浅谈企业应对乘用车油耗法规的策略

周浩 王森 乔华 杜学良

众泰汽车工程研究院 浙江省杭州市 310018

1 引言

国家标准委正式发布的GB 19578-2014《乘用车燃料消耗量限值》和GB 27999-2014《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》，让汽车生产企业对单车油耗及企业平均燃油消耗量看得十分重视，从工信部公告上得知：2015年我国乘用车平均燃油消耗量为6.65L/100km，2016年我国乘用车平均燃油消耗量为6.51 L/100km，随着时间的推移而对企业油耗限值的收紧，汽车企业真正的压力还在后面。而这些企业为了生存和不被背负大额的罚款， 需要考虑各种方法去降低单车油耗及企业平均油耗是他在研发规划和项目前期首要考虑的工作之一了。

2 第四阶段油耗法规限值分析

工信部发布的第四阶段油耗法规是沿用了第三阶段标准采用的“车型燃料消耗量限值+企业平均燃料消耗量目标值”的评价体系，并分别加严单车燃料消耗量限值和企业平均目标值要求，其中整车整备质量较大的乘用车燃料消耗量目标值更加严格，尤其是1.88吨以上的乘用车[1]。

2.1 单车油耗准入限值

单车油耗准入限值，无形是国家为了节能减排对汽车上市的一个把控，不会对各汽车企业总体研发规划受到限制。由于单车油耗限值是根据整车重量划分阶段来制定油耗限值的，各汽车企业单车在上公告时，综合油耗在第四阶段法规限值内，就算满足要求。企业一般运用一些常规的降油耗方案(例如：优化行驶阻力、增加启停功能、轻量化技术、电子转向、全混、轻混等等)。

2.2 企业平均油耗限值

企业平均油耗限值弥补了只对单车油耗限值的漏洞，是对各车企所有车型和所有燃料消耗量的平均值，使车企的总体排放达到一定标准，控制了各车企大排量传统燃油乘用车的项目。即使有大排量燃油车，企业也必须从小排量发动机、混动项目、纯电动项目、氢燃料等项目上去考虑开发，从而降低企业的平均油耗限值，满足国家要求。真正达到改善人们生存环境、遏制环境恶化趋势，并且做到节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放。

3 乘用车降油耗策略

车企在每个项目研发初期（方案批准阶段）根据项目选用的车型平台、类型、动力总成参数、预估的风阻系数、滑行曲线、设定的整车整备质量、轮胎型号等信息进行仿真分析，仿真分析所输入的参数越准确，其结果误差越小，最后根据仿真分析结果与整车重量进行确认，是否满足国家第四阶段油耗限值要求。假如结果不满足，需根据差值进行选定不同的方案（例如：常规方案、混动方案、纯电动）进行开发。

3.1 乘用车常规降油耗方案

降油耗常规方案一般用于整车综合油耗仿真结果与法规油耗限值相差较小（≤2L）。具体可从以下几方面去降油耗：

（1）降低轮胎滚阻系数： 假设滚动阻力可从10‰降至8‰，及整车整备质量设为1578kg，则滚动阻力可下降△F=（1578kg+100kg）*9.8N/kg*2‰=32.9N，由上述计算知，油耗至少可下降0.24L/100km；

（2）风阻优化：根据Fw=CDAV2/21.15可得知，此方案主要是造型设计时需要重点考虑，另外可以增加扰流板、轮胎阻风板等优化方案，通过CAE仿真及整车风洞试验，选择出理想的方案；

（3）整车轻量化：汽车轻量化是在保证汽车的强度和安全性的前提下，尽可能的降低汽车的整备质量（例如：奔驰的铝材料车身、宝马的碳纤维材料、福特和通用复合材料等等，主要是通过模块化，使用新型材料进一步降低车重，实现更低的油耗）[2]，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。根据动力性经济性仿真分析的计算公式中，整备质量每减少50kg，整车综合油耗可降低0.1L/100km。

