周金應(yīng),徐 磊,伍鏡儒

(1.中國(guó)汽車工程研究院股份有限公司， 重慶 401122；2.上汽依維柯紅巖商用車有限公司， 重慶 401122)

中置軸轎運(yùn)車的燃油消耗量分析與研究

周金應(yīng)1,徐 磊1,伍鏡儒2

(1.中國(guó)汽車工程研究院股份有限公司， 重慶 401122；2.上汽依維柯紅巖商用車有限公司， 重慶 401122)

為了研究中置軸轎運(yùn)車的燃油消耗量，以上汽依維柯紅巖生產(chǎn)的某中置軸轎運(yùn)車為例，對(duì)其百公里燃油消耗量進(jìn)行試驗(yàn)，并設(shè)計(jì)4種裝載模式研究不同裝載對(duì)燃油消耗量的影響。通過(guò)最小二乘法多項(xiàng)式擬合得到了不同裝載模式的百公里燃油消耗量曲線，并引入修正系數(shù)完善了燃油消耗量的計(jì)算公式，對(duì)研究中置軸轎運(yùn)車生產(chǎn)企業(yè)和物流運(yùn)輸企業(yè)使用中置軸轎運(yùn)車的燃油消耗有一定參考意義。

中置軸轎運(yùn)車；比對(duì)試驗(yàn)；燃油消耗量；油耗曲線；修正系數(shù)

Abstract: In order to study the fuel consumption vehicle of the central axle sedan, taking a central axle sedan produced by UPM Iveco Hongyan as an example, the fuel consumption of 100 km is tested and the four loading modes are designed. The influence of different loading on the fuel consumption is analyzed. The fuel consumption curve of 100 km in different loading modes is obtained by least square polynomial fitting. The calculation formula of fuel consumption is improved by introducing the correction coefficient. Cargo manufacturers and logistics companies have a better understanding of the fuel consumption of the central axis sedan．

Keywords: center axis sedan; comparison test; fuel consumption; fuel consumption curve; correction factor

近年來(lái)，我國(guó)汽車整車物流規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，車輛運(yùn)輸車保有量逐年增長(zhǎng)，為支撐我國(guó)汽車制造業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。但與此同時(shí)，車輛運(yùn)輸車非法改裝、超限運(yùn)輸現(xiàn)象屢禁不止，不僅擾亂了汽車制造業(yè)和汽車整車物流業(yè)兩個(gè)行業(yè)的市場(chǎng)秩序，更給人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了極大的安全隱患。為了規(guī)范車輛運(yùn)輸車的使用和管理，維護(hù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)秩序，促進(jìn)汽車制造業(yè)和汽車整車物流業(yè)的健康發(fā)展，我國(guó)在2016年對(duì)GB1589進(jìn)行了重新修訂，新修訂的GB1589法規(guī)將推動(dòng)中置軸掛車在行業(yè)中的應(yīng)用。

新修訂的GB1589法規(guī)約束轎運(yùn)車的生產(chǎn)使用規(guī)范，對(duì)轎運(yùn)行業(yè)有很好的梳理作用，使整個(gè)轎運(yùn)行業(yè)更加規(guī)范、合理。中置軸列車既可作為列車使用，也可摘掉掛車作為單車單獨(dú)使用，在城區(qū)或短途駁運(yùn)較少車輛時(shí)更加方便；另外，中置軸轎運(yùn)車重心更低，且天生對(duì)于載荷分配的優(yōu)勢(shì)使車輛的穩(wěn)定性更好。中置軸轎運(yùn)車在國(guó)內(nèi)作為新生車輛，其各方面性能參數(shù)均處于空白。由于車輛的燃油消耗值對(duì)于轎運(yùn)物流行業(yè)有著更為現(xiàn)實(shí)的意義，因此對(duì)中置軸轎運(yùn)車的燃油消耗開展相關(guān)的試驗(yàn)、分析研究很有必要。

1 整車行駛方程模型

中置軸轎運(yùn)車由主運(yùn)輸車和中置軸車輛運(yùn)輸掛車兩部構(gòu)成。前部主運(yùn)輸車部門是在卡車底盤的基礎(chǔ)上改裝而成，一般6×2、4×2的載貨底盤居多，上裝改成具有裝載轎車能力的結(jié)構(gòu)，后部連接的中置軸掛車同樣具備裝載能力。整車共能裝載8～10輛乘用車。

中置軸轎運(yùn)車在道路上行駛時(shí)，需要克服各種汽車行駛阻力，由汽車?yán)碚撝R(shí)可以得到整車行駛方程式為[1]：

(1)

