整车能量流分布及油耗影响因子评价的分析方法技术

本发明专利技术提出一种整车能量流分布及油耗影响因子评价的分析方法，其中整车能量流分布的分析通过将车辆燃油从油箱至车轮的各个能量消耗部位进行分解，并分析能量传递路径，建立各个能量消耗部位之间的联系，通过整车能量流分布示意图清晰、直观地了解燃油在各子系统和零部件在实车状态下的瞬时、累积消耗情况，对比基础车与对标车的能量流分布可以快速锁定油耗差距部位。对整车油耗影响因子评价的分析全面定义了车辆能量传递及损失部位的能量计算原理及整车油耗影响因子的影响系数，结合整车能量流分布，可分层级、快速、低成本确定车辆各子系统及零部件对整车油耗的影响效果，并制定整车油耗优化方案。

【技术实现步骤摘要】
整车能量流分布及油耗影响因子评价的分析方法
本专利技术属于汽车燃油经济性
，具体涉及一种整车能量流分布的分析方法，以及一种整车油耗影响因子评价的分析方法。
技术介绍
整车能量流分布对分析燃油从油箱到车轮的各系统及零部件的能量消耗情况至关重要，评价不同因素对整车油耗的影响是整车性能开发及油耗管控的关键环节。由于燃油在缸内燃烧至驱动整车行驶的过程中涉及到发动机、传动系统和整车各子系统和零部件之间的能量传递，且能量传递的形式多样。同时，不同车辆的子系统和零部件之间存在差异，能量在逐级传递过程中的效率不尽相同，造成不同车辆在各个部位的能量消耗不同，最终体现为整车油耗的差异。现有的车辆油耗优化开发环节主要在整车层面，如车重、滚阻、风阻等，以及标定匹配策略方面的优化；或者，在发动机设计开发阶段制定发动机动力性、经济性目标；其它零部件则仅对单体状态性能表现有要求。而车辆实际运行过程中，各子系统和零部件相互耦合，其性能表现与单体测试时的性能表现不尽相同。在对基础车(指待开发或升级的车辆)进行整车油耗开发和优化时，也仅仅只能从对标车(指开发或升级参照的竞争车辆)的整车和发动机角度进行对比分析，未能从基础车和对标车在实车运行状态下的各子系统和零部件的具体能量消耗的角度进行分析，很难准确找到二者油耗差异的影响部位，及评价多个影响因子对整车油耗的影响效果。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出一种整车能量流分布及油耗影响因子评价的分析方法，所述方法通过整车能量分布对比确定基础车与对标车在各能量损失部位的能量分布比例及具体消耗量，快速锁定二者整车油耗差距部位，并评价各子系统和零部件在基础车油耗优化的影响效果，指导基础车油耗优化开发。为了精确对比分析基础车与对标车的燃油消耗量在不同子系统及零部件部位的差异，保证优化方案的准确有效，本专利技术所述的整车能量流分布的分析方法对发动机、传动系统和整车不同系统层面的能量损失项进行了剖析及定义：(1)发动机损失包括：不完全燃烧能量：汽车燃油在发动机气缸内燃烧过程中，未完全燃烧的能量。主要体现在未燃碳氢和一氧化碳中；泵气损失：发动机在进气和排气过程中对外作出和吸收的功之和。泵气损失最终体现为发动机机体升温；热量损失：发动机气缸内燃烧释放的热量除开用于克服泵气和转换为缸内指示功剩余的部分。包括排气热量损失和传热损失；排气热量损失：发动机排气带走的气缸内燃烧释放的热量；排气能量损失：包括不完全燃烧能量和排气热量两部分；传热损失：发动机气缸内燃烧释放的热量从气缸壁等部位传热带走的能量，即热量损失中除开排气热量损失的能量。传热损失一部分储存在冷却水、发动机润滑油和发动机机体(发动机机体与冷却水和发动机润滑油之间存在双向的热量传递现象)，一部分散热到环境；发动机机械损失：发动机缸内指示功用于克服发动机本体机械摩擦和驱动附件的能量；发动机本体摩擦损失：克服各运动部件之间的摩擦而损失的能量；附件驱动损失：用于驱动发动机附件而消耗的能量，如：机油泵、水泵、发电机等。其中，机油泵驱动功耗最终体现为发动机润滑油和发动机机体升温，水泵驱动功耗最终体现为冷却水和发动机机体升温，发电机驱动功耗最终体现为电器负载损失、蓄电池充电及发动机机体升温。