据工信部2012年数据统计,我国汽车油耗占石油年消耗总量的一半左右,而汽车油耗的49.2%是被只占汽车总量13.9%的重型商用车(>3.5T)消耗掉的。也就是说,虽然我国重型商用车数量比乘用车少得多,但其消耗的燃油大体上却与乘用车相当。
由于我国重型商用车油耗量占汽车油耗量的比重最大,其油耗管理紧迫性比任何国家都强烈,如果重型商用车油耗降低10%,即使按2012年底的重型商用车保有量1400多万辆来测算,每年可至少节约900多万吨汽柴油,相当于900多万辆家用轿车的燃油用量,节油效果巨大。
另据工信部近年对国内骨干企业数百个重型商用车产品油耗现状的摸底调查,我国重型商用车油耗分别比日、欧同类汽车高近20%。此外,我国商用车生产企业普遍在与油耗密切相关的发动机燃烧技术、电控技术、整车轻量化技术、高压燃油供给系统、多挡位变速箱等核心技术、核心部件的掌握等方面与发达国家存在不同程度的差距。
笔者多年研究认为,重型商用车由于产品类别多、差异大,目前世界上还没有一个国家真正开始实施重型商用车油耗管理,在管理和评价模式方面无先例可循,所以当前我国在这方面的探索性工作业已走到世界前列,一些做法已获得相关国际组织的认可,并有望在全球法规体系中占据一席之地。
1、重型商用车燃油消耗量限值法规的发展现状
在国际范围内,加强重型商用车辆燃油消耗量评价与管理的必要性已经形成共识,重型商用车辆燃油消耗量已经成为当前及今后一段时期汽车节能工作的重点。由于重型商用车辆产品种类、使用条件和技术状态远比轻型汽车复杂,国际范围普遍认为重型商用车辆燃油消耗评价难度高于轻型汽车,推进难度较大。截至目前,日本发布实施了重型商用车燃油消耗量限值标准,2011年8月美国发布了相关法规;欧洲重型商用车辆燃油消耗量标准也取得阶段性成果,有望于2013年确定测试评价方法。
为进一步加强我国重型商用车节能管理,截止目前,中国交通部、工业和信息化部先后发布了JT719-2008《营运货车燃油消耗量限值及测量方法》、JT711-2008《营运客车燃油消耗量限值及测量方法》;GB/T27840-2011《重型商用车辆燃油消耗量测试方法》;QC/T924-2011《重型商用车辆燃油消耗量限值(第一阶段)》四个标准。下面分别就这些标准逐一进行要点解读。
1.1JT719-2008《营运货车燃油消耗量限值及测量方法》和JT711-2008《营运客车燃油消耗量限值及测量方法》
JT719-2008《营运货车燃油消耗量限值及测量方法》和JT711-2008《营运客车燃油消耗量限值及测量方法》是交通部2008年6月5日发布的两个标准,均自2008年9月1日起实施(实际上延期到2009年年底才实施);自实施之日(即2008年9月1日)起执行第一阶段限值,第19个月(即2010年4月1日)开始执行第二阶段限值。均为交通行业强制性标准。
JT719-2008适用于燃用柴油或汽油且最大总质量为3.5~49t的营运货车;规定了柴油货运汽车(单车)、自卸汽车(单车)及半挂汽车列车等3类营运货车的燃油消耗量限值(见表1);汽油货车燃油消耗量限值为相应总质量柴油货车限值的1.15倍(取值按四舍五入圆整至小数点后一位)。
JT711-2008适用于燃用柴油或汽油且最大总质量超过3500kg的营运客车;柴油客车燃油消耗量限值见表2;汽油客车燃油消耗量限值为相应车长柴油客车限值的1.15倍(取值按四舍五人圆整至小数点后一位)。
表1:营运货车燃油消耗量限值(L/100km)
营运柴油汽车(单车) |
营运柴油自卸汽车(单车) |
营运柴油半挂汽车列车 |
|||||
车辆总质量T(kg) |
第一阶段 |
第二阶段 |
第一阶 |
第二阶段 |
列车总质量T(kg) |
第一阶段 |
第二阶段 |
