起停功能油耗优化效果台架模拟测试研究

辛海霞，卢洪英，马静，关崴，严丽丽（哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江 哈尔滨 150060）

起停功能油耗优化效果台架模拟测试研究

辛海霞，卢洪英，马静，关崴，严丽丽
（哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江 哈尔滨 150060）

怠速起停技术由于匹配方便、成本较低、节油效果较为明显，获得了很多车企的青睐。但起停技术应用到不同的发动机和整车项目上，产生的节油效果会有一定差异，因此在技术投入实施之前，如果能通过模拟测试对油耗情况进行摸底，对于辅助项目决策以及节约项目成本有很大帮助。文章以我公司某款1.5L排量发动机为研究对象，对其在动力总成台架上进行的模拟起停功能油耗测试方法，和实际测试效果进行了说明。

起停功能；整车油耗；模拟测试

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.12.035

CLC NO.: U467.2Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2015)12-96-03

引言

汽车作为一种交通运输工具，一方

面给人们的生活和生产带来了极大的方便，另一方面也带来了环境污染和能源紧缺。因此，研究汽车的燃油消耗和降低排放污染就成为该研究领域的重点内容之一。目前，随着国内汽车的日益普及，城市交通拥堵问题已经成为社会关注的焦点问题。汽车低速行驶，特别是交通堵塞，不仅产生较高的燃油消耗，更带来排放污染。据统计，在一般城市工况中，怠速工况高达30%～40%左右。将怠速工况的能量节省下来，既可节省怠速时的燃油消耗，又可降低排放污染。发动机启停系统就是在车辆行驶过程中临时停车（例如等红灯）的时候，发动机自动熄火。当需要继续前进的时候，系统自动重启发动机的一套系统。

本项目动力总成台架模拟测试，使用不带起停功能的发动机及ECU控制器，利用快速原型控制器控制发动机点火和启动，实现起停功能，测试起停功能对油耗的贡献度。同时为了修正台架测试与整车测试差异，对两种可以进行整车搭载测试的动力总成进行了台架和整车测试，摸索出台架和整车测试差值规律，应用于本试验项目给出本款发动机应用于目标车型的整车油耗。

1、测试方案及方法详解

1.1台架电器和机械连接状态

台架电器和机械连接状态如图1所示，试验时由4测功机和7台架控制器构成的台架系统进行整车、驾驶员、道路模拟，由1快速原型控制器、2继电器构成的起停控制系统，控制3起动机启动发动机，并控制6发动机的点火，点火启动指令仍然从台架控制器7发出，除用于台架自身控制外，还需要发给1快速原型控制器，由其最终连通相关电器控制回路，从而实现点火启动的自动控制，实现起停功能。

图1　系统机械、电器连接示意图

1.2控制策略

起停功能基本控制逻辑框图如图2所示。

图2　起停功能控制逻辑图

由于本次测试的目的是摸索某 1.5L发动机应用起停技术后对整车油耗的最大贡献度，因此在设计NEDC试验过程中的起停策略时，在所有怠速工况均采取停机策略，具体如下图3所示，其中启动第一个怠速不停机，这样在整个循环中可以用于增加起停控制的怠速工况共 13次，时间合计 269秒。由于在模拟控制时没有刹车踏板信号等辅助启动信号，采用了计时器计时的方式来控制停机时间，而且由于本次模拟使用的仍是原状态起动机，考虑到起动需要的时间略长，因此采用提前1S启动发动机的策略，保证与后续行车工况能够平顺衔接。停机以车速到零为判断目标。因此在本次模拟试验中，实际停机时间约250秒。本机型NEDC循环中的怠速停机节省的总油量约27g，占总油耗的5%左右。

图3　NEDC循环中停机位置

2、测试过程及测试结果

2.1试验条件控制

动力总成台架与整车测试相比有其优势也有一定的局限性。优势在于对于动力总成企业来说，在没有整车配合的情况下也可以了解，本公司动力总成应用此项技术，搭载到某一车型上对降低整车油耗有多大贡献，局限性在于动力总成台架冷却效果、环境条件控制相比环境仓有一定差异，针对此局限性我们采取了修正措施，具体有以下几个方面：