(2)传动系统损失包括：变速器损失：发动机飞轮端输出的能量在变速器变速增扭的传递过程中损失的能量；驱动轴传动损失：变速器输出能量在传递给整车车轮用于克服整车行驶阻力的能量传递过程中损失的能量。(3)整车损失包括：滚动阻力损失：车辆行驶过程中，车轮与路面之间的相互作用力和相互应变所引起的能量损失；空气阻力损失：车辆行驶过程中，空气作用在行驶方向上的阻力所引起的能量损失；坡度阻力损失：车辆在有一定坡度的路面行驶时，克服重力沿坡道的分力所引起的能量损失；加速阻力损失：车辆在加速行驶过程中，克服其质量加速运动的惯性力所引起的能量损失。根据上述车辆的各能量损失项和能量传递路径，可以建立整车能量流分布图。本专利技术所述的整车油耗影响因子评价的分析方法，根据油耗优化分析程度需求不同可分为三个层级，各层级分别包括如下步骤：层级一：步骤1：分别计算基础车和对标车的各能量传递及损失部位的能量大小。包括：通过油耗测量设备实测油耗量或排气成分碳守恒计算油耗量计算输入燃油总能量：QFuel＝(MFuel×LHVFuel)×1000通过原始排放中未燃碳氢和一氧化碳的成分计算不完全燃烧能量：QUnburn＝(MTHC×LHVTHC+MCO×LHVCO)×1000通过输入燃油总能量与不完全燃烧能量作差计算缸内燃烧释放热量：QBurn＝QFuel-QUnburn通过实测发动机缸内指示压力计算缸内指示功：通过泵气压力计算泵气损失：通过缸内燃烧释放热量与缸内指示功和泵气损失作差计算热量损失：QHeatLoss＝QBurn-QIMEP-QPMEP通过发动机飞轮端扭矩和转速计算发动机有效输出功：通过缸内指示功与发动机有效输出功作差计算发动机机械损失：QMechnicalLoss＝QIMEP-QBMEP通过驱动轴扭矩和转速计算驱动轴输出功：通过发动机有效输出功与驱动轴输出功作差计算变速器损失：QTransLoss＝QBMEP-QDriveShaftOutput通过滚动阻力和车速计算滚动阻力损失：通过空气阻力和车速计算空气阻力损失：通过坡度阻力和车速计算坡度阻力损失：通过加速阻力和车速计算加速阻力损失：通过前四项阻力损失求和计算整车驱动功：QDrivePower＝QRollingLoss+QAirLoss+QGradeLoss+QAcceleratingLoss通过驱动轴输出功与整车驱动功作差计算驱动轴传动损失：QDriveShaftLoss＝QDriveShaftOutput-QDrivePower。步骤2：分别计算基础车与对标车在能量传递路径中的各级传递效率，包括：缸内燃烧过程的燃烧效率：发动机缸内燃烧热量转换为发动机缸内指示功的热功转换效率：从发动机缸内指示功到发动机飞轮端的发动机有效输出功的机械效率：从发动机飞轮端到驱动轴的变速器效率：从驱动轴到车轮的驱动轴效率：其中，燃烧效率和热功转换效率的乘积即为发动机指示热效率：ηIndi＝ηCom×ηThermalToIndi。步骤3：按照能量流逐级对比基础车与对标车从车轮端至发动机缸内燃烧过程中不同部位的能量差异，初步确定优化部位。分别用下标“Base”和“Benchmark”表示基础车和对标车的各能量传递项和损失项，包括：滚动阻力损失差异：ΔQRollingLoss＝QRollingLoss_Base-QRollingLoss_Benchmark空气阻力损失差异：ΔQAirLoss＝QAirLoss_Base-QAirLoss_Benchmark坡度阻力损失差异：ΔQGradeLoss＝QGradeLoss_Base-QGradeLoss_Benchmark加速阻力损失差异：ΔQAcceleratingLoss＝QAcceleratingLoss_Base-QAcceleratingLoss_Benchmark驱动轴传动损失差异：ΔQDriveShaftLoss＝QDriveShaftLoss_Base-QDriveShdftLoss_Bench本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整车能量流分布及油耗影响因子评价的分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：分别计算基础车和对标车的各能量传递及损失部位的能量大小；步骤2：分别计算基础车与对标车在能量传递路径中的各级传递效率；步骤3：按照能量流逐级对比基础车与对标车从车轮端至发动机缸内燃烧过程中不同部位的能量差异，初步确定优化部位；步骤4：按照基础车的能量传递效率计算得到其机械阻力损失项对整车油耗的影响系数，以及发动机指示热效率提升对整车油耗的影响系数；步骤5：逐个优化能量损失项，得到单因子优化方案对整车油耗的影响效果；步骤6：对单因子优化效果进行排序，评价基础车整车油耗影响因子的重要程度。

【技术特征摘要】
1.一种整车能量流分布及油耗影响因子评价的分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：分别计算基础车和对标车的各能量传递及损失部位的能量大小；步骤2：分别计算基础车与对标车在能量传递路径中的各级传递效率；步骤3：按照能量流逐级对比基础车与对标车从车轮端至发动机缸内燃烧过程中不同部位的能量差异，初步确定优化部位；步骤4：按照基础车的能量传递效率计算得到其机械阻力损失项对整车油耗的影响系数，以及发动机指示热效率提升对整车油耗的影响系数；步骤5：逐个优化能量损失项，得到单因子优化方案对整车油耗的影响效果；步骤6：对单因子优化效果进行排序，评价基础车整车油耗影响因子的重要程度。2.根据权利要求1所述的整车能量流分布及油耗影响因子评价的分析方法，其特征在于，所述步骤1包括：通过油耗测量设备实测油耗量或排气成分碳守恒计算油耗量计算输入燃油总能量：QFuel＝(MFuel×LHVFuel)×1000通过原始排放中未燃碳氢和一氧化碳的成分计算不完全燃烧能量：QUnburn＝(MTHC×LHVTHC+MCO×LHVCO)×1000通过输入燃油总能量与不完全燃烧能量作差计算缸内燃烧释放热量：QBurn＝QFuel-QUnburn通过实测发动机缸内指示压力计算缸内指示功：通过泵气压力计算泵气损失：通过缸内燃烧释放热量与缸内指示功和泵气损失作差计算热量损失：QHeatLoss＝QBurn-QIMEP-QPMEP通过发动机飞轮端扭矩和转速计算发动机有效输出功：通过缸内指示功与发动机有效输出功作差计算发动机机械损失：QMechnicalLoss＝QIMEP-QBMEP通过驱动轴扭矩和转速计算驱动轴输出功：通过发动机有效输出功与驱动轴输出功作差计算变速器损失：QTransLoss＝QBMEP-QDriveShaftOutput通过滚动阻力和车速计算滚动阻力损失：通过空气阻力和车速计算空气阻力损失：通过坡度阻力和车速计算坡度阻力损失：通过加速阻力和车速计算加速阻力损失：通过滚动阻力损失、空气阻力损失、坡度阻力损失、加速阻力损失求和计算整车驱动功：QDrivePower＝QRollingLoss+QAirLoss+QGradeLoss+QAcceleratingLoss通过驱动轴输出功与整车驱动功作差计算驱动轴传动损失：QDriveShaftLoss＝QDriveShaftOutput-QDrivePower所述步骤2包括计算：缸内燃烧过程的燃烧效率：发动机缸内燃烧热量转换为发动机缸内指示功的热功转换效率：从发动机缸内指示功到发动机飞轮端的发动机有效输出功的机械效率：从发动机飞轮端到驱动轴的变速器效率：从驱动轴到车轮的驱动轴效率：其中，燃烧效率和热功转换效率的乘积即为发动机指示热效率：ηIndi＝ηCom×ηThermalToIndi所述步骤3包括计算：滚动阻力损失差异：ΔQRollingLoss＝QRollingLoss_Base-QRollingLoss_Benchmark空气阻力损失差异：ΔQAirLoss＝QAirLoss_Base-QAirLoss_Benchmark坡度阻力损失差异：ΔQGradeLoss＝QGradeLoss_Base-QGradeLoss_Benchmark加速阻力损失差异：ΔQAcceleratingLoss＝QAcceleratingLoss_Base-QAcceleratingLoss_Benchmark驱动轴传动损失差异：ΔQDriveShaftLoss＝QDriveShaftLoss_Base-QDriveShaftLoss_Benchmark变速器损失差异：ΔQTransLoss＝QTransLoss_Base-QTransLoss_Benchmark发动机机械损失差异：ΔQMechnicalLoss＝QMechnicalLoss_Base-QMechnicalLoss_Benchmark热量损失差异：ΔQHeatLoss＝QHeatLoss_Base-QHeatLoss_Benchmark泵气损失差异：ΔQPMEP＝QPMEP_Base-QPMEP_Bencmark不完全燃烧能量差异：ΔQUnburn＝QUnburn_Base-QUnburn_Benchmark其中，所有机械阻力损失即滚动阻力损失、空气阻力损失、坡度阻力损失、加速阻力损失、驱动轴传动损失、变速器损失和发动机机械损失的差异之和即为缸内指示功差异：ΔQIMEP＝ΔQRollingLoss+ΔQAirLoss+ΔQGradeLoss+ΔQAcceleratingLoss+ΔQDriveShaftLoss+ΔQTransLoss+ΔQMechnicalLoss所述步骤4包括计算：基础车整车驱动阻力包括滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力对整车油耗的影响系数：基础车驱动轴阻力对整车油耗的影响系数：基础车变速器阻力对整车油耗的影响系数：基础车发动机机械阻力对整车油耗的影响系数：在基础车机械阻力保持不变的情况下，参照对标车发动机指示热效率优化对整车油耗的影响系数：所述步骤5优化的能量损失项包括：滚动阻力优化：ΔQOptimization_Roll＝ΔQRollingLoss×IFVehicleRes_Base空气阻力优化：ΔQOptimization_Air＝ΔQAirLoss×IFVehicleRes_Base坡度阻力优化：ΔQOptimization_Grade＝ΔQGradeLoss×IFVehicleRes_Base加速阻力优化：ΔQOptimization_Acc＝ΔQAcceleratingLoss×IFVeicleRes_Base驱动轴传动损失优化：ΔQOptimization_DS＝ΔQDriveShaftLoss×IFDSRes_Base变速器损失优化：ΔQOptimization_Trans＝ΔQTransLoss×IFTransRes_Base发动机机械损失优化：ΔQOptimization_Mech＝ΔQMechnicalLoss×IFEngineRes_Base指示热效率优化：ΔQoptimization_IndiEffi＝QIMEP_Base×IFIndiEffi_Base所述步骤6是按下述公式计算基础车在各优化部位的油耗优化潜力：3.根据权利要求2所述的整车能量流分布及油耗影响因子评价的分析方法，其特征在于，所述步骤1还包括：通过排气成分和温度计算排气热量：QExhThermal＝Cp_Exh×MExh×ΔTempExh通过热量损失与排气热量作...

【专利技术属性】
技术研发人员：李潜，聂相虹，韩宇，贾杰锋，詹樟松，郭七一，苏学颖，王岳宇，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50