3500<T≤5000 |
12.6 |
11.3 |
12.4 |
11.2 |
|
|
|
5000<T≤7000 |
16.3 |
14.7 |
15.4 |
13.9 |
|
|
|
7000<T≤9000 |
18.8 |
16.9 |
18.3 |
16.5 |
|
|
|
9000<T≤11000 |
21.5 |
19.4 |
20.7 |
18.6 |
|
|
|
11000<T≤13000 |
23.8 |
21.4 |
22.7 |
20.4 |
|
|
|
13000<T≤15000 |
25.7 |
23.1 |
24.2 |
21.8 |
|
|
|
15000<T≤17000 |
27.4 |
24.7 |
25.4 |
22.9 |
|
|
|
17000<T≤19000 |
28.9 |
26.0 |
26.1 |
23.5 |
|
|
|
19000<T≤21000 |
30.2 |
27.2 |
26.6 |
23.9 |
|
|
|
21000<T≤23000 |
31.4 |
28.3 |
26.9 |
24.2 |
|
|
|
23000<T≤25000 |
32.5 |
29.3 |
27.2 |
24.5 |
|
|
|
25000<T≤27000 |
33.5 |
30.2 |
27.9 |
25.1 |
T≤27000 |
39.0 |
35.1 |
27000<T≤29000 |
34.5 |
31.1 |
29.0 |
26.1 |
29000<T≤35000 |
39.9 |
35.9 |
29000<T≤31000 |
35.5 |
32.0 |
31.1 |
28.0 |
35000<T≤43000 |
42.0 |
38.0 |
|
|
|
|
|
43000<T≤49000 |
43.0 |
39.0 |
表2:营运柴油客车燃油消耗量限值(L/100km)
车型 | 车长L(m) | 第一阶段 | 第二阶段 | ||
高级车 | 中级及普通级车 | 高级车 | 中级及普通级车 | ||
特大型 | L>12 | 28.5 | 28 | 28 | 27 |
大型 | 11<L≤12 | 27.1 | 22.8 | 24.4 | 20.5 |
10<L≤11 | 26.5 | 21.7 | 23.9 | 19.5 | |
9<L≤10 | 25 | 19.4 | 22.5 | 17.5 | |
中型 | 8<L≤9 | 21.5 | 17.3 | 19.4 | 15.6 |
7<L≤8 | 20 | 16.7 | 18 | 15 | |
6<L≤7 | 17.1 | 14.3 | 15.4 | 12.9 | |
小型 | L≤6 | 14.4 | 12 | 13 | 10.8 |
1.2 GB/T27840-2011《重型商用车辆燃油消耗量测试方法》
2011年12月30日,GB/T27840-2011《重型商用车辆燃油消耗量测量方法》由中华人民共和国国家标准公告2011年第22号批准发布,2012年1月1日起实施。属于汽车行业标准(推荐性)——但按强制性对待。
根据国务院“抓紧出台重型商用车燃油消耗量限值标准”要求,2008年,工业和信息化部组织全国汽车技术标准化委员会启动了重型商用车辆燃油消耗量测量方法、限值标准的制定工作。在充分考虑国内重型商用车发展现状的基础上,研究提出了底盘测功机法和模拟计算法两种测量方法,并组织汽车生产企业、发动机生产企业进行了验证,完成了《重型商用车辆燃油消耗量测量方法》国家推荐标准的制订。
《重型商用车辆燃油消耗量测量方法》是我国自主制定的第一个汽车节能重要标准。该标准的发布实施,对于完善我国汽车产品节能管理标准体系,推进重型商用车节能技术进步,促进我国汽车节能减排工作具有重要作用。
