第四章汽车燃油经济性检测

第四章汽车油耗的测定，第一节油耗的指标和试验分类一、油耗的指标汽车油耗是指在保证动力性的条件下，汽车以尽可能少的油耗经济行驶的能力。 汽车的燃料费不仅关系到发动机的技术状况，还关系到汽车的传动系统、行驶系统等。 汽车的燃料消耗总是在一定的运行状况下，汽车行驶100公里的燃料消耗量或者一定的燃料量表示汽车能够行驶的距离。 在我国和欧洲，汽车油耗指标的单位是L/100km，也就是行驶100km所消耗的燃料上升数。 美国采用MPG(milepergallon )，表示每加仑的燃料行驶距离。 二、燃料经济性试验分类，(一)按试验案例分别以1 .等速百公里燃料经济性常用等速行驶百公里燃料经济性(简称等速燃料经济性)进行评价，即汽车在额定负荷下，以等速行驶100km燃料经济性评价最高等级的良好路面。 匀速行驶箱是汽车在道路上运行的基本箱子，这种油耗易于测量，因此被广泛采用。 2 .循环燃料费、循环燃料费是指在指定的典型道路上汽车在等速、加速、减速三种情况下行驶时的燃料费。 计算起动和怠速停止等状况的燃料费，之后有必要换算数百公里的燃料费。 中国的循环燃料效率方面，总质量为350014000kg的货车用6箱进行，城市巴士用4箱进行，轿车用15箱进行(参照图)。 欧洲有ECE-R15个案例的循环燃料费，美国有道路循环和城市循环燃料费。 中国轿车油耗的循环行驶状况，一些汽车的技术性能表示循环油耗标记为“城市油耗”，等速百公里油耗标记为“等速油耗”。 一般来说，循环耗油量和等速百公里耗油量(指定车速)的加权平均取综合耗油量值，能够客观地反映汽车的耗油量。 现代轿车提供的城市循环燃料费和道路循环燃料费，更准确地说，必须是城市综合燃料费和道路综合燃料费。 例如，欧洲车的油耗测定由模拟城市内行驶状况的“城市行驶周期”和90公里/小时和120公里/小时的等速行驶构成，分别加上1/3作为综合100公里油耗来评价汽车的油耗。 (2)不同试验场所，1 .加载试验法汽车燃料消耗量道路试验(简称加载试验法)是在道路条件下进行的燃料消耗量试验。 其中包括不受控制的道路试验、受控制的道路试验、循环道路试验3种。 (1)不控制道路试验、不控制道路试验是指不控制行驶道路、交通状况、驾驶习惯、周围环境等所有要素的道路试验方法。 各种使用因素随机变化，难以得到分散度小的数据。 因此，如果不用相当数量的汽车(数十台以上)进行长距离(1000016000km )的试验，就无法得到可靠的数据。 所以，这是非常接近实际情况的考试，但考试费用大，时间长，是通常不怎么采用的考试方法。 (2)测量控制道路试验、燃料消耗时维持行驶道路、交通状况、驾驶习惯、周围环境等一些要素的方法称为“控制道路试验”。 例如，在我国海南试验所进行的考察汽车使用性能指标的全国汽车质量检测试验中，规定了测量一般路面、劣质路面、山间道路上的百公里燃料费，试验规范中明确规定了试验路线，但没有规定试验中的交通状况、驾驶员的习惯、气温、风、雨等，这是控制的国外的汽车试验场在自己的专用试验道路上也进行着同样的燃料消费试验。 (3)循环道路试验、路上循环试验是指汽车完全按照规定的车速时间规范进行试验。规范规定了什么时候换档、什么时候制动、车速、加速度、制动减速等。 2、台试验法、台试验法是用底盘发电机构成汽车行驶状态模拟系统，在室内模拟各种道路试验状况，以加载方式模拟汽车在道路上行驶时受到的惯性阻力、滚动阻力、空气阻力及负荷特性等底盘发电机设置在有空调设施的试验室，能够防止风和气温的变化，保持行驶阻力一定，因此试验具有良好的重现性。 燃料消耗量台试验法的示意图，1 )底盘发电机测量燃料消耗量的优点(1)试验在室内进行，不需要专用的试运行道路，不受气候条件的限制，因此燃料消耗量的指标值重现性好。 (2)由于能够控制试验条件，因此能够将周围环境影响的校正系数抑制在最小限度。 (3)如能控制室温，可在不同气温下进行试验。 (4)室内容易控制行驶状况，可进行符合实际复杂行驶状况的循环油试验。 (五)燃料经济性和废气污染试验可同时进行。 (6)容积法、重量法、碳平衡法等，可以采用多种测量燃料经济性的方法。 2 )底盘发电机测量油耗的缺点(1)难以正确模拟汽车在道路上的滚动阻力、空气阻力和惯性阻力(2)室内冷却风扇产生的冷却气流与在道路上行驶时的实际情况不同。 