不同海拔对轻型汽车油耗的影响

摘要：在高原山区对轻型汽油车进行实际道路试验，通过在不同海拔点进行等速油耗和统计油耗，分析不同海拔条件下空满载对油耗的影响。结果表明：在同一海拔条件下，随车速增加油耗也随之增加，在车速大于70 km/h时增幅最大；同为满载时，海拔3 300 m比1 300 m油耗平均多24.1%；海拔3 300 m和1 300 m满载时比空载油耗平均增加12.2%和35.4%；满载时高速油耗更加敏感；在车速60 km/h以下时，3 300 m等速油耗比1 300 m平均高4.1%，反之则比1 300 m等速油耗平均少5.7%。

关键词：油耗；轻型汽车；高海拔

中图分类号：U461.3 收稿日期：2023-07-17

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.10.025

1 前言

我国高海拔地区所占国土面积比例很大，大约67%的国土面积为高原，包括较多4 000 m以上超高海拔地区，海拔在2 000 m以上的地区占国土总面积的33%，有接近20个大中型城市，人口也在5 000万以上。云南省平均海拔2 000 m左右，在云贵高原西北部与青藏高原衔接处平均海拔3 000 m，南部海拔约1 500 m，全省山区占土地面积94%，土地高低参差，纵横起伏[1]。高原山区道路蜿蜒曲折，坡长且陡弯急，全省公路海拔最高点在白马雪山垭口4 292 m，从奔子栏海拔2 000 m经过60 km达到白马雪山隘口，海拔变化2 200 m，平均坡度达到3.7°。

在高海拔环境下，空气的密度减小，海拔升高引起大气压力、空气密度、含氧量等下降，从而影响发动机进气量减少，导致发动机燃烧恶化，发动机输出功率下降。同时海拔增加汽车空气阻力也会发生变化。本文分别在不同海拔进行等速油耗试验，分析不同海拔对油耗的影响，为企业研发服务。

2 试验设备和方案

2.1 试验车辆与设备

试验车辆选取某品牌N1类小货车和SUV两辆车，试验车辆已经磨合且状态良好，车辆参数如表1所示。使用油耗仪和VBOX采集车速和油耗数据，数据采集设备主要参数如表2所示。

2.2 试验方法

通过在1 300 m建水、1 900 m的昆明中汽研和3 200 m的香格里拉，进行高原整车油耗试验，分析海拔对车辆空满载油耗的影响。为保证一致性所有试验驾驶为同一人，驾驶员是专职试验司机，驾驶经验丰富。按照GB/T 12545.1-2008《汽车燃料消耗量试验方法第一部分：乘用车燃料消耗量试验方法》中对试验道路的要求，在任意两点之间的纵向坡度不应该超过±2%；对于车速的限制为每次试验的平均速度与试验规定速度差不应超过2 km/h。在不同海拔点寻找符合条件的测试道路，并对三条测试道路进行初步测算坡度。水平每经过100 m垂直方向上升的海拔为道路坡度，通过GPS对三条道路的高程数据采集，分析对三条不同海拔试验道路的海拔变化情况。图1是海拔3 200 m试验道路相对高度变化图，稳定车速50 km/h，行驶距离600 m，相对高度变化2.1 m，道坡度变化0.36%，试验道路干净整洁，满足标准要求。试验地点坡度和气压如表3所示。

在三个海拔点开展了从40～70 km/h以10 km/h为间隔的车辆空满载等速试验。为接近于实际驾驶操作，车速在40～70 km/h时，手动变速器置于直接挡，车速80 km/h和90 km/h手动变速器位于最高挡。高速试验时加速段距离较长，道路长度不够，暂未开展超高速油耗试验。在各试验车速下，保持车速稳定后为有效数据，测量通过500 m测试路段的时间及燃油消耗量，计算等速油耗。每个试验车速在测试路段进行往返测试，往返为一组，最少做三组，以满足数据重复性要求，计算每组数据，再将三组数据取平均值。

3 海拔对油耗的影响

海拔对传统燃油车的影响是几方面综合作用的结果，在阻力方面，空气密度下降导致车辆空气阻力减少，相同工况下车辆所需要的功率下降。但对于发动机而言，海拔较高导致空气密度降低从而减少发动机进气量，导致发动机缸内燃烧恶化，油耗增加[2]。赵树槐[3]在香格里拉对车辆进行性能检测时发现，在高原上的发动机最大输出功率比原厂额定发动机功率下降23.5%～32%，发动机最大扭矩下降23.8%～31%。1 900 m和33 m处进行怠速油耗试验，车辆怠速300 s静态油耗，统计其平均流量，平均流量分别为0.526 L/h和0.536 L/h，3 300 m怠速油耗比1 900 m多2%。在1 900 m和3 300 m处进行车辆怠速油耗试验，统计车辆怠速300 s的油耗，车辆平均流量分别为0.526 L/h和0.536 L/h，3 300 m怠速油耗比1 900 m多2%。

3.1 海拔对轻型货车油耗的影响

图2为不同海拔下轻型货车油耗图，分析1 300 m、1 900 m和3 300 m三个海拔点的空载等速油耗。在40～60 km/h，随着海拔升高油耗增加较为缓慢，在1 900 m的油耗和1 300 m油耗相近，但3 300 m处油耗高于另外两处海拔点油耗，这是因为车速较低，海拔降低导致的空气阻力下降不明显，高海拔对发动机燃烧的影响更大。车速60 km/h时3 300 m的油耗分别比1 900 m和1 300 m多5.3%和10%。为更接近实际的驾驶在低速时使用的是4挡，在70 km/h时开始换为5档。在60～70 km/h时，油耗增加高于低速。70～80 km/h时，油耗增加较为迅速，认为是在高速时发动机负荷率较高，但空气阻力增加，油耗也增加，结合万有特性曲线知道中低速为经济车速[4]。车速80 km/h时3 300 m的油耗分别比1 900 m和1 300 m少0.12 L/100 km和0.23 L/100 km。刘乐等[5]在环境仓进行滑行研究时发现，随海拔上升，空气密度下降，车辆滑行阻力减小，在低速时减小不明显，在车速120 km/h时，4 676 m比22 m滑行阻力减少31.3%。1 300 m、1 900 m和3 300 m，车速从40 km/h至80 km/h时，等速增加10 km/h平均油耗分别增加0.39 L/100 km、0.41 L/100 km和0.28 L/100 km。

图3是1 900 m轻型货车空载不同车速油耗对比图，整体上是随着车速增加，油耗值也逐渐增加，车速90 km/h时油耗较高。且车速越大油耗值波动越大，因车速较高时，车速稳定较困难，波动比低速大，但在限制范围内。在车速40 km/h和50 km/h时，油耗值相对收敛，整体上波动较小，且车速在60～70 km/h时，油耗增加较为明显。

图4是1 300 m和3 300 m轻型货车空满载油耗对比图，分析1 300 m和3 300 m两个海拔点的空满载等速油耗。在3 300 m处满载对油耗的影响比1 300 m影响更为明显，同为满载时，海拔3 300 m比1 300 m油耗平均多24.1%，海拔33 00 m和1 300 m满载时比空载油耗平均增加12.2%和35.4%。可以发现在低海拔条件下，中低车速空满载油耗差异较大，在车速60 km/h时，满载油耗比空载油耗多18%。在高海拔处在，整体油耗明显高于空载，在车速70 km/h时，满载油耗比空载油耗高52.3%，但在中速行驶时，满载油耗差异不大。

3.2 海拔对SUV油耗的影响

图5是1 300 m和3 300 m对SUV瞬时油耗的影响图。在两个海拔点中，均表现出随车速增加而瞬时油耗增加，且在车速60 km/h 到70 km/h时，瞬时油耗增加最为明显，在1 300 m和3 300 m时70 km/h的瞬时油耗比60 km/h分别增加25.9%和30.7%。在低速时海拔3 300 m的瞬时油耗平均比1 300 m瞬时油耗多4.1%，但在中高车速时，海拔3 300 m的瞬时油耗平均比1 300 m瞬时油耗少5.7%。认为是在高海拔地区，燃油消耗率的部分负荷特性要优于低海拔，另外，海拔上升使得空气阻力降低[6]。

3.3 轻型货车高原山区统计油耗

图6是轻型货车高原山区统计油耗图。在高原山区进行适应性行驶统计油耗，从奔子栏海拔2 000 m到4 300 m的白马雪山隘口，海拔变化2 200 m，行驶61 km，平均车速45 km/h，总油耗8.06 L，平均流量5.9 L/h。在统计图中可以明显看到在海拔变化不明显的2 800 m附近，油耗出现明显下降，坡度对油耗有较大影响，在高原山区统计油耗要分析高原和坡度对车辆油耗的复合影响。同时随海拔增加，平均车速呈现下降状态，但整体油耗下降不明显。从车速和油耗分析，在高原山区弯多坡急，车辆操作频繁，车辆油耗波动较大。

4 结语

海拔对轻型汽车油耗有较大影响，因此在高原对轻型汽车进行实际道路试验，结果表明：

a.在同一海拔下，随车速增加油耗也随之增加，在车速70 km/h时油耗增加最明显。

b.在车速60 km/h以下时，高海拔等速油耗比低海拔大，反之则低海拔油耗更大。

c.在高海拔车辆满载油耗比空载油耗高52.3%；满载时海拔3 300 m比1 300 m油耗平均多24.1%。

参考文献：

[1]种鹏云，张艳，汪杰，等.高原山区“两客一危”车辆道路运输事故统计分析研究[J].中国公共安全（学术版），2020（1）：99-102.

[2]倪红，赵伟，刘乐，等.不同海拔对汽油车排放与油耗影响的研究[J].汽车工程，2014，36（10）：1205-1209+1179.

[3]赵树槐.高原行车特点及相应措施浅析[J].时代汽车，2017（4）：44-45.

[4]兰楠，龙军，邓高攀，等.载货汽车等速行驶油耗特性研究[J].公路与汽运，2018（1）：9-12.

[5]刘乐，陆红雨，王玉伟，等.不同海拔下自然吸气轻型汽油车性能研究[J].汽车工程，2014，36（8）：929-934+939.

[6]郭晓年.高海拔下轻型汽油车油耗及排放特性研究[D].北京：北京理工大学，2017.

作者简介：

白朝谷，男，1988年生，工程师，研究方向为整车测试技术。