1.2.1本标准主要技术内容
(1)适用范围
本标准规定了重型商用车辆燃油消耗量的测量方法。本标准适用于最大设计总质量大于3500kg的燃用汽油和柴油的商用车辆。
(2)C-WTVC循环
在“1998年协议书”框架下,WP29(联合国世界车辆法规协调组织)以欧洲、美国和日本的试验数据为基础,制定出台了世界统一的重型车瞬态循环。尽管这一循环工况并不能准确反映我国的重型车辆运行状况,但作为国际协调推出的瞬态试验工况,是目前我国在自己的实验工况出台以前的最佳选择。本标准中所采用的C-WTVC循环是以世界统一的重型商用车辆瞬态车辆循环(WTVC,WorldTransientVehicleCycle)为基础,调整加速度和减速度形成的驾驶循环。C-WTVC循环由市区、公路和高速工况三部分组成,如图1所示。
图1:重型商用车C-WTVC循环曲线
针对不同类别车辆运行工况不同而导致燃油消耗量差别较大的情况,本标准的制定人员对城市客车、城际客车、载货汽车、牵引车、自卸车等车辆在市区、公路和高速工况的里程分布进行调查统计,并据此调整相应车辆的市区、公路和高速工况运行比例,使其与我国道路运输条件和车辆的技术特点相适应,加权计算各类车辆的燃油消耗量。标准中规定了不同类别车辆在C-WTVC循环中市区、公路和高速部分的特征里程分配比例,如表3所示。
表3:特征里程分配比例
车辆类型 |
最大设计总质量,GCW/GVW (kg) |
市区比例,D市区 |
公路比例,D公路 |
高速比例,D高速 |
半挂汽车列车 |
9000<GCW≤25000 |
0 |
40% |
60% |
GCW>25000 |
0 |
10% |
90% |
|
自卸汽车 |
GVW>3500 |
0 |
100% |
0 |
载货汽车 |
3500<GVW≤5500 |
40% |
40% |
20% |
5500<GVW≤12500 |
10% |
60% |
30% |
|
12500<GVW≤24500 |
10% |
40% |
50% |
|
GVW>24500 |
10% |
30% |
60% |
|
客车 |
3500<GVW≤5500 |
50% |
25% |
25% |
5500<GVW≤12500 |
20% |
30% |
50% |
|
GVW>12500 |
10% |
20% |
70% |
|
城市客车 |
GVW>3500 |
100% |
0 |
0 |
(3)底盘测功机试验方法
在底盘测功机试验方法中,底盘测功机应能准确模拟车辆的道路行驶阻力和加减速工况;惯性质量模拟器应能模拟试验车辆最大设计总质量状态下的当量惯量。测量系统应能分别测量C-WTVC循环中市区、公路和高速部分的燃油消耗量,并满足标准规定的精度要求。
正式试验前,应调整底盘测功机,按标准要求进行阻力设定,并确保车辆在试验过程中不打滑。试验挡位由驾驶员根据车辆特点选取,换挡策略由车辆生产企业和检测机构共同确定。
试验过程中,车辆运行状态应尽量与C-WTVC循环保持一致。当试验车辆不能达到C-WTVC循环要求的加速度或车速时,应将加速踏板完全踩到底;当试验车辆不能达到C-WTVC循环规定的减速度时,应完全作用制动踏板直至车辆运行状态再次回到C-WTVC循环规定的偏差范围内。
试验车辆应运行三个完整的C-WTVC循环,并在每个完整的C-WTVC循环结束后分别记录试验结果。试验结束后对三个完整的C-WTVC循环的燃油消耗量进行重复性检验:如能通过重复性检验,则分别计算市区、公路、高速等各适用部分的平均燃油消耗量,并按标准要求确定该车型的燃油消耗量;如没有通过重复性检验,则应采用燃油消耗量较高的两个完整的C-WTVC循环试验结果,分别计算各适用部分的平均燃油消耗量,并按标准要求确定该车型的燃油消耗量。
