劉亞飛

摘 要：重型商用車工況法油耗是一個全新的檢測項目，在國際上也是一個比較前沿的課題。以GB/T 27840-2011《重型商用車輛燃料消耗量測量方法》為基礎(chǔ)，對重型商用車工況法油耗的試驗方法進行簡明扼要的概括和總結(jié)。依托試驗積累，對車輛準備、阻力及慣量設(shè)定、車輛加載、駕駛員操作等影響因素進行分析，并提出合理化建議。

關(guān)鍵詞：重型商用車 工況法 油耗

中圖分類號：U467 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）007-024-02

1 前言

近年來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛，繼2009年成為世界第一大汽車產(chǎn)銷國后，一直穩(wěn)坐頭把交椅，2012年，我國汽車產(chǎn)銷量更是雙雙突破1900萬輛。隨著環(huán)保節(jié)能的呼聲越來越高，在技術(shù)標準方面，乘用車及輕型商用車從2001年開始，制定和修訂了一系列標準，在推動汽車節(jié)能技術(shù)進步方面發(fā)揮了積極的作用。而作為我國道路運輸特別是客貨運輸?shù)闹黧w的3.5噸以上的重型商用車，其油耗標準GB/T 12545.2-2001《商用車輛燃料消耗量試驗方法》由于制定年代較早，技術(shù)內(nèi)容較為陳舊，且采用模態(tài)試驗工況，已不能適應(yīng)當前重型商用車技術(shù)發(fā)展的需要。因此，國家制定了GB/T 27840-2011《重型商用車輛燃料消耗量測量方法》，于2012年1月1日正式執(zhí)行。由于重型商用車種類多、質(zhì)量跨度范圍大，滑行試驗方法特殊，加上試驗使用的重型轉(zhuǎn)鼓價格昂貴，國內(nèi)從事該項試驗的機構(gòu)并不多，故對標準的理解可能存在誤區(qū)。筆者在大量試驗的基礎(chǔ)上，對工況法油耗試驗進行了簡明扼要的概括和總結(jié)，對試驗過程的技術(shù)要點進行了總結(jié)分析，供大家參考。

2 車輛試驗工況循環(huán)分類

GB/T 27840-2011《重型商用車輛燃料消耗量測量方法》以世界重型商用車輛瞬態(tài)循環(huán)（WTVC，World Transient Vehicle Cycle）為基礎(chǔ)，調(diào)整加速度和減速度形成的C-WTVC駕駛循環(huán)為試驗工況，適用于最大總質(zhì)量超過3500 kg的燃用汽油或柴油的重型商用汽車（僅包含運輸類，不包括專用作業(yè)類、全輪驅(qū)動類產(chǎn)品），按照用途和使用條件將車輛分為半掛牽引車、自卸汽車、貨車（不含自卸汽車）、城市客車和客車（不含城市客車）五大類，由于車輛特性和使用條件不同，試驗工況也不同，在進行道路行駛阻力滑行時初始速度要求也不一致，其差別如表1所示。

3 工況循環(huán)試驗方法確定

GB/T 27840-2011將油耗試驗方法分為底盤測功機法和模擬計算法兩種。

3.1 底盤測功機法

底盤測功機法是將車輛驅(qū)動輪置于試驗室的轉(zhuǎn)鼓上，通過道路滑行獲得車輛的目標行駛阻力，以此為基礎(chǔ)，在底盤測功機進行阻力設(shè)定，通過連接油耗儀（質(zhì)量法或容積法，采用流量計直接對油耗進行測量）或排放分析儀（碳平衡法，對排氣中的CO、HC、CO2含量進行測量，計算出油耗值）進行燃料消耗量的測定。該試驗方法測試數(shù)據(jù)可靠、重復(fù)性好，適用于基本型車輛，即在同一系族內(nèi)車輛總質(zhì)量最大、迎風(fēng)面積最大、輪胎凈負荷半徑最小或斷面寬度最大、總傳動比最大，對于該車型裝配的發(fā)動機，在同一廠家、同一系族的限制條件下，一般選取功率最大的發(fā)動機進行測量。

