整车质量对行驶阻力和燃油消耗量的影响分析

张宝元，赵振宇，沈　南，郝　亚

（北京汽车研究总院有限公司，北京　101300）

Zhang Baoyuan，Zhao Zhenyu，Shen Nan，Hao Ya



整车质量对行驶阻力和燃油消耗量的影响分析

张宝元，赵振宇，沈南，郝亚

（北京汽车研究总院有限公司，北京101300）

Zhang Baoyuan，Zhao Zhenyu，Shen Nan，Hao Ya

摘要：目前汽车轻量化已成为国内外汽车行业的研究热点，降低整车质量可有效减少车辆行驶阻力和整车燃油消耗量。文中通过调整整车质量进行道路阻力功率滑行来获得整车实际行驶阻力，在底盘测功机上进行Ⅰ型排放试验，测试整车燃油消耗量；同时采用法规推荐阻力测试整车燃油消耗量，进一步分析车辆在不同加载方式下（滑行法和查表法）整车质量对车辆行驶阻力和整车燃油消耗量的影响。

关键词：整车质量；行驶阻力；燃油消耗量

0　引　言

随着我国对乘用车燃油消耗量要求越来越高，且惩罚措施越来越严厉，降低油耗、提高燃油经济性已成为汽车企业迫在眉睫的任务。当前汽车轻量化已成为国内外汽车行业的研究热点，降低整车质量在提高车辆动力性和操控性的同时还可以降低油耗和减少废气排放。整车质量对车辆滚动阻力、坡度阻力和加速阻力有直接影响，在相同的动力系统下，整车质量越大，车辆所受到的行驶阻力就越大，燃油消耗量也就越高。有研究表明，若整车质量降低10％，燃油效率可提高6％～8％[1]。

1　测试方法

1.1测试方案

测试车辆为某款越野车，在车辆整备质量附近选定1740kg、1840kg、1940kg共3个质量点，各质量点间相差100kg，通过减配增重调整整车质量以满足设定质量点要求。在设定质量点进行道路阻力功率滑行来获取车辆实际行驶阻力，然后在底盘测功机上拟合设定阻力系数，进行Ⅰ型排放试验来测试整车燃油消耗量，分析采用滑行法加载时整车质量对行驶阻力和燃油消耗量的影响；同时采用法规推荐阻力对底盘测功机进行阻力设定，进行Ⅰ型排放试验来测试整车燃油消耗量，分析采用查表法加载时整车质量对行驶阻力和燃油消耗量的影响，进一步比较在相同的整车质量下采用不同的加载方式（滑行法和查表法）对车辆行驶阻力和燃油消耗量的影响。

1.2测试原理

采用Ⅰ型排放测试循环，通过测定试验车辆在模拟市区和市郊工况循环下的二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）排放量，并用碳平衡法计算整车燃油消耗量[2]。车辆道路阻力功率滑行按照轻型汽车污染物排放标准中附件CH所述要求执行[3]。

1.3测试误差控制

为保证测试数据真实、准确，减少人员操作、仪器设备、车辆状态和环境条件等因素对测试结果的影响，采取如下措施进行误差控制。

1）在相同整车质量下连续进行2次排放测试，取2次结果平均值作为最终燃油消耗量；

2）在进行道路阻力功率滑行时测试8组以上数据来计算车辆实际行驶阻力；

3）尽量使用相同的设备、人员对车辆进行操作。

2　测试数据及结果分析

2.1测试数据

通过进行车辆道路阻力功率滑行和环境仓内Ⅰ型排放试验，得到车辆道路滑行阻力系数和整车燃油消耗量试验结果，见表1和图1。

表1　车辆道路滑行阻力系数和底盘测功机阻力设定系数

图1　整车燃油消耗量试验结果对比

2.2测试结果分析

2.2.1整车质量对行驶阻力的影响

由图2可以看出，测试车辆在不同的整车质量条件下道路行驶阻力随着整车质量的增加而增大，测功机滑行设定阻力与道路滑行阻力变化趋势一致。

图2　道路滑行阻力与底盘测功机设定阻力关系曲线

采用滑行法得到的测功机设定阻力整体大于查表设定阻力，这是因为查表设定阻力是对不同车型车辆道路滑行特性综合分析后确定的一种折中方法，在一定范围内更具有合理性和代表性。测试车辆属于越野汽车，与同等车长的轿车相比，体积更大，车辆更重，风阻系数更高，其行驶阻力特性与轿车区别很大。

2.2.2整车质量对燃油消耗量的影响

表2　采用滑行法时整车燃油消耗量数据对比

表3　采用查表法时整车燃油消耗量数据对比

由表2和表3可以看出，无论采用查表法还是滑行法来测试整车燃油消耗量，燃油消耗量均随着整车质量的增加而增大。采用查表法测得的燃油消耗量比滑行法测得的燃油消耗量差别明显，这是因为道路阻力功率滑行受环境和道路条件影响较大，行驶阻力并不稳定，当整车质量有变化时，行驶阻力可能变化不明显。

2.2.3不同加载方式对燃油消耗量影响

表4　不同加载方式下整车燃油消耗量数据对比

由表4可以看出，采用滑行法测得的整车燃油消耗量整体大于查表法测得的整车燃油消耗量，油耗差值在1.3～1.6L/(100km)之间。由图2可以看出，测功机滑行设定阻力整体大于查表设定阻力，这是导致滑行法和查表法整车燃油消耗量有差别的根本原因。

3　结　论

通过对车辆进行道路阻力功率滑行和综合油耗测试，得到车辆在0～120km/h车速区间，车辆道路滑行阻力随着整车质量的增加而增大，滑行设定阻力与道路滑行阻力变化趋势一致，但是滑行设定阻力整体大于查表设定阻力。无论采用滑行法还是查表法来测试整车燃油消耗量，燃油消耗量均随着整车质量的增加而增大，查表法测得燃油消耗量差别更明显，但是滑行法测得的燃油消耗量整体大于查表法测得的燃油消耗量。

今后，会继续对其他型式越野车进行相关测试，来不断完善越野车整车质量对行驶阻力和燃油消耗量的影响研究。

参考文献

[1]余志生.汽车理论（第5版）[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]轻型汽车燃料消耗量试验方法：GB/T19233-2008[S].

[3]轻型汽车污染物排放限值及测试方法（中国第五阶段）：GB18352.5-2013[S].

收稿日期：2015-11-13

文章编号：1002-4581（2016）02-0025-03

中图分类号：U467.4+98

文献标志码：A

DOI：10.14175/j.issn.1002-4581.2016.02.007