(4)模拟计算法
模拟计算法以汽车发动机万有特性试验数据为基础,将整车、变速器、轮胎等关键参数输入计算机程序,通过计算机程序模拟试验车辆在C-WTVC循环下的运行状态,并计算出试验车辆的燃油消耗量。
模拟程序需要输入的整车参数包括车辆类型、整车整备质量、最大设计总质量、最大设计载质量、最大设计牵引质量(仅适用于半挂牵引车)、额定载客人数(含驾驶员)、驱动型式、轴数、轮胎型号等。需要输入的发动机参数包括发动机万有特性、发动机反拖扭矩、发动机外特性扭矩、发动机怠速转速及怠速燃油消耗量、发动机额定转速、发动机最高转速等。发动机参数应按GB/T18297-2001中相关规定进行测定。进行万有特性试验时,应在发动机正常转速范围内,以10%负荷至最大扭矩之间尽可能均匀地选取各转速负荷点,分别测定其相应的燃油消耗量,并保证总数据点不少于81个。
采用道路滑行试验数据确定行驶阻力时,应按标准要求提交相应的试验数据。模拟程序根据输入的滑行数据进行校正和拟合,得到等速行驶阻力和空气阻力的计算如公式(见标准原版)。
模拟计算法还提出了明确的换档策略:采用二挡起步,并在此后的换挡过程中首先计算换挡瞬间的实时扭矩,并估算换挡瞬间相应转速下的最大扭矩,判断扭矩富裕率估测值是否满足标准要求,据此确定是否进行升挡操作;如扭矩富裕率大于规定的估测值,则进行升挡;车辆减速时不减挡。
(5)行驶阻力测定
行驶阻力的确定是本标准的重点和难点,无论底盘测功机法还是模拟计算法,均需要车辆的行驶阻力试验数据。行驶阻力的测定方法包括滑行能量变化法和等速下扭矩测量法两种。
对于滑行能量变化法,由于重型车质量跨度范围较大、滑行试验条件要求非常苛刻,因此,无论对于国内还是国外都是公认的难题,针对这种情况,标准工作组提出采取分段滑行、拟合处理的方式。无特殊规定时,应使试验车辆处于最大设计总质量状态,将车辆加速至表4规定车速(V)以上10km/h,将变速器置于“空挡”位置进行滑行直至车速小于15km/h。
表4:行驶阻力测定车速
车辆类别 |
规定车速,V |
载货汽车 |
90km/h |
半挂牵引车 |
90km/h |
客车 |
100km/h |
(6)综合燃油消耗量计算
根据底盘测功机法或模拟计算法得到的市区、公路和高速工况的燃油消耗量,对照表3确定该车型市区、公路和高速部分的特征里程分配比例,按下面公式可以加权计算该车型的综合燃油消耗量。
1.2.2与其它标准的关系
本标准是后续制定重型商用车辆燃油消耗量限值标准的基础。
1.3QC/T924-2011《重型商用车辆燃油消耗量限值(第一阶段)》
QC/T924-2011《重型商用车辆燃油消耗量限值(第一阶段)》标准是在GB/T27840-2011《重型商用车辆燃油消耗量测试方法》标准的基础上,由工信部组织编制,并于2011年12月31日批准发布的,自2012年7月1日起实施,属于汽车行业标准(推荐性)——但按强制性对待。
QC/T924-2011适用于最大设计总质量>3500kg的燃用汽油和柴油的商用车辆,包括货车、半挂牵引车及客车,但不适用于自卸汽车、城市客车、厢式专用作业汽车、罐式专用作业汽车、专用自卸作业汽车、仓栅式专用作业汽车、起重举升专用作业汽车及特种结构专用作业汽车。
标准规定了货车(不含自卸汽车)和半挂牵引车的燃油消耗量限值,见表5;规定了客车(不含城市客车)的燃油消耗量限值,见表6。
表5:货车(不含自卸汽车)和半挂牵引车的燃油消耗量限值
货车(不含自卸汽车) |
半挂牵引车 |
||
最大设计总质量GVW(kg) |
限值L/100km) |
最大设计总质量GCW(kg) |
限值L/100km) |
