載貨汽車燃油經濟性與整車質量的相關性研究

郭瑞玲，苑 林，謝東明，梁榮亮，劉建軍

(中國汽車技術研究中心，天津 300300)

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2015109

載貨汽車燃油經濟性與整車質量的相關性研究

郭瑞玲，苑 林，謝東明，梁榮亮，劉建軍

(中國汽車技術研究中心，天津 300300)

基于國內載貨汽車燃油經濟性現狀，根據《JT 719—2008營運貨車燃料消耗量限值及測量方法》中對燃油經濟性定義和評定要求，進行輕型貨車、重型貨車和半掛車組的燃油經濟性試驗；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，并進行相關性分析。結果表明：隨著載貨汽車質量的增加，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值區間內，體現了不同類型載貨汽車的油耗特性。

載貨汽車;燃油經濟性;相關性分析

前言

當前國際社會面臨能源危機，同時全球氣候由于過量的碳排放出現不斷變暖的趨勢，政府和企業越來越多地關注汽車的燃油消耗量。對于營運載貨車輛，國內依據《JT 719—2008營運貨車燃料消耗量限值及測量方法》進行燃油經濟性試驗也日益普遍[1]，國內廣泛以車輛的百公里綜合油耗作為評定標準，但是對于燃油經濟性本身與整車質量的相關性研究還比較少。本文中對大量載貨汽車油耗數據進行分析，引入油耗與整車質量比概念，通過分析載貨車輛每噸質量消耗的百公里油耗這一指標來探討油耗與整車質量之間的函數關系，并指出貨運車輛大型化、半掛車的廣泛使用有利于提高貨運過程的燃油經濟性，對載貨車輛的設計和使用具有一定的指導意義。

影響貨車燃油消耗量的因素很多，諸如行駛車速、擋位選擇、燃油消耗率和負荷率等[2-3]。汽車本身的性能(如汽車的動力和傳動系統,包括發動機、變速器與驅動執行單元、車的造型和輪胎規格等),以及所行駛的路面環境和駕駛技術,都對汽車燃油經濟性有重大影響。質量不同的車輛油耗也不相同，燃油消耗量與整車質量呈正相關。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，但是從質量利用率的角度看，重型貨車的質量利用系數較大，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計的油耗卻下降了，即分攤到每噸貨物上的油耗下降，這是降低燃油消耗量和提高運輸生產率的一項有效措施。

1 試驗樣本描述

試驗對象為噸位在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場根據《JT 719—2008營運貨車燃料消耗量限值及測量方法》和《GB/T 12534汽車道路試驗方法通則》進行油耗試驗。通過試驗結果分析得出油耗與整車質量之間的相關性，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量比值的數據特性，利用最小二乘法擬合出相應的關系曲線，分析曲線特性從而得出相應的結論。

2 貨車油耗試驗分析

2.1 貨車油耗試驗方法

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

試驗時關閉車窗、駕駛室通風口和空調，只允許為驅動車輛所需的設備工作，手動變速器的車輛置于最高擋或次高擋，自動變速器車輛置于前進擋。在各試驗車速下，保持車輛平穩行駛至少100m后，等速通過500m的試驗路，測量車輛通過該路段的時間和燃油消耗量[5]。

每個試驗車速應在試驗路段上往返測量各2次，每次試驗的平均速度與規定試驗速度之差不得超過2km/h。試驗完成后，取同一車速下試驗數據的算術平均值作為該車速的等速油耗測量值，并按照GB/T 12545.2—2001規定的方法對溫度和大氣壓的影響進行校正[6]：

FE校正=FE實測/(C1+C2+C3)

(1)

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

綜合油耗計算公式為

(2)

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

2.2 車輛試驗結果分析

對整車滿載質量在4.5～49t，排量在2.8～12.4L之間的19輛貨車進行了油耗試驗，計算燃油消耗量，結果如表1所示。

表1 載貨汽車燃油消耗量試驗數據

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”來表達油耗與整車質量的比值。但它與交通部門一直沿用的指標“百噸公里油耗”有不同的含義。交通部門用該指標是要表征運輸經濟性，其中的“噸”自然是指汽車的載質量;而本文中采用該指標是從分析整車質量對油耗的影響出發，故其中的“噸”則是指的汽車總質量，即汽車或半掛車組的質量，加上載質量。由表可見：隨著整車質量的增加，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值區間范圍內；噸位在10t以下的輕型貨車百噸公里油耗較大，數值大于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，最低達到0.54L。

3 油耗與整車質量的相關性分析

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間內，在20L左右波動。油耗曲線整體的趨勢為油耗隨整車質量的增加而增加，但是不同質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量而變化的曲線圖。由圖可見：隨著整車質量的增加，百噸公里油耗逐漸下降。輕型貨車的為1.5～3.5L，波動性也較大；整車質量大于10t的重型貨車和半掛車組的百噸公里油耗平穩下降，范圍為0.5～1.5L。百噸公里油耗越小說明車輛分攤到每噸的百公里油耗越小，燃油經濟性越好，貨車的運輸效率越高[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數據進行處理可以得出3種貨車的數據，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。輕型貨車的燃油經濟性比重型貨車要差很多；比功率越大，汽車的動力性越好，這說明重型貨車的動力性比輕型貨車要差很多，重型貨車在獲得良好燃油經濟性的同時是以犧牲動力性為代價的[8]。

表2 輕型貨車數據

表3 重型貨車數據

表4 半掛車組數據

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：半掛車組的燃油經濟性比重型貨車要好；半掛車組的平均整車質量是重型貨車的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%，增加整車質量而導致的整車動力性降低的比例要小于燃油經濟性提高的比例，從燃油經濟性角度講，在保證車輛動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濟性都要好。

4 結論

(1) 隨著整車質量的增加，貨車的油耗逐漸增大，但是百噸公里油耗會逐漸減小，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值區間范圍內，不同類型的貨車的油耗特性有所不同。

(2) 輕型貨車的動力性優于重型貨車，重型貨車動力性降低的比例與燃油經濟性提高的比例相當。使用輕型貨車進行運輸快捷方便，但是經濟性差；重型貨車百噸公里油耗較低，適合中遠途運輸。

(3) 半掛車組的燃油經濟性優于重型貨車和輕型貨車，且動力性降低的比例要略小于燃油經濟性提高的比例，半掛車組在貨物量成倍增加的同時，燃油經濟性也有所提高，在保證車輛安全的前提下，企業宜重點發展性能優良的半掛車組。

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

[1] JT 719—2008營運貨車燃料消耗量限值及測量方法[S].北京:中國標準出版社,2008.

[2] 杜傳進,余柳燕.國內外汽車燃油經濟性的評價方法[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,2012(9):45-49.

[4] 胡平,周榮,徐達.汽車燃油經濟性優化方法[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研究[J].汽車技術,2012(2):48-51.

[6] GB/T 12545.2—2001商用車輛燃料消耗量試驗方法[S].北京:中國標準出版社,2001.

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

[8] 余志生.汽車理論[M].北京:機械工業出版社,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。