载货汽车燃油经济性与整车质量的相关性研究

郭瑞玲，苑 林，谢东明，梁荣亮，刘建军

(中国汽车技术研究中心，天津 300300)



2015109

载货汽车燃油经济性与整车质量的相关性研究

郭瑞玲，苑 林，谢东明，梁荣亮，刘建军

(中国汽车技术研究中心，天津 300300)

基于国内载货汽车燃油经济性现状，根据《JT 719—2008营运货车燃料消耗量限值及测量方法》中对燃油经济性定义和评定要求，进行轻型货车、重型货车和半挂车组的燃油经济性试验；对比不同吨位载货汽车的百公里油耗和百吨公里油耗的变化曲线，并进行相关性分析。结果表明：随着载货汽车质量的增加，货车的百公里油耗逐渐增大，但是百吨公里油耗却有逐渐减小的趋势，且不同类型车辆的百吨公里油耗分布在不同的数值区间内，体现了不同类型载货汽车的油耗特性。

载货汽车;燃油经济性;相关性分析

前言

当前国际社会面临能源危机，同时全球气候由于过量的碳排放出现不断变暖的趋势，政府和企业越来越多地关注汽车的燃油消耗量。对于营运载货车辆，国内依据《JT 719—2008营运货车燃料消耗量限值及测量方法》进行燃油经济性试验也日益普遍[1]，国内广泛以车辆的百公里综合油耗作为评定标准，但是对于燃油经济性本身与整车质量的相关性研究还比较少。本文中对大量载货汽车油耗数据进行分析，引入油耗与整车质量比概念，通过分析载货车辆每吨质量消耗的百公里油耗这一指标来探讨油耗与整车质量之间的函数关系，并指出货运车辆大型化、半挂车的广泛使用有利于提高货运过程的燃油经济性，对载货车辆的设计和使用具有一定的指导意义。

影响货车燃油消耗量的因素很多，诸如行驶车速、挡位选择、燃油消耗率和负荷率等[2-3]。汽车本身的性能(如汽车的动力和传动系统,包括发动机、变速器与驱动执行单元、车的造型和轮胎规格等),以及所行驶的路面环境和驾驶技术,都对汽车燃油经济性有重大影响。质量不同的车辆油耗也不相同，燃油消耗量与整车质量呈正相关。轻型货车、重型货车和半挂车组的油耗量随着吨位的增大而增大，但是从质量利用率的角度看，重型货车的质量利用系数较大，尤其是半挂牵引车拖带挂车后，虽然汽车总的燃油消耗量增加很大，但以100t·km计的油耗却下降了，即分摊到每吨货物上的油耗下降，这是降低燃油消耗量和提高运输生产率的一项有效措施。

1 试验样本描述

试验对象为吨位在4.5～49t的载货汽车和半挂车组，2012年8月在交通部公路试验场根据《JT 719—2008营运货车燃料消耗量限值及测量方法》和《GB/T 12534汽车道路试验方法通则》进行油耗试验。通过试验结果分析得出油耗与整车质量之间的相关性，分析轻型货车、重型货车和半挂车组的油耗值和油耗与整车质量比值的数据特性，利用最小二乘法拟合出相应的关系曲线，分析曲线特性从而得出相应的结论。

2 货车油耗试验分析

2.1 货车油耗试验方法

车速测量仪和燃油流量计的最大允许误差均为±0.5%。气象参数测量设备测量精度要求：温度为±1℃；风速为±1.0m/s。试验道路为平直路，路面清洁、干燥、平坦，用混凝土铺装；试验路长度满足测量需要，道路纵向坡度小于0.1%。试验温度为0～40℃，风速包括阵风应不大于5m/s；车辆测试质量为样车满载质量，被测车辆技术状况应符合该车型的技术条件，使用汽车生产厂家规定的轮胎，并充气至测试质量下的轮胎气压[4]。

试验时关闭车窗、驾驶室通风口和空调，只允许为驱动车辆所需的设备工作，手动变速器的车辆置于最高挡或次高挡，自动变速器车辆置于前进挡。在各试验车速下，保持车辆平稳行驶至少100m后，等速通过500m的试验路，测量车辆通过该路段的时间和燃油消耗量[5]。

每个试验车速应在试验路段上往返测量各2次，每次试验的平均速度与规定试验速度之差不得超过2km/h。试验完成后，取同一车速下试验数据的算术平均值作为该车速的等速油耗测量值，并按照GB/T 12545.2—2001规定的方法对温度和大气压的影响进行校正[6]：

FE校正=FE实测/(C1+C2+C3)

(1)

式中：FE校正为校正后的百公里油耗，L；FE实测为实测的百公里油耗，L；C1为环境温度校正系数；C2为大气压力校正系数；C3为燃油密度校正系数。

综合油耗计算公式为

(2)