3.2 模擬計算法

模擬計算法則是以汽車發(fā)動機萬有特性試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將整車、變速器、輪胎等關(guān)鍵參數(shù)輸入計算機程序，通過計算機程序模擬試驗車輛在C-WTVC 循環(huán)下的運行狀態(tài)，計算試驗車輛的燃料消耗量。模擬程序需要輸入的整車參數(shù)包括車輛類型、整車整備質(zhì)量、最大設(shè)計總質(zhì)量、最大設(shè)計載質(zhì)量、最大設(shè)計牽引質(zhì)量（僅適用于半掛牽引車）、額定載客人數(shù)（含駕駛員）、驅(qū)動型式、軸數(shù)、輪胎型號等。需要輸入的發(fā)動機參數(shù)包括發(fā)動機萬有特性、發(fā)動機反拖扭矩、發(fā)動機外特性扭矩、發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速及怠速燃料消耗量、發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速、發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速等，發(fā)動機參數(shù)按GB/T 18297-2001中相關(guān)規(guī)定進行測定。該試驗方法具有數(shù)據(jù)可靠、重復(fù)性好的優(yōu)點，成本也比較低。需要注意的是，萬有特性試驗時，應(yīng)在發(fā)動機正常轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)、10%負荷至最大扭矩之間盡可能均勻地選取至少81個數(shù)據(jù)點測定燃料消耗量，準確的發(fā)動機Map圖是模擬試驗法的必要條件。

4 行駛阻力確定

行駛阻力的確定是本標準的重點和難點，無論底盤測功機法還是利用滑行數(shù)據(jù)進行模擬計算，均需要車輛的行駛阻力試驗數(shù)據(jù)。行駛阻力的測定方法包括滑行能量變化法和等速下扭矩測量法兩種。等速下扭矩測量法需要接扭矩儀，該種方法與當量慣量法一樣，只是取等速的幾個點進行測量，操作可行性不是很好，從行業(yè)現(xiàn)狀來看，基本上都是采用滑行能量變化法進行測量，本文也只著重討論滑行能量法試驗中需要注意的地方。

（1）滑行地方要求為清潔、干燥、平直的瀝青混凝土或混凝土路面；路面長度應(yīng)滿足試驗要求，縱向坡度在？.1%以內(nèi)；無雨、無霧；相對濕度小于95%；大氣溫度在0℃～40℃之間；在高出路面1.6m處測量的平均風(fēng)速不大于3m/s，陣風(fēng)不大于5m/s。符合試驗條件的一般為專用汽車道路試驗場或機場。

（2）需要對車輛加載，無特殊規(guī)定時，應(yīng)使試驗車輛處于最大設(shè)計總質(zhì)量狀態(tài)，這里需要注意的是對于半掛牽引車，最大設(shè)計總質(zhì)量指列車最大總質(zhì)量，拖掛的為GB/T 1413-2008第4章規(guī)定的1AA型集裝箱。其余車輛需要按照GB/T 12534-1990中3.1規(guī)定進行裝載。各種類型的車輛都需采用迎風(fēng)面積最大的上裝。

（3）按車輛制造廠規(guī)定對輪胎氣壓進行檢查，符合規(guī)定后在試驗路段上以中高速行駛不少于40分鐘進行熱車。試驗時關(guān)閉車窗和駕駛室通風(fēng)口，按表1將車輛加速至規(guī)定的初始車速（V）以上5～10 km/h，將變速器置于“空檔”位置進行滑行直至車速小于15km/h。如車輛性能和場地條件允許，應(yīng)在盡可能高的車速下滑行；如試驗中無法達到表中規(guī)定車速，則在車輛所能達到的最高車速下滑行；如因試驗道路長度限制無法一次完成滑行試驗，可采用分段滑行法。測量車輛從V+ V減速至V- V所需時間（正反方向）， V≤5km/h，計算其平均值。重復(fù)上述試驗不少于3次（即滑行試驗總數(shù)不少于4次）?；袝r間平均值需滿足統(tǒng)計準確度p的要求，p=·，在30～70 km/h ≤4%，其他速度點 ≤5%，如不能滿足要求，則增加試驗次數(shù)直至滿足統(tǒng)計準確度要求。

（4）將求得的滑行平均時間進行道路等速功率P計算，P=，需要注意的是要校正至基準狀態(tài)。即乘以校正系數(shù)K，K=，具體符號定義見標準規(guī)定。

對于模擬計算法，標準還規(guī)定可以采用經(jīng)驗公式，通過滾動阻力計算公式Ff=M譯譮和空氣阻力計算公式FW=進行擬合，得出阻力系數(shù)。

5 試驗影響因素、存在問題及對策

重型商用車工況法油耗試驗是個全新的項目，開展試驗工作時間較短，為了保證試驗結(jié)果的準確性，筆者認為需要從車輛準備、阻力及慣量設(shè)定、車輛加載、駕駛員操作等方面入手，認真檢查、嚴格控制。

