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系统分析工信部认证油耗到底有多离谱

时间:2019-05-27 来源网站:合肥汽车网

系统分析工信部认证油耗到底有多离谱?

2018年中,著名自媒体人38号车评和长城汽车吵架,VV7油耗事件闹得沸沸扬扬,让我想起了之前做的关于真实油耗的研究,油耗测试这个问题自各国政府开始考核油耗限值的时候起,就是一个颇具争议性的话题,本文是对油耗测试方法发展历程的回顾、以及工信部油耗与实际油耗差异的粗浅分析,根据多家汽车站(如汽车之家、易车等)消费者所填写的44万条真实油耗数据进行测算,2016年行业实际与认证的油耗平均差异为26%,且呈现背离趋势。

1.研究背景

汽车行业的油耗管理对于我国实现节能减排、维护能源安全、推动汽车行业可持续发展有着重要意义。随着我国经济持续快速发展,2016年全国机动车保有量达到2.95亿辆,带动石油资源消费量逐年攀升,其中汽车用汽柴油消费占全国总量的比例已达到70%以上。与此同时,我国石油对外依存度由2003年的36.0%上升至2016年的65.5%。 自2013年起,我国建立了乘用车燃料消耗量管理体系,先后发布燃料消耗量试验方法、限值及标识等多项强制性法规,2013年工信部出台《乘用车企业平均燃料消耗量核算办法》,对企业平均燃料消耗量实行全面管理。于2016年1月1日正式实施的乘用车燃料消耗量四阶段标准,要求2020年乘用车平均燃料消耗量达到5.0L/100km。

我国现行的汽车行业油耗管理体系的主要依据是工况油耗。

从2010年开始,我国实施《轻型汽车燃料消耗量标识管理规定》,要求所有汽车生产企业和进口经销商,在其汽车产品销售时均需粘贴“汽车燃料消耗量标识”(俗称黄标签)。“汽车燃料消耗量标识”所标注的油耗包括市区油耗、市郊油耗以及综合油耗,油耗数值是根据GB/T19233《轻型汽车燃料消耗量试验方法》测定获得的。我国现行的测试方法采用NEDC循环工况(如图1所示),分市区、市郊两部分,分别模拟车辆在城市市区道路和市区以外其它典型道路条件下的行驶状态。通过测量车辆在上述工况下的二氧化碳、一氧化碳和碳氢化合物的排放量,计算得出市区、市郊和综合燃料消耗量。综合工况燃料消耗量被用于汽车强制性产品认证、产品公告目录申报、企业平均燃料消耗量管理等政策,是我国汽车行业节能管理体系的重要内容。

图1 NEDC试验工况

然而消费者实际使用车辆时所产生的真实油耗,受到消费者个人驾驶风格、道路拥堵情况、当地气候差异等因素的影响,往往与工况油耗存在着一定的差异。

任何实验室试验和道路试验都不能完全模拟所有驾驶者的实际驾驶状态,由于气候条件、道路状况、油品质量、车载电器使用、交通拥挤程度以及驾驶习惯等方面的差异,消费者实际驾驶中的燃料消耗量会与“汽车燃料消耗量标识”上标示的工况油耗存在一定的差异。我国国土幅员辽阔,覆盖高原、沙漠、丘陵等多种地理特征,南北气候差异巨大,同时由于地域发展差异较大,沿海与内陆城市面临截然不同的用车环境。而国外机构对真实油耗的长期跟踪也证实了这一点,欧盟年乘用车工况油耗与实际油耗的差异从9%上升至42%。

因此,评价真实油耗与工况油耗的差异,对于汽车行业节能减排工作的效果评价以及后续政策的调整与制定都有着重要的意义。

机动车燃油消耗量目前已位居我国燃油消耗量之首,为深入贯彻我国节能减排国策,降低交通领域碳排放水平,有关部门基于工况油耗建立了由油耗限值、油耗公示、企业平均油耗管理等组成的汽车行业节能管理体系。但如前文所述,工况油耗不能反映车辆在使用过程中的真实油耗水平。

