自重與風阻:影響客車油耗的兩個主要因素
根據山東省廳運管局的安排,聊城交運集團成立課題調研組,對客車自重與風阻影響油耗的狀況進行調研。調研組人員深入到客運分公司和部分客運線路,通過召開座談會、現場實驗等方式,掌握了大量線路車型油耗分析資料以及歷年來開展的客車節油大賽的有關數據,進行了歸納、計算、分析,并初步形成了調研報告。
一、影響客車節油的因素
為推動構建資源節約型、環境友好型社會,交通部于2007年提出了全國道路運輸業要確保“十一五”末與2005年相比,單位能源消耗降低20%的目標。本調查報告就客車選型中應把握的兩個要素——自重與風阻——通過實踐進行分析研究,提出客車選型原則,以推動道路旅客運輸節能工作。
在長期的實踐中,通過對客車節油進行認真分析探討,認為有以下14個方面的因素影響著客車的節油效果,他們分別是:
(1)車身的阻力;
(2)車身的重量;
(3)駕駛人員的操作技術;
(4)汽車的維護質量;
(5)輪胎的選擇與使用;
(6)燃潤油的質量;
(7)空調的使用;
(8)發動機的性能;
(9)附件的消耗;
(10)傳動系的匹配;
(11)排氣系統的設計與布置;
(12)冷卻系的設計與布置;
(13)進氣系統的設計與布置;
(14)燃油供給系統的設計與布置。
對于上述的14項影響節油的因素,我們從使用、維修以及總體效果等角度上進行了研究、分析,并進行了分類,從中分出運輸企業可控因素和不可控因素兩大類,并對可控因素進行了進一步探討。對于運輸企業不可控因素,在選購客車時一定要嚴格控制,因為它們將影響汽車的經濟性能,對于運輸企業可控因素除在購車時要選擇最合理的外,使用汽車后,要通過有關各方面的努力,使之始終保持在節油的最佳狀態。
影響汽車的節油因素固然很多,但在實踐中,我們認為汽車的風阻、汽車的自重和駕駛人員的操作是影響汽車節油的三個重要因素。三個重要因素其中前兩項為運輸企業不可控因素,第三個因素為運輸企業可控因素。前兩項雖然是我們不可控,但我們對它必須有深入的了解,因為這是我們在選擇新客車時,必須重視的兩個因素,它不但影響燃油的消耗,而且將伴隨車輛的終生。
下面根據我集團公司歷年來所舉辦的汽車(客車)駕駛節油賽的情況(各種數據)為依據,對汽車的風阻與節油,汽車的自重與節油進行分析探討。作為第三個因素駕駛員的操作,我們將另文論述。
二、自重和風阻對客車節油的影響
聊運集團公司領導非常重視汽車節能工作,2001年初就已制定了《集約客車的油耗定額》,并在全集團公司大力推廣了鳳凰客運公司的《客車單車油耗分析制度》。2006年、2007年舉行的汽車安全駕駛、節油操作大賽,從集團公司各基層單位選拔優秀的節油能手參加。下面將近兩年來舉行節油賽的各種數據附上,并進行分析,以期從中找出風阻和客車自重與燃油消耗的關系。
分析:
1、 兩次節油賽的相同點:
(1) 兩次節油賽都在每年5月中旬舉行;
(2) 兩次節油賽都選用了相同的三種車型,即A型12米、B型8.3米、C型7.9米;
(3) 三種車型的每次參賽選手都是從集團公司各基層單位選拔出來的節油能手,每組各10人,共30名;
(4) 兩次節油賽都采取了空載車,即除了駕駛員、裁判員(2人)無其他人員;
(5) 各種車型的百公里平均油耗值為各組的十名參賽選手油耗的平均值。
2、 兩次節油比賽時的不同點:
(1)2006年比賽時,天氣晴、無風,2007年比賽時天氣晴、南風3-級。
(2)2006年比賽時未規定開空調,2007年比賽時規定全程必須開空調。
3、兩次節油賽比較后,可以看出
(1)2007年節油賽的百公里平均油耗比2006年節油賽的平均油耗多3——4升。
(2)除去2007年節油比賽因開空調而消耗的燃料百公里2升,2007年的節油賽平均百公里油耗依然比2006年節油耗平均百公里油耗多1——2升油,我們分析認為是因風阻大而引起的。
(3)由此可看出風阻對油耗的影響是較大的。