3500<GVW≤4500 |
15.5* |
|
|
4500<GVW≤5500 |
16.5* |
|
|
5500<GVW≤7000 |
18.5 |
|
|
7000<GVW≤8500 |
22.0* |
|
|
8500<GVW≤10500 |
24.0* |
|
|
10500<GVW≤12500 |
28.0* |
|
|
12500<GVW≤16000 |
31.0 |
GVW≤18000 |
38.0 |
16000<GVW≤20000 |
35.0 |
18000<GVW≤27000 |
42.0 |
20000<GVW≤25000 |
41.0 |
27000<GVW≤35000 |
45.0 |
25000<GVW≤31000 |
47.5 |
35000<GVW≤40000 |
47.0 |
31000<GVW |
50.0 |
40000<GVW≤43000 |
49.0 |
|
|
43000<GVW≤46000 |
51.5 |
|
|
46000<GVW≤49000 |
54.0 |
|
|
49000<GVW |
56.0 |
*对于汽油车,其限值是表中相应限值乘以1.3,求得的数值圆整(四舍五入)至小数点后一位。 |
1.4JT719-2008、JT711-2008与QC/T924-2011三个限值标准的交叉与统一
由于工信部行业标准QC/T924-2011与交通运输部行业标准JT719-2008、JT711-2008有深度的交叉,所以,工信部、交通运输部经协商一致于2012年1月6日联合发出《关于实施重型商用车辆燃油消耗量管理的通知》(工信部联产业[2012]12号),对相关检测采取共同确定检测机构、互认检测结果,从而避免了重复检测。该《通知》主要规定如下:
1)自2012年2月1日起,在《车辆生产企业及产品公告》(下简称《公告》)管理中,对重型商用车辆产品(不包括专用作业类、全轮驱动类产品)实施燃油消耗量管理。具体要求:
·自2012年2月1日起,企业新申报上述产品《公告》时,应按GB/T27840-2011(下简称“工况法”)进行车辆燃油消耗量检验,申报工况法油耗值。
·自2012年7月1日起,新申报《公告》的上述产品(不含自卸汽车、城市客车)的工况法油耗值,应符合QC/T924-2011要求;不符合该限值要求的产品不得列入《公告》。(三)自2014年7月1日起,已列入《公告》的上述产品(不包括自卸汽车、城市客车)的工况法油耗值,应符合QC/T924-2011要求。不符合该限值要求的产品,撤销其《公告》。
2)重型商用车辆生产企业申报《道路运输车辆燃油消耗量达标车型表》的产品,应继续按照《道路运输车辆燃油检测与监督管理办法》(交通运输部2009年第11号令)的要求执行,按照JT711-2008或JT719-2008(下简称“道路综合法”)进行燃油消耗量检验,申报道路综合法油耗值。不符合该限值要求的产品,不得进入道路运输市场。
3)工信部、交通运输部共同确定承担重型商用车辆油耗检测工作的检测机构,并认可其油耗检测报告;成立联合工作组,共同对重型商用车辆的油耗检测工作进行监督管理。
2、重型商用车燃油消耗量限值法规的发展动向
2.1 GBXXXXX-XXXX《重型商用车辆燃油消耗量限值》标准正在报批审核中
据上所知,目前我国已经制定完成、发布并实施了国家推荐性标准GB/T27840—2011《重型商用车辆燃油消耗量测量方法》以及行业标准QC/T924—2011《重型商用车辆燃油消耗量限值(第一阶段)》。2011年底,在已有工作基础上,适用车型更多、评价体系及指标更完善的强制性国家标准《重型商用车辆燃油消耗量限值》制定工作正式启动。2012年底,该标准的报批稿已由中国汽车技术中心起草编制完成,并报中国国家标准化管理委员会审批。该标准的关键技术内容如下:
