不良驾驶行为对燃油消耗量的影响研究

2014-09-03司志远苑风霞

宿州学院学报 2014年9期

关键词：消耗量开窗油耗

司志远,苑风霞

安徽科技学院机械工程学院,安徽凤阳,233100

不良驾驶行为对燃油消耗量的影响研究

司志远,苑风霞

安徽科技学院机械工程学院,安徽凤阳,233100

分析了汽车燃料经济性影响因素，在车辆技术、道路环境条件一定的情况下，汽车运用水平成为影响汽车燃料消耗量的主要因素。然后从汽车运用方面影响汽车燃料消耗的关键环节——汽车驾驶出发，以汽车驾驶中的频繁变道超车、急加速行驶、脱挡滑行、开车窗高速行驶四种典型的不良驾驶行为为研究对象，就四种不良驾驶行为对燃油消耗量的影响进行了试验研究，并分析了它们对燃油消耗量产生影响的原因，试验结果表明，四种驾驶行为都会使车辆燃油消耗量有不同程度的增加。

汽车驾驶；驾驶行为；燃料经济性；燃油消耗量；试验

随着油价不断上涨，燃油成本对个人和企业越来越大，有的道路运输企业已经达到了40%。为了积极应对燃油价格增长给个人和企业带来的不利影响，需要采取相应的措施减少燃油的消耗。要减少燃油消耗，首先要研究燃料消耗量的影响因素。影响汽车燃料消耗量的因素主要有车辆技术、道路环境及汽车运用三大方面[1]。其中，汽车运用水平的高低是能否有效实现汽车较高燃料经济性的保障。较低的汽车运用水平，即使是高燃料经济性的车辆运行在优良的道路环境下，也无法实现较少的燃料消耗。

汽车驾驶是汽车运用方面影响汽车燃料消耗的关键环节。研究表明，驾驶员驾驶行为对汽车的燃料消耗量影响范围达30%，一个鲁莽的驾驶员能将轮胎、发动机、降低空气阻力设计、合成润滑剂等车辆技术进步措施带来的好处全部抹杀掉；即使是在专业运输车队的驾驶员中，不同驾驶行为也会导致汽车燃料消耗量相差2%～12%[2]，本文针对汽车驾驶中的频繁变道超车、急加速行驶、脱挡滑行、开车窗高速行驶四种典型的不良驾驶行为对燃油消耗量的影响进行了试验研究。

1 汽车燃料经济性的影响因素

汽车燃料经济性主要是以汽车行驶一定里程的燃油消耗量来衡量。在平坦的道路上，汽车的百公里燃料消耗量可用式(1)表示[3]。

(1)

式中：QL——汽车百公里油耗，kg/100km；Pf——汽车克服滚动阻力所消耗的功率，kW；Pw——汽车克服空气阻力所消耗的功率，kW；Pj——汽车克服加速阻力所消耗的功率，kW；ge——发动机比油耗，g/(kW·h)；va——车辆行驶速度，km/h；ηT——汽车传动系机械效率；G——汽车总重力，N；f——滚动阻力系数；CD——空气阻力系数；A——汽车行驶方向的投影面积，m2；δ——汽车旋转质量换算系数，δ>1；g——重力加速度，g=9.8m/s2；ja——汽车行驶加速度，m/s2。

从式(1)中可以看出，影响汽车油耗的因素较多，一方面与发动机比油耗、车辆总质量、滚动阻力系数、空气阻力系数及迎风面积(车身形状)、传动系机械效率、路面等级等车辆技术参数和道路环境条件有关；另一方面与加速度大小、车辆行驶速度等驾驶因素有关。当车辆生产出来以后，车辆技术参数一般不能改动，但是可以通过驾驶员改进驾驶过程中的不良驾驶行为控制驾驶因素，有效降低汽车的燃料消耗量。

2 不良驾驶行为对油耗的影响分析

驾驶过程中的不良驾驶行为有多种。下面针对汽车驾驶中的频繁变道超车、急加速行驶、脱挡滑行、开车窗高速行驶四种典型的不良驾驶行为与燃油消耗量的关系进行分析研究[4]。

