重型柴油機節油標定策略的分析與研究

于洋 張理志 馬明 翁海溶 李建龍

摘要：為了提高柴油發動機的核心競爭力，降低發動機油耗，通過實際車輛測試找到正常駕駛過程中影響發動機油耗的因素。針對具體的影響因素，通過發動機的實際控制方案更改，來降低整車的油耗，實現節油的目的。

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.

關鍵詞：發動機;整車;節油

Key words： engine;vehicle;fuel-efficient

中圖分類號：TG233? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）18-0001-03

0? 引言

隨著國家排放法規的要求逐步提升，未來重型柴油發動機的排放要求會越來越高。油耗作為衡量一款發動機的經濟性指標[1]也一直是大家關注的焦點。并且油耗是重型柴油發動機的核心競爭力之一。本文基于某品牌國柴油發動機，在實際的開啟過程中的油耗進行測量分析，研究了實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設計，來實現降低發動機油耗的目的。

1? 試驗設置與方案

本實驗通過對某品牌發動機的實際開啟的用戶進行跟車數據采集，然后對其駕駛習慣以及車輛的油耗進行分析，來發現我們實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際開啟工況更加復雜，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現實際開啟情況中影響油耗的因素。具體實驗如下：

對某攪拌公司的某種城市車型進行數據采集，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），單獨分析每段的油耗表現。

滿載工況下的平均車速為25.46km/h，最大車速為61.65km/h。整個路況的車速變化較大，很難出現勻速行駛的工況，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。再看發動機轉速的表現，發動機轉速波動劇烈，同車速一樣沒有勻速情況的產生。油門踏板的波動基本處于100%的開度與0%開度兩種狀態變化，中間的變化較少。也就是說，某種城市車型在城市工況的應用下車速的提升是通過急加速來實現的。

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，我們單獨進行了一次勻速行駛的數據采集。車輛勻速行駛時的油門踏板真正開度實際是存在一定幅度的波動，而一些微小的波動不足以使得車輛發生實際的工況變化。

2? 試驗結果分析與改進設計

2.1 試驗結果分析

通過上述的實驗，我們可以得出以下結論：①城市工況下，某種城市車型的轉速會在最大轉速與最小轉速之間。②發動機轉速不能一直處于經濟油耗區內，同時扭矩也會超出經濟油耗區。③在恒定轉速下，發動機的油門踏板微小波動會導致噴油量的波動，同時對于車速并無影響。

2.2 改進發動機控制方案

針對上述影響發動機油耗的因素，我們可以通過對發動機的轉速限制，讓發動機在正常的工作過程中始終處于經濟油耗區;對發動機油門踏板的波動限制，讓發動機的油門踏板曲線更加平滑，從而達到降低油耗的目的。

2.3 試驗驗證

本實驗使用兩輛車進行，通過節油方案前后的實測油耗進行對比，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，分別做三組節油狀態與普通狀態下的油耗對比試驗。每一組工況試驗由同一個的駕駛員駕駛車輛，且每一組選擇相同的路況及同一檔位（即相同的轉速）。

2.4 試驗結果

在節油試驗過程中，當使用節油標定策略時， 車輛行車時發動機的最高轉速一般限制在1600轉左右，同樣的車速會受到影響從而導致受到一定的限制。實驗結果如表表4（19#數據）以及表5（32#數據）。

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

3? 結論

通過上述的實驗，我們可以得出以下結論：一般情況下，發動機轉速不能一直處于經濟油耗區內，同時扭矩也會超出經濟油耗區。在恒定轉速下，發動機的油門踏板微小波動會導致噴油量的波動，同時對于車速并無影響。我們通過對發動機的轉速限制，讓發動機在正常的工作過程中始終處于經濟油耗區;對發動機油門踏板的波動限制，讓發動機的油門踏板曲線更加平滑，此節油策略能夠降低整車的綜合油耗，其節油效果相比于同類車型，節油一般在3～5%左右。

參考文獻：

[1]周寶龍.內燃機學[M].北京：機械工業出版社，2012.

[2]彭光杰.大型柴油機節油與使用維護的關系分析[J].內燃機與配件，2017（5）：59-60.

[3]郭隆振，楊帥，高祥濤.論大型柴油機節油與使用維護的關系[J].化工管理，2015（26）：242.