1）为了模拟整车试验时浸车状态，在台架试验时也采取先跑一遍预处理工况，动力总成在试验间内静置1晚，第二天早上进行NEDC循环测试的方式进行，同时对试验间内的温湿度以及空气滤入口的温湿度进行控制，保证每次试验时都在标准允许范围之内，并尽量接近环境仓状态。

2）动力总成冷却，整车上始终有跟随风机提供迎面风冷却，在台架上水循环部分采用外置水冷设备进行冷却，冷却温度设置按照发动机性能试验标准进行，发动机机油不采用外置冷却设备，自然升温，变速器也不采取外置冷却设备，自然升温。在整车和台架模拟NEDC测试循环中温升情况差异见图4、图5。

图4　整车水及机油温升情况

图5　台架水及机油温升情况

3）在动力总成台架进行试验时，发动机所带负载不同，空调压缩机、助力转向泵等附件在台架试验时不搭载，此项差异会导致台架测试油耗比整车测试油耗略低。在转鼓试验台上利用某1.8L发动机+MT状态动力总成进行了测试，影响在0.2L左右。

4）台架模拟实车阻力与整车转鼓试验一致，采用排放标准推荐阻力系数，推荐优先选用目标车实测道路阻力曲线。

2.2试验过程及结果

由于要摸索整车法规测试的油耗情况，因此只进行了冷车工况的测试，分起停功能启动和关闭两种状态进行，具体测试结果如表1所示。台架跑行NEDC循环工况图如图6、图7所示。

表1　台架实测结果

图6　不带起停功能试验过程曲线

图7　带起停功能试验过程曲线

3、测试结果分析

3.1台架与整车测试结果差异分析

为了校验试验条件差异对油耗影响比例，摸索台架与整车测试结果差异，我们利用其他机型进行了整车测试与台架测试对比，对比结果如表2所示。从测试结果来看，台架与整车转鼓油耗差异，搭载MT机型在0.2L/百公里左右，搭载AT机型在0.4 L/百公里左右。

表2　台架与转鼓NEDC循环测试结果对比

3.4本次起停功能实车测试结果修正

根据上述分析，此款1.5L发动机应用起停技术后，工况油耗优化最大约5.6%，实车百公里油耗结果在6.5L左右。

4、总结

本文通过动力总成台架模拟测试，得出此款发动机带与不带起停功能NEDC循环油耗差异，并通过分析动力总成台架模拟测试与实车测试的偏差因素以及偏差量，最终计算出本机型搭载到目标车上的实车油耗，实现测试目标。此方法的应用为我公司动力总成产品的开发提供了一种便捷、有效的测试方案，同时其试验条件控制方法以及台架整车测试结果偏差修正，也可以作为同行业进行类似试验研究的参考。

[1] 钱国刚,李箐元,陆红雨.轻型乘用车在中国的怠速起停循环外油耗测试评价[D].汽车安全与节能学报,2015,6(02).

[2] 裴玉娇,纪天宝.发动机起停技术研究[J].汽车工程师,2012(07).

[3] 郁强,张凌霞,宋伟.起停技术在商用车上的应用[J].汽车电器, 2015(03).

VCP body leakage fault analysis and optimization

Xin Haixia, Lu Hongying, Ma Jing, Guan Wei, Yan Lili
( Center of Technology, Harbin DongAn Automotive Engine Manufacturing Co., Ltd., Heilongjiang Harbin 150060 )

Matching simple, low cost, obvious fuel-saving effect, the idle start-stop technology won the favor of many OEM. But because start-stop technology is applied to different engine and vehicle projects, some differences in fuel-saving effect will be produced, so before technology come into effect, if mapping through a simulation test on the fuel consumption, which will have great help for project decision,and saving project costs. In this paper, we use a 1.5L displacement engine which produced by our company to make a fuel consumption simulation test on the effect of start-stop technology on the Powertrain testbed, we elaborated the test method and actual test results.

start-stop; vehicle fuel consumption; simulation test

U467.2

A

1671-7988（2015）12-96-03

辛海霞，高级工程师，就职于哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，研究方向为发动机、自动变速器控制策略开发及发动机、AT电控系统标定工作。