影響城市客車經(jīng)濟性因素分析及改進措施

李林林

（上海柴油機股份有限公司，上海200438）

影響城市客車經(jīng)濟性因素分析及改進措施

李林林

（上海柴油機股份有限公司，上海200438）

分析了城市客車的使用特征和影響城市客車經(jīng)濟性的因素，闡述了行駛車速、后橋減速比和變速箱的選擇、駕駛習慣、汽車外形與輪胎、天氣、車輛的檢查保養(yǎng)對車輛行駛油耗的影響，并提出了相應的改進措施和建議。

城市客車使用特征經(jīng)濟性油耗

1 城市客車的使用特征

公交車在城市或城郊運行，道路上行人多，道口紅綠燈多、站點多，因此車速大都較低，平均車速只有25～30 km/h。發(fā)動機大部分時間在中低速檔運行；同時換檔變速頻繁使得發(fā)動機常處在變速變負荷狀態(tài)下運轉，有時剛加大油門提速，車速還未上去又不得不緊急減速。筆者曾經(jīng)全程跟蹤上海公交46路車和89路車，發(fā)現(xiàn)怠速運行時間要占到整個單程運行時間的20%～30%左右。

公交車靠站時常不能一次到位，短距離移車往往是怠速起步；在城市行車，即使在線路上也經(jīng)常出現(xiàn)怠速起步。由于市區(qū)車輛、行人多，駕駛員要經(jīng)常做好制動準備，脫離油門怠速行駛。

考慮乘客舒適性，空調(diào)車比例越來越多，而且在用公交車幾乎都是后置式發(fā)動機，通風冷卻條件差，因此冷卻風扇選得較大。這樣空調(diào)壓縮機、發(fā)電機、風扇等附件消耗功率也越來越大。特別是空調(diào)車在停車時，發(fā)動機不能熄火，在怠速狀態(tài)下要維持空調(diào)連續(xù)運轉。

綜上所述，城市公交車的行駛特點可以歸納為以下幾點：（1）車速慢，換檔變速頻繁；（2）怠速時間長，起步頻繁；（3）怠速起步，松油門行駛；（4）附件消耗功率大[1]。

2 影響城市客車經(jīng)濟性的因素

2.1 行駛車速的影響

汽車在接近于低速和中速時燃油消耗量最低，高速時隨車速增加而迅速增加。這是因為在高速行駛時，隨著車速的增加，車輛所受的空氣阻力大幅增加。所受的空氣阻力FA與車速v的二次方成正比，汽車行使阻力隨車速上升增加很快，是導致百公里油耗增加的主要緣故。

圖1為我公司一款發(fā)動機配一客車廠11米公交車在安徽定遠試驗場做的等速油耗試驗曲線圖。從圖形上看隨著車速的增加，百公里油耗明顯地上升。

2.2 后橋減速比和變速箱的選擇

后橋減速比越小，最高車速較高，燃油經(jīng)濟性越好。圖2為2組車輛油耗曲線對比，均匹配同款發(fā)動機，唯一不同是主減速比分別為5.833和5.286。從圖中可見，采用小一些的主減速比，可以實現(xiàn)更低的油耗[2]。

在一定道路上，汽車用不同排擋行使，燃油消耗量是不一樣的。顯然，在同一道路條件與車速下，雖然發(fā)動機發(fā)出的功率相同，但檔位愈低，后備功率愈高，百公里燃油消耗量就愈大，而使用高檔位時情況相反。變速箱檔位越多，實際行駛時，通過調(diào)節(jié)易使發(fā)動機處于最佳油耗區(qū)域。目前，重型卡車，大型客車所用的變速箱逐漸在向多檔化、半自動/自動化方向發(fā)展。很重要的一個原因就是為了使車輛在具有良好的動力性、操縱性的同時，獲得更好的燃油經(jīng)濟性。大型客車目前主要配置6檔變速箱，也有少數(shù)車型采用更多檔位的變速箱。對于變速箱速比的選擇，也必須根據(jù)實際使用情況。特別是道路情況，結合可選的后橋減速比，進行最佳匹配設計選擇，使車輛在實際常用行駛狀況下，發(fā)動機運行處于低油耗區(qū)，同時變速箱處于高檔位，以節(jié)省燃油消耗。

圖1 等速油耗曲線

圖2 主減速比對油耗的影響

為了獲得最佳的油耗，分別對某客車廠提供的4種不同后橋減速比和8種不同變速箱速比進行了匹配計算和分析。變速箱速比參數(shù)見表1，計算結果見圖3。

從圖3可以看出，后橋減速比為4.5，使用變速箱3時，燃油經(jīng)濟性最好。整車廠在進行最初的整車設計時，要選用合適的變速箱和后橋減速比組合。

表1 變速箱速比參數(shù)

圖3 不同變速箱和主減速比對油耗的影響

2.3 中冷后溫度對油耗的影響

從圖4中可以看出，隨著中冷后溫度的降低，油耗呈下降趨勢。一般情況下，中冷后的溫度越低越好。但中冷器能力有限，通常沒有辦法做得很低。若能使中冷后溫度控制在50℃以下，還是比較理想的；如果能更低一些，比如45℃，則更好。

