第二章 汽车的燃料经济性试验.doc

第二章 汽车的燃料经济性试验汽车燃料经济性是汽车最主要、最基本的性能之一，是汽车设计师进行汽车设计的主要参数之一。2.1 等速油耗试验2.1.1 道路试验方法：试验条件应遵守第章1.1节讲述的般性试验条件的规定，油耗试验装载质量采用半载。等速行驶燃料消耗量试验是测定汽车燃料消耗量的最基本的试验方法，世界主要汽车生产国家都使用这种试验方法。该方法简便、易于操作，试验精度高，且受外部影响小（主要是驾驶操作影响）。试验道路应选择平坦、坚实的铺装路面，路段长度为500m，并且在路段的两端各延伸50m作为稳速段。测量区段应使用标杆做出明显标记。本试验一般使用汽车的常用档位，即直接档。对于设有超速档的汽车，应进行超速档和次高档两个档位的等速行驶燃料消耗量的测定。最高档位等速燃料消耗量试验车速一般是，从20km/h开始（当该车最低稳定车速高于20km/h时，可从30km/h开始），每增加10km/h的车速定为一个试验车速，直到该档最大车速的90%时止。每个档位至少测定5个试验车速，每一车速往、返各进行两次，两次试验间隔尽可能短，以保持发动机及其他总成的热状态不变。在试验操作中应注意下述几点：2.1.1.1 汽车驶入测量段前50m应达到预定的稳定车速；2.1.1.2 整个测量过程中，汽车应做平行于标杆的直线行驶；2.1.1.3 整个测量过程中，加速踏板应保持稳定不变，以保证汽车在测量段中保持预定的稳定车速；2.1.1.4 试验全过程中（含动力性试验），汽车整车及发动机的调整状况不能做任何变动；2.1.1.5 试验过程中，应随时绘制等速燃料消耗量散点图，以监视试验进行的正确程度。对每车速下的试验，都使用燃油流量计测量通过500m路段的燃料消耗量和行驶时间，而后按下式计算汽车实际行驶车速和以L/100km为单位的燃料消耗率。V=1800/t式中： V实际车速，km/h； t汽车通过500m路段的时间，S。根据油耗仪的特点对试验结果进行校对，采用容积法对燃油消耗量进行计算，计算出该车的燃油消耗量的校对系数，把测量值乘以校对系数作为试验结果，计算方法如下： 采用容积法确定燃料消耗量C（L/100km） 式中： Q燃油消耗量（体积）测量值，L；燃料容积膨胀系数，燃料为汽油和柴油时，该系数为0.001/；TO标准温度为20（293K）；TF燃料平均温度，即每次试验开始和结束时，在温度测量装置上读取的燃料温度的算术平均值；D试验时车辆实际行驶里程（km）。每一车速应往返进行四次试验，如果四次试验后的燃油消耗量极限值与平均值之差超过5%，则按上述规定继续试验，直到获得至少5%的测量精度为止，燃料消耗量测量精度由下式计算：精度=式中：n次C值的算术平均值；Ci实测燃料消耗量；n测量次数；由表2-1中给出。表2-1 值测量次数n456789103.22.82.62.52.42.32.3经过计算，将试验精度合格的数据记入表2-2。表2-2 等速燃油消耗量试验结果(L/100km)档位试验车速（km/h）30405060708090100110120最高档次高档根据表2-2的数据，以车速V为横坐标、燃料消耗量为纵坐标，绘制燃料消耗量曲线。燃料消耗量曲线见图2-1。图2-1 等速油耗曲线2.1.2 底盘测功机试验方法：在底盘测功机上做等速行驶燃料消耗量试验方法简便、易操作，且不受外部环境影响，试验精度高，试验结果稳定，最适宜做对比试验。按底盘测功机操作规程将车辆固定在底盘测功机上，根据1.3节测出的道路行驶阻功率并按底盘测功机的内摩擦阻力和转动惯量修正后加到底盘测功机（相当于汽车在道路上行驶的阻力）上，驾驶员不动方向盘，试验方法和数据处理完全同道路试验。 2.2 多工况燃料消耗量试验这里只介绍适用于轿车、最大总质量小于3500kg的轻型载货汽车的十五工况循环燃料消耗量试验方法。这个方法又称碳平衡法，它是通过测量发动机排气排出的CO2、CO和HC、NOx以碳平衡法计算而得的燃料消耗量。国家强制性法规GB 19578-2004 乘用车燃料消耗量限值规定的燃料耗量就是指用这种方法测得的数值。