在我國(guó)和歐洲，燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的單位為L(zhǎng)/100 km，其數(shù)值越大，燃油經(jīng)濟(jì)性越差。等速行駛百公里燃油消耗量是常用的一種評(píng)價(jià)指標(biāo)，但對(duì)于經(jīng)常在市區(qū)中行駛的頻繁出現(xiàn)加速、減速、怠速停車等行駛工況的車輛，等速行駛百公里燃油消耗量不能充分反映車輛的實(shí)際燃油消耗量[2]，需要一些典型的循環(huán)試驗(yàn)行駛工況來(lái)模擬實(shí)際汽車運(yùn)行狀況。中置軸轎運(yùn)車作為道路物流車輛，主要在高速公路上行駛，因此等速行駛百公里燃油消耗量能反映中置軸轎運(yùn)車的實(shí)際使用燃油消耗。中置軸轎運(yùn)車的整車行駛方程可以不考慮坡度阻力和加速阻力，只考慮滾動(dòng)阻力和空氣阻力，方程可簡(jiǎn)化為

(2)

2 燃油消耗量試驗(yàn)

汽車的實(shí)際燃油消耗量與發(fā)動(dòng)機(jī)類型、制造工藝、匹配狀況、道路條件、氣候情況、海拔高度、駕駛技術(shù)等多種因素有關(guān)[3]，因此中置軸轎運(yùn)車的燃油消耗量試驗(yàn)方法必須有完整的試驗(yàn)規(guī)范。本次試驗(yàn)完全按照中華人民共和國(guó)GB/T12545.2—2001《商用車輛燃料消耗量試驗(yàn)方法》及JT 719—2008《營(yíng)運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測(cè)量方法》進(jìn)行。

中置軸轎運(yùn)車進(jìn)行滿載等速行駛?cè)加拖牧吭囼?yàn)，以最高擋分別為40、50、60、70、80 km/h車速等速行駛500 m，得到燃油消耗量的校正值。為了提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，在符合試驗(yàn)條件的狀況下，對(duì)每5個(gè)試驗(yàn)速度進(jìn)行4次重復(fù)性試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)4次試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均最終計(jì)算中置軸轎運(yùn)車在每個(gè)速度下的百公里燃油消耗量[5-6]。

2.1 比對(duì)試驗(yàn)

中置軸轎運(yùn)車的主要用途是用來(lái)運(yùn)輸各種乘用車，因此其裝載貨物也均為乘用車，但各中置軸轎運(yùn)車生產(chǎn)企業(yè)在進(jìn)行各種燃油消耗量試驗(yàn)時(shí)并沒(méi)有足夠多的乘用車裝載進(jìn)行試驗(yàn)。因此在進(jìn)行中置軸轎運(yùn)車燃油消耗量試驗(yàn)的同時(shí)，為驗(yàn)證不同載荷方式對(duì)中置軸轎運(yùn)車燃油消耗結(jié)果的影響，進(jìn)行了燃油消耗量比對(duì)試驗(yàn)。比對(duì)試驗(yàn)的載荷類型及裝載方式如表1所示。

表1 中置軸轎運(yùn)車燃油消耗量比對(duì)試驗(yàn)

為了消除在裝載車輛時(shí)不同的軸荷對(duì)燃油消耗量的影響，對(duì)以上4種裝載方式進(jìn)行軸荷調(diào)整，主要是通過(guò)移動(dòng)沙袋位置來(lái)調(diào)整整車軸荷，使4種裝載方式的軸荷達(dá)到完全一致。

2.2 燃油消耗量測(cè)試原理

在道路試驗(yàn)中測(cè)量油耗時(shí)，主要使用的儀器是油耗儀，油耗儀包括信號(hào)處理單元、熱交換器、燃油流量傳感器和打印機(jī)模塊等。試驗(yàn)前將油耗儀接入油箱和發(fā)動(dòng)機(jī)回路中，并排除油路中的空氣。燃油回路如圖3所示，一部分燃油通過(guò)熱交換器后回到油箱；另一部分燃油流經(jīng)燃油流量傳感器，通過(guò)熱交換器中的燃油泵后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃油參與燃燒供給能量，未參與燃燒的燃油返回?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)。

圖1 不同裝載方式的中置軸轎運(yùn)車

圖2 中置軸轎運(yùn)車稱重及整車軸荷調(diào)整

圖3 接入油耗儀后的燃油回路

3 燃油消耗量結(jié)果分析

通過(guò)試驗(yàn)得到4種不同裝載工況下的中置軸轎運(yùn)車的百公里燃油消耗量，如表2所示。

表2 4種裝載工況的中置軸轎運(yùn)車百公里燃油消耗量

3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合

若不要求近似函數(shù)過(guò)離散型函數(shù)所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)，而是反映離散型函數(shù)的變數(shù)趨勢(shì)，則可以得到更簡(jiǎn)單和更適用的近似函數(shù)，這個(gè)過(guò)程稱為數(shù)據(jù)擬合。數(shù)據(jù)擬合最常用的近似標(biāo)準(zhǔn)是最小二乘法則：

