載貨汽車燃油經(jīng)濟(jì)性與整車質(zhì)量的相關(guān)性研究

郭瑞玲，苑 林，謝東明，梁榮亮，劉建軍

(中國汽車技術(shù)研究中心，天津 300300)

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2015109

載貨汽車燃油經(jīng)濟(jì)性與整車質(zhì)量的相關(guān)性研究

郭瑞玲，苑 林，謝東明，梁榮亮，劉建軍

(中國汽車技術(shù)研究中心，天津 300300)

基于國內(nèi)載貨汽車燃油經(jīng)濟(jì)性現(xiàn)狀，根據(jù)《JT 719—2008營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》中對燃油經(jīng)濟(jì)性定義和評定要求，進(jìn)行輕型貨車、重型貨車和半掛車組的燃油經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)；對比不同噸位載貨汽車的百公里油耗和百噸公里油耗的變化曲線，并進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明：隨著載貨汽車質(zhì)量的增加，貨車的百公里油耗逐漸增大，但是百噸公里油耗卻有逐漸減小的趨勢，且不同類型車輛的百噸公里油耗分布在不同的數(shù)值區(qū)間內(nèi)，體現(xiàn)了不同類型載貨汽車的油耗特性。

載貨汽車;燃油經(jīng)濟(jì)性;相關(guān)性分析

前言

當(dāng)前國際社會(huì)面臨能源危機(jī)，同時(shí)全球氣候由于過量的碳排放出現(xiàn)不斷變暖的趨勢，政府和企業(yè)越來越多地關(guān)注汽車的燃油消耗量。對于營運(yùn)載貨車輛，國內(nèi)依據(jù)《JT 719—2008營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》進(jìn)行燃油經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)也日益普遍[1]，國內(nèi)廣泛以車輛的百公里綜合油耗作為評定標(biāo)準(zhǔn)，但是對于燃油經(jīng)濟(jì)性本身與整車質(zhì)量的相關(guān)性研究還比較少。本文中對大量載貨汽車油耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，引入油耗與整車質(zhì)量比概念，通過分析載貨車輛每噸質(zhì)量消耗的百公里油耗這一指標(biāo)來探討油耗與整車質(zhì)量之間的函數(shù)關(guān)系，并指出貨運(yùn)車輛大型化、半掛車的廣泛使用有利于提高貨運(yùn)過程的燃油經(jīng)濟(jì)性，對載貨車輛的設(shè)計(jì)和使用具有一定的指導(dǎo)意義。

影響貨車燃油消耗量的因素很多，諸如行駛車速、擋位選擇、燃油消耗率和負(fù)荷率等[2-3]。汽車本身的性能(如汽車的動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng),包括發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器與驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元、車的造型和輪胎規(guī)格等),以及所行駛的路面環(huán)境和駕駛技術(shù),都對汽車燃油經(jīng)濟(jì)性有重大影響。質(zhì)量不同的車輛油耗也不相同，燃油消耗量與整車質(zhì)量呈正相關(guān)。輕型貨車、重型貨車和半掛車組的油耗量隨著噸位的增大而增大，但是從質(zhì)量利用率的角度看，重型貨車的質(zhì)量利用系數(shù)較大，尤其是半掛牽引車拖帶掛車后，雖然汽車總的燃油消耗量增加很大，但以100t·km計(jì)的油耗卻下降了，即分?jǐn)偟矫繃嵷浳锷系挠秃南陆担@是降低燃油消耗量和提高運(yùn)輸生產(chǎn)率的一項(xiàng)有效措施。

1 試驗(yàn)樣本描述

試驗(yàn)對象為噸位在4.5～49t的載貨汽車和半掛車組，2012年8月在交通部公路試驗(yàn)場根據(jù)《JT 719—2008營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》和《GB/T 12534汽車道路試驗(yàn)方法通則》進(jìn)行油耗試驗(yàn)。通過試驗(yàn)結(jié)果分析得出油耗與整車質(zhì)量之間的相關(guān)性，分析輕型貨車、重型貨車和半掛車組的油耗值和油耗與整車質(zhì)量比值的數(shù)據(jù)特性，利用最小二乘法擬合出相應(yīng)的關(guān)系曲線，分析曲線特性從而得出相應(yīng)的結(jié)論。

2 貨車油耗試驗(yàn)分析

2.1 貨車油耗試驗(yàn)方法

車速測量儀和燃油流量計(jì)的最大允許誤差均為±0.5%。氣象參數(shù)測量設(shè)備測量精度要求：溫度為±1℃；風(fēng)速為±1.0m/s。試驗(yàn)道路為平直路，路面清潔、干燥、平坦，用混凝土鋪裝；試驗(yàn)路長度滿足測量需要，道路縱向坡度小于0.1%。試驗(yàn)溫度為0～40℃，風(fēng)速包括陣風(fēng)應(yīng)不大于5m/s；車輛測試質(zhì)量為樣車滿載質(zhì)量，被測車輛技術(shù)狀況應(yīng)符合該車型的技術(shù)條件，使用汽車生產(chǎn)廠家規(guī)定的輪胎，并充氣至測試質(zhì)量下的輪胎氣壓[4]。