而欧美发达国家已经开始就这一问题进行修正:欧洲相关机构与各国政府引入了WLTP工况、改革了整车型式认证体系;美国则由EPA(美国环保部)建立真实油耗数据站,收集由消费者上传的真实油耗数据并向社会公示,同时引入真实油耗影响因子测算方程,对工况油耗进行修正。

随着乘用车保有量逐年增加以及燃油价格的攀升,消费者对汽车油耗的认识不断提高,节能减排的观念逐渐深入人心。结合互联技术的发展,各个汽车站、论坛、软件等均设立了上传真实油耗的板块,越来越多的消费者开始记录自己在实际驾驶中产生的油耗,大量真实油耗数据的积累为研究油耗差异提供了基础。因此识别车辆的实际油耗水平,能够为评估已有节能减排政策的实施效果及其对社会节能减排的贡献提供更准确、贴近现实的途径,为后续节能政策的调整与制定提供理论依据和数据支撑。

2 研究方法与数据基础简介

【2.1研究方法】

研究对象以M1类乘用车为主,车型涵盖年款汽油、柴油、混合动力等多种燃料类型的车型,所有车型均为在中国境内生产并销售的汽车产品。

从年份、地域、技术、品牌等多维度研究车辆的综合工况油耗与实际油耗的差异。其中综合工况油耗来源于工信部中国汽车燃料消耗量站,真实油耗数据来自于多家汽车站、论坛上消费者上传的实际驾驶油耗数据。

【2.2数据来源及样本介绍】

收集真实油耗数据主要通过两类站,一是汽车之家类型的综合性汽车站,以车主自行填报的油耗数据为准;二是具有软件背景的站,如小熊油耗通过持续跟踪消费者实际加油量与行驶里程进行真实油耗测算。

通过对国内主流汽车站的分析,筛选了部分具有较多数据样本的站,通过多种方法收集年车型真实油耗数据样本。对数据进行处理,删除缺失字段与无效数据,同时剔除油耗异常值,最后可用样本约为43.7万条数据。

总体来看,数据样本覆盖55家国产企业,其中合资与自主企业数量约为1:1。轿车、SUV样本量充足,能切实反应我国乘用车真实油耗与工况油耗的偏差。MPV样本量近1.1万份,基本可以满足调研需求。样本中汽油车(包括混合动力车型)占比高达98.58%。

3 油耗差异分析

【3.1整体油耗差异】

车型油耗差异呈现逐年扩大的趋势,轿车差异高于SUV和MPV车型,混合动力车型油耗差异低于常规汽油车。

依据数据样本计算各年份车型平均工况油耗与真实油耗,可见两者呈现相背离的趋势,工况油耗逐年降低,而真实油耗逐年攀升。行业平均真实油耗与综合工况油耗的差异呈现逐年扩大趋势,从2010年的12.6%扩大至2016年的26.1%,年均增幅约为27%,而年车型平均油耗差异达到20.1%。2016年行业油耗差异快速增长,自主与合资企业油耗差异分别为22.7%和28.7%,同比增幅超过5%。

数据来源:根据汽车站数据统计

图2行业平均油耗与油耗差异变化趋势

年轿车、SUV和MPV车型真实油耗与工况油耗平均差异分别为20.8%、19.5%、9.8%,轿车与SUV车型趋同,MPV车型差异较小。2013年后,轿车平均油耗差异快速增长,2016年达到29.1%,高于行业平均值3个百分点。

数据来源:根据汽车站数据统计

图3分车型油耗差异变化趋势

分燃料类型看,汽油车平均油耗差异为20.1%,为各传统能源车型中差异最大的车型,非插电式混合动力车型平均差异为12.3%,柴油与双燃料车型平均差异均为3%左右。值得注意的是,插电式混合动力车型油耗差异高达129%,远高于其他车型,其油耗差异主要来自于现行的工况油耗计算方式,以及消费者实际使用过程中纯电动模式使用比例较低等因素影响。

数据来源:根据汽车站数据统计

图4分燃料类型车型油耗差异变化趋势

【3.2 地域油耗差异】

由于地域差异导致气候、地理、道路状况等因素不同,从而使各地区车辆油耗差异不同,北方高于南方,沿海高于内陆,一线城市高于其他城市。

通过分析全国各地消费者提交的真实油耗数据,对各省油耗差异进行加权统计,绘制中国油耗差异地图。从该地图可看出气候条件、地理环境及城市化程度差异均对油耗产生显著影响。

