不良駕駛行為對燃油消耗量的影響研究

司志遠,苑風(fēng)霞

安徽科技學(xué)院機械工程學(xué)院,安徽鳳陽,233100

不良駕駛行為對燃油消耗量的影響研究

司志遠,苑風(fēng)霞

安徽科技學(xué)院機械工程學(xué)院,安徽鳳陽,233100

分析了汽車燃料經(jīng)濟性影響因素，在車輛技術(shù)、道路環(huán)境條件一定的情況下，汽車運用水平成為影響汽車燃料消耗量的主要因素。然后從汽車運用方面影響汽車燃料消耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——汽車駕駛出發(fā)，以汽車駕駛中的頻繁變道超車、急加速行駛、脫擋滑行、開車窗高速行駛四種典型的不良駕駛行為為研究對象，就四種不良駕駛行為對燃油消耗量的影響進行了試驗研究，并分析了它們對燃油消耗量產(chǎn)生影響的原因，試驗結(jié)果表明，四種駕駛行為都會使車輛燃油消耗量有不同程度的增加。

汽車駕駛；駕駛行為；燃料經(jīng)濟性；燃油消耗量；試驗

隨著油價不斷上漲，燃油成本對個人和企業(yè)越來越大，有的道路運輸企業(yè)已經(jīng)達到了40%。為了積極應(yīng)對燃油價格增長給個人和企業(yè)帶來的不利影響，需要采取相應(yīng)的措施減少燃油的消耗。要減少燃油消耗，首先要研究燃料消耗量的影響因素。影響汽車燃料消耗量的因素主要有車輛技術(shù)、道路環(huán)境及汽車運用三大方面[1]。其中，汽車運用水平的高低是能否有效實現(xiàn)汽車較高燃料經(jīng)濟性的保障。較低的汽車運用水平，即使是高燃料經(jīng)濟性的車輛運行在優(yōu)良的道路環(huán)境下，也無法實現(xiàn)較少的燃料消耗。

汽車駕駛是汽車運用方面影響汽車燃料消耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。研究表明，駕駛員駕駛行為對汽車的燃料消耗量影響范圍達30%，一個魯莽的駕駛員能將輪胎、發(fā)動機、降低空氣阻力設(shè)計、合成潤滑劑等車輛技術(shù)進步措施帶來的好處全部抹殺掉；即使是在專業(yè)運輸車隊的駕駛員中，不同駕駛行為也會導(dǎo)致汽車燃料消耗量相差2%～12%[2]，本文針對汽車駕駛中的頻繁變道超車、急加速行駛、脫擋滑行、開車窗高速行駛四種典型的不良駕駛行為對燃油消耗量的影響進行了試驗研究。

1 汽車燃料經(jīng)濟性的影響因素

汽車燃料經(jīng)濟性主要是以汽車行駛一定里程的燃油消耗量來衡量。在平坦的道路上，汽車的百公里燃料消耗量可用式(1)表示[3]。

(1)

式中：QL——汽車百公里油耗，kg/100km；Pf——汽車克服滾動阻力所消耗的功率，kW；Pw——汽車克服空氣阻力所消耗的功率，kW；Pj——汽車克服加速阻力所消耗的功率，kW；ge——發(fā)動機比油耗，g/(kW·h)；va——車輛行駛速度，km/h；ηT——汽車傳動系機械效率；G——汽車總重力，N；f——滾動阻力系數(shù)；CD——空氣阻力系數(shù)；A——汽車行駛方向的投影面積，m2；δ——汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，δ>1；g——重力加速度，g=9.8m/s2；ja——汽車行駛加速度，m/s2。

從式(1)中可以看出，影響汽車油耗的因素較多，一方面與發(fā)動機比油耗、車輛總質(zhì)量、滾動阻力系數(shù)、空氣阻力系數(shù)及迎風(fēng)面積(車身形狀)、傳動系機械效率、路面等級等車輛技術(shù)參數(shù)和道路環(huán)境條件有關(guān)；另一方面與加速度大小、車輛行駛速度等駕駛因素有關(guān)。當(dāng)車輛生產(chǎn)出來以后，車輛技術(shù)參數(shù)一般不能改動，但是可以通過駕駛員改進駕駛過程中的不良駕駛行為控制駕駛因素，有效降低汽車的燃料消耗量。

2 不良駕駛行為對油耗的影響分析

駕駛過程中的不良駕駛行為有多種。下面針對汽車駕駛中的頻繁變道超車、急加速行駛、脫擋滑行、開車窗高速行駛四種典型的不良駕駛行為與燃油消耗量的關(guān)系進行分析研究[4]。

2.1 頻繁變道超車

頻繁變道超車使汽車經(jīng)常加速、減速、制動，發(fā)動機工作不穩(wěn)定，同時使汽車處于曲線行駛狀態(tài)。汽車曲線行駛時，如汽車轉(zhuǎn)彎，地面對輪胎將產(chǎn)生側(cè)向反作用力，滾動阻力大幅增加[5]。圖1為某總重34.5 t半掛車繞半徑33 m的圓周行駛時的滾動阻力試驗情況，這種由于轉(zhuǎn)彎行駛增加的滾動阻力已接近直線行駛時的50%～100%。

圖1 轉(zhuǎn)彎時滾動阻力與車速的關(guān)系

汽車滾動阻力大，用來克服阻力需要的功率自然就大，油耗增加。表1為試驗汽油車頻繁變道曲線行駛的道路試驗結(jié)果，車輛以4檔等速80 km/h速度直線行駛，油耗為8.2 L/100km，而以80 km/h速度頻繁變道行駛的油耗為14.9 L/100km，油耗增加81.7%。因此，應(yīng)盡量保持直線行駛，降低汽車的滾動阻力。

