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油耗,到底要听谁的?

作者:车猫 2016年05月11日

我们在买车的时候,在4S店里往往会看到,汽车前挡风玻璃上贴着这样的一个(shi)黄色的标签。这个标签在汽车上市之前必须出具,全名为“汽车燃料消耗量标识”。

当然,绝大部分人会连看都不看一眼,有些人则会大致记下这个数据,而一些有心人会把这个标识的油耗去对比自己行车电脑上的油耗——然而这样做的后果是,往往,自己跑出来的油耗值都是偏高的。于是心就自然会冒出这样一个念头:这个工信部标识不可靠,甚至进而对这个标准的评定产生怀疑。

油耗,到底要听谁的?

当我们忙于抨击这个测试的结果时,有没有想过,这个“不靠谱”的数据,是怎么得来的?


Part 1:驾驶循环(drive cycle)

——老师,什么叫驾驶循环?

——这位同学,我先问你哈,汽车的油耗怎么出来的?

——靠,这个还用你问,开出来的呗!

——那,怎么开出来的?

——啊?


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你想啊,你细想,你开车的时候都在干啥?听郭德纲逗弄于谦?和后排丈母娘拌嘴?还是打开车窗看青青的草原蓝蓝的天?其实,你一直在让车加速,匀速,减速,停,加速,匀速,减速,停…

没错,这就是你真正影响这车油耗的主要行为。当然我承认,你打开收音机耗电(也就是通过发电机额外消耗一部分燃油),你后排坐个体重超重的丈母娘耗油,你打开车窗吸雾霾的时候风阻系数提升了也耗油。但是,你对于这车驾驶行为的控制,是对油耗最大,也是最根本,最基础的影响。

当我们对一辆车的油耗进行测试的时候,我们无法统计到底你的车里收音机音量开几档、窗户开多大、丈母娘体重多少,但是我们可以控制的变量,就是这简单的加速-匀速-减速-停…一辆车从走下生产线的那一刻起,就这样周而复始,周而复始的走完它的全部寿命。这个周而复始的过程,构成了一个循环,就是我们所谓的“驾驶循环”。这也是我刚才说的,这就是,这车的油耗怎么开出来的。

我们常常在一些杂志或者广告上,看见这辆车有一个参数,叫“90km/h等速油耗”。这个数据为什么取“90km/h等速”呢,因为对于绝大多数车型来说,这个驾驶状态是最省油的状态。


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——我有个问题,汽车还转向呢?还倒车呢?

这是个好问题。实际上,汽车转向的确会增大这辆车的行驶阻力。这个阻力主要来自于车辆转向时,轮胎要提供额外的向心力,这导致了轮胎的形变,加上转向时的车身侧倾和重心变化,也就增大了其滚动阻力。

但是经过千百次实验,我们知道,首先,家用车的行驶环境中直线行驶和极大曲率半径的低速转向占据了绝大部分,因此转向所导致的额外油耗几乎可以忽略不计。同样,回答你的第二个疑问,倒车的时间,相对于整辆车的行驶里程,其占比就更小了。

——哦,明白了,老师您继续。

那么回到刚才我们说的问题。如果我们已经知道这车的驾驶循环是这样的一种循环,他让这车不停地加速匀速减速停车加速匀速减速停车,这就是我们几十万公里来,让车干的事情。当我们利用统计学的知识,把大量的驾驶员的驾驶行为记录下来,统计他们的特征,就能达到一个典型的驾驶循环。

这个驾驶循环,由大量的,不同的加速,匀速,减速,停车构成,他们就代表了一种典型的驾驶行为。用这个驾驶循环,就描述了一辆车一辈子所做的事情,也就是他这一辈子吃下去的燃油所带来的驾驶行为。

那么这辆车的油耗都消耗到哪儿去了呢?换言之,发动机为了达成这些条件,都做了怎样的努力呢?


Part 2 :汽油去哪儿了?

汽油当然是被发动机喝(烧)了啊!

那么问题来了,什么时候喝得多呢?当然是我们深踩油门的时候喝得多。

深踩油门,节气门进一步打开,进气量加大,对应的,喷油嘴喷出更多的燃油,燃烧,做功,释放更大的动力。当我们完成一个驾驶循环的时候,当汽车加速时,他首先要克服的是加速阻力。

根据牛顿老头子提出的运动定律,物体在某一方向上所受合外力等于其加速度与质量在这一方向上的乘积,也就是说,对于同样质量的车,想要加速更快,发动机就要喝更多的油,使更大的劲儿~。当然,这还涉及到车辆转速与变速器传动比,终传比,甚至轮胎直径等内容的关系。

那么在车辆高速行驶的时候呢,速度越快,风阻越大,而且是成指数关系的。所以在高速匀速行驶的时候,空气阻力成了汽车发动机主要克服的外力之一。在减速时,转速逐渐下降,燃油消耗也随之变化。当车辆停止时,我们认为此时发动机在怠速状态,注意,此时发动机并不是最省油的状态哦~

——老师,你说的这些和驾驶循环有什么关系啊?