受气候寒冷、暖风空调使用频次高等因素的影响,东北地区的黑、吉、辽三省油耗差异位居全国之首。上海、浙江、广东由于城市化水平高,交通拥堵情况多,油耗差异紧随其后。受高原气候影响,西藏、宁夏、云南等省份油耗差异低于行业平均值,西藏真实油耗与工况油耗差异仅为6.9%,为全国最低。

数据来源:根据汽车站数据统计

图5中国油耗差异分布地图

综合来看,东北地区车型油耗差异最大,平均值为26.44%;西部地区油耗差异最小,平均值为16.77%;东部地区和中部地区油耗差异平均值分别为20.6%和20.21%,地域差异明显呈现北方高于南方、沿海高于内陆的趋势。按照城市等级区分,一线城市油耗差异为26.4%,二线和三线城市分别为20.6%和20.2%,四线及以下城市为16.8%,可见油耗差异与城市化水平和道路拥堵状况成正相关。

数据来源:根据汽车站数据统计

图6分地区与城市等级油耗差异趋势

【3.3 技术油耗差异】

采用新型动力总成及节能技术将导致油耗差异增加,其中自动挡相较手动挡车型,涡轮增压相较自然吸气车型,以及采用怠速启停技术的车型,其油耗差异均更高。

(1)变速箱类型差异

自动挡车型油耗差异较手动挡高,年自动挡与手动挡车型油耗平均差异分别为25%和12.6%,且两者差异逐年扩大,2016年手动与自动车型真实油耗与综合工况差异幅度高约14个百分点。

数据来源:根据汽车站数据统计

手动与自动变速箱车型油耗差异变化趋势

近几年随着变速箱技术的发展,手动挡和自动挡在动力供给方面的差距逐步缩小甚至可以忽略,油耗差异大多是由于不同驾驶技术与习惯造成的。此外,自动变速箱在油耗试验时可通过工程师进行专门标定应对固定的测试工况,以获得一个最为理想的工况油耗,同时双离合等先进变速箱使用规模扩大,也导致自动挡车型油耗差异增大。

数据来源:根据汽车站数据、“乘用车燃料消耗量数据管理系统”统计

图8细分变速箱种类车型油耗差异变化趋势

从细分变速箱种类车型的油耗差异来看,搭载双离合变速箱的车型油耗差异高达约27%,为自动挡车型中差异最大的变速箱;油耗差异最小的变速箱类型为无级变速箱,约为23%。

(2)进气形式差异

近年来,受世界各国油耗法规加严的影响,小排量涡轮增压发动机搭载率逐步升高,其中以大众最为典型,型号为EA111的1.4T发动机于2012年大规模布局高尔夫、速腾、途观等畅销车型,各国厂商随后纷纷积极布局小排量涡轮增压发动机。小排量增压发动机较同排量的自然吸气机型,具有体积更小、重量更轻、动力更强等优势,且小排量增压发动机在稳态工况下油耗测试结果更好

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,在以排量划段的消费税等方面也更具优势,故虽然有涡轮迟滞等缺点,依然深受企业和消费者的青睐。

年涡轮增压车型较少,主要为通用及大众的少量车型。年涡轮增压车型平均油耗差异较自然吸气车型约高10个百分点,2016年自然吸气车型真实油耗与工况油耗差异为21.6%,而涡轮增压车型则达到31.9%。

数据来源:根据汽车站数据统计

图9涡轮增压与自然吸气车型油耗差异变化趋势

(3)装载怠速启停的差异

怠速启停作为一项新技术,通常搭载于中高配置车型,旨在城市拥堵路况占比较多、车辆怠速时间较长的使用情景下,提供更好的节油效果。该项技术是在长时间怠速时将发动机熄火以实现节油,故怠速时间的长短将是影响其实际使用效果的重要因素。由于频繁怠速启停会影响乘坐舒适性,部分驾驶者倾向于将该功能关闭,导致其实际节油作用降低。在业界也有关于现行测试工况是否客观反映该技术实际节油效果的争议,在欧、美等国,怠速启停是作为一项循环外技术,可给予额外的企业平均油耗核算优惠。

