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汽车驾驶节能技术研究

分类:电工职称论文 时间:2022-01-15

  摘要:影响汽车燃油消耗量的因素主要有车辆技术、道路环境条件及汽车运用等三大方面,车辆技术决定了车辆本身固有的燃油经济性水平,道路环境条件是车辆实现其较高燃油经济性的基础,汽车运用水平则是能否有效实现汽车较高燃油经济性的保障。本文通过研究明确提出了驾驶节能操作规范,运用科学合理的驾驶节油操作方法,能保持车辆在较高的燃料经济性下运行,并能使车辆已具有的动能得到充分利用。

汽车驾驶节能技术研究

  关键词:节能技术;汽车驾驶;汽车运用;操作规范;科学合理

  1 技术概要

  交通运输部公路科学研究院是交通运输部直属的大型综合性公路交通科研机构。研究院主要从事道路工程、桥梁工程、交通工程、智能交通、汽车运用工程、道路运输与物流、公路生态与环境保护工程等领域的科学研究及技术材料与装备开发。

  汽车驾驶员对车辆的操控行为是影响汽车燃油消耗的关键环节,驾驶习惯的差异对普通驾驶员驾驶车辆的燃料消耗量影响范围达 30%,职业驾驶员也会导致汽车燃料消耗量相差2%~12%。驾驶员运用科学合理的驾驶节油操作方法,能保持车辆在较高的燃料经济性下运行,并能使车辆已具有的动能得到充分利用。驾驶节油操作不需更新、改造车辆,只需在驾驶操作、车辆维护、车辆环境协同等方面进行优化、提高,就能实现节约燃油、减少废气排放,同时还能有效降低道路交通事故发生,减少车辆零部件磨损,提高车辆使用寿命等,是目前实现道路运输节能减排、保障交通安全投入少、见效快、最直接有效的重要措施之一。技术通过研究明确提出了驾驶节能操作规范,形成交通行业标准《驾驶节能操作规范》及汽车驾驶节能操作培训教材、汽车驾驶节能操作普及手册等。

  2 技术原理和实施方案

  2.1 技术原理

  影响汽车燃油消耗量的因素主要有车辆技术、道路环境条件及汽车运用等三大方面。车辆技术决定了车辆本身固有的燃油经济性水平;道路环境条件是车辆实现其较高燃油经济性的基础;汽车运用水平则是能否有效实现汽车较高燃油经济性的保障。较低的汽车运用水平,即使是高燃油经济性的车辆运行在优良的道路环境下,也无法实现较少的燃油消耗。

  汽车驾驶员对车辆的操控行为——汽车驾驶是汽车运用方面影响汽车燃油消耗的关键环节,驾驶员以最少的汽车燃油消耗实现车及装载物(或人员)空间位置安全转移的操控车辆行为,就是目前我们所倡导的汽车驾驶节能。2.2 实施方案及流程

  (1)驾驶前的准备

  行车路线设计:以行驶时间和距离最优的原则设计在熟悉城市的行车路线,尽量避开车流高峰、繁华街道、学校、医院、平交路口等交通拥堵路段。以行驶道路等级较高及距离较短的原则,设计最佳长途行车路线及备用行车路线。

  心态调整:忘记或暂不考虑对情绪有较大刺激的事件,保持理解他人、不争不抢的心理状态。

  车辆检查:环绕车辆一周,检查车身外表情况和各部机件完好状况,无漏油、漏水、漏气、漏电现象,并且擦拭门窗玻璃,清洁车身外表。

  轮胎检查:轮胎及轮胎装用应符合规定要求。剔除胎间及嵌入胎纹间杂物,轮胎气压应符合规定。

  发动机检查:风扇皮带无老化、断裂、起毛线等现象,松紧度合适;检查发动机机油量,油面应在机油尺上下限刻度间中下部。

  转向机构检查:转向机构的自由行程及松旷量不能超过车辆设计标准(一般为不超过两指)。

  离合器、制动踏板检查:离合器踏板与制动踏板自由行程应符合正常规定值,自由行程和驻车制动器的情况是否正常。

  各仪表检查:应工作正常,无故障报警信号。

  其他检查:检查并清出车内不必要的物品。

  (2)发动机起动

  电喷汽油发动机起动:无论是常温起动 (大气温度或发动机温度高于5℃时)及热起动(发动机温度在40℃以上),还是冷起动(大气温度或发动机温度低于 5℃时),启动时应将变速器挡位置于空挡(自动变速器挡位置于P挡),踩下离合器踏板(自动变速器车辆踩下制动踏板),旋动点火开关至起动位置,发动机顺利启动后松开,每次启动位置的接通时间不得超过5 s。起动过程中不应踩加速踏板给发动机提供额外的燃油。