而且该试验可以和国家标准GB/T18352.3轻型汽车污染物排放限值及测量方法中规定的型试验同时进行。由于设备的原因，该试验不可能在道路上进行，只能在底盘测功机（又称转鼓试验台）上进行。这种试验方法等效采用联合国欧洲经济委员会颁布的E/ECE/324第十五号法规的第一种试验方法。多工况油耗试验方法里面包括了怠速、加速、等速、减速、滑行、制动等工况。2.2.1 试验条件2.2.1.1 十五工况循环比较复杂，在进行正式试验之前，需要进行预备性试验循环，使操作人员适应和能够正确操作加速踏板、制动踏板等，正确控制加、减速运行，以满足规范要求并获得理想的试验结果。2.2.1.2 试验应遵循第章1.1节讲述的般性试验条件的规定，但试验车为基准质量（整备质量100kg）。2.2.1.3 试验中变速器档位的使用必须执行十五工况循环试验方法的规定。对装用有级变速器的汽车，预先用理论计算法计算出一档最高车速。如果该车速低于15km/h，由于使用该车速不能达到加速工况终了的规定车速，应当用二档起步；如果一档最高车速高于15km/h，可以用一档起步。另外，如果该车使用说明书中允许在水平路面上用二档起步，也可以使用二档起步。对于装用半自动变速器的汽车，试验时使用正常驾驶时所用档位并按该车使用说明书的规定使用换档器，但绝不能错换低档，对于装用自动变速器的汽车，试验时使用行驶档（最高档）。对于怠速工况，可采用下面两种方式中的任何一种：离合器接合、变速器挂空档；离合器分离，变速器挂一档或二档。后一种怠速运转工况便于迅速使怠速工况转入加速工况（规范中规定，在怠速工况结束前5s必须进入后一种运转工况）。对于加速工况，要求全过程中加速度尽可能保持不变，同时要求换档加速时，每个档位下的加速度尽可能相同，换档时间不超过2s。这对于技术熟练的汽车驾驶员是很容易做到的。另外，当加速过程在规定的时间内未完成时，允许超出的时间从换档时间或接着的匀速工况时间中扣除。显然，这样完成的加速工况运转而得到的试验结果是有一定误差的。对于减速工况，要求全工况运转过程中变速器不脱档、加速踏板必须完全放松、离合器处于接合状态（只有当减速工况转入怠速工况前3s时或车速降低至10km/h时，离合器允许处于分离状态）。当减速工况时间有可能超出规定的时间时，允许使用脚制动器调整减速度，以期达到与试验循环同步。对于匀速工况，要求车速一定稳定，加速踏板位置不变或做微小的缓慢调整。尤其是当加速工况向匀速工况过渡时，不要完全松开加速踏板而使车速下降过大，因为车速下降过大还得再踩加速踏板而使车速上升，这种反复“泵油”影响测量精度。2.2.1.4 试验前，样车应放置在环境温度为293303K（2030）的室内，放置时间至少6h，直到发动机机油温度和冷却液温度达到室内温度的2K（2）范围内。在保温时间内严禁起动样车，否则应重新保温。2.2.2 试验步骤2.2.2.1 试验前，车辆应置于温度保持为293K303K（2030）的室内进行预处理。放置时间至少6h，直到发动机机油温度和冷却液温度达到室内温度的2K（2）范围内。在保温时间内严禁起动样车，否则应重新保温。2.2.2.2 按底盘测功机操作规程将车辆固定在底盘测功机上，根据1.3节测出的道路行驶阻功率并按底盘测功机的内摩擦阻力和转动惯量修正后加到底盘测功机（相当于汽车在道路上行驶的阻力）上或用惯量法加载，驾驶员不动方向盘，试验方法和数据处理完全同道路试验。2.2.2.3 连接排放分析设备的进气管和试验车辆排气出口，勿使漏气。2.2.2.4 在试验前必须使分析仪和CVS完成预热，充分预热直至点火成功。分析每种样气之前，每种污染物所使用的分析仪量程都应采用合适的零气体进行校正。然后，用标称浓度为量程的70%100%之间的量距气体，将分析仪调整至标定曲线。随后应重新检查分析仪的零点，如果读数与规定中校正值之差大于该量程的2%，则应重复上述步骤。2.2.2.5 试验驾驶员根据转鼓设定的工况进行操作，司机助显示的工况图见图2-2。 图2-2 工况图 驾驶员在车内起动并根据司机助上显示的信息操作档位和油门，使其车速按司机助上运转循环的变化而变化。车辆加速、等速和用车辆制动器减速时，实际车速与理论车速允许公差为2km/h。