三、燃料消耗量限制值、驾驶车辆的燃料消耗量限制值是根据该车种工厂规定的等速百公里燃料消耗量限制值决定的。 根据我国驾驶车辆检测设备的实际情况和JT/T198-1995 汽车技术等级评定标准的执行情况，将等速百公里燃料消耗量作为评价汽车燃料经济性的指标。 检测车速：轿车为60km/h，其他汽车为50km/h。 其限制值被规定为该车种工厂规定的车速等速百公里燃料消耗量的110%。 如果一辆轿车的工厂规定60m/h的等速百公里燃料消耗量为10L，那么该车种的工厂对应车速的等速百公里燃料消耗量的限制值为11L。 也就是说，用道路试验法和台试验法测定其车速下的等速百公里燃料消耗量，以11L以下为合格。 第二节燃料消耗量的测定方法和使用，第一、燃料消耗量的测定方法燃料消耗量的测定方法可以采用容积法、质量法、速度法和碳平衡法等多种方法。 前3种可构成各种形式的燃料消耗率计，碳平衡法是用排气分析仪分析汽车排气污染物中CO、CO2和HC的体积排放量，间接求出燃料消耗量的方法。 (1)容积法，1 .测定原理容积式油耗计划分为定容式和容量式。 定容式燃料消耗率计通过测定消耗一定容量的燃料所需要的时间来计算燃料消耗率。 容量式油耗计通过测定一定时间内消耗燃料的容积，如下式计算求出燃料消耗量Qf :式中： Qf-燃料消耗量、kg/h； V-消耗燃料容积，mL； -燃料比重，kg/L； 消耗t-容积v燃料的时间，s。2 .行星活塞式油耗计、行星活塞式油耗计由过滤器排气装置、四活塞连动式流量传感器、距离传感器、仪表和快速连接接头等构成。 行星活塞式油耗计的构成，1 )为了保护过滤器排气装置、油耗计，燃料在进入油耗传感器之前需要过滤器，过滤元件可以是粘土，在过滤元件的中心安装磁铁，加强对燃料中金属杂质的过滤效果。 行星活塞式油耗计过滤器排气装置，2 )四活塞联动式流量传感器，四活塞联动式流量传感器由流量/转速变换部和转速/脉冲信号变换部两部分组成。 流量/转速变换部将一定容积燃料流量变换为曲轴的旋转运动. 燃料是泵油的压力，推进活塞运动进行往复直线运动，4个活塞共同旋转小曲轴，使燃料流量变为曲轴的旋转运动。 转速/脉冲信号转换器通过光电转换将曲轴的旋转运动转换成脉冲电信号。四活塞联动式油耗传感器的结构、四活塞联动式流量传感器的动作原理、四活塞在图(a)(d )所示位置的供排油状况、曲轴每旋转一周四活塞往复运动，完成供排油循环。 各汽缸分别排油一次，其排油量为V=4(d2/4)2h=2d2h式： v-4汽缸排油量、cm3； d-气缸缸径、cm； h-曲轴偏心距离，cm。 3 )仪表、仪表用单片机(MCS-51等)是控制单元，硬件电路由流量传感器信号的隔离整形电路、距离传感器信号的测量电路、单片机和外围电路、键盘和LED显示电路、串行通信电路等构成。 根据流量传感器信号和仪表的计时器装置信号，用容量式油耗计算式计算燃料消耗量(kg/h )。 可以根据流量传感器信号和距离传感器信号计算100千克油耗值。 (2)质量法，1 .测定原理通过测定消耗一定质量燃料的经过时间，用下式计算得到燃料消耗量Qf :式中： Qf-燃料消耗量，g； t-消耗燃料质量g经过的时间，s。 2 .差压质量式油耗计、差压质量油耗计由密封储存罐、油路、电磁阀、高精度压力传感器、仪表等部分构成，参照附图，动作周期满油填充油测定延迟取样信号结束。 质量式油耗计的构造，在测定状态下，运送发动机得到的燃料完全由密闭箱供给。 密封罐垂直固定在压力传感器上，压力传感器的输出信号通过屏蔽线与燃油效率测量仪连接，测量仪对压力信号进行采样、处理后显示测量数据。 测量中，压力传感器的输出电压Vout的变化与密闭罐内的燃料质量的减少(表示燃料消耗量Qf )成比例，K1是计量常数。 根据上式，以上述原理设计的燃料消耗量计不仅能够正确地测定平均燃料消耗量，还能够实时地输出过渡燃料消耗量。(三)碳平衡法，汽油(柴)油在发动机燃烧后，根据质量保存法则，排气中碳质量的总和等于燃烧前的燃料中碳质量的总和。 碳原子在汽车尾气中主要以CO2、C0和烃(用CHx表示)的形式存在。 因此，碳平衡法是利用废气分析仪分析废气中CO、CO2和HC的体积排放量，得到废气中每单位英里的c元素含量，与使用的汽油中c元素含量进行比较，间接求出燃料消耗量的方法。 该方法可用于道路油耗的测量，无需在汽车油路上连接油耗计，避免了因回油量大而影响测量精度的问题。 