某載貨汽車等速燃料消耗及影響因素分析

龍軍,蘭楠,徐磊,管煒

(中國汽車工程研究院股份有限公司,重慶 401122)

某載貨汽車等速燃料消耗及影響因素分析

龍軍,蘭楠,徐磊,管煒

(中國汽車工程研究院股份有限公司,重慶 401122)

石油是不可再生能源,自2003年開始油價劇烈波動,同時排放要求日益嚴(yán)格,在新能源汽車技術(shù)未完全成熟的條件下,目前汽車的主要能源仍然是石油,因此,提高燃料經(jīng)濟(jì)性成為現(xiàn)代傳統(tǒng)汽車技術(shù)的關(guān)鍵.

載貨汽車;速燃料;影響因素

本文依據(jù)《JT719-2008營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》,利用道路試驗測量某N3類貨車的等速燃料消耗量,獲得其等速百公里燃料消耗量曲線,并分析燃料消耗量的主要影響因素.

1 油耗儀測試原理

在道路試驗測量油耗時,主要使用的儀器是油耗儀,油耗儀包括信號處理單元、熱交換器、燃料流量傳感器和打印機(jī)模塊等.試驗前將油耗儀接入油箱和發(fā)動機(jī)回路中,并排除油路中的氣泡.一部分燃料通過熱交換器后回到油箱,另一部分燃料流經(jīng)燃料流量傳感器,通過熱交換器中的燃料泵后進(jìn)入發(fā)動機(jī),發(fā)動機(jī)中的燃料參與燃燒供給能量,未參與燃燒的燃料返回?zé)峤粨Q器中,按油箱的溫度進(jìn)行冷卻,然后再泵出形成循環(huán).

1.1 等速燃料消耗量計算

汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性采用同等行駛工況下的燃料消耗量或同等燃料消耗量能使汽車行駛的里程來衡量.在我國法規(guī)中規(guī)定,燃料經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的單位為L/100km,其值越大,汽車經(jīng)濟(jì)性越差.等速行駛工況的百公里燃料消耗量是標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)和企業(yè)常用的評價指標(biāo).根據(jù)車輛等速行駛v及阻力功率,在汽車萬有特性圖上確定出相應(yīng)的燃料消耗率b,即可得到該車等速行駛時的百公里燃料消耗量Qs:

式中,ηT為傳動系的機(jī)械效率,γ為燃料的重度,柴油可取7.94～8.13N/L,汽油可取6.96～7.15N/L.f為滾動阻力系數(shù),i為道路坡度,CD為空氣阻力系數(shù),A為汽車的迎風(fēng)面積.

1.2 油耗試驗方法

vbox汽車性能儀和油耗儀的最大允許誤差均為±0.5%,綜合氣象儀和石油密度計的最大允許誤差均為±1.0%.試驗場地為重慶梁平機(jī)場路,路面清潔、干燥、平坦,試驗路長度滿足要求,縱向坡度在0.1%以內(nèi).車窗、駕駛室通風(fēng)口及空調(diào)關(guān)閉,輪胎氣壓和車輛磨合情況符合要求.試驗車輛處于滿載,手動變速器置于最高檔,試驗車速分別為40km/h,50km/h,60km/h,70km/h,80km/h.在各試驗車速下,保持瞬時油耗率穩(wěn)定后至少行駛100m后,等速行駛通過500m的相同測試路段,測量通過該測試路段時間及燃料消耗量.在測試路段上每個試驗車速往返測量各兩次,每次試驗的瞬時車速和平均車速與規(guī)定車速之差都不超過2km/h.試驗結(jié)果如圖1所示.

1.3 數(shù)據(jù)結(jié)果處理

得到各個車速下的累積油耗值后,則各車速下的等速燃料消耗量Qs為:

式中,Qs被測車輛等速燃料消耗量,L/100km;Yh為被測車輛等速行駛500m消耗的燃料量mL.s為被測車輛等速行駛的距離m.按照GB/T12545.2-2001的規(guī)定,將大氣壓、溫度和燃料密度對油耗的影響進(jìn)行校正,利用最小二乘多項式擬合得到圖2所示的百公里燃料消耗量曲線.由圖可知該載貨汽車在40～50km/h時油耗較低,為11L/100km,車速超過70km/h后油耗迅速增大.因此道路條件允許時,該載貨汽車適合在40～70km/h運(yùn)行,以提高燃料經(jīng)濟(jì)性.

