高速客车发动机匹配设计
高速客车发动机匹配设计
黄强 罗锋
（广西玉柴机器股份有限公司, 广西 玉林 537005）
摘要：车用发动机的匹配是一项系统的工作，需要综合考虑。高速客车是汽车的重要组成部分，如何更
加合理的为高速客车开发有针对性的发动机，是整车设计的重要核心技术；利用 AVL CRUISE 计算软
件，能满足车辆动力系参数优化匹配的分析要求。
关键词：高速客车；发动机；匹配
前言
在过去的 2009 年，虽然爆发了全球性的金融
危机，但依然不能阻挡汽车工业在中国的火热。
对于汽车企业来说，只有不断提高产品的性能，
不断提高产品的竞争力，才能够占据市场。高速
客车虽然只是汽车行业的一小部分，但最近几年
的发展异常迅猛， 尤其是在我国高速公路高速发
展的今天，谁能够把握住市场的脉搏，谁就能够
赢得市场。对于高速客车，影响其匹配性能的因
素很多，有发动机和变速箱，还有驱动桥和轮胎
等配置，本文仅以发动机为例，在保持高速客车
其它配置不变的情况下，模拟测试不同的发动机
性能对应高速客车的匹配性能，探讨高速客车的
发动机匹配设计。
1 方案分析
高速客车顾名思义就是高速行驶的客车，其
生存的条件即是高速行驶，图 1 即是本文高速客
车模拟分析的使用路谱；在高速客车满足国家排
放法规要求的前提条件下，就要最大限度的去发
挥和实现发动机澎湃的动力性能和最佳的经济性
能，满足其高速行驶的需要，表 1 即是某款高速
客车配置的主要技术参数，表 2 为四种不同的发
动机匹配方案。
图 1 高速客车模拟运行路谱
2 分析模型
分析过程是基于AVL CRUISE软件，它是一种
针对车辆动力性、燃油经济性、排放性能及制动
性能于一体的模拟计算分析软件，具有建模灵活
和应用范围广泛等诸多特点。图2是经校正过的12
米高速客车计算分析模型。
表 1 某客车配置主要技术参数
名称 技术参数
车型特征 m 12
整备/最大质量 kg 13000/17500
变速箱前进挡各
档速比 6.37/3.71/2.22/1.26/1.00/0.74
驱动桥速比 3.909
轮胎规格×数量 295/80R22.5×6
表 2 计算方案
方
案
标定
功率
kw
标定
转速
rpm
最大
扭矩
Nm
扭矩转速
rpm
最低燃
油消耗
率
g/kw·h
一 247 2200 1250 1200-1600 ≤193
二 276 2100 1550 1100-1500 ≤193
三 250 2100 1460 1100-1500 ≤193
四 247 2100 1250 1100-1500 ≤193
图 2 高速客车计算分析模型
3 对比分析
作者简介：黄强(1981-)，男，助理工程师；研究方向：发动机性能和动力总成匹配技术。
E-mail: lanhao365@163.com
3.1 循环工况计算
对各发动机方案配置高速客车进行实测路谱
循环模拟计算，得出各匹配方案发动机的主要运
行工况区域，如图 3-图 6 所示（MAP 图中圆圈表
示发动机运行工况所在位置，数值大小表示所占
总运行工况比例）。
图 3 方案一发动机运行工况图
图 4 方案二发动机运行工况图
3.2 动力性分析
动力性能方面，从图 3-图 6 各发动机运行工
况图我们可以看得出，方案二发动机配置具有良
好的动力性能，在这样的路谱循环工况下其动力
性能剩余较大；方案三发动机配置的动力性能同
样满足路谱循环工况需要，动力性能略有节余；
方案一和方案四发动机配置基本满足路谱工况的
需要，但是高速客车在高档加速过程中可能会出
现加速比较缓慢或者在具有坡度的道路上要维持
高速行驶时由于客车的后备功率较小而司机不得
不降低档位行驶的情况。
图 5 方案三发动机运行工况图
图 6 方案四发动机运行工况图
结合各方案的发动机运行工况图，此高速客
车运行路谱比较合理的动力性配置应该是发动机
最大扭矩范围介于（1250-1460）Nm 之间，若低
于此限值可能出现高速客车动力不足，若一味追
求高车速的情况下，就可能导致增加高速客车的
燃油消耗量，降低使用燃油经济性；若高于此限
值高速客车动力性过于充裕，后备功率较大，具
有较强的加速和爬坡性能，同样会增加高速客车
的使用油耗，降低使用燃油经济性；所以此高速
客车的发动机动力性配置要根据实际情况选择在
合适的范围内。
为了比较不同汽车动力性能的高低，引入了
动力因子的概念，在这里，对同样的汽车当然也
一样适用，下面图 7 为计算得到的高速客车各发
动机方案各档位的动力因子，也同样验证了此高
速客车匹配不同发动机方案时的各方案动力性能
的优劣对比，动力因子数值大，说明动力性好，
加速性能好，爬坡能力强，即方案二的各档位动
力因子最大，因此高速客车方案二发动机方案配
置具有最好的动力性能。
图 7 高速客车各发动机方案各档位动力因子
3.3 经济性分析
在动力性满足的基础上，进行经济性优化，
从而达到动力性和经济性的完美结合，才能使高
速客车具有较高的市场竞争力。
从图 3-图 6 各发动机运行工况图我们分析得
出，方案四发动机配置中发动机常用工作转速处
于发动机经济油耗区域，方案三发动机配置和方
案一发动机配置依次次之，方案二发动机配置中
虽然发动机常用工作转速也处于发动机经济油耗
区域，但是发动机动力性能剩余较大，必然导致
使用燃油经济性降低。因此可以判定，高速客车
方案四发动机配置具有最好的经济性，方案二配
置的经济性最差。图 8 为高速客车各发动机方案
配置运行路谱工况计算分析的百公里使用油耗。
图 8 高速客车各发动机方案使用油耗
4 结论
高速客车的发动机匹配设计，既要满足高速
客车的动力性需求，又要尽可能的降低高速客车
的百公里使用油耗。
a.为高速客车提供充足的动力，首先要保证发
动机能够提供足够大的扭矩和足够大的功率，这
就需要发动机的性能设计能够提供较好的外特
性，才能够满足高速客车的动力需求；动力过大
则牺牲了燃油经济性，动力过小则高速客车加速
不起，司机猛踩油门或降档行驶，同样也会降低
燃油经济性。
b.要让高速客车具有尽可能低的使用油耗，就
必须使发动机的常用工作转速对应其经济油耗区
域，如高速客车方案四的发动机配置，发动机常
用工作转速就对应在发动机的经济油耗区域；高
速客车方案一的发动机配置常用工作转速较偏离
其经济油耗区域，方案一和方案四配置在具有相
同的动力性能的情况下，方案一的百公里使用油
耗就要比方案四高出半升左右。
c.发动机负荷率利用问题：虽然发动机的负荷
率越高越有利于发挥发动机的性能，但是往往汽
车在高速时发动机的负荷率才能达到较高的水
平，此时由于汽车的行驶阻力的增大会导致汽车
行驶的百公里油耗增加很多，因此能够合理设计
发动机常用工作转速的负荷率也显得同样重要。?
参考文献
[1] 吴光强．汽车理论．北京：人民交通出版社，2007.
[2] 周龙保．内燃机学．2 版．北京：机械工业出版社，
2005
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