表1 不同行駛路徑的汽車油耗比較

2.2 急加速行駛

汽車行駛加速度(ja)的大小主要由踩加速踏板的速度決定的，急加速使車輛的加速度很大，從式(1)中可以看出，加速度越大，汽車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，發(fā)動機在穩(wěn)定工況下燃燒較為充分，具有較好的燃料經(jīng)濟性。急踩加速踏板時，發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)的供油量突然增加，導(dǎo)致燃油混合氣變濃，燃燒不充分，油耗增加。

表2為試驗汽油車5檔從70 km/h到100 km/h的急加速和緩加速道路試驗數(shù)據(jù)，急加速的油耗為20.3 L/100km，緩加速的油耗為18.8L/100km，油耗相差約8%。

表2 5檔急加速與緩加速燃油消耗比較

2.3 脫檔滑行

滑行是把汽車積蓄的動能轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫墓?，利用汽車的慣性行駛，是常用的節(jié)油方法?，F(xiàn)代發(fā)動機由于有強制怠速斷油功能，掛檔滑行時很少消耗甚至不消耗燃油。而脫檔或踩下離合器踏板滑行時，雖然汽車不反拖發(fā)動機運轉(zhuǎn)，汽車的滑行距離會變長，但發(fā)動機處于怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，也會消耗燃油。

表3為試驗汽油車的滑行試驗數(shù)據(jù)，汽車以空檔從100 km/h滑到30 km/h時，燃油消耗為2.6 L/100km，掛檔從100 km/h滑到30 km/h時，燃油消耗為1.2 L/100km，掛檔滑行要比脫檔滑行節(jié)省燃油約54%。

表3 脫檔與不脫檔滑行燃料消耗量比較

2.4 打開車窗高速行駛

在炎熱的夏天，使用車用空調(diào)調(diào)節(jié)車內(nèi)空氣溫度需增加汽車油耗約10%左右，應(yīng)少用空調(diào)而利用開窗自然通風(fēng)。然而，打開車窗會使汽車的空氣阻力系數(shù)(CD)變大，由式(1)可知，汽車克服空氣阻力所需的功率與車速的三次方成正比，在汽車高速行駛時打開車窗會使空氣阻力變得非常大，超過車用空調(diào)所需的動力，汽車增加的油耗會比使用車用空調(diào)還要多。圖2為空氣阻力與車速的關(guān)系，表4為試驗汽油車在不同速度時開窗和不開窗時的道路等速油耗試驗數(shù)據(jù)。該車 5檔60 km/h速度開窗和不開窗時燃油消耗幾乎沒有差異，當(dāng)以90 km/h速度行駛時，開窗油耗為8.1 L/100km，不開窗油耗為7.5 L/100km，相差了8%。

圖2 空氣阻力與車速的關(guān)系

3 結(jié) 論

本文分析了汽車燃料經(jīng)濟性影響因素，針對汽車駕駛中的頻繁變道超車、急加速行駛、脫擋滑行、開車窗高速行駛四種典型的不良駕駛行為對燃油消耗量的影響進行了試驗研究，結(jié)果表明：(1)頻繁變道超車會使汽車的滾動阻力增大，油耗增加。試驗結(jié)果表明，車輛以4檔等速80 km/h速度曲線行駛比直線行駛油耗增加81.7%。因此，汽車應(yīng)盡量保持直線行駛狀態(tài)；(2)急加速行駛時，汽車的加速度增大，加速阻力增加，發(fā)動機工況不穩(wěn)定，混合氣不能充分燃燒，油耗較緩加速行駛增大；(3)掛擋滑行時，發(fā)動機很少甚至不消耗燃油，而脫檔滑行時，發(fā)動機處于怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，與掛擋滑行相比并不省油；(4)車速較低時，開窗與不開窗汽車的油耗幾乎沒有差異，當(dāng)車速升高到一定程度以后開窗行駛比不開窗行駛油耗增加。

表4 不同速度下開關(guān)窗車輛燃油消耗量比較

研究結(jié)果對于個人和企業(yè)在現(xiàn)有車輛和道路條件下，對駕駛員進行培訓(xùn)，使其改進駕駛行為，減少不良的駕駛行為，降低車輛的燃料消耗量，從而降低燃油成本具有重要的意義。駕駛過程中的不良駕駛行為有多種，本文只對其中的四種典型不良駕駛行為進行了研究，將來需要對更多的不良駕駛行為進行研究，使研究內(nèi)容更加全面。

[1]俞偉民,李訓(xùn)東.常見不良駕駛習(xí)慣及其對油耗的影響分析[J].汽車維護與修理，2011(5)：78-80

[2]蔡鳳田．汽車節(jié)能與環(huán)保實用技術(shù)[M]．北京：人民交通出版社，1999:100-102

[3]余志生.汽車理論[M].北京：機械工業(yè)出版社,2006:45-49

[4]李世武，蔣彬．駕駛行為對車輛燃料消耗和污染物排放的影響研究綜述[J].公路交通科技,2003，20(1):156-158

[5]曾誠,蔡鳳田．不同駕駛操作方法下的汽車運行燃料消耗量分析[J]．交通節(jié)能與環(huán)保，2010(2)：23-26

[6]李伯岳,宋傳學(xué).大客車動力性和燃油經(jīng)濟性的計算機模擬[J].計算機仿真,2007,24(9):255-257

(責(zé)任編輯：汪材印)

2014-04-03

司志遠(1982-)，山東淄博人，碩士，助教，主要從事汽車系統(tǒng)動力學(xué)、汽車振動與噪聲控制研究。

10.3969/j.issn.1673-2006.2014.09.026

U461.8

A

1673-2006(2014)09-0085-03