí)， 車輛行車時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速一般限制在1600轉(zhuǎn)左右，同樣的車速會(huì)受到影響從而導(dǎo)致受到一定的限制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表表4（19#數(shù)據(jù)）以及表5（32#數(shù)據(jù)）。

節(jié)油分析：路試19#車所測節(jié)油比如圖1（19#節(jié)油比）所示，按照常用車速在40～60km/h運(yùn)行的工況下，平均節(jié)油約3%。路試32#車所測節(jié)油比如圖2（32#節(jié)油比）所示，按照常用車速在40～60km/h運(yùn)行的工況下，平均節(jié)油約5%。

3? 結(jié)論

通過上述的實(shí)驗(yàn)，我們可以得出以下結(jié)論：一般情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不能一直處于經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)內(nèi)，同時(shí)扭矩也會(huì)超出經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)。在恒定轉(zhuǎn)速下，發(fā)動(dòng)機(jī)的油門踏板微小波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致噴油量的波動(dòng)，同時(shí)對于車速并無影響。我們通過對發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速限制，讓發(fā)動(dòng)機(jī)在正常的工作過程中始終處于經(jīng)濟(jì)油耗區(qū);對發(fā)動(dòng)機(jī)油門踏板的波動(dòng)限制，讓發(fā)動(dòng)機(jī)的油門踏板曲線更加平滑，此節(jié)油策略能夠降低整車的綜合油耗，其節(jié)油效果相比于同類車型，節(jié)油一般在3～5%左右。

參考文獻(xiàn)：

[1]周寶龍.內(nèi)燃機(jī)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

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[3]郭隆振，楊帥，高祥濤.論大型柴油機(jī)節(jié)油與使用維護(hù)的關(guān)系[J].化工管理，2015（26）：242.