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啊哈,你想啊,你细想,你细细想。

不同的驾驶行为,带来不同的油耗表现。而不同的驾驶行为,又体现在不同的驾驶循环中。换言之,不同的驾驶循环,就有不同的油耗水平。前面说了,驾驶循环是一个从大量大量大大大量驾驶员的行为中中总结出的一个具有特征性的循环,这种油耗,就具有针对这一类驾驶行为的普遍性。

但是不同的驾驶环境有不同的驾驶循环啊?没错,像城市公交车,可能开到报废一辈子上不了60km/h,但是有些跑长途的重型卡车可能生命周期中会有一多半的时间跑在高速公路上。这就是驾驶循环的多样性,换言之,驾驶循环有很多种,他们测得的油耗结果也不同。


Part 3:多种多样的驾驶循环

驾驶循环由于其多样性,在汽车试验学中早已被标准化,制定成法规。各地的标准也多有不同,这其中,也不免相互借鉴的部分。就像最开始我们说的工信部循环,实际上,它采用的是NEDC循环,也就是New European Driving Cycle,新欧洲驾驶循环。这个驾驶循环的图长这样:


5.jpg


横坐标是时间,纵坐标是车速。我们能看到,在前850秒左右的时间里,这个工况在尽量模拟一个城市路况,不停启停启停。而在后半段,则描述了一个高速公路的路况,最高速度为120km/h。这看上去很完美,实际上这不是一个很好的,很有代表性的驾驶循环:

首先,所有的加速和减速都是均匀的,这就非常不符合我们的日常驾驶行为。

其次,在城市工况,大约得有约数十秒的匀速工作状态。实际上这是极为不可能也不现实的。诸位在日常市内驾驶时,怎么可能连续数十秒卡着50Km/h的城区限速开啊…

那么,参考我的part II,这种大量的匀加速匀减速匀速工况,实际上是一个非常非常省油的情况…来来如果你不理解的话咱们创建个场景哈:

比如今天Z君要出门,吻别老婆之后他开着自己的改装宝马M3以一个非常非常均匀的速度优雅的加速到30km/h,保持了大约10秒,然后又非常非常均匀的把速度降到0,等了8秒红灯,然后再次以同样的均匀加速度,优雅的加速到50km/h,保持了20秒,又以非常非常均匀的减速度优雅的把速度减到0,又等了8秒红灯,以此循环4次,到了单位。这很优雅,很理想,很省油,但这可能吗?


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实际上是,Z君是早上因为生活琐事和老婆吵了一架,然后到了自己的1.0L两厢二手夏利车里先狠狠地轰了一脚油门。然后在小区门口因为有腿脚不灵便的老大爷而以3km/h的速度爬行了50米。之后由于前方修路,某个红灯格外的长,等了一分钟才放行。最后由于上班要迟到了在最后的红绿灯路口又非常不优雅的急加速并且稍微超过了限速。这种情况下的油耗显然要比上面那种理想状态要高得多得多(不要在意改装M3和1.0L夏利之间的差别这种细节)。这也是为什么我们的工信部油耗总是显得偏低的原因。

——老师,既然这么不靠谱,为什么我们还要用它?

答案一会说,我们先往后看。我们可以再来看看美国的FTP-75循环,如下:


7.jpg


这个看上去就复杂多了不是吗~加速度,急速,怠速时间都是剧烈的变化,这就给这辆车一个更为苛刻的驾驶环境,相对而言,他的工况更复杂,从而,也带来了更高的油耗。没错,那么我们再来看看日本的10-15 mode循环:


8.jpg


又是一个较为理想的循环,不过注意,这个循环的速度较NEDC要低一些,甚至更平缓一些。当然,这个油耗的测试,想必也是要比实际驾驶情况低一些的。

——老师,那这些循环既然这样简单,他们有什么用啊?你还没回答我的问题呢?


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其实呢,如果对于测试不同种车型,都采用同样的标准,那么,这样的结果就是有可比性,也有参考性的。这就是为什么很多驾驶循环,看上去离实际生活差得很远,实际上他们却能够有效地对比出不同种车型不同调教之间的油耗差距。

也就是说,驾驶循环的设计,其实是要让不同车型之间的油耗差距变得显著,变得有参考性,而不是要非常,完全,特别忠实的反应一个实际的驾驶行为。驾驶循环没有好坏之分,不代表FTP-75就一定多么优秀,NEDC和10-15mode就多么不切实际。

实际上,经过工程师们大量的分析和计算,这样的驾驶循环,能够在不过多占用模拟时间和资源(也就是研发成本)的前提下,有效而显著的表达出不同车型,不同调教在同一驾驶循环下的燃油经济性差异,并且,最重要的一点是:

遵循于这些驾驶循环为标杆的车辆调教与设计优化,是能够有效的提升实际驾驶中燃油经济性的。没错,这才是这些驾驶循环的设计方法,而不是拼命地想要去模拟一个真正的驾驶员行为,那属于自动驾驶的范畴。

那么,当消费者再次在4S店里面见到开头所述的那种黄色标识的油耗,用它们来对比我们的日常驾驶是没有意义的,这并不是这些驾驶循环设计的初衷。相反,作为消费者,用这些油耗数据去做参考,来比较不同车型之间的油耗,才是具有可比性的。这也是工信部希望消费者知道这些测试数据的原因。

实际上,从这个意义上讲,这个油耗测定,是非常靠谱的。  

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