  柴油发动机起动:柴油发动机常温及热起动时,操作方法与汽油发动机相同,柴油发动机冷起动时,应首先开启发动机预热系统,在充分预热后再按上述进行起动操作。如果一次起动未能成功,应重新进行预热。

  (3)车辆预热

  车辆预热包括发动机预热及底盘预热,预热的最佳方案是使发动机和底盘部分同时得到充分预热。

  发动机预热,非增压电喷发动机起动后在原地保持怠速运转预热20 s至1 min。增压发动机起动成功后,应先在原地保持发动机怠速运转预热1 min以上,在此期间不应使发动机高速空转。在冬天气温较低时,发动机预热时间适当延长,使发动机水温预热到40℃。

  底盘预热,发动机预热完成后 (气压制动的车辆储气罐内的气压达到行车规定),应起步以20 ~ 40 km/h 的速度行驶 1~2 km。在冬天气温较低时,低速行驶距离应适当延长至3~4 km。

  (4)起步

  平路起步,左脚完全踩下离合器踏板,将变速杆置于 1 挡位置 (有的大型货车空车时置于 2 挡位置),松开驻车制动器。随后分两个阶段进行左脚抬离合器踏板操作,前一阶段动作适当快一些,待传动机件稍有震抖,发动机声音略有变化,抬离合器踏板的动作(后一阶段)在这一位置稍作短暂停留,同时,右脚轻轻踩下加速踏板;左脚再缓慢抬起离合器踏板,车辆平稳起步。车辆起步后应在车辆移动一个车身距离内迅速加速将挡位挂到高一级挡位。

  上坡起步,左脚完全踩下离合器踏板,将变速杆置于 1 挡位置,右手拉紧驻车制动器操纵杆,右脚轻踩加速踏板,根据坡度情况提高发动机转速(坡度越大,需提高的转速越高),这时抬离合器踏板到半联动状态,当听到发动机声音发生变化时缓缓放松驻车制动器操纵杆,同时逐渐踩下加速踏板和慢抬离合器踏板,平稳起步。

  (5)换挡变速

  手动变速器,一般手动变速器有4~5个前进挡位。其中1挡、2挡为低速挡,减速增扭作用显著,用于起步、上陡坡等,油耗很高。3挡为中速挡,是汽车由低速到高速或由高速到低速的过渡挡位,车速稍快,油耗也较大,不宜长距离行驶。4挡、5挡为高速挡,由于传动比小或直接传动,车速快,油耗最低。车辆行驶时应尽量使用高挡位。根据发动机经济转速 (转速表绿色区域) 选择挡位,保持发动机转速在绿色区域的低转速下运转。不同型号车辆的发动机经济转速不同,一般汽油机的经济转速在1 800~2 200 r/min,柴油发动机的经济转速要比汽油机低。当发动机的转速高于经济转速时应及时选择高一级挡,低于经济转速时应及时选择降挡。

  自动变速器,一般自动变速器有4个前进挡位,即 D挡、3挡、2挡、1挡。D挡为自动超速挡,是汽车正常行驶挡位,燃油经济性最佳;3挡适用于在丘陵地带、弯曲道路等行驶,动力比D挡大,燃油经济性比D挡差;2挡适用于坡路行驶,动力比3挡大,燃油经济性比3挡差;1挡适用于在非常陡峭的山坡,或深雪、泥泞路上行驶,车速低,动力最大,燃油经济性最差。

  手动变速器换挡,汽车换挡变速踩下离合器踏板时,要及时抬起加速踏板;当抬起离合器踏板尚未完全接合时,不要急踩、猛踩加速踏板。升挡时应由低到高进行换挡,并做到及时、准确。降挡时应自高挡换入将要行驶的能保持发动机转速在绿色区域较低转速下运转的低挡,并做到及时、准确。

  自动变速器提前升入挡内高挡自动变速器汽车在加速时,车速提高后稍松加速踏板,自动变速器自动升入挡内高挡。

  (6)加速

  加速踏板的限度,汽车在平路行驶过程中加速,踩下加速踏板的限度不应超过加速踏板行程的3/4。汽车在平路行驶过程中,如果已踩下加速踏板行程的3/4而发动机转速不能相应增加,应稍抬加速踏板或变换低一级挡位后重新加速行驶。

  踩下加速踏板速度,踩下加速踏板的速度,以发动机的声音增高较柔和为宜。一般加速踏板由怠速位置踩至 3/4 行程位置的时间应控制在 3~4 s 左右,如果发动机出现发“闷”的吼声,应稍抬踏板。