若不用制动器时，车辆减速过快，则应在一个等速或怠速工况时间中恢复至运转循环规定的时间。在工况改变时，车速公差可以大于规定值，但每次超过公差的时间不得超过0.5s。时间公差为1s，对于市区运转循环该公差适用于每一换档的起点和终点，对市郊运转循环则只适用于循环中第一、二、三次换档。试验结束后，分析仪分析完相关排放信息生成Excel表格，在汽油密度一项中填入推荐值0.742g/cm3,设备将自动生成ECE、EUDC、ECE-EUDC数值，记录这些值作为碳平衡法的油耗值填入表2-3。表2-3 十五工况燃料消耗量试验结果工况油耗(L/100km)ECEEUDCECE-EUDC2.2.3 乘用车燃料消耗量限值乘用车燃料消耗量限值见表2-4。表2-4 乘用车燃料消耗量限值 整车整备质量（CM）/kg第阶段第阶段CM7507.26.2750CM8657.26.5865CM9807.77.0980CM10908.37.51090CM12058.98.11205CM13209.58.61320CM143010.19.21430CM154010.79.71540CM166011.310.21660CM177011.910.71770CM188012.411.11880CM200012.811.52000CM211013.211.92110CM228013.712.32280CM251014.613.12510CM15.513.9注：1.对于新认证车，第阶段的执行日期为2005年7月1日，第二阶段的执行日期为2008年1月1日。2.对于在生产车，第阶段的执行日期为2006年7月1日，第二阶段的执行日期为2009年1月1日。2.3 直接档全油门加速燃料消耗量试验直接档全油门加速燃料消耗量试验是检验汽车在大负荷工作时的动力性和燃料经济性的综合性试验，也是燃料消耗量试验的首做试验。本项试验结束后，进行其他燃料消耗量试验时，发动机不得进行任何调整。但是，可以根据本项试验结果判断其他试验项目有无进行试验的必要，以及是否需要对发动机进行调整。本项试验方法比较简单，只要能保证准确的初速度，基本能获得满意的试验结果。试验路段长度500m，两端各需50m长的预备路段。试验时，汽车挂直接档（没有直接档的可挂最高档）以301km/h初速度通过50m预备路段，当行驶到试验路段的起点时，油门全开，加速行驶通过测试路段。与此同时，测量并记录通过测试路段的加速时间、燃料消耗量及汽车行驶到试验路段终点的速度。试验往返各进行2次，测得同方向加速时间的相对误差不得大于5%，取4次加速时间测定结果的算术平均值作为加速时间的测定值。测得的油耗值应按2.1节的方法校正，如果四次试验后的燃油消耗量极限值与平均值之差超过5%，则按上述规定继续试验，直到获得至少5%的测量精度为止。试验结果应符合该车技术条件的规定。对于轻型汽车，其技术条件规定试验路段为400m,可在试验数据中截取通过400m长的一段数据进行处理。2.4 限定条件下的平均使用燃料消耗量试验限定条件下的平均使用燃料消耗量试验通常也称百公里油耗测定试验，是最原始的传统试验，汽车设计任务书和技术文件中多采用本项试验结果作为汽车燃料消耗量的评价指标。本项试验由于受使用条件诸如道路、环境、交通流量及气象等随机因素的影响，试验结果重复性较差、置信度低。另外，由于各制造厂选取的试验道路不可能相同，使试验结果的可比性也较差。但是，受传统习惯的影响，目前尚不能抛开本项试验。本项试验也可以不进行，而利用等速燃料消耗量试验数据和多工况燃料消耗量试验数据通过加权计算的方法得到其结果。本项试验应在3级以上的平原干线公路上进行，试验路段长度不得小于50km。试验时，在正常交通状况下尽可能保持匀速行驶，各类汽车的试验车速如下。a.轿车的平均车速为602km/h；b.铰接式客车的平均车速为352km/h；c.其他车辆的平均车速为502km/h；试验往返各进行1次，取2次测量结果的算术平均值作为限定条件下的平均使用燃料消耗量的测定值。试验中要记录制动次数、各档位使用次数，行驶时间及里程，并测定50km单程的燃料消耗量，而后换算成