中国和国外重型商用车油耗水平模拟对比分析

郑天雷，王 兆，保 翔，金约夫

(中国汽车技术研究中心 天津300300)

中国和国外重型商用车油耗水平模拟对比分析

郑天雷，王 兆，保 翔，金约夫

(中国汽车技术研究中心 天津300300)

对比分析了中国、美国、日本重型商用车燃料消耗量计算模型在车型分类、试验工况、评价单位和输入输出等方面的差异。选取典型重型商用车车型，基于发动机试验数据和整车参数，以中国、美国、日本燃料消耗量计算模型为工具，分别对各车型燃料消耗量进行模拟计算。通过比较车型燃料消耗量计算结果与中国、美国、日本现行燃料消耗量标准法规指标，评估我国重型商用车燃料消耗量和国际先进水平的差距，为确定2020年我国重型商用车整体节能目标和第三阶段燃料消耗量限值标准制定提供技术支撑和依据。

重型商用车 燃料消耗量 模拟对比

0 引 言

加快培育和发展节能环保汽车，既是缓解燃油供应矛盾、减少尾气排放、改善大气环境的需要，也是未来和谐汽车社会的需求，更是我国汽车产业健康可持续发展的必然选择。我国《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》(以下简称《规划》)中明确提出了“2020年商用车新车燃料消耗量接近国际先进水平”的发展目标，因此准确评估我国和国外重型商用车燃料消耗量水平差距对于相关标准法规的制定和实施至关重要。重型商用车技术状态复杂，各国所采用的试验质量、试验方法、评价单位等差异较大，无法对标准技术指标进行直接对比。本研究以我国重型商用车为研究对象，基于中国、美国和日本标准模拟软件分别进行燃料消耗量测算，通过与中国、美国和日本相应标准比较，间接评估目前中国重型商用车燃料消耗量与国际先进水平的差距，为我国重型商用车第三阶段燃料消耗量限值标准整体节能目标的确定提供了参考依据。

1 计算模型对比

近年来，全球主要国家和地区均开展了重型商用车燃料消耗量标准法规的制定工作，其中中国、美国和日本均已正式发布并实施了相关标准法规，欧洲法规仍在制定中。在试验方法方面，中国标准规定了底盘测功机和模拟计算两种方法；美国和日本则主要基于各自开发的计算模型采用模拟计算法测试。总体上看，中、美、日计算模型原理接近，均是根据车辆参数、行驶阻力和试验工况等计算得到的发动机瞬时转速和扭矩对发动机万有特性数据进行插值和积分计算，但具体的试验工况、评价单位、输入参数等存在较大差别。表1总结了中、美、日重型商用车燃料消耗量计算模型在车型分类、试验工况、评价单位等方面的差异：

表1 中、美、日重型商用车油耗计算模型对比Tab.1 Comparison of fuel consumption calculation models of different heavy-duty commercial vehicles made in China，US and Japan

总体上，中、美、日重型商用车燃料消耗量计算模型的差异主要体现在3个方面：①适用范围和车型分类的差异，同一车型在不同计算模型和标准体系中对应不同的分类和限值；②试验条件的差异，包括试验工况和载荷状态等，其中主要试验工况的特征参数对比如表2所示；③计算模型输入和输出参数的差异，计算模型输入参数和考虑的影响燃料消耗量的因素越多，就越能反映车辆真实的燃料消耗量水平。除基本车辆参数外，中国计算模型输入参数主要包括发动机数据和行驶阻力两部分，其中行驶阻力包括空气阻力和滚动阻力；美国计算模型输入参数包括空气阻力(对于牵引车)和滚动阻力，采用内置的发动机数据；日本计算模型输入参数包括发动机和传动系数据，采用内置的行驶阻力数据。这也就意味着，中国计算模型可以同时反映发动机和整车行驶阻力对燃料消耗量的影响，而美国和日本模型仅能分别反映车辆行驶阻力和发动机对燃料消耗量的影响，在后面的燃料消耗量水平对比中需要着重考虑。

表2 中、美、日重型商用车主要工况参数对比Tab.2Comparison of duty parameters of different heavyduty commercial vehicles made in China，US and Japan

2 基础车型数据

表3 试验车型情况Tab.3 Status of test vehicle models

本研究根据2015年我国货车、客车、半挂牵引车、自卸汽车和城市客车产销分布，从车型数量和产销量较大的总质量中选取市场主流车型，同时覆盖不同排量、排放水平和轮胎类型等，以尽可能接近目前我国重型商用车新车平均燃料消耗量水平。研究共选取重型商用车车型39个，其中，产销量占比较大且总质量分布较广的货车和客车选取了更多车型。试验车型情况如表3所示。

除试验车型基本参数和变速器各档位传动比之外，研究中依据GB/T 18297—2001和GB/T 27840—2011标准进行了发动机万有特性试验和道路滑行试验，获取了满足中国、美国和日本计算模型要求的输入数据。

3 数据分析

将上文所述39个重型商用车相关参数和试验数据分别输入中国、美国和日本计算模型，计算得到各车型在各国测试方法下相应的燃料消耗量，并分别与各国现行重型商用车燃料消耗量标准法规进行对比，分析达标率差异。中国现行标准为GB 30510—2014《重型商用车辆燃料消耗量限值》(第二阶段)，美国现行法规为中重型车燃料经济性和温室气体法规(第一阶段)，日本现行标准为重型车燃料经济性标准(第一阶段)。其中，中国标准为车型限值标准，美国和日本标准为针对企业的平均燃料经济性标准，这里主要与企业平均燃料经济性标准中相应的车型目标值进行比较。