(3)

通過(guò)數(shù)據(jù)擬合得到的近似曲線如圖4所示。

圖4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合曲線

3.2 擬合數(shù)據(jù)分析

由圖4可以看出：中置軸轎運(yùn)車在4種裝載模式下的百公里燃油消耗量均隨速度的增大而增加。由前面的整車行駛方程模型得知：發(fā)動(dòng)機(jī)功率主要克服滾動(dòng)阻力和空氣阻力，在整車裝載質(zhì)量和軸荷完全一致的情況下，百公里燃油消耗量只與空氣阻力有關(guān)，空氣阻力又與速度的平方成正比，所以百公里燃油消耗量隨著速度的增大而增加[4]。另外，由于全車裝載的風(fēng)阻系數(shù)要比沙袋裝載風(fēng)阻系數(shù)大，故全車裝載模式的百公里燃油消耗量最大，全沙袋裝載模式最小，車和沙袋混裝模式居中。實(shí)車裝載模式相比全沙袋裝載模式的百公里燃油消耗量多約2 L。

4 整車燃油消耗量修正

車輛的實(shí)際百公里燃油消耗量除受到發(fā)動(dòng)機(jī)類型、裝配工藝和裝載貨物等因素的影響之外，還與道路類型、氣候溫度和海拔情況有關(guān)[7-9]。中置軸轎運(yùn)車的燃油消耗量可以通過(guò)GB/T4352—2007 載貨汽車運(yùn)行燃油消耗量相應(yīng)的修正系數(shù)進(jìn)行修正計(jì)算[10]。

表3 道路類別表及修正系數(shù)

表4 氣溫修正系數(shù)

表5 海拔高度修正系數(shù)

對(duì)于其他影響載貨汽車運(yùn)行燃油消耗量的因素(如載貨汽車磨合期、駕駛實(shí)習(xí)期、地方性雨季期、裝載危險(xiǎn)品、冰雪道路等)，其附加或者修正系數(shù)Kx由用車單位根據(jù)實(shí)際情況自行確定。因此，中置軸轎運(yùn)車的綜合燃油消耗量Q可按式(4)計(jì)算。

(4)

其中：Q為中置軸轎運(yùn)車的綜合燃油消耗量(L)；S為載貨汽車的行駛里程(km)；qi為中置軸轎運(yùn)車在某種裝載工況下的百公里燃油消耗量(L/100 km)；Kr為道路修正系數(shù)；Kt為溫度修正系數(shù)；Kh為海拔修正系數(shù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

新GB1589的修訂推動(dòng)了中置軸掛車在行業(yè)中的應(yīng)用，通過(guò)建立整車行駛方程和道路試驗(yàn)測(cè)得了中置軸的百公里燃油消耗量，并設(shè)計(jì)了比對(duì)試驗(yàn)對(duì)4種裝載模式下的百公里燃油消耗量進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：實(shí)車裝載模式比全沙袋裝載模式的百公里燃油消耗量高約2 L。另外，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以為中置軸轎運(yùn)車生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)制造和各種油耗試驗(yàn)提供依據(jù)，通過(guò)引入修正系數(shù)的計(jì)算公式為物流運(yùn)輸企業(yè)的運(yùn)輸成本計(jì)算提供參考。

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(責(zé)任編輯楊黎麗)

AnalysisandResearchonFuelConsumptionofCentralShaftSedan

ZHOU Jinying1， XU Lei1， WU Jingru2

(1.China Automotive Engineering Research Institute Co., Ltd., Chongqing 401122, China; 2.SAIC Iveco Hongyan Commercial Vehicle Co., Ltd., Chongqing 401122, China)

2017-03-27

周金應(yīng)(1984—)，男，重慶人，工程師，主要從事汽車燃油經(jīng)濟(jì)性研究，E-mail:xuleijy@126.com。

周金應(yīng),徐磊,伍鏡儒.中置軸轎運(yùn)車的燃油消耗量分析與研究[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))，2017(9):58-62.

formatZHOU Jinying，XU Lei，WU Jingru.Analysis and Research on Fuel Consumption of Central Shaft Sedan[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2017(9):58-62.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2017.09.009

U473

A

1674-8425(2017)09-0058-05