圖4 中冷溫度對油耗的影響

2.4 駕駛習慣的影響

采用經(jīng)濟行駛速度，減少高速行駛。盡量使柴油發(fā)動機保持在經(jīng)濟轉速下運轉，大致相當于最大轉矩時的轉速范圍。圖5為我公司某款發(fā)動機的外特性圖。由圖中可以看出，該發(fā)動機的低油耗區(qū)域在發(fā)動機轉速1 300～1 500 r/min之間。為了使車輛獲得較低的油耗，應該使車輛在常用行駛狀況時，發(fā)動機轉速處于該區(qū)域附近。汽車運行中，盡可能的換入高檔位。在實際運行中，特別是公交車，因受道路、交通和運營條件的影響，站點多，經(jīng)常性的起步，加速，停車，經(jīng)常運行在不同的工況。由發(fā)動機特性可知，當發(fā)動機的轉速在最大功率轉速的50%～75%時是最省油的，所以要盡可能地使用合適的檔位將發(fā)動機轉速控制在這個范圍。以得到最佳功率而省油！

2.4.1 正確使用制動和停車

圖5 柴油機外特性曲線

不必要的制動和停車無疑增加燃油的消耗，因此減少不必要的制動和停車是汽車省油的重要途徑。在汽車行駛中，在保證安全的前提下盡量少用制動，有預見性地控制汽車車速。提高駕駛員的速度感知能力，合理運用預見性滑行停車，可達到省油的目的[3]。

2.4.2 正確使用油門

要堅持“輕踏，緩壓，不猛轟”的原則，力爭做到平穩(wěn)準確。試驗證明每轟一次油門少則多耗油5～15 mL，多則多耗50～60 mL。努力克服習慣性猛轟油門的操作方式，加速時緩壓油門使汽車提速平穩(wěn)。車輛盡量勻速行駛，避免頻繁踩踏油門踏板，不要使車輛處于頻繁的轉速波動。

2.5 汽車外形與輪胎

在整車方面，各整車廠家采用流線型車身，減少車輛運行時的各種阻力，以及降低整車的油耗?，F(xiàn)在公認子午線輪胎的綜合性能最好。由于它的滾動阻力小，與一般斜交胎相比，可節(jié)油6%～8%[4]。

2.6 天氣

對于空調(diào)車，暖空調(diào)和冷空調(diào)都是能量的轉換。因此，油耗隨空調(diào)的使用情況有冬季小峰和夏季大峰的規(guī)律；對于非空調(diào)車，油耗受氣溫的影響較小。

2.7 車輛的檢查保養(yǎng)

2.7.1 注意柴油凈化

油箱使用一段時間后，箱底就會沉淀一些礦物質(zhì)或雜質(zhì)，應定期清除或凈化。否則會對柱塞和噴油嘴的正常工作帶來較大影響，易造成供油時間不準、供油不均勻、油料霧化不良等情況，導致油耗增加，功率下降。

2.7.2 及時清除積碳

柴油機在工作中，由于燃燒過程中有關部件產(chǎn)生高溫，導致灰碳聚合物附著在氣門、氣門座、噴嘴、活塞頂部等處，不及時清理會增加油耗，并嚴重影響發(fā)動機的正常工作。一般情況下，最好4～6個月清除一次。

2.7.3 經(jīng)常檢查輪胎氣壓是否符合標準

研究表明，當輪胎的氣壓比正常氣壓低10%時，油耗增加約5%。

2.7.4 按規(guī)定進行保養(yǎng)空濾器，燃油濾清器

空氣濾清器視使用環(huán)境每1至3個月或經(jīng)歷長途沙塵路段后清理。燃油濾清器必須每1萬公里更換一次。如果燃料雜質(zhì)含量大時，行駛距離應做相應縮短。當空濾器，燃油濾清器使用時間過長，會引起進氣阻力，燃油流動阻力增大，燃油耗增加。試驗表明，如使用未按規(guī)定進行及時保養(yǎng)而產(chǎn)生一定程度堵塞的空濾器，會使車輛的油耗增加3%左右，不僅如此，堵塞嚴重時還會造成排氣冒黑煙，車輛動力性不足。

1莫海松，姚祖根.公交車用發(fā)動機的現(xiàn)狀與分析[J].現(xiàn)代車用動力，2006（2）.

2楊俊武.動力系統(tǒng)的優(yōu)化匹配及車輛的使用保養(yǎng)對油耗的影響[J].柴油機設計與制造，2009（1）.

3費英，劉疆，嚴永華.淺談公交車使用過程中如何節(jié)油[J].柴油機設計與制造，2008（2）.

4余志生.汽車理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

Factors Influencing Fuel Economy of City Bus and Countermeasures

Li Linlin
（Shanghai Diesel Engine Co.Ltd.,Shanghai 200438,China）

Operation features of city bus and factors affecting fuel economy of city bus have been analyzed.Speed,ratios of rear axle and transmission,driving manner,bus body and tyre,weather and bus maintenance all affect fuel consumption.And the countermeasures have been advised.

city bus,operation feature,economy,fuel consumption

10.3969/j.issn.1671-0614.2014.01.007

來稿日期：2013-08-20

李林林（1980-），男，工程師，主要研究方向為客車用發(fā)動機配套設計。