Vol. 50 No. 1Feb. 2021
第50 1
燃机与车辆技
2021
2 SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE TECHNIQUE •测控技术•
杨竣凯张毅李基凤
(宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司浙江宁波315336)
摘 要：为了研究不同发动机排量以及不同循环工况对整车综合油耗的影响，以一款1.0L 三缸直喷 增压发动机(TGDI )为研究对象，分别将其增缸扩容为1.33 L 和1.4L ，建立整车模型，运行NEDC 、
WLTC 和CLTC 循环，计算整车综合油耗。仿真结果表明，在搭载该发动机的两款整车模型运行过程 中对于不同循环工况的影响：WLTC 循环油耗最高，CLTC 循环油耗次之,NEDC 循环油耗最低。造成
油耗差异的原因是WLTC 循环平均车速高，克服阻力需求的功率高，导致油耗最高，NEDC 与CLTC 平均车 异不大，但CLTC 车
频繁，发动机负荷更大，导油耗更高。对于排量的影响：排量
二手雅阁报价每增加 0.1L ,NEDC 循环油耗上升 0.10~0.13L/100km ，WLTC 循环油耗上升 0.04~0.08L/100km ,CLTC
循环油耗上升0.10~0.14L/100km 。WLTC 循环油耗上升较小的原因是在循环运行区域,3款发动机油 耗 异 。
关键词：排量循环工况油耗
中图分类号:U467.4&98
文献标识码：A
文章编号:2095-8234(2021 )01-0032-07
Influence of Different Engine Displacement and Cycles
on Vehicle Fuel Consumption
YANG Junkai ； ZHANG Yi ； LI Jifeng
Ningbo Geely Royal Engine Components Co., Ltd. (Ningbo, Zhejiang, 315336, China)
Abstract : To investigate the influence of different engine displacements and cycles on vehicle fuel con sumption, the displacement of a 1.0L TGDI engine was increased to 1.33L and 1.4L , then vehicle models
were built to run NEDC, WLTC and CLTC cycles with those 3 engine maps. The simulation results show
that: (1) The fuel consumption order of cycles was WLTC> CLTC> NEDC, for WLTC"s mean velocity is
higher than other cycles, CLTC has a more frequently changing velocity comparing to NEDC. (2) For each
0.1L increase of displacement, the increase of fuel consumption in NEDC was 0.10〜0.13 L/100km, CLTC
was 0.10~0.14 L/100km, WLTC was 0.04~0.08 L/100km, which is minimum. Because the BSFC points
used by WLTC cycle differed slightly among the three engines.
Keywords : Displacement; Cycles; Fuel consumption
引言
燃油经济性是衡量整车性能的一项重要指标，
随着GB 27999—2014乘用车燃料消耗量评价方法
及指标a1b 的实施，国家对乘用车的油耗要求越来越 严格，消费者也对燃油经济性的要求越来越高，以
整车开发
， 性能 是 要的。
发
中需要考虑影响燃油经济性的因有很
， 中发动机排量和车辆运行的循环工况对整
车 油耗 有 影响，因， 发动机排量
循环工况整车 油耗 的研究有重要
作者简介：杨竣凯(1993-)，男，本科，主要研究方向为动力总成匹配、车辆动力性及经济性,
第1期杨竣凯等：不同发动机排量和循环工况对整车综合油耗的影响33
本文以一款1.0L三缸直喷增压发动机为研究对象，通过两种技术路线将其增缸扩容为1.33L和1.4L o建立3款不同配置的整车模型，将1.0L、1.33Lp 1.4L的发动机放在同一模型中，对比综合油耗的差异，计算排量对于综合油耗的影响；同时，为了研究不同循环工况对于整车油耗的影响，在建立的两款整车模型中，选择运行3个不同的循环工况，分别为: NEDC囚(New European Driving Cycle)循环、WLTC⑶(Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle)循环和CLTC[4](China Light-duty vehicle Test Cycle)循环，对比油耗结果，并分析差异产生的原因。
1模型的建立与校核
时尚外挂1・1模型参数输入
使用分析AVL CRUISE建立模型，为了使计算结果，建立两款不同配置的整车模型，分别用车型A和车型B，其中车型A
1.0L发动机的配置上市车型配置，车型B的配置是在车型A的基础上修改得的。两款车型配同型号的6DCT，差别在整车，1o
表1整车参数
参数车型A车型B 整备质量/kg14501600
迎风面积/m2 2.19 2.48
风阻系数0.30.34
轮胎型号205/50R17215/60R17
变速器类型6DCT
为研究对象的1.0L三缸直喷增压发动机以其增缸扩容的1.33L和1.4L发动机的
2o
2发动机主要参数
排量/L 1.0 1.33 1.4
进气形式涡轮增压
喷油方式缸内直喷
额定功率/kW100120125
额定转速/(r・min-)600060006000最大转矩/(N・m)205240250在使用CRUISE建立模型的过程中，为了排其对结果的影响，1、2以发动机和，其置同，建立的模型1o
图1CRUISE建立的整车模型
1・2模型校核
使用对建立的模型行校，于车型A上市车型，容 ，车型B的模型基于车型A模型修改得，以校准车型A的模型即可。以实测的ECEpEUDCpNEDC油耗值和0〜100Om/h加速时间为校准目标。
过校，车型A配1.0L发动机的计算结果与的对比3o