式中：Q为综合百公里油耗，L；Q0i为第i个车速下校正后的满载等速百公里油耗，L；ki为第i个车速下的满载等速百公里油耗权重系数。

2.2 车辆试验结果分析

对整车满载质量在4.5～49t，排量在2.8～12.4L之间的19辆货车进行了油耗试验，计算燃油消耗量，结果如表1所示。

表1 载货汽车燃油消耗量试验数据

须要提醒注意的是，为了表述方便，表1中采用“百吨公里油耗”来表达油耗与整车质量的比值。但它与交通部门一直沿用的指标“百吨公里油耗”有不同的含义。交通部门用该指标是要表征运输经济性，其中的“吨”自然是指汽车的载质量;而本文中采用该指标是从分析整车质量对油耗的影响出发，故其中的“吨”则是指的汽车总质量，即汽车或半挂车组的质量，加上载质量。由表可见：随着整车质量的增加，货车的油耗值逐渐增大，但是百吨公里油耗则有逐渐减小的趋势，且轻型货车、重型货车和半挂车组的百吨公里油耗分布在不同的数值区间范围内；吨位在10t以下的轻型货车百吨公里油耗较大，数值大于1.4L，尤其是5t左右的轻型货车百吨公里油耗在3L左右；吨位在10～30t之间的重型载货汽车百吨公里油耗在1～1.5L之间；而吨位大于45t的半挂车组的百吨公里油耗均在1L以下，最低达到0.54L。

3 油耗与整车质量的相关性分析

图1为车辆的燃油消耗量曲线。由图可见：货车的百公里油耗随着整车质量的增加而增加，吨位在10t以下的轻型货车的百公里油耗在15L以下，并且波动较小；吨位在10～45t以下的重型货车油耗显著增加，百公里油耗在15～45L之间；吨位在45t以上的半挂车组百公里油耗与重型货车在同一范围区间内，在20L左右波动。油耗曲线整体的趋势为油耗随整车质量的增加而增加，但是不同质量范围的车辆油耗的变化情况不同，重型货车和半挂车组的波动明显大于轻型货车。

图2为载货汽车百吨公里油耗随整车质量而变化的曲线图。由图可见：随着整车质量的增加，百吨公里油耗逐渐下降。轻型货车的为1.5～3.5L，波动性也较大；整车质量大于10t的重型货车和半挂车组的百吨公里油耗平稳下降，范围为0.5～1.5L。百吨公里油耗越小说明车辆分摊到每吨的百公里油耗越小，燃油经济性越好，货车的运输效率越高[7]。

3.1 轻型货车与重型货车的对比分析

通过对车辆油耗试验数据进行处理可以得出3种货车的数据，如表2～表4所示。比较表2和表3可见：轻型货车的平均吨位为3.5t，百公里平均油耗为14.77L，轻型货车的平均吨位为重型货车的52.2%，油耗则为重型货车的53.3%；轻型货车的百吨公里油耗为重型货车的2.4倍，比功率为重型货车的2.14倍。轻型货车的燃油经济性比重型货车要差很多；比功率越大，汽车的动力性越好，这说明重型货车的动力性比轻型货车要差很多，重型货车在获得良好燃油经济性的同时是以牺牲动力性为代价的[8]。

表2 轻型货车数据

表3 重型货车数据

表4 半挂车组数据

3.2 重型货车与半挂车组的对比分析

比较表3和表4可见：半挂车组的燃油经济性比重型货车要好；半挂车组的平均整车质量是重型货车的2.13倍，平均油耗是重型货车的1.68倍，因此平均百吨公里油耗比重型货车减小了22.1%；半挂车组的比功率比重型货车要小18%，增加整车质量而导致的整车动力性降低的比例要小于燃油经济性提高的比例，从燃油经济性角度讲，在保证车辆动力性能正常的前提下，半挂车组比重型货车和轻型货车的经济性都要好。

4 结论

(1) 随着整车质量的增加，货车的油耗逐渐增大，但是百吨公里油耗会逐渐减小，且轻型货车、重型货车和半挂车组的百吨公里油耗分布在不同的数值区间范围内，不同类型的货车的油耗特性有所不同。

(2) 轻型货车的动力性优于重型货车，重型货车动力性降低的比例与燃油经济性提高的比例相当。使用轻型货车进行运输快捷方便，但是经济性差；重型货车百吨公里油耗较低，适合中远途运输。

(3) 半挂车组的燃油经济性优于重型货车和轻型货车，且动力性降低的比例要略小于燃油经济性提高的比例，半挂车组在货物量成倍增加的同时，燃油经济性也有所提高，在保证车辆安全的前提下，企业宜重点发展性能优良的半挂车组。

(4) 本文中的研究是在汽车满载工况下进行的，轻型货车、重型货车和半挂车组的试验研究结果不适用于汽车超载导致的质量增加和百吨公里油耗减小的情况。

[1] JT 719—2008营运货车燃料消耗量限值及测量方法[S].北京:中国标准出版社,2008.

[2] 杜传进,余柳燕.国内外汽车燃油经济性的评价方法[J].北京汽车,2007(6):11-16.

[3] 崔连波.乘用车燃料消耗量检测不确定度评定[J].汽车技术,2012(9):45-49.

[4] 胡平,周荣,徐达.汽车燃油经济性优化方法[J].汽车工程师,2010(3):35-38.

[5] 潘朋,王建海,田冬莲.轻型车排放测试影响因素试验研究[J].汽车技术,2012(2):48-51.

[6] GB/T 12545.2—2001商用车辆燃料消耗量试验方法[S].北京:中国标准出版社,2001.

[7] 高继东,李孟良,王建海,等.轻型汽车燃油经济性测试方法的相关性研究[J].汽车工程,2005,27(4):395-398.

[8] 余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,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

原稿收到日期为2013年4月22日，修改稿收到日期为2013年9月23日。