国内怠速启停技术引入较晚,2012年起部分车型开始搭载怠速启停技术,从年车型来看,搭载怠速启停技术车型的油耗差异较未应用该技术车型油耗差异高12个百分点。2016年样本中,未应用怠速启停车型占比为85.72%,应用怠速启停车型占比为14.28%。未应用怠速启停车型的真实油耗与工况油耗差异为22.8%,而搭载怠速启停车型的油耗差异则达到34.7%,高出前者约12个百分点。

数据来源:根据汽车站数据统计

图10是否装载怠速启停车型油耗差异变化趋势

从结果看,搭载怠速启停技术的车型真实油耗与工况油耗偏差更大,其节油效果在油耗认证试验中被放大。

【3.4 品牌油耗差异】

自主企业整体油耗差异较合资企业更小,各企业车型油耗差异总体呈现波动中上升的趋势,大排量豪华车品牌油耗差异相对最大。

自主与合资企业油耗差异差距较为明显,除2012年各企业大量投放新产品导致自主与合资企业油耗差异集中于16%左右之外,其余年份油耗差异均呈现合资企业高于自主企业的趋势,其中自主企业平均油耗差异为16.6%,合资企业为21.9%。

2016年,行业油耗差异快速增长,自主和合资企业油耗差异分别为21.7%和29.7%,同比增幅均超过5%。

数据来源:根据汽车站数据统计

图年分车型油耗差异变化趋势

在统计的50个品牌中,平均油耗差异为20%,处于平均油耗差异以上的品牌数为15个,其中合资品牌10个,油耗差异最大的六家企业依次为捷豹路虎(46.8%)、宝马(45.4%)、沃尔沃(43.63%)、奔驰(40.6%)、福特(31.1%)、吉利(29.8%);油耗差异最小的六家企业依次为东南(10.8%)、一汽(12.8%)、日产(13.4%)、北汽(13.5%)、奇瑞(15.0%)、东风(15.4%)。油耗差异较大的企业多以大中型车和豪华型车为主,由于排量较大,若消费者存在激烈驾驶的习惯,则极易导致此类车型真实油耗远超工况油耗。同时,油耗差异较小的品牌,其产品结构主要以微型车、小型车和紧凑型车为主,且手动变速箱车型比例较高。

数据来源:根据汽车站数据统计

图12典型合资企业油耗差异变化趋势

各品牌技术路径以及车型投放年份的差异,对油耗差异影响较大,部分企业呈现出较大波动,如大众在2012年大规模引入1.4T发动机后,油耗差异明显下降。但总体来说各品牌油耗差异均呈现逐年扩大的趋势发展。值得注意的是,丰田的混合动力车型油耗差异比传统能源车小约10个百分点,随着此类产品产销量占比提升,油耗差异将有所降低。

数据来源:根据汽车站数据统计

图13典型自主企业油耗差异变化趋势

自主品牌油耗差异较低,但部分企业油耗差异逐年扩大,2016年多家自主品牌油耗差异达到30%左右,与合资企业平均水平持平,而上汽与长安2016年油耗差异同比下降5%以上。

4、真实油耗与工况油耗差异评价结论

【4.1油耗差异评价总结】

油耗差异是由汽车油耗测试方法的局限性决定的,我国油耗差异与国外情况类似,均呈现逐年扩大的趋势,总结如下四大特征。

(1)车型真实油耗与工况油耗差异逐年增长

从2010年开始,车型平均真实油耗与工况油耗差异逐年扩大。受油耗法规加严的影响,企业在降低工况油耗方面投入大量精力和财力,但在消费者实际使用过程中,真实油耗下降速度有限。

(2)地区油耗差异明显

从各地区油耗差异可看出,地理、气候、城市拥堵情况等因素都将带来显著的油耗差异,由于气温影响,北方城市油耗差异高于南方城市;东部沿海地区、中部地区、西部高海拔地区油耗差异依次减小;典型拥堵城市如北京和上海等一线城市,油耗差异水平较高。以上结果表明车辆冷启动、低温下车内空调使用和高海拔等因素对油耗差异影响较为显著。

(3)运用新技术往往带来油耗差异增加

采用先进的发动机技术及变速箱,理论上可提高燃烧和传动效率,使整车动力性能更强,节油效果更好。但真实油耗与工况油耗差异表明,各项技术对降低真实油耗的作用被夸大,工况油耗下降速度高于真实油耗下降速度。

(4)自主品牌整体油耗差异更小

自主品牌平均油耗差异比合资品牌低6个百分点以上,其中大排量豪华车品牌油耗差异比其他品牌更大。

【4.1 油耗差异产生原因分析】

油耗差异主要来自循环工况、测试规程、节能技术以及驾驶者主观因素等。对于真实油耗与工况油耗差异产生的原因,国内外已达成部分共识,结合前文分析,总结以下四类原因:

(1)循环工况因素

我国现行油耗测试工况源于欧盟20世纪70年代定型的NEDC循环工况,该工况由市区和市郊两段测试工况组成,其中主要包括怠速、匀加减速、匀速等多段稳态测试工况,由于测试工况过于简单,已无法模拟我国复杂的实际用车环境。

(2)油耗测试流程带来的误差

油耗测试是按照统一的测试规程,在底盘测功机上进行测试,部分条件未能按照真实驾驶情况进行测试,如道路负载、沉浸温度、空气阻力等,均无法与实际驾驶环境一致。

(3)新型“应试”节能技术的运用

由于我国汽车节能管理是以工况油耗为基准,企业研发是以降低工况油耗为主要目标,引入的各项节能技术以“应试”为主要目的,忽视了实际使用环境对油耗的影响,故从结果上看,采用各种新型节能技术的车型反而油耗差异更大。

(4)驾驶者主观因素

不同驾驶者有不同的驾驶习惯,同时气候、地理、道路状况等差异导致空调、座椅加热、大灯等车载电器使用频率有差别,影响油耗差异。

【4.3 汽车节能管理政策展望】

世界各汽车强国针对缩小油耗差异采取了一系列措施,我国也将于油耗五阶段管理周期内对测试方法进行改进,提高工况油耗的真实性。

工况油耗是各国型式认证车辆油耗的基础,具有公平性和权威性,采用固定的测试工况和试验流程进行测试获得工况油耗是世界通用的做法。因此工况油耗与真实油耗的差异无法完全消除,只能通过改进测试方法,尽量模拟实际驾驶环境,以期减少差异。

世界各汽车强国针对缩小油耗差异,采取了相关措施,如美国设置了五种循环工况,涵盖了激烈驾驶、使用空调、光照等用车,分别对各个工况进行试验并对油耗进行加权计算,获得该车型的工况油耗。还建立了真实油耗数据平台,由消费者自行填报真实油耗数据,并向社会公开。同时设置相关换算公式,将工况油耗转化成真实油耗参考值,并在油耗标签上进行标识,为消费者提供参考。

欧盟在2017年将正式引入WLTP工况,该工况相较于NEDC工况多了多个瞬态运行的区间,以提高与实际驾驶环境的相似性,同时受柴油车“排放门”的影响,除排放测试外,也考虑在油耗测试引入RDE测试规程,先期将于在用车符合性测试中导入;同时计划对汽车产品型式认证体系进行改革,打破检测机构对于企业资金和实验室资源的依赖。

我国从2020年之后将开始第五阶段油耗管理,届时将继续采用单车限值与企业平均油耗管理模式,并对油耗测试方法进行修订,其中最大的变化是将可能引入针对我国实际道路行驶情况研发制定的中国循环工况测试标准。该工况是基于全国20个城市的工况测试与采集,借鉴了WLTP工况制定过程中数据采集以及处理的相关经验。目前该工况尚未最终定型,有待有关部门正式出台。

数据来源:国六排放标准征求意见稿编制说明

图15中国工况速度-时间图

欧盟的相关研究成果显示,2020年由NEDC工况转换成WLTP工况后,预计欧盟新车真实与工况的碳排放差异(等同油耗)将从49%下降至23%,取得显著改善。中国工况与WLTP工况在短行程与怠速区间等方面相一致,具有相同的特征,预计五阶段我国油耗测试由NEDC工况切换至中国工况后,真实油耗差异也将得到改善。