試驗(yàn)時(shí)關(guān)閉車窗、駕駛室通風(fēng)口和空調(diào)，只允許為驅(qū)動(dòng)車輛所需的設(shè)備工作，手動(dòng)變速器的車輛置于最高擋或次高擋，自動(dòng)變速器車輛置于前進(jìn)擋。在各試驗(yàn)車速下，保持車輛平穩(wěn)行駛至少100m后，等速通過500m的試驗(yàn)路，測量車輛通過該路段的時(shí)間和燃油消耗量[5]。

每個(gè)試驗(yàn)車速應(yīng)在試驗(yàn)路段上往返測量各2次，每次試驗(yàn)的平均速度與規(guī)定試驗(yàn)速度之差不得超過2km/h。試驗(yàn)完成后，取同一車速下試驗(yàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值作為該車速的等速油耗測量值，并按照GB/T 12545.2—2001規(guī)定的方法對溫度和大氣壓的影響進(jìn)行校正[6]：

FE校正=FE實(shí)測/(C1+C2+C3)

(1)

式中：FE校正為校正后的百公里油耗，L；FE實(shí)測為實(shí)測的百公里油耗，L；C1為環(huán)境溫度校正系數(shù)；C2為大氣壓力校正系數(shù)；C3為燃油密度校正系數(shù)。

綜合油耗計(jì)算公式為

(2)

式中：Q為綜合百公里油耗，L；Q0i為第i個(gè)車速下校正后的滿載等速百公里油耗，L；ki為第i個(gè)車速下的滿載等速百公里油耗權(quán)重系數(shù)。

2.2 車輛試驗(yàn)結(jié)果分析

對整車滿載質(zhì)量在4.5～49t，排量在2.8～12.4L之間的19輛貨車進(jìn)行了油耗試驗(yàn)，計(jì)算燃油消耗量，結(jié)果如表1所示。

表1 載貨汽車燃油消耗量試驗(yàn)數(shù)據(jù)

須要提醒注意的是，為了表述方便，表1中采用“百噸公里油耗”來表達(dá)油耗與整車質(zhì)量的比值。但它與交通部門一直沿用的指標(biāo)“百噸公里油耗”有不同的含義。交通部門用該指標(biāo)是要表征運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)性，其中的“噸”自然是指汽車的載質(zhì)量;而本文中采用該指標(biāo)是從分析整車質(zhì)量對油耗的影響出發(fā)，故其中的“噸”則是指的汽車總質(zhì)量，即汽車或半掛車組的質(zhì)量，加上載質(zhì)量。由表可見：隨著整車質(zhì)量的增加，貨車的油耗值逐漸增大，但是百噸公里油耗則有逐漸減小的趨勢，且輕型貨車、重型貨車和半掛車組的百噸公里油耗分布在不同的數(shù)值區(qū)間范圍內(nèi)；噸位在10t以下的輕型貨車百噸公里油耗較大，數(shù)值大于1.4L，尤其是5t左右的輕型貨車百噸公里油耗在3L左右；噸位在10～30t之間的重型載貨汽車百噸公里油耗在1～1.5L之間；而噸位大于45t的半掛車組的百噸公里油耗均在1L以下，最低達(dá)到0.54L。

3 油耗與整車質(zhì)量的相關(guān)性分析

圖1為車輛的燃油消耗量曲線。由圖可見：貨車的百公里油耗隨著整車質(zhì)量的增加而增加，噸位在10t以下的輕型貨車的百公里油耗在15L以下，并且波動(dòng)較小；噸位在10～45t以下的重型貨車油耗顯著增加，百公里油耗在15～45L之間；噸位在45t以上的半掛車組百公里油耗與重型貨車在同一范圍區(qū)間內(nèi)，在20L左右波動(dòng)。油耗曲線整體的趨勢為油耗隨整車質(zhì)量的增加而增加，但是不同質(zhì)量范圍的車輛油耗的變化情況不同，重型貨車和半掛車組的波動(dòng)明顯大于輕型貨車。

圖2為載貨汽車百噸公里油耗隨整車質(zhì)量而變化的曲線圖。由圖可見：隨著整車質(zhì)量的增加，百噸公里油耗逐漸下降。輕型貨車的為1.5～3.5L，波動(dòng)性也較大；整車質(zhì)量大于10t的重型貨車和半掛車組的百噸公里油耗平穩(wěn)下降，范圍為0.5～1.5L。百噸公里油耗越小說明車輛分?jǐn)偟矫繃嵉陌俟镉秃脑叫?，燃油?jīng)濟(jì)性越好，貨車的運(yùn)輸效率越高[7]。

