整車質(zhì)量對行駛阻力和燃油消耗量的影響分析

張寶元，趙振宇，沈　南，郝　亞

（北京汽車研究總院有限公司，北京　101300）

Zhang Baoyuan，Zhao Zhenyu，Shen Nan，Hao Ya

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整車質(zhì)量對行駛阻力和燃油消耗量的影響分析

張寶元，趙振宇，沈南，郝亞

（北京汽車研究總院有限公司，北京101300）

Zhang Baoyuan，Zhao Zhenyu，Shen Nan，Hao Ya

摘要：目前汽車輕量化已成為國內(nèi)外汽車行業(yè)的研究熱點，降低整車質(zhì)量可有效減少車輛行駛阻力和整車燃油消耗量。文中通過調(diào)整整車質(zhì)量進行道路阻力功率滑行來獲得整車實際行駛阻力，在底盤測功機上進行Ⅰ型排放試驗，測試整車燃油消耗量；同時采用法規(guī)推薦阻力測試整車燃油消耗量，進一步分析車輛在不同加載方式下（滑行法和查表法）整車質(zhì)量對車輛行駛阻力和整車燃油消耗量的影響。

關(guān)鍵詞：整車質(zhì)量；行駛阻力；燃油消耗量

0　引　言

隨著我國對乘用車燃油消耗量要求越來越高，且懲罰措施越來越嚴厲，降低油耗、提高燃油經(jīng)濟性已成為汽車企業(yè)迫在眉睫的任務(wù)。當前汽車輕量化已成為國內(nèi)外汽車行業(yè)的研究熱點，降低整車質(zhì)量在提高車輛動力性和操控性的同時還可以降低油耗和減少廢氣排放。整車質(zhì)量對車輛滾動阻力、坡度阻力和加速阻力有直接影響，在相同的動力系統(tǒng)下，整車質(zhì)量越大，車輛所受到的行駛阻力就越大，燃油消耗量也就越高。有研究表明，若整車質(zhì)量降低10％，燃油效率可提高6％～8％[1]。

1　測試方法

1.1測試方案

測試車輛為某款越野車，在車輛整備質(zhì)量附近選定1740kg、1840kg、1940kg共3個質(zhì)量點，各質(zhì)量點間相差100kg，通過減配增重調(diào)整整車質(zhì)量以滿足設(shè)定質(zhì)量點要求。在設(shè)定質(zhì)量點進行道路阻力功率滑行來獲取車輛實際行駛阻力，然后在底盤測功機上擬合設(shè)定阻力系數(shù)，進行Ⅰ型排放試驗來測試整車燃油消耗量，分析采用滑行法加載時整車質(zhì)量對行駛阻力和燃油消耗量的影響；同時采用法規(guī)推薦阻力對底盤測功機進行阻力設(shè)定，進行Ⅰ型排放試驗來測試整車燃油消耗量，分析采用查表法加載時整車質(zhì)量對行駛阻力和燃油消耗量的影響，進一步比較在相同的整車質(zhì)量下采用不同的加載方式（滑行法和查表法）對車輛行駛阻力和燃油消耗量的影響。

1.2測試原理

采用Ⅰ型排放測試循環(huán)，通過測定試驗車輛在模擬市區(qū)和市郊工況循環(huán)下的二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）和碳氫化合物（HC）排放量，并用碳平衡法計算整車燃油消耗量[2]。車輛道路阻力功率滑行按照輕型汽車污染物排放標準中附件CH所述要求執(zhí)行[3]。

1.3測試誤差控制

為保證測試數(shù)據(jù)真實、準確，減少人員操作、儀器設(shè)備、車輛狀態(tài)和環(huán)境條件等因素對測試結(jié)果的影響，采取如下措施進行誤差控制。