34小型内燃机与车辆技术第50卷
真结果与试验数据差异均在3%以内，仿真模型有效，可以用于后续的分析计算。
表3车型A匹配1.0L发动机的仿真值与试验值循环仿真结果实测数据偏差/% ECE/(L-100km"1) 6.36 6.52 2.58
EUDC/(L-100km"1) 4.73 4.65 1.70
NEDC/(L-100km") 5.35 5.340.19
0-100km/h加速时间/s10.8711.11 2.14
2循环工况设置
关于NEDC、WLTC和CLTC循环，循环工况说明如下。
NEDC循环，即“新欧洲驾驶循环”，始于1980年，包含市区循环(ECE)和市郊循环(EUDC)，总时长1180s，怠速时间约占33%，最高车速120km/h，也是目前我国工信部使用的油耗测试循环，但由于标时间，测试于，以速驶，用于目前的实际路况,NEDC循环如图2所示。
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时间/s
图2NEDC循环
WLTC循环是联合国的轻型车测试
，由国，是目前欧洲在使用的测试标准，时也是我国国的测试循环，2020年71，包速、速、高速、
高速4，总时长1800s，速、速、速怠速的占比约为30%、27%、28%及12%，最高车速为131.6km/h。
对比NEDC与WLTC循环的车速变化, WLTC循环车速，工况，
贴近真的驶工况,WLTC循环如图3所示。
CLTC循环是由，包含3832辆车的车，用车、轻型用车和新车，驶41国市，约3278x104km的车辆、
和环数据，据，，CLTC循环乂国工况循环。目前的CLTC循环总时长1800s，包含低速、中速和咼速3个速度区间，最高车速114km/h，怠速占22.1%，如图4所示，但CLTC循环，在，距
二手奇瑞风云可年时间。
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图3WLTC循环
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全新途胜020040060080010001200140016001800
时间/s
图4CLTC循环
以3循环的数如4所•，把各循环参数CRUISE，路。
4NEDC,WLTC和CLTC循环对比
数NEDC WLTC CLTC 时间/s118018001800 /km11.0723.2614.48怠速时间比/%331322最高车速/(km-h"1)120131.6114
平均车速/(km-h"1)33.846.529
最大加速度/(m・s"2)1 1.6 1.9
3循环油耗仿真结果及分析
3・1各循环油耗仿真结果
循环油耗仿真结果如表5所示。
表5各循环油耗仿真结果
循环工况□口
车型A车型B
1.0L 1.33L 1.4L 1.0L 1.33L 1.4L
冷起动
循环油耗/
(L-100km"1)
NEDC 5.35 5.78 5.86 5.54 5.88 5.96
WLTC 5.68 5.89 6.00 6.02 6.19 6.21
CLTC 5.46 5.84 6.04 5.62 5.95
6.09
第1期杨竣凯等：不同发动机排量和循环工况对整车综合油耗的影响35
3.2发动机排量与油耗的关系
针对表5中的仿真结果，在同一车型运行同一
循环工况的条件下，以搭载1.0 L 发动机的油耗结果 为基准，对比搭载3款发动机的仿真结果，得到以下 结论：
当排量增加0.1 L 时,NEDC 循环的油耗上升
0.10〜0.13 L/100 km ；WLTC 循环的油耗上升0.04〜
0.08 L/100 km ； CLTC 循环的油耗上升 0.10-0.14
L/100 km ；3个循环的油耗上升值中,WLTC 循环上
升最少，与其他两循环差异明显，NEDC 和CLTC 循环基本一致。
对于WLTC 循环油耗随排量上升较少的原因, 在其他边界条件均相同的情况下，影响油耗的因素
只有发动机万有特性，对比3款发动机的万有特性
Map ，如图5、图6所示。
图5万有特性对比图可以看到，红区域为
图5 （1.0 L 万有特性-1.33 L 万有特性）/1.0 L 万有特性X 100%
250
0 I I I I 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000 4 500 5 000
汽车配件网上购物5 500 00
速度/(r・min -")
图6 （1.0L 万有特性-1.4 L 万有特性）/1.0 L 万有特性X
100%
36小型内燃机与车辆技术第50卷
1.33L发动机经济性较好区域，绿区域为1.0L发动机经济性较好区域，即在中低负荷区域是1.0L发动机的经济性较好，高负荷区域则是1.33L发动机经济性较好。图6中，1.4L发动机油耗率分布规律与1.33L发动机类似。
不同循环的14工况点分布如图7所示，工况点数据代表相应循环在该点附近运行的时间占比，各循环的14工况点数据如表6所示，去除1000r/min 以下及转矩小于零的点。
根据14工况点，将NEDC和WLTC循环的主要
150 100 50
)0030004000
速度/(r-min"1)50006000
250
NEDC
WLTC
CLTC 200
图7循环工况在油耗比MAP上的分布
表63个循环的14工况点转矩分布
NEDC WLTC CLTC
!/(N・m)时间比/%!/(N・m)时间比/%T/(N-m)时间比/% 20.314.727.610.5 1.511.6 36.410.868.57.426.89.0 21.27.814.2 6.772.37.1 23.3 4.957.0 6.7 3.0 6.6 64.2 4.0106.7 6.634.2 5.4 60.3 4.053.2 5.370.1 4.2 97.7 3.578.5 4.839.9 3.9 57.5 3.469.2 2.7126.8 2.5 85.5 2.2 3.6 2.570.6 1.5 105.8 1.7119.9 2.318.4 1.4 --151.3 2.0154 1.3
运行区域标出,CLTC循环运行区域与NEDC基本一致。在50N・m以上的区域中,NEDC循环运行时间占
比为18.8%，WLTC循环占比为44.50，CLTC循环占比为16.6%。与NEDC和CLTC循环对比,WLTC 循环中高负荷区域移动。1.0L发动机与1.33L发动机在中高负荷油耗率基本，在
1.33L时,WLTC循环油耗较。
3.3循环工况与油耗的关系
以车型A载1.0L发动机的配置为研究象，分析不同循环以及循环不同速油耗的。
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