淺談企業應對乘用車油耗法規的策略

周浩 王森 喬華 杜學良

眾泰汽車工程研究院 浙江省杭州市 310018

1 引言

國家標準委正式發布的GB 19578-2014《乘用車燃料消耗量限值》和GB 27999-2014《乘用車燃料消耗量評價方法及指標》，讓汽車生產企業對單車油耗及企業平均燃油消耗量看得十分重視，從工信部公告上得知：2015年我國乘用車平均燃油消耗量為6.65L/100km，2016年我國乘用車平均燃油消耗量為6.51 L/100km，隨著時間的推移而對企業油耗限值的收緊，汽車企業真正的壓力還在后面。而這些企業為了生存和不被背負大額的罰款， 需要考慮各種方法去降低單車油耗及企業平均油耗是他在研發規劃和項目前期首要考慮的工作之一了。

2 第四階段油耗法規限值分析

工信部發布的第四階段油耗法規是沿用了第三階段標準采用的“車型燃料消耗量限值+企業平均燃料消耗量目標值”的評價體系，并分別加嚴單車燃料消耗量限值和企業平均目標值要求，其中整車整備質量較大的乘用車燃料消耗量目標值更加嚴格，尤其是1.88噸以上的乘用車[1]。

2.1 單車油耗準入限值

單車油耗準入限值，無形是國家為了節能減排對汽車上市的一個把控，不會對各汽車企業總體研發規劃受到限制。由于單車油耗限值是根據整車重量劃分階段來制定油耗限值的，各汽車企業單車在上公告時，綜合油耗在第四階段法規限值內，就算滿足要求。企業一般運用一些常規的降油耗方案(例如：優化行駛阻力、增加啟停功能、輕量化技術、電子轉向、全混、輕混等等)。

2.2 企業平均油耗限值

企業平均油耗限值彌補了只對單車油耗限值的漏洞，是對各車企所有車型和所有燃料消耗量的平均值，使車企的總體排放達到一定標準，控制了各車企大排量傳統燃油乘用車的項目。即使有大排量燃油車，企業也必須從小排量發動機、混動項目、純電動項目、氫燃料等項目上去考慮開發，從而降低企業的平均油耗限值，滿足國家要求。真正達到改善人們生存環境、遏制環境惡化趨勢，并且做到節約能源、降低能源消耗、減少污染物排放。

3 乘用車降油耗策略

車企在每個項目研發初期（方案批準階段）根據項目選用的車型平臺、類型、動力總成參數、預估的風阻系數、滑行曲線、設定的整車整備質量、輪胎型號等信息進行仿真分析，仿真分析所輸入的參數越準確，其結果誤差越小，最后根據仿真分析結果與整車重量進行確認，是否滿足國家第四階段油耗限值要求。假如結果不滿足，需根據差值進行選定不同的方案（例如：常規方案、混動方案、純電動）進行開發。

3.1 乘用車常規降油耗方案

降油耗常規方案一般用于整車綜合油耗仿真結果與法規油耗限值相差較?。ā?L）。具體可從以下幾方面去降油耗：

（1）降低輪胎滾阻系數： 假設滾動阻力可從10‰降至8‰，及整車整備質量設為1578kg，則滾動阻力可下降△F=（1578kg+100kg）*9.8N/kg*2‰=32.9N，由上述計算知，油耗至少可下降0.24L/100km；

（2）風阻優化：根據Fw=CDAV2/21.15可得知，此方案主要是造型設計時需要重點考慮，另外可以增加擾流板、輪胎阻風板等優化方案，通過CAE仿真及整車風洞試驗，選擇出理想的方案；

（3）整車輕量化：汽車輕量化是在保證汽車的強度和安全性的前提下，盡可能的降低汽車的整備質量（例如：奔馳的鋁材料車身、寶馬的碳纖維材料、福特和通用復合材料等等，主要是通過模塊化，使用新型材料進一步降低車重，實現更低的油耗）[2]，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。根據動力性經濟性仿真分析的計算公式中，整備質量每減少50kg，整車綜合油耗可降低0.1L/100km。

