自重与风阻:影响客车油耗的两个主要因素
根据山东省厅运管局的安排,聊城交运集团成立课题调研组,对客车自重与风阻影响油耗的状况进行调研。调研组人员深入到客运分公司和部分客运线路,通过召开座谈会、现场实验等方式,掌握了大量线路车型油耗分析资料以及历年来开展的客车节油大赛的有关数据,进行了归纳、计算、分析,并初步形成了调研报告。
一、影响客车节油的因素
为推动构建资源节约型、环境友好型社会,交通部于2007年提出了全国道路运输业要确保“十一五”末与2005年相比,单位能源消耗降低20%的目标。本调查报告就客车选型中应把握的两个要素——自重与风阻——通过实践进行分析研究,提出客车选型原则,以推动道路旅客运输节能工作。
在长期的实践中,通过对客车节油进行认真分析探讨,认为有以下14个方面的因素影响着客车的节油效果,他们分别是:
(1)车身的阻力;
(2)车身的重量;
(3)驾驶人员的操作技术;
(4)汽车的维护质量;
(5)轮胎的选择与使用;
(6)燃润油的质量;
(7)空调的使用;
(8)发动机的性能;
(9)附件的消耗;
(10)传动系的匹配;
(11)排气系统的设计与布置;
(12)冷却系的设计与布置;
(13)进气系统的设计与布置;
(14)燃油供给系统的设计与布置。
对于上述的14项影响节油的因素,我们从使用、维修以及总体效果等角度上进行了研究、分析,并进行了分类,从中分出运输企业可控因素和不可控因素两大类,并对可控因素进行了进一步探讨。对于运输企业不可控因素,在选购客车时一定要严格控制,因为它们将影响汽车的经济性能,对于运输企业可控因素除在购车时要选择最合理的外,使用汽车后,要通过有关各方面的努力,使之始终保持在节油的最佳状态。
影响汽车的节油因素固然很多,但在实践中,我们认为汽车的风阻、汽车的自重和驾驶人员的操作是影响汽车节油的三个重要因素。三个重要因素其中前两项为运输企业不可控因素,第三个因素为运输企业可控因素。前两项虽然是我们不可控,但我们对它必须有深入的了解,因为这是我们在选择新客车时,必须重视的两个因素,它不但影响燃油的消耗,而且将伴随车辆的终生。
下面根据我集团公司历年来所举办的汽车(客车)驾驶节油赛的情况(各种数据)为依据,对汽车的风阻与节油,汽车的自重与节油进行分析探讨。作为第三个因素驾驶员的操作,我们将另文论述。
二、自重和风阻对客车节油的影响
聊运集团公司领导非常重视汽车节能工作,2001年初就已制定了《集约客车的油耗定额》,并在全集团公司大力推广了凤凰客运公司的《客车单车油耗分析制度》。2006年、2007年举行的汽车安全驾驶、节油操作大赛,从集团公司各基层单位选拔优秀的节油能手参加。下面将近两年来举行节油赛的各种数据附上,并进行分析,以期从中找出风阻和客车自重与燃油消耗的关系。
分析:
1、 两次节油赛的相同点:
(1) 两次节油赛都在每年5月中旬举行;
(2) 两次节油赛都选用了相同的三种车型,即A型12米、B型8.3米、C型7.9米;
(3) 三种车型的每次参赛选手都是从集团公司各基层单位选拔出来的节油能手,每组各10人,共30名;
(4) 两次节油赛都采取了空载车,即除了驾驶员、裁判员(2人)无其他人员;
(5) 各种车型的百公里平均油耗值为各组的十名参赛选手油耗的平均值。
2、 两次节油比赛时的不同点:
(1)2006年比赛时,天气晴、无风,2007年比赛时天气晴、南风3-级。
(2)2006年比赛时未规定开空调,2007年比赛时规定全程必须开空调。
3、两次节油赛比较后,可以看出
(1)2007年节油赛的百公里平均油耗比2006年节油赛的平均油耗多3——4升。
(2)除去2007年节油比赛因开空调而消耗的燃料百公里2升,2007年的节油赛平均百公里油耗依然比2006年节油耗平均百公里油耗多1——2升油,我们分析认为是因风阻大而引起的。
(3)由此可看出风阻对油耗的影响是较大的。