5.1 車輛準備

樣車需先確認機械狀態(tài)是否正常，是否經(jīng)過2500 km到10000 km的磨合，良好的技術(shù)狀態(tài)才能體現(xiàn)車輛真實的油耗，這些可通過駕駛操作完成。其次需要確認輪胎型號和氣壓，如果車型可以裝配幾種不同規(guī)格的輪胎，則從中選擇滾動阻力最大的廠定原裝輪胎，按廠家規(guī)定對輪胎進行充氣。輪胎花紋深度應(yīng)為初始花紋深度的90%～50%，也可采用與車輛同時磨合過的新輪胎。這些檢查很關(guān)鍵，看似不重要，但卻是后續(xù)工作開展的基礎(chǔ)，若不認真把關(guān)，會造成最終試驗結(jié)果不理想，也不準確。

5.2 阻力及慣量設(shè)定

在道路阻力滑行過程中，應(yīng)盡可能選擇道路條件相對較好的同一車道進行往返測試，可以避免由此造成的不確定度，提高重復(fù)性。盡管標準規(guī)定最少往返四次就可以完成試驗，但事實上，由于道路試驗條件復(fù)雜，影響因素較多，測量次數(shù)盡可能多，提高試驗結(jié)果統(tǒng)計準確度。

在試驗結(jié)果取值上，受輕型汽車滑行試驗標準影響，對車速段的取值都是順序排列，而GB/T 27840-2011規(guī)定的為交叉取值，因此非常容易造成誤解。以自卸汽車為例，取 V=5 km/h，由于自卸汽車規(guī)定的起始車速為75 km/h，即75 km/h對應(yīng)的為80～70 km/h之間滑行的時間，而70 km/h對應(yīng)的為75～65 km/h之間滑行的時間，后面的依次類推。而現(xiàn)在輕型車常規(guī)取值都是按順序取值，如80～70 km/h（對應(yīng)車速75 km/h），70～60 km/h（對應(yīng)車速65 km/h）等，而且國內(nèi)大部分底盤測功機自帶的計算軟件都只能按順序取值的方式進行擬合，這樣會使兩者的擬合數(shù)值有一定的出入；另外一個比較容易忽略的地方就是對測量結(jié)果的修正，因為通過滑行能量法在試驗場可以獲得滑行時間，通過滑行時間計算阻力和功率，進而擬合得到滑行系數(shù)。由于測得的滑行阻力最終是用于車輛在底盤測功機的再現(xiàn)，在底盤測功機上輸入滑行時間和車輛質(zhì)量（慣量）就可得到滑行系數(shù)，而國內(nèi)大部分底盤測功機自帶的計算軟件都不帶修正功能。因此，阻力系數(shù)需要通過最小二乘法擬合得到。

由于國內(nèi)外都沒有重型車相關(guān)的當量慣量推薦數(shù)值，故底盤測功機的當量慣量是根據(jù)車輛最大設(shè)計總質(zhì)量及非驅(qū)動輪的等效平動慣量確定。在設(shè)定非驅(qū)動輪當量慣量時，可以根據(jù)非驅(qū)動輪質(zhì)量占最大設(shè)計總質(zhì)量的比重進行確定，也可以取推薦的車輛最大總質(zhì)量的1.5%進行設(shè)定。

5.3 車輛加載

試驗時，車輛載荷狀態(tài)需要保證試驗過程中不打滑，只要不出現(xiàn)明顯影響測量結(jié)果的打滑現(xiàn)象，可以不加載。但對于半掛牽引車，由于其最大總質(zhì)量為列車總質(zhì)量，而在轉(zhuǎn)鼓試驗是不加拖掛的，因此必須對其進行加載，加載位置垂直于鞍座。加載方式可以在其鞍座上方加鐵塊，或通過加載裝置從底部進行加載。

5.4 駕駛員操作

由于GB/T 27840-2011并未規(guī)定C-WTVC循環(huán)的換擋時機，因此，駕駛員操作對試驗結(jié)果影響很大。需要遵循的是根據(jù)車輛特點選擇相應(yīng)檔位，當車輛在某一較高檔位下不能達到C-WTVC 規(guī)定車速且速度偏差超過規(guī)定值時，降低一檔繼續(xù)試驗，并在車輛重新進入能使用較高檔位行駛的勻速狀態(tài)時再次換入較高檔位進行試驗，換檔過程應(yīng)迅速平穩(wěn)。加速時若達不到到C-WTVC 循環(huán)要求的加速度或試驗車速時，需將加速踏板完全踩到底。減速時則需要完全放開加速踏板，離合器接合，直至試驗車速降至該檔位最低穩(wěn)定車速時再分離離合器、降檔或停車，若不能達到C-WTVC 循環(huán)規(guī)定減速度時，踩下制動踏板直至車輛運行狀態(tài)回到C-WTVC 循環(huán)規(guī)定偏差范圍內(nèi)。

參考文獻：

[1] 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會. GB/T 27840-2011 重型商用車輛燃料消耗量測量方法[S].