三、汽車自重與節油的關系
客車自重與油耗有著十分密切的關系,車身越重油耗越大,這是不爭的事實,因此,在保證安全和乘坐舒適的前提下,輕量化、緊湊化設計客車車身是各客車生產廠家追求的目標,事實也證明這一點。根據我集團公司兩次節油賽的油耗數據與參賽車輛自重的關系,繪出如下曲線圖。
從圖1中我們可以非常清楚的看出,客車油耗是隨著客車的自重增加而上升的,A類車自重13070kg,百公里平均油耗12.25升,B類車自重8200kg,百公里平均油耗9.6升,C類車自重7746kg,百公里平均油耗為9.1升。
自重最重的車輛A類,13070kg,平均油耗為12.25升,自重最輕的為C類車,自重為7740kg,油耗為9.1升。
A油耗—C油耗 12.25-9.6
由此可以推出,客車自重每增加1噸重量,百公里最低需多耗0.5L燃油。(因所取油耗的值是集團公司10名節油賽選手平均值,它應大大低于一般駕駛員駕車所需的油耗數值)
四、風阻與節油的關系
隨著我國高速公路和客車制造業的飛速發展,客車的行駛速度也越來越快,客車的流暢外型可以有效的降低風阻,從而有效的降低客車的油耗,因為同等的車速風阻系數越小,用同樣1升油,可以使我們的客車行駛的更遠。我集團公司兩年來節油賽也證明了這一點。風阻應包括四個方面:一是客車正面(前部)的風阻;二是側面的風阻;三是客車尾部的負風阻;四是客車底部的風阻。本文論述的客車前正面部風阻。影響正面(前部)風阻大小的有三個方面:一是截面積的大小;二是俯視前圍呈現鍥形的情況;三是側視前圍呈球面造型的情況。
(1)從圖2中我們可以清楚看出,客車的油耗隨客車截面的增大而上升。
(2)從圖1來看,由于風力不同致第二次比第一次百公里多耗1—2升油,也是證明風阻對油耗影響是比較大的。
五、綜合測算
綜上所述,油耗大小需同時考慮車重和車身截面積兩個影響因素,設其中一個因素不變,另一個因素可以單獨對油耗大小產生影響,所以兩個因素為并列關系,設并列關系等式為:L=Sx+Ty,其中:L為油耗大小,單位:升/百公里;S為車頭正面投影面積,單位:平方米;T為車重,單位噸;x、y分別為車身截面積和車重系數。
通過代入2006年A、B、C三種車型的數據,得到系數x=0.75,y=0.452。
得出等式為:L=0.75S+0.452T
其中:L為油耗大小,單位:升/百公里;S為車頭正面投影面積,單位:平方米;T為車重,單位噸。
通過等式可以看出,當車身截面積不變時,等式為:L=0.452T+固定值,得出車重影響油耗系數為0.452;同樣,當車重不變時,等式為:L=0.75S+固定值,得出車身截面積影響油耗系數為0.75。
即:車重每增加1噸,油耗增加0.452升/百公里;車身截面積每增加1平方米,油耗增加0.75升/百公里。
綜合測算系數的數據,是采用駕駛員節油比賽時的數據,假定了車速均衡且未考慮其他因素影響,屬理想狀態從而系數偏低。而實際運行中,車速、風向、空調、駕駛員素質等因素都可影響行車油耗,所以實際運行車輛的油耗影響系數一定會比以上測算的系數要高。根據公式和兩個因素的相關系數可以看出,車身截面積與車重相比,對油耗的影響更大一些。
六、結論
通過上面的分析,我們認為影響汽車節油的因素固然很多,但汽車的風阻及汽車的自重是影響汽車節油的重要因素之一。因此就選擇車型時,這兩個因素一定要引起運輸企業的高度重視。
建議:運輸企業在選購客車時,要遵循以班線定車的原則,又要注意購車的三個要素即:性價比;品質和品牌;售后服務。同時要重視客車的風阻及自身重量,體現節能性。
不提倡選擇高大、威猛的客車,因這種類型的客車一般都有風阻大、自重大的特點,造成油耗高,運輸成本過大。
提倡選擇采用輕量化、緊湊化設計,外型流暢的客車,因為它自重輕,風阻小,耗油量低。
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