1）在相同整車質(zhì)量下連續(xù)進行2次排放測試，取2次結(jié)果平均值作為最終燃油消耗量；

2）在進行道路阻力功率滑行時測試8組以上數(shù)據(jù)來計算車輛實際行駛阻力；

3）盡量使用相同的設(shè)備、人員對車輛進行操作。

2　測試數(shù)據(jù)及結(jié)果分析

2.1測試數(shù)據(jù)

通過進行車輛道路阻力功率滑行和環(huán)境倉內(nèi)Ⅰ型排放試驗，得到車輛道路滑行阻力系數(shù)和整車燃油消耗量試驗結(jié)果，見表1和圖1。

表1　車輛道路滑行阻力系數(shù)和底盤測功機阻力設(shè)定系數(shù)

圖1　整車燃油消耗量試驗結(jié)果對比

2.2測試結(jié)果分析

2.2.1整車質(zhì)量對行駛阻力的影響

由圖2可以看出，測試車輛在不同的整車質(zhì)量條件下道路行駛阻力隨著整車質(zhì)量的增加而增大，測功機滑行設(shè)定阻力與道路滑行阻力變化趨勢一致。

圖2　道路滑行阻力與底盤測功機設(shè)定阻力關(guān)系曲線

采用滑行法得到的測功機設(shè)定阻力整體大于查表設(shè)定阻力，這是因為查表設(shè)定阻力是對不同車型車輛道路滑行特性綜合分析后確定的一種折中方法，在一定范圍內(nèi)更具有合理性和代表性。測試車輛屬于越野汽車，與同等車長的轎車相比，體積更大，車輛更重，風阻系數(shù)更高，其行駛阻力特性與轎車區(qū)別很大。

2.2.2整車質(zhì)量對燃油消耗量的影響

表2　采用滑行法時整車燃油消耗量數(shù)據(jù)對比

表3　采用查表法時整車燃油消耗量數(shù)據(jù)對比

由表2和表3可以看出，無論采用查表法還是滑行法來測試整車燃油消耗量，燃油消耗量均隨著整車質(zhì)量的增加而增大。采用查表法測得的燃油消耗量比滑行法測得的燃油消耗量差別明顯，這是因為道路阻力功率滑行受環(huán)境和道路條件影響較大，行駛阻力并不穩(wěn)定，當整車質(zhì)量有變化時，行駛阻力可能變化不明顯。

2.2.3不同加載方式對燃油消耗量影響

表4　不同加載方式下整車燃油消耗量數(shù)據(jù)對比

由表4可以看出，采用滑行法測得的整車燃油消耗量整體大于查表法測得的整車燃油消耗量，油耗差值在1.3～1.6L/(100km)之間。由圖2可以看出，測功機滑行設(shè)定阻力整體大于查表設(shè)定阻力，這是導(dǎo)致滑行法和查表法整車燃油消耗量有差別的根本原因。

3　結(jié)　論

通過對車輛進行道路阻力功率滑行和綜合油耗測試，得到車輛在0～120km/h車速區(qū)間，車輛道路滑行阻力隨著整車質(zhì)量的增加而增大，滑行設(shè)定阻力與道路滑行阻力變化趨勢一致，但是滑行設(shè)定阻力整體大于查表設(shè)定阻力。無論采用滑行法還是查表法來測試整車燃油消耗量，燃油消耗量均隨著整車質(zhì)量的增加而增大，查表法測得燃油消耗量差別更明顯，但是滑行法測得的燃油消耗量整體大于查表法測得的燃油消耗量。

今后，會繼續(xù)對其他型式越野車進行相關(guān)測試，來不斷完善越野車整車質(zhì)量對行駛阻力和燃油消耗量的影響研究。

參考文獻

[1]余志生.汽車理論（第5版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]輕型汽車燃料消耗量試驗方法：GB/T19233-2008[S].

[3]輕型汽車污染物排放限值及測試方法（中國第五階段）：GB18352.5-2013[S].

收稿日期：2015-11-13

文章編號：1002-4581（2016）02-0025-03

中圖分類號：U467.4+98

文獻標志碼：A

DOI：10.14175/j.issn.1002-4581.2016.02.007