3.1 輕型貨車與重型貨車的對比分析

通過對車輛油耗試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以得出3種貨車的數(shù)據(jù)，如表2～表4所示。比較表2和表3可見：輕型貨車的平均噸位為3.5t，百公里平均油耗為14.77L，輕型貨車的平均噸位為重型貨車的52.2%，油耗則為重型貨車的53.3%；輕型貨車的百噸公里油耗為重型貨車的2.4倍，比功率為重型貨車的2.14倍。輕型貨車的燃油經(jīng)濟(jì)性比重型貨車要差很多；比功率越大，汽車的動(dòng)力性越好，這說明重型貨車的動(dòng)力性比輕型貨車要差很多，重型貨車在獲得良好燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)是以犧牲動(dòng)力性為代價(jià)的[8]。

表2 輕型貨車數(shù)據(jù)

表3 重型貨車數(shù)據(jù)

表4 半掛車組數(shù)據(jù)

3.2 重型貨車與半掛車組的對比分析

比較表3和表4可見：半掛車組的燃油經(jīng)濟(jì)性比重型貨車要好；半掛車組的平均整車質(zhì)量是重型貨車的2.13倍，平均油耗是重型貨車的1.68倍，因此平均百噸公里油耗比重型貨車減小了22.1%；半掛車組的比功率比重型貨車要小18%，增加整車質(zhì)量而導(dǎo)致的整車動(dòng)力性降低的比例要小于燃油經(jīng)濟(jì)性提高的比例，從燃油經(jīng)濟(jì)性角度講，在保證車輛動(dòng)力性能正常的前提下，半掛車組比重型貨車和輕型貨車的經(jīng)濟(jì)性都要好。

4 結(jié)論

(1) 隨著整車質(zhì)量的增加，貨車的油耗逐漸增大，但是百噸公里油耗會(huì)逐漸減小，且輕型貨車、重型貨車和半掛車組的百噸公里油耗分布在不同的數(shù)值區(qū)間范圍內(nèi)，不同類型的貨車的油耗特性有所不同。

(2) 輕型貨車的動(dòng)力性優(yōu)于重型貨車，重型貨車動(dòng)力性降低的比例與燃油經(jīng)濟(jì)性提高的比例相當(dāng)。使用輕型貨車進(jìn)行運(yùn)輸快捷方便，但是經(jīng)濟(jì)性差；重型貨車百噸公里油耗較低，適合中遠(yuǎn)途運(yùn)輸。

(3) 半掛車組的燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于重型貨車和輕型貨車，且動(dòng)力性降低的比例要略小于燃油經(jīng)濟(jì)性提高的比例，半掛車組在貨物量成倍增加的同時(shí)，燃油經(jīng)濟(jì)性也有所提高，在保證車輛安全的前提下，企業(yè)宜重點(diǎn)發(fā)展性能優(yōu)良的半掛車組。

(4) 本文中的研究是在汽車滿載工況下進(jìn)行的，輕型貨車、重型貨車和半掛車組的試驗(yàn)研究結(jié)果不適用于汽車超載導(dǎo)致的質(zhì)量增加和百噸公里油耗減小的情況。

[1] JT 719—2008營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[2] 杜傳進(jìn),余柳燕.國內(nèi)外汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的評價(jià)方法[J].北京汽車,2007(6):11-16.

[3] 崔連波.乘用車燃料消耗量檢測不確定度評定[J].汽車技術(shù),2012(9):45-49.

[4] 胡平,周榮,徐達(dá).汽車燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化方法[J].汽車工程師,2010(3):35-38.

[5] 潘朋,王建海,田冬蓮.輕型車排放測試影響因素試驗(yàn)研究[J].汽車技術(shù),2012(2):48-51.

[6] GB/T 12545.2—2001商用車輛燃料消耗量試驗(yàn)方法[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001.

[7] 高繼東,李孟良,王建海,等.輕型汽車燃油經(jīng)濟(jì)性測試方法的相關(guān)性研究[J].汽車工程,2005,27(4):395-398.

[8] 余志生.汽車?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

A Study on the Correlation Between the Fuel Economy and Total Mass of Trucks

Guo Ruiling, Yuan Lin, Xie Dongming, Liang Rongliang & Liu Jianjun

ChinaAutomotiveTechnology&ResearchCenter,Tianjin300300

Based on the current fuel economy situation of domestic trucks and according to the definition and evaluation requirements of fuel economy in “JT 719—2008 Limits and measurement methods of fuel consumption for commercial vehicle for cargos transportation”, fuel economy tests are conducted on light trucks, heavy trucks and tractor-semitrailer combinations, and the fuel consumption curves in both L/100km and L/100km·t of vehicles with different tonnages are compared and a correlation analysis is performed. The results indicate that with the increase of the total mass of trucks, their fuel consumption in L/100km increases, but the fuel consumption in L/100km·t shows a trend of reduction, and the fuel consumption in L/100km·t of different types of vehicles scattered in different value intervals, embodying the fuel consumption characteristics of different categories of trucks.

trucks; fuel economy; correlation analysis

原稿收到日期為2013年4月22日，修改稿收到日期為2013年9月23日。