中置轴轿运车的燃油消耗量分析与研究

周金应,徐 磊,伍镜儒

(1.中国汽车工程研究院股份有限公司， 重庆 401122；2.上汽依维柯红岩商用车有限公司， 重庆 401122)

中置轴轿运车的燃油消耗量分析与研究

周金应1,徐 磊1,伍镜儒2

(1.中国汽车工程研究院股份有限公司， 重庆 401122；2.上汽依维柯红岩商用车有限公司， 重庆 401122)

为了研究中置轴轿运车的燃油消耗量，以上汽依维柯红岩生产的某中置轴轿运车为例，对其百公里燃油消耗量进行试验，并设计4种装载模式研究不同装载对燃油消耗量的影响。通过最小二乘法多项式拟合得到了不同装载模式的百公里燃油消耗量曲线，并引入修正系数完善了燃油消耗量的计算公式，对研究中置轴轿运车生产企业和物流运输企业使用中置轴轿运车的燃油消耗有一定参考意义。

中置轴轿运车；比对试验；燃油消耗量；油耗曲线；修正系数

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

近年来，我国汽车整车物流规模持续扩大，车辆运输车保有量逐年增长，为支撑我国汽车制造业的持续快速发展做出了巨大贡献。但与此同时，车辆运输车非法改装、超限运输现象屡禁不止，不仅扰乱了汽车制造业和汽车整车物流业两个行业的市场秩序，更给人民群众生命财产安全带来了极大的安全隐患。为了规范车辆运输车的使用和管理，维护市场经济秩序，促进汽车制造业和汽车整车物流业的健康发展，我国在2016年对GB1589进行了重新修订，新修订的GB1589法规将推动中置轴挂车在行业中的应用。

新修订的GB1589法规约束轿运车的生产使用规范，对轿运行业有很好的梳理作用，使整个轿运行业更加规范、合理。中置轴列车既可作为列车使用，也可摘掉挂车作为单车单独使用，在城区或短途驳运较少车辆时更加方便；另外，中置轴轿运车重心更低，且天生对于载荷分配的优势使车辆的稳定性更好。中置轴轿运车在国内作为新生车辆，其各方面性能参数均处于空白。由于车辆的燃油消耗值对于轿运物流行业有着更为现实的意义，因此对中置轴轿运车的燃油消耗开展相关的试验、分析研究很有必要。

1 整车行驶方程模型

中置轴轿运车由主运输车和中置轴车辆运输挂车两部构成。前部主运输车部门是在卡车底盘的基础上改装而成，一般6×2、4×2的载货底盘居多，上装改成具有装载轿车能力的结构，后部连接的中置轴挂车同样具备装载能力。整车共能装载8～10辆乘用车。

中置轴轿运车在道路上行驶时，需要克服各种汽车行驶阻力，由汽车理论知识可以得到整车行驶方程式为[1]：

(1)

在我国和欧洲，燃油经济性指标的单位为L/100 km，其数值越大，燃油经济性越差。等速行驶百公里燃油消耗量是常用的一种评价指标，但对于经常在市区中行驶的频繁出现加速、减速、怠速停车等行驶工况的车辆，等速行驶百公里燃油消耗量不能充分反映车辆的实际燃油消耗量[2]，需要一些典型的循环试验行驶工况来模拟实际汽车运行状况。中置轴轿运车作为道路物流车辆，主要在高速公路上行驶，因此等速行驶百公里燃油消耗量能反映中置轴轿运车的实际使用燃油消耗。中置轴轿运车的整车行驶方程可以不考虑坡度阻力和加速阻力，只考虑滚动阻力和空气阻力，方程可简化为

(2)

2 燃油消耗量试验

汽车的实际燃油消耗量与发动机类型、制造工艺、匹配状况、道路条件、气候情况、海拔高度、驾驶技术等多种因素有关[3]，因此中置轴轿运车的燃油消耗量试验方法必须有完整的试验规范。本次试验完全按照中华人民共和国GB/T12545.2—2001《商用车辆燃料消耗量试验方法》及JT 719—2008《营运货车燃料消耗量限值及测量方法》进行。

中置轴轿运车进行满载等速行驶燃油消耗量试验，以最高挡分别为40、50、60、70、80 km/h车速等速行驶500 m，得到燃油消耗量的校正值。为了提高试验数据的准确性和科学性，在符合试验条件的状况下，对每5个试验速度进行4次重复性试验，通过对4次试验结果进行加权平均最终计算中置轴轿运车在每个速度下的百公里燃油消耗量[5-6]。