三、汽车自重与节油的关系
客车自重与油耗有着十分密切的关系,车身越重油耗越大,这是不争的事实,因此,在保证安全和乘坐舒适的前提下,轻量化、紧凑化设计客车车身是各客车生产厂家追求的目标,事实也证明这一点。根据我集团公司两次节油赛的油耗数据与参赛车辆自重的关系,绘出如下曲线图。
从图1中我们可以非常清楚的看出,客车油耗是随着客车的自重增加而上升的,A类车自重13070kg,百公里平均油耗12.25升,B类车自重8200kg,百公里平均油耗9.6升,C类车自重7746kg,百公里平均油耗为9.1升。
自重最重的车辆A类,13070kg,平均油耗为12.25升,自重最轻的为C类车,自重为7740kg,油耗为9.1升。
A油耗—C油耗 12.25-9.6
由此可以推出,客车自重每增加1吨重量,百公里最低需多耗0.5L燃油。(因所取油耗的值是集团公司10名节油赛选手平均值,它应大大低于一般驾驶员驾车所需的油耗数值)
四、风阻与节油的关系
随着我国高速公路和客车制造业的飞速发展,客车的行驶速度也越来越快,客车的流畅外型可以有效的降低风阻,从而有效的降低客车的油耗,因为同等的车速风阻系数越小,用同样1升油,可以使我们的客车行驶的更远。我集团公司两年来节油赛也证明了这一点。风阻应包括四个方面:一是客车正面(前部)的风阻;二是侧面的风阻;三是客车尾部的负风阻;四是客车底部的风阻。本文论述的客车前正面部风阻。影响正面(前部)风阻大小的有三个方面:一是截面积的大小;二是俯视前围呈现锲形的情况;三是侧视前围呈球面造型的情况。
(1)从图2中我们可以清楚看出,客车的油耗随客车截面的增大而上升。
(2)从图1来看,由于风力不同致第二次比第一次百公里多耗1—2升油,也是证明风阻对油耗影响是比较大的。
五、综合测算
综上所述,油耗大小需同时考虑车重和车身截面积两个影响因素,设其中一个因素不变,另一个因素可以单独对油耗大小产生影响,所以两个因素为并列关系,设并列关系等式为:L=Sx+Ty,其中:L为油耗大小,单位:升/百公里;S为车头正面投影面积,单位:平方米;T为车重,单位吨;x、y分别为车身截面积和车重系数。
通过代入2006年A、B、C三种车型的数据,得到系数x=0.75,y=0.452。
得出等式为:L=0.75S+0.452T
其中:L为油耗大小,单位:升/百公里;S为车头正面投影面积,单位:平方米;T为车重,单位吨。
通过等式可以看出,当车身截面积不变时,等式为:L=0.452T+固定值,得出车重影响油耗系数为0.452;同样,当车重不变时,等式为:L=0.75S+固定值,得出车身截面积影响油耗系数为0.75。
即:车重每增加1吨,油耗增加0.452升/百公里;车身截面积每增加1平方米,油耗增加0.75升/百公里。
综合测算系数的数据,是采用驾驶员节油比赛时的数据,假定了车速均衡且未考虑其他因素影响,属理想状态从而系数偏低。而实际运行中,车速、风向、空调、驾驶员素质等因素都可影响行车油耗,所以实际运行车辆的油耗影响系数一定会比以上测算的系数要高。根据公式和两个因素的相关系数可以看出,车身截面积与车重相比,对油耗的影响更大一些。
六、结论
通过上面的分析,我们认为影响汽车节油的因素固然很多,但汽车的风阻及汽车的自重是影响汽车节油的重要因素之一。因此就选择车型时,这两个因素一定要引起运输企业的高度重视。
建议:运输企业在选购客车时,要遵循以班线定车的原则,又要注意购车的三个要素即:性价比;品质和品牌;售后服务。同时要重视客车的风阻及自身重量,体现节能性。
不提倡选择高大、威猛的客车,因这种类型的客车一般都有风阻大、自重大的特点,造成油耗高,运输成本过大。
提倡选择采用轻量化、紧凑化设计,外型流畅的客车,因为它自重轻,风阻小,耗油量低。
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