3.1 中国标准达标率

各试验车型满足我国现行GB 30510—2014《重型商用车辆燃料消耗量限值》(第二阶段)的比例，如图1所示。由于GB 30510—2014标准于2015年7月起全面实施，因此研究中选取的车型已多数满足该标准，总体达标率达到61.5%,。其中，客车达标比例最高，为83.3%,，自卸汽车和城市客车达标比例相对较低。

图1 各类车型满足现行中国国标限值情况Fig.1 Satisfaction status of limiting values of various vehicle models meeting with prevailing national standards in China

各试验车型与GB 30510—2014标准中相应限值的差值情况如图2所示。

图2 各类车型燃料消耗量和现行国标限值对比Fig.2Comparison of fuel consumption of various vehicle models with current international limiting value standards

3.2 美国标准达标率

各试验车型满足美国现行法规的比例如图3所示。总体上看，研究中选取的试验车型多数无法满足美国现行法规，达标率仅为24.2%,。

图3 各类车型满足美国法规情况Fig.3Satisfaction status of various vehicle models meeting with US laws and regulations

各试验车型与美国现行法规相应车型目标值的比较情况如图4所示。货车等5类车型平均燃料消耗量均高于相应目标值。

图4 各类车型燃料消耗量和美国法规对比Fig.4Comparison of fuel consumption of various vehicle models with US limiting value standards

3.3 日本标准达标率

各试验车型满足日本现行标准比例如图5所示。由于日本标准和计算模型车型分类中没有自卸汽车，因此这里主要对比其他4类车型。

各试验车型与日本现行标准相应车型目标值的比较情况如图6所示。货车等4类车型平均燃料消耗量均高于相应目标值。

图5 各类车型满足日本标准情况Fig.5 Satisfaction status of various vehicle models meeting with Japanese standards

图6 各类车型燃料消耗量和日本标准对比Fig.6 Comparison of fuel consumption of various vehicle models with Japanese standards

3.4 燃料消耗量水平综合对比

图7汇总了货车等5类车型与中国、美国、日本现行标准法规相应车型限值(或目标值)的比较情况。

图7 各类车型燃料消耗量和中、美、日标准对比Fig.7 Comparison of fuel consumption of various vehicle models with China，US and Japan standards

需要说明的是，美国和日本计算模型限定的输入参数有限，并不能完全反映车辆行驶阻力和发动机对燃料消耗量的影响。若以美国和日本作为目前国际商用车先进水平的代表，预计我国重型商用车燃料消耗量与国际先进水平的差距至少在10%,以上。

3.5 技术差距分析

近年来，我国重型商用车行业通过加大技术和资金投入开展节能技术研发和应用取得了较大进步，同时新制定出台的重型商用车辆燃料消耗量标准也在一定程度上促进了节能技术的发展。然而，由于成本和技术来源等因素限制，与汽车产业发达国家相比，我国重型商用车先进节能技术应用比例仍较低，重型商用车产品燃料消耗量与国际先进水平仍存在较大差距。

4 结 论

综上所述，本研究基于相同的试验车型，利用中国、美国和日本模拟工具进行了燃料消耗量计算和统计分析。通过与各国标准进行比较，间接反映了目前我国重型商用车燃料消耗量和国际先进水平的差距。若以美国和日本作为目前国际商用车先进水平的代表，预计我国重型商用车燃料消耗量与国际先进水平的差距至少在10%,以上。

通过本研究的开展，为客观评估我国重型商用车燃料消耗量与国际先进水平差距、确定重型商用车第三阶段燃料消耗量限值标准整体节能目标、实现《规划》提出的“2020年商用车新车燃料消耗量接近国际先进水平”发展目标提供了理论支撑。■

［1］ EPA，NHSTA. Greenhouse Gas Emissions Standards and Fuel Efficiency Standards for Medium-and Heavy-Duty Engines and Vehicles [S]. 2011.

［2］ Test Procedure for Fuel Consumption Rate of Heavy-Duty Motor Vehicles [S]. TRIAS 5-8—2006.

［3］ 全国汽车标准化技术委员会. 重型商用车辆燃料消耗量测量方法[S]. GB/T 27840—2011，北京：中国标准出版社，2012.

［4］ 全国汽车标准化技术委员会. 重型商用车辆燃料消耗量限值[S]. GB 30510—2014，北京：中国标准出版社，2014.

［5］ 全国汽车标准化技术委员会. 汽车发动机性能试验方法[S]. GB/T 18297—2001，北京：中国标准出版社，2001.

［6］ 郑天雷，金约夫，王兆，等. 中美重型车油耗及温室气体排放法规对比分析[J]. 节能，2012，31(8)：4-7.

［7］ 郑天雷，金约夫，王兆，等. 重型车燃料消耗量及温室气体排放法规对比[J]. 节能与环保，2013(10)：51-53.

Fuel Consumption of Chinese Made and Foreign Made Heavy-duty Commercial Vehicles：Simulation Comparison and Analysis

ZHENG Tianlei，WANG Zhao，BAO Xiang，JIN Yuefu
(China Automotive Technology and Research Center，Tianjin 300300，China)

This research compares and analyzes the vehicle classification，driving cycles，units，inputs and outputs of China，US and Japan’s simulation models，and selects typical heavy-duty commercial vehicle types．Based on engine test data and vehicle parameters，fuel consumption values were calculated under China，US and Japan’s simulation models．Compared with China，US and Japan’s relevant fuel consumption limits or targets，the gap of heavy-duty commercial vehicle fuel consumption between China and international advanced level was evaluated，which could provide technical support for the determination of China’s heavy-duty commercial vehicle energy-saving target in 2020.

heavy-duty commercial vehicle；fuel consumption；simulation comparison

U46

：A

：1006-8945(2016)12-0016-04

2016-11-04