2.1 比对试验

中置轴轿运车的主要用途是用来运输各种乘用车，因此其装载货物也均为乘用车，但各中置轴轿运车生产企业在进行各种燃油消耗量试验时并没有足够多的乘用车装载进行试验。因此在进行中置轴轿运车燃油消耗量试验的同时，为验证不同载荷方式对中置轴轿运车燃油消耗结果的影响，进行了燃油消耗量比对试验。比对试验的载荷类型及装载方式如表1所示。

表1 中置轴轿运车燃油消耗量比对试验

为了消除在装载车辆时不同的轴荷对燃油消耗量的影响，对以上4种装载方式进行轴荷调整，主要是通过移动沙袋位置来调整整车轴荷，使4种装载方式的轴荷达到完全一致。

2.2 燃油消耗量测试原理

在道路试验中测量油耗时，主要使用的仪器是油耗仪，油耗仪包括信号处理单元、热交换器、燃油流量传感器和打印机模块等。试验前将油耗仪接入油箱和发动机回路中，并排除油路中的空气。燃油回路如图3所示，一部分燃油通过热交换器后回到油箱；另一部分燃油流经燃油流量传感器，通过热交换器中的燃油泵后进入发动机。发动机中的燃油参与燃烧供给能量，未参与燃烧的燃油返回热交换器中，按油箱的温度进行冷却，然后再泵出形成循环。

图1 不同装载方式的中置轴轿运车

图2 中置轴轿运车称重及整车轴荷调整

图3 接入油耗仪后的燃油回路

3 燃油消耗量结果分析

通过试验得到4种不同装载工况下的中置轴轿运车的百公里燃油消耗量，如表2所示。

表2 4种装载工况的中置轴轿运车百公里燃油消耗量

3.1 试验数据拟合

若不要求近似函数过离散型函数所有的数据点，而是反映离散型函数的变数趋势，则可以得到更简单和更适用的近似函数，这个过程称为数据拟合。数据拟合最常用的近似标准是最小二乘法则：

(3)

通过数据拟合得到的近似曲线如图4所示。

图4 试验数据拟合曲线

3.2 拟合数据分析

由图4可以看出：中置轴轿运车在4种装载模式下的百公里燃油消耗量均随速度的增大而增加。由前面的整车行驶方程模型得知：发动机功率主要克服滚动阻力和空气阻力，在整车装载质量和轴荷完全一致的情况下，百公里燃油消耗量只与空气阻力有关，空气阻力又与速度的平方成正比，所以百公里燃油消耗量随着速度的增大而增加[4]。另外，由于全车装载的风阻系数要比沙袋装载风阻系数大，故全车装载模式的百公里燃油消耗量最大，全沙袋装载模式最小，车和沙袋混装模式居中。实车装载模式相比全沙袋装载模式的百公里燃油消耗量多约2 L。

4 整车燃油消耗量修正

车辆的实际百公里燃油消耗量除受到发动机类型、装配工艺和装载货物等因素的影响之外，还与道路类型、气候温度和海拔情况有关[7-9]。中置轴轿运车的燃油消耗量可以通过GB/T4352—2007 载货汽车运行燃油消耗量相应的修正系数进行修正计算[10]。

表3 道路类别表及修正系数

表4 气温修正系数

表5 海拔高度修正系数

对于其他影响载货汽车运行燃油消耗量的因素(如载货汽车磨合期、驾驶实习期、地方性雨季期、装载危险品、冰雪道路等)，其附加或者修正系数Kx由用车单位根据实际情况自行确定。因此，中置轴轿运车的综合燃油消耗量Q可按式(4)计算。

(4)

其中：Q为中置轴轿运车的综合燃油消耗量(L)；S为载货汽车的行驶里程(km)；qi为中置轴轿运车在某种装载工况下的百公里燃油消耗量(L/100 km)；Kr为道路修正系数；Kt为温度修正系数；Kh为海拔修正系数。

5 结束语

新GB1589的修订推动了中置轴挂车在行业中的应用，通过建立整车行驶方程和道路试验测得了中置轴的百公里燃油消耗量，并设计了比对试验对4种装载模式下的百公里燃油消耗量进行对比。试验数据显示：实车装载模式比全沙袋装载模式的百公里燃油消耗量高约2 L。另外，试验数据可以为中置轴轿运车生产企业的生产制造和各种油耗试验提供依据，通过引入修正系数的计算公式为物流运输企业的运输成本计算提供参考。

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(责任编辑杨黎丽)

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

周金应(1984—)，男，重庆人，工程师，主要从事汽车燃油经济性研究，E-mail:xuleijy@126.com。

周金应,徐磊,伍镜儒.中置轴轿运车的燃油消耗量分析与研究[J].重庆理工大学学报(自然科学)，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