2 等速燃料消耗量影響因素

分析汽車燃料經(jīng)濟(jì)性時,多數(shù)文獻(xiàn)對發(fā)動機(jī)類型、動力傳動系統(tǒng)的匹配和整車結(jié)構(gòu)參數(shù)討論較多,當(dāng)汽車設(shè)計完成后,上述參數(shù)都是固定的值,結(jié)構(gòu)改動難度很大,而駕駛員和汽車運(yùn)行參數(shù)會因駕駛環(huán)境不同變化較大.對于載貨汽車,其駕駛員水平、行駛車速和汽車總質(zhì)量在實際運(yùn)行中不盡相同.因此,本文重點討論上述3個研究對象對載貨汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的影響.

2.1 駕駛員水平

圖1 各試驗車速下的累計油耗值

圖2 汽車等速百公里燃料消耗量曲線

對駕駛員來說,汽車駕駛是綜合性、系統(tǒng)性較強(qiáng)的腦力和體力協(xié)調(diào)操作技術(shù),駕駛過程需要駕駛員不斷收集交通環(huán)境信息,通過駕駛決策和駕駛操作及時調(diào)整人-車-道路交通環(huán)境系統(tǒng).據(jù)研究人員對我國10省區(qū)13個專業(yè)運(yùn)輸汽車運(yùn)行的調(diào)查分析表明:各專業(yè)運(yùn)輸企業(yè)汽車駕駛員之間的百公里燃料消耗量差值為2.34～6.8L/100km,燃料消耗水平相差7.46%～22.35%;汽車運(yùn)行百公里燃料消耗量最低的為19.5～22.35L/100km,最高的為44.74～46.22L/100km,充分說明汽車駕駛員操作技術(shù)對汽車運(yùn)行燃料消耗量有著重要的影響.因此,駕駛員具備專業(yè)的駕駛技術(shù)和良好的駕駛習(xí)慣將是提高汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的有效途徑之一.

2.2 行駛車速和選檔技巧

由上圖2可得出,汽車在低速的中等車速行駛區(qū)間時燃料消耗量最低,速度達(dá)到70km/h時,燃料消耗量迅速增大.原因是高速時風(fēng)阻對汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性有很大的影響,為克服空氣阻力而消耗的發(fā)動機(jī)功率與車速的三次方成正比,雖然此時發(fā)動機(jī)負(fù)荷率較高,但是汽車行駛阻力的迅速增大導(dǎo)致汽車百公里油耗大幅度增加.在車輛行駛時可以選擇不同的檔位,但在同車速情況下,檔位不同,燃料消耗量也不相同.在同一道路和車速下,發(fā)動機(jī)輸出的功率相同,發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率與檔位成反比關(guān)系,高檔位比低檔位燃油經(jīng)濟(jì)性更好,為了保證汽車行駛穩(wěn)定性,選擇發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速落在經(jīng)濟(jì)區(qū)間,更利于提高燃料經(jīng)濟(jì)性.

2.3 汽車總質(zhì)量

汽車直線行駛時,受力情況如圖3所示.重心運(yùn)動方程式為:

式中,F為車輛牽引力,R為汽車滾動阻力,Rk為空氣阻力,Rg為汽車拖掛阻力,為汽車坡度阻力.

圖3 汽車直線行駛受力簡圖

3 結(jié)語

(1)對于該N3類載貨汽車,道路條件允許時,車速應(yīng)控制在40～70km/h,以提高燃料經(jīng)濟(jì)性.

(2)駕駛員提高駕駛技術(shù),養(yǎng)成良好的駕駛習(xí)慣是提高燃料經(jīng)濟(jì)性的有效途徑;同一道路條件和車速下,盡量使用高檔運(yùn)行,使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速落在經(jīng)濟(jì)區(qū)間,有利于提高燃料經(jīng)濟(jì)性;使用復(fù)合輕型材料、拖帶掛車等措施均可減小單位貨物的油耗.

[1]郭瑞玲,苑林,謝東明等.載貨汽車燃料經(jīng)濟(jì)性與整車質(zhì)量的相關(guān)性研究[J].汽車工程,2015.

[2]何仁,莊志華,鄭吉平.運(yùn)行參數(shù)對汽車燃料經(jīng)濟(jì)性影響程度的區(qū)間分析方法[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報,2007.

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1671-0711(2017)11(下)-0177-02