  (7)制动减速

  减速的方法有两种,一种是依靠制动器制动,另一种是依靠滑行减速(发动机制动减速)。尽量少用或不用制动器制动,采用汽车滑行减速。

  制动器制动减速,在遇障碍物有足够的距离时,应轻踩制动器踏板进行缓慢减速。遇到紧急情况应该采用先急后松法进行制动。第一脚制动先急速踩下,当汽车随着制动的惯性点头时,马上松开制动踏板,在汽车点头刚开始回位时补上第二脚,使其不能迅速回位。

  滑行减速,较早预见到前方有障碍、转弯、会车、红灯等需要减速的地段时,抬起加速踏板,离合器保持结合状态,变速器保持在原挡位,发动机保持在点火状态,依靠发动机对汽车的阻滞力减速通过,必要时用制动器制动增加减速强度。

  汽车下陡而长的坡道时,抬起加速踏板,离合器保持结合状态,发动机不熄火,变速器挂上合适的挡位,并根据情况使用制动器间歇制动控制车速。挡位越低,发动机对汽车的阻滞力越大。

  (8)车速控制

  汽车在正常行驶时,变速器挡位应置于最高挡位,保持发动机转速在绿色区域的低转速下等速行驶。车辆正常装载行驶在平直的沥青路面时,城市公交车运行经济车速是50 km/h以下,普通车辆在50 ~70 km/h范围,高速客车在90~100 km/h范围,小轿车的运行经济车速约为60~90 km/h。

  当汽车行驶阻力增大,以及交通繁杂,不能用最高挡行驶时,应及时换入低挡并保持发动机转速在绿色区域的低转速下等速行驶。

  在预期速度下,应保持好该状态时的加速踏板位置使汽车等速行驶,避免加速踏板位置来回变化。应保持适当的车间距。在普通道路上,车间距应大于汽车2~3 s内驶过的距离;在高速公路上,车间距应大于汽车4 s内驶过的距离。汽车行驶的最高速度不应超过道路限速规定。

  (9)行车温度控制

  发动机的温度在80℃~95℃时油耗最低、扭矩和功率最大。

  发动机温度低于40℃时,不要让发动机大负荷高速运转或汽车高速行驶,达到40℃以上时开始正常行驶。长时间上坡或高速行驶等行驶状态下发动机可能水温报警时,应停车怠速或小负荷、低速行驶,让发动机温度慢慢降到正常区域。

  (10)转向机构控制

  操纵汽车转向机构要平顺,避免急转弯、突然变向等。在汽车行驶过程中,应保持汽车直线行驶,避免来回转动方向盘。变更车道时,应在确认前后左右的车辆处在安全距离的情况下,开启左转向灯,夜间还须变换使用远、近光灯,然后平稳地转动方向盘以较大的行车轨迹缓加速驶向另一车道。如果变换车道是为了超车,在超车后要返回原车道。应尽量减少频繁变更车道驾驶。

  (11)特殊路段驾驶

  遇到坡路时,应提前预测坡度和坡长,判断要用的挡位及速度,在上坡前500 m应轻微加速,坡道中保持加速踏板位置,尽量靠车辆惯性冲到坡顶。车辆依靠惯性不能冲到坡顶时,应在车辆还有一定速度时及时换入低一级挡位,避免坡路停车重新起步。

  通过隧道时,在距隧道入口50 m左右,应开启前照灯、示宽灯、尾灯,仔细观察前方情况以及引起后方车辆的注意;驶到出口时,握稳转向盘,避免隧道口处的横向风引起车辆偏离行驶路线;驶出隧道后,在明适应过程中不加速。

  在拥挤路段驾驶,车辆处于频繁的起步——停车的循环行驶状态,应在车辆起步后立即摘挡或踩下离合器踏板,依靠车辆惯性行驶,避免起步后猛踩加速踏板再制动停车的驾驶方式。

  (12)空调使用

  气温适宜,车速低于60 km/h时,应开窗通风,或只用空调的通风功能。当车速超过80 km/h时,应关闭车窗开启空调调节车内空气,且温度不应设定过低。

  (13)行驶中的检查

  在行驶过程中应经常注意察看车上各种仪表,察听发动机及底盘声音,如发觉操纵困难、车身跳动或颤抖、机件有异响或异常气味、水温异常时,即应停车检查进行必要的调整和修理。