（4）制动系统阻滞力优化：作为整车机械阻力的一部分，制动阻滞力和轮毂轴承的阻力，对整车的滑行有显著影响。

（5）动力总成优化：可以从发动机本体及附件功耗优化，整车动力总成标定、变速箱、机械阻力等方面。另外可从发动机技术上去提升，比如：丰田VVT-iE发动机，大大提升了发动机的热效率，马自达的创驰蓝天技术，13∶1高压缩比发动机等。

（6）发动机启停技术：根据欧洲标准行驶循环整车综合油耗（NEDC）工况中，怠速时间占比27.62%，因此NEDC工况下启停系统可有明显节油效果，根据试验数据统计一般节油3%-4%。

（7）运用电子设备：比如使用电子转向泵、电子节温器、电子水泵、AMS智能发电（通过加速降低发电机输出，减速时回收能量转为电化学能，并维持蓄电池电量在70%-90%的荷电状态）等。

当然这些方案的采用均与单车成本有直接关系，车企在选取时会从降油耗的效果及成本进行对比，最终权衡后选出达到整车综合油耗目标或第四阶段油耗限值的方案。假设某车型经过仿真分析NEDC为8.88L/100km，经过采用以下常规方案可达到7.17 L/100km，具体方案及降油效果。

3.2 混合动力汽车方案

目前国内外混合动力汽车可分为3类：充电式混合动力、全混合动力、轻混合动力。各车企在项目预言阶段，对产品开发定义会选择混动的类型（根据企业的计划需求及市场需求）。充电式混合动力车在不同驾驶模式下，有着不同的驾驶感受，适用于城郊平凡驾驶，但又对长途没有受到限制，既保证了动力性又达到了经济性。全混合动力车是利用发动机小排量、低车速纯电动模式下来降低油耗，又通过增加电动机来满足低速低扭时的动力不足。目前合资品牌车辆运用广泛，例如丰田凯美瑞、本田雅阁、福特蒙迪欧等等。轻混合动力车是发动机能够在车辆停止时自动停止运转，并能在减速、制动时进行能量再生和回收，可用最低成本实现混合动力的最大效率，从而达到降低汽车油耗。

图1

混合动力汽车与传统燃油车相比，依靠混合动力汽车的特点可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，发动机相对较小，可达到油耗低、污染少的最优工况下工作，从而能有效降低单车综合油耗值，及减小企业平均油耗限值的压力。

3.3 纯电动汽车方案

纯电动汽车是利用动力电池作为储能动力源，通过动力电池驱动电机提供电能，驱动电机运转来推动电动汽车前进。它的特点是零排放、零污染、噪音小、能量转换效率高，同时可以回收制动和下坡时的能量，提高能量的利用效率。所以采用纯电动汽车是有效降低国家石油的消耗及排放污染的方法之一。在2017年9月，工业和信息化部、财政部、商务部、海关总署、质检总局联合发布了《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》，补贴、双积分等一系列新政策的推出，表明国家提倡新能源汽车产业的开发。同时汽车企业在资本、政府和企业的推动下涌入新能源汽车行业（例如各地政府通过招商引资的形式规划大型的新能源工业园区、新能源购车补贴政策等）。外资车企加速本土化，合资品牌车企因双积分要求也在加速产品的推迟。所以，纯电车的发展势不可挡，而传统的交通工具汽车时代正在逐渐远去，取而代之的是电动化、智能化的时代。

4 结语

综上所述汽车企业在面对国家发布的第四阶段油耗限值及企业平均油耗法规下，最近几年勉强可以满足国家要求。但随着国家后续发布第五阶段、第六阶段……油耗限值及排放要求，汽车企业必须从新能源汽车上进行开发。汽车企业要想稳步发展，满足国家法规要求和人们的需求，必将从纯电动、混合动力、燃料电池等方面开展技术创新工作，打造纯电动整车专用平台，并形成以电池、电控、电驱为核心的新能源动力系统平台。