(1)概述
本标准规定了重型商用车辆燃油消耗量限值,适用于最大设计总质量大于3500kg的燃用汽油和柴油的商用车辆,包括货车、半挂牵引车、客车、自卸汽车和城市客车。限值国家标准在行业标准的基础上将适用车型范围扩展到自卸汽车和城市客车,同时货车、半挂牵引车和客车燃油消耗量限值在QC/T924—2011基础上平均加严了10.5%~14%。
(2)评价单位
在标准制定过程中,最初,标准起草组根据每种车辆类型的技术特点及燃油消耗量数据分析结果提出了以下三种评价单位方案:(一)L/100km,针对全部五类车型。(二)L/1000(t·km),针对货车、半挂牵引车及自卸汽车。(三)L/1000(座·km),针对客车。其中方案一沿用了现有评价体系,并在QC/T924—2011基础上进一步加严了货车等三类车的限值。百公里燃油消耗量随最大设计总质量增大而均匀增加。方案二和方案三能够体现重型商用车的运输效率,促进车型向轻量化发展,但由于在评价单位中引入了其他参数,在试验过程中需对整备质量或座位数进行核定。三种方案在行业内部广泛征求了相关意见,并在工作组定稿会议上进行了讨论。最终,多数工作组单位认为目前国内行业和用户对于百公里燃油消耗量更为习惯和认可,并且相同质量下客车座位数差异较大,建议对五类车型仍继续沿用QC/T924—2011的百公里燃油消耗量评价单位。同时,工作组也充分认同二、三两种方案更能体现运输效率及其在促进轻量化方面所起作用。综上所述,基于目前国内重型商用车行业现状,本标准仍采用百公里燃油消耗量,在后续工作中将逐步引导千吨(座)公里燃油消耗量的应用。
(3)燃油消耗量限值分档
重型商用车最大设计总质量是与百公里燃油消耗量线性相关度最高的车型参数。货车、客车及半挂牵引车沿用了QC/T924—2011限值分档方案,新增了自卸汽车及城市客车分档。方案综合考虑了GB/T27840—2011《重型商用车辆燃油消耗量测量方法》特征里程分配比例的质量划分,且与GB1589—2004《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》标准相协调。
(4)燃油消耗量限值确定
燃油消耗量限值评价体系对高于限值的车型产生直接影响,对限值以下车型发展趋势分“按原有油耗分布发展”和“向限值附近集中”两种情景进行分析,以标准实施后五类车型节能效果为目标进行分解,确定限值。在对个别分档进行微调后最终确定了货车、半挂牵引车、客车、自卸汽车及城市客车的燃油消耗量限值,分别如表7~表11所示。
表7:货车燃油消耗量限值
表8:半挂牵引车燃油消耗量限值
表10:自卸汽车燃油消耗量限值
(5)其他
本标准车型燃油消耗量应根据GB/T27840—2011《重型商用车辆燃油消耗量测量方法》试验和计算。建议新认证车型自2014年7月1日起执行本标准,对在生产车型预留一年过渡期,自2015年7月1日起执行本标准。
2.2 GBXXXXX-XXXX《中国重型商用车行驶工况》标准正在前期规划中
如前所述,目前我国重型商用车燃油消耗量测试方法所用的C-WTVC循环工况是以世界统一的重型商用车辆瞬态车辆循环(WTVC,WorldTransientVehicleCycle)为基础,调整加速度和减速度形成的驾驶循环工况。显然,这是一个过渡性的行驶工况方案。
毫无疑问,从长远看,我国必须有适合国情的自己的行驶工况,据中国汽车技术中心标准化研究所的消息称,目前这一工作正在前期规划中,预计中国重型商用车行驶工况开发和标准制定将在2018年前后完成。
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