2.1 频繁变道超车

频繁变道超车使汽车经常加速、减速、制动，发动机工作不稳定，同时使汽车处于曲线行驶状态。汽车曲线行驶时，如汽车转弯，地面对轮胎将产生侧向反作用力，滚动阻力大幅增加[5]。图1为某总重34.5 t半挂车绕半径33 m的圆周行驶时的滚动阻力试验情况，这种由于转弯行驶增加的滚动阻力已接近直线行驶时的50%～100%。

图1 转弯时滚动阻力与车速的关系

汽车滚动阻力大，用来克服阻力需要的功率自然就大，油耗增加。表1为试验汽油车频繁变道曲线行驶的道路试验结果，车辆以4档等速80 km/h速度直线行驶，油耗为8.2 L/100km，而以80 km/h速度频繁变道行驶的油耗为14.9 L/100km，油耗增加81.7%。因此，应尽量保持直线行驶，降低汽车的滚动阻力。

表1 不同行驶路径的汽车油耗比较

2.2 急加速行驶

汽车行驶加速度(ja)的大小主要由踩加速踏板的速度决定的，急加速使车辆的加速度很大，从式(1)中可以看出，加速度越大，汽车克服加速阻力所消耗的功率(Pj)就越大，所需的燃料也越多[6]。

此外，发动机在稳定工况下燃烧较为充分，具有较好的燃料经济性。急踩加速踏板时，发动机燃油供给系统的供油量突然增加，导致燃油混合气变浓，燃烧不充分，油耗增加。

表2为试验汽油车5档从70 km/h到100 km/h的急加速和缓加速道路试验数据，急加速的油耗为20.3 L/100km，缓加速的油耗为18.8L/100km，油耗相差约8%。

表2 5档急加速与缓加速燃油消耗比较

2.3 脱档滑行

滑行是把汽车积蓄的动能转变为有用的功，利用汽车的惯性行驶，是常用的节油方法。现代发动机由于有强制怠速断油功能，挂档滑行时很少消耗甚至不消耗燃油。而脱档或踩下离合器踏板滑行时，虽然汽车不反拖发动机运转，汽车的滑行距离会变长，但发动机处于怠速运转状态，也会消耗燃油。

表3为试验汽油车的滑行试验数据，汽车以空档从100 km/h滑到30 km/h时，燃油消耗为2.6 L/100km，挂档从100 km/h滑到30 km/h时，燃油消耗为1.2 L/100km，挂档滑行要比脱档滑行节省燃油约54%。

表3 脱档与不脱档滑行燃料消耗量比较

2.4 打开车窗高速行驶

在炎热的夏天，使用车用空调调节车内空气温度需增加汽车油耗约10%左右，应少用空调而利用开窗自然通风。然而，打开车窗会使汽车的空气阻力系数(CD)变大，由式(1)可知，汽车克服空气阻力所需的功率与车速的三次方成正比，在汽车高速行驶时打开车窗会使空气阻力变得非常大，超过车用空调所需的动力，汽车增加的油耗会比使用车用空调还要多。图2为空气阻力与车速的关系，表4为试验汽油车在不同速度时开窗和不开窗时的道路等速油耗试验数据。该车 5档60 km/h速度开窗和不开窗时燃油消耗几乎没有差异，当以90 km/h速度行驶时，开窗油耗为8.1 L/100km，不开窗油耗为7.5 L/100km，相差了8%。

图2 空气阻力与车速的关系

3 结论

本文分析了汽车燃料经济性影响因素，针对汽车驾驶中的频繁变道超车、急加速行驶、脱挡滑行、开车窗高速行驶四种典型的不良驾驶行为对燃油消耗量的影响进行了试验研究，结果表明：(1)频繁变道超车会使汽车的滚动阻力增大，油耗增加。试验结果表明，车辆以4档等速80 km/h速度曲线行驶比直线行驶油耗增加81.7%。因此，汽车应尽量保持直线行驶状态；(2)急加速行驶时，汽车的加速度增大，加速阻力增加，发动机工况不稳定，混合气不能充分燃烧，油耗较缓加速行驶增大；(3)挂挡滑行时，发动机很少甚至不消耗燃油，而脱档滑行时，发动机处于怠速运转状态，与挂挡滑行相比并不省油；(4)车速较低时，开窗与不开窗汽车的油耗几乎没有差异，当车速升高到一定程度以后开窗行驶比不开窗行驶油耗增加。