  行驶中发动机动力突然下降,应立即检查是否冷却液或机油量不足引致发动机过热所致 (注意水温高时不能打开水箱盖)。

  行驶中方向盘的操纵忽然变得沉重并偏向一侧,应检查是否因其中一边轮胎泄气所致。检查冷却液和机油量,有无漏水、漏油,气压制动有无漏气现象。检查车轮制动器有无拖滞、发咬或发热现象,驻车制动器作用是否可靠。检查转向、制动装置和传动轴、轮胎、钢板弹簧各连接部位是否牢固可靠。

  (14)熄火停车

  当汽车停止行驶后,应尽量减少发动机怠速空转时间,及时使发动机熄火。非增压发动机车辆一般停车在1 min以上,应使发动机熄火。如果汽车经过高速或爬长坡行驶后,发动机温度很高,先怠速运转 30 s 以上后熄火。增压发动机车辆停车后不能立即熄火,应保持发动机怠速运转3 min以上,待发动机充分冷却后熄火。在路口等停车等待通过的过程中,应根据交通信号灯计时器判断停车时间,停车时间如果超过1 min,应将发动机熄火。如果信号灯没有计时显示,车辆排队在偏后的 (3辆车以后)应该发动机熄火。

  停车时要准确判断位置,应做到一次停车到位,减少停车时的移车次数。避免停在上坡、积水、结冰或松软的路段上。冬季中途停车时间较长时,避免车头迎风停放。

  (15)收车后的检查

  检查有无漏油、漏水、漏气现象,视需要补充燃油、润滑油和冷却水。检查轮胎气压,清除胎间及表面的杂物。检查风扇等皮带的松紧度以及完好情况,必要时应进行调整。检查轮胎螺母和半轴螺母是否松动。打扫车厢和驾驶室,清洗底盘,擦拭发动机、各部附件和清洁整车外表,同时察看各部有无破损。当每行驶1千公里时,驾驶员应自己清除空气滤清器的灰尘。

  2.3 与同类技术相比的主要创新点

  (1) 首次将汽车驾驶节能归纳总结为10大原理。本项目首次科学系统地将汽车驾驶节能归纳总结为10 大原理,即驾驶员应做到“车况正常、心态平和、路线最佳,平稳起步、及时升挡、车机同热,挡位准确、转速最优、切忌高速,操控平顺、直线等速、预见驾驶,合理空调、长停熄火、入位准确”。

  (2) 首次系统、全面、整体的对节能驾驶技术进行研究。本项目根据汽车理论,对影响汽车燃料消耗量的因素进行全面剖析,系统分析人、车、路以及环境等方面的和谐、统一,从驾驶操作、车辆维护、车型选择三个方面提出汽车驾驶节能操作规范,实现人对车辆的最优化运用。

  (3) 建立了完善的推广应用体系。本项目通过研究制定了与本项目结合密切的适用教材及政策规范,以政策为引导,教材为辅助,并配合社会宣传、竞赛、活动等多种手段,可以有力促进项目成果的推广应用,保障理论研究向实际使用的有效转化。

  2.4 技术应用关键点

  (1) 加强人员培训,严格按照节能驾驶操作规范进行驾驶操作。

  (2) 设立科学的油耗考核制度,促使驾驶员积极应用节能驾驶操作规范。

  2.5 技术可靠性

  该技术通过指导驾驶员的驾驶操作取得良好的节能效果,也可大幅度增加行车安全性,并已形成交通运输行业标准,技术成熟可靠。目前,该技术已在江苏多个大型道路客货运企业推广应用,效果良好。此外,该技术适用于所有道路运输车辆。

  3 技术效益分析

  3.1 节能低碳效益分析

  本项目的节能驾驶操作经试验可以取得明显的节能减排效益和经济效益。通过某市对 2 万余名职业驾驶员进行“节能驾驶操作”培训,经过培训的人员平均节油5%。若按每车年行驶10万公里,平均油耗20升/百车公里计算,2万名驾驶员每年可节省柴油2 000万升,折合24 190 tce,减少温室气体CO2 排放约60 306吨。

  3.2 经济效益分析

  2万名驾驶员每年可实现节油2 000万升,按照燃油价格 5.5 元/升计算,每年可实现直接的经济效益1.1亿元。

  3.3 社会效益分析

  汽车驾驶节能操作技术以柔和、预见性驾驶等为核心,采取汽车驾驶节能操作可以使具有不良驾驶习惯的驾驶员节省燃油达到 10%~30%,而且有利于提高汽车行驶的安全性,避免、减少道路交通事故的发生。

  本技术可为教练员学习和掌握驾驶节能操作技能和相应的教学能力奠定基础,进一步完善驾驶员节能培训教学,从源头促进驾驶员节能意识和节能驾驶习惯的养成。

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