（4）制動系統阻滯力優化：作為整車機械阻力的一部分，制動阻滯力和輪轂軸承的阻力，對整車的滑行有顯著影響。

（5）動力總成優化：可以從發動機本體及附件功耗優化，整車動力總成標定、變速箱、機械阻力等方面。另外可從發動機技術上去提升，比如：豐田VVT-iE發動機，大大提升了發動機的熱效率，馬自達的創馳藍天技術，13∶1高壓縮比發動機等。

（6）發動機啟停技術：根據歐洲標準行駛循環整車綜合油耗（NEDC）工況中，怠速時間占比27.62%，因此NEDC工況下啟停系統可有明顯節油效果，根據試驗數據統計一般節油3%-4%。

（7）運用電子設備：比如使用電子轉向泵、電子節溫器、電子水泵、AMS智能發電（通過加速降低發電機輸出，減速時回收能量轉為電化學能，并維持蓄電池電量在70%-90%的荷電狀態）等。

當然這些方案的采用均與單車成本有直接關系，車企在選取時會從降油耗的效果及成本進行對比，最終權衡后選出達到整車綜合油耗目標或第四階段油耗限值的方案。假設某車型經過仿真分析NEDC為8.88L/100km，經過采用以下常規方案可達到7.17 L/100km，具體方案及降油效果。

3.2 混合動力汽車方案

目前國內外混合動力汽車可分為3類：充電式混合動力、全混合動力、輕混合動力。各車企在項目預言階段，對產品開發定義會選擇混動的類型（根據企業的計劃需求及市場需求）。充電式混合動力車在不同駕駛模式下，有著不同的駕駛感受，適用于城郊平凡駕駛，但又對長途沒有受到限制，既保證了動力性又達到了經濟性。全混合動力車是利用發動機小排量、低車速純電動模式下來降低油耗，又通過增加電動機來滿足低速低扭時的動力不足。目前合資品牌車輛運用廣泛，例如豐田凱美瑞、本田雅閣、福特蒙迪歐等等。輕混合動力車是發動機能夠在車輛停止時自動停止運轉，并能在減速、制動時進行能量再生和回收，可用最低成本實現混合動力的最大效率，從而達到降低汽車油耗。

圖1

混合動力汽車與傳統燃油車相比，依靠混合動力汽車的特點可按平均需用的功率來確定內燃機的最大功率，發動機相對較小，可達到油耗低、污染少的最優工況下工作，從而能有效降低單車綜合油耗值，及減小企業平均油耗限值的壓力。

3.3 純電動汽車方案

純電動汽車是利用動力電池作為儲能動力源，通過動力電池驅動電機提供電能，驅動電機運轉來推動電動汽車前進。它的特點是零排放、零污染、噪音小、能量轉換效率高，同時可以回收制動和下坡時的能量，提高能量的利用效率。所以采用純電動汽車是有效降低國家石油的消耗及排放污染的方法之一。在2017年9月，工業和信息化部、財政部、商務部、海關總署、質檢總局聯合發布了《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》，補貼、雙積分等一系列新政策的推出，表明國家提倡新能源汽車產業的開發。同時汽車企業在資本、政府和企業的推動下涌入新能源汽車行業（例如各地政府通過招商引資的形式規劃大型的新能源工業園區、新能源購車補貼政策等）。外資車企加速本土化，合資品牌車企因雙積分要求也在加速產品的推遲。所以，純電車的發展勢不可擋，而傳統的交通工具汽車時代正在逐漸遠去，取而代之的是電動化、智能化的時代。

4 結語

綜上所述汽車企業在面對國家發布的第四階段油耗限值及企業平均油耗法規下，最近幾年勉強可以滿足國家要求。但隨著國家后續發布第五階段、第六階段……油耗限值及排放要求，汽車企業必須從新能源汽車上進行開發。汽車企業要想穩步發展，滿足國家法規要求和人們的需求，必將從純電動、混合動力、燃料電池等方面開展技術創新工作，打造純電動整車專用平臺，并形成以電池、電控、電驅為核心的新能源動力系統平臺。