碳平衡油耗计算法是目前国际通行的实验室内的车辆状况法油耗试验方法。 (四)电喷汽车油耗计由于电喷发动机喷射压力大，回油量大，油温高，连接传感器的回油管容易软化爆炸，危及试验安全。 因此，电喷发动机的油耗必须用电喷汽车油耗计测量。 电喷油耗计由电喷油耗传感器和测量仪器组成。 电喷油耗传感器由高精度流量传感器、安全阀、减压阀、燃料泵、温度及压力传感器、回油处理装置等构成。 电动汽车燃油效率计的构造，二是将燃油效率传感器安装到供油系统时，只有正确记录燃油效率传感器的脉冲数，才能正确测定汽车燃油效率，(1)进入燃油效率传感器的燃料中不能混入气体，混入的气体有可能增加通过燃油效率传感器的燃料的脉冲数(2)燃料消耗传感器计数的燃料均进入燃烧室，不得产生二次计数。 油耗传感器在汽车上的安装位置和连接方式因发动机的供油系统而异。 (1)汽油车、1 .化油器式、油耗传感器安装在化油器式汽车加油系统上，2 .电控发动机在测量电控喷油发动机的油耗时，可以通过电控喷油器和一般的油耗计来实现。用一般的油耗计测量油耗时，请注意1 )处理来自压力调节器的回油。 多馀的油返回燃油效率传感器前，测量的燃油效率与发动机实际消耗的油成为回流的油。 增加三通阀，将压力调节器的回油管连接到油耗传感器的输出端。 见图a。 油耗传感器安装在汽油车加油系统上，2 )在油耗传感器和喷油泵之间产生负压引起气穴的情况下，油箱的液压约为20KPa，必须追加辅助泵。 该辅助泵将燃料泵的供油端的回路保持为正压，不易发生气穴现象，进行稳定的燃料效率测量。在汽油车加油系统上安装油耗传感器，3 )回油温度过高时，可以采用如图c所示的连接方法。 油耗传感器安装在汽油车加油系统上时，使用电喷油耗计测量油耗时，请使用下图所示的连接方法。电喷油耗计油路连接、(二)柴油车、1 .柱塞式喷油泵的柴油发动机，供油泵的供油量比喷油泵的供油量多34倍。 为了保证进入喷油泵进入油室内的液压稳定，在过滤器和喷油泵上安装了溢流阀，过剩的燃料通过溢流阀和回油管直接流入喷油泵的入口或油箱。 测量油耗时，只要在油箱和油泵之间安装传感器，在传感器输出端的低压油路中追加三通阀，将燃料箱和油耗传感器输入端之间的回油管连接到三通阀即可。 2 .配备pt燃油泵的柴油机、pt油泵为低压油泵，取消了高压油管。 供油泵的循环供油量只喷射到缸内(约20% )，其馀的大部分燃料冷却喷射器后再次返回油箱内，大量的气泡与燃料一起返回油箱内。 测量油耗时，请将油耗传感器安装在油箱和过滤器之间，在输出侧的低压油路中追加三通阀。 在喷油器回油管路上增加油气分离器和散热器，连接三通阀。 由于油耗传感器测量的油量仅为每周期喷射到气缸的燃料量，因此可正确测量搭载PT燃料泵的柴油车的燃料消耗量。 另外，PT油泵油喷射泵的柴油发动机油路连接、三、油路中的气泡排除、气泡对油耗检测结果有很大影响，油耗传感器测量气泡所占容积作为燃料消耗量，检测数据高于实际油耗值，测量失真。 (1)汽油车油路中空气泡的排除、气泡的产生原因通常为：1.在装卸油管时，原本充满的油管发生滴下现象，在安装油管后，内部充满气泡2 .在连接油管时，由于夹子未被夹住， 接头泄漏气泡3 .汽油泵供油阀的滤杯老化，密封性降低，供油压力不足，不断形成气泡4 .发动机过热，气阻形成气泡5 .从油箱到汽油泵的管路部分老化，密封性降低不断产生气泡6 .汽油过滤器堵塞，油箱盖的气孔堵塞，汽油发动机的泵油变成“真空”，产生气泡。 为了排除空气泡沫，安装了性能稳定的电动汽油泵和汽油过滤器与原车的相应部件进行更换的方法常用的短密封性好的新油管，缩短从汽油泵到油耗传感器的油管长度，减小从汽油泵到油耗传感器的油路阻力(2)柴油机油路中空气泡的排除，在柴油机油路上安装油耗传感器后，必须手动泵油，用泵油的压力排除油路中的气泡。 与汽油车不同的是，1 )汽油车启动后可以排除气泡，柴油车启动前必须用完油路的气泡2 )实验结束后，汽油车卸下油耗传感器恢复原油路时，不需要排除气泡，柴油车卸下传感器恢复原油路第三节燃料消耗量道路试验、汽车燃料消耗量道路试验的依据是GB/T12534-1990 汽车道路试验方法通则和GB/T12545-1990 汽车燃油消耗量试验方法。重点介绍了控制道路试验在限定条件下直接全加速燃料消耗量、等速燃料消耗量、多工况燃料消耗量等试验的基本试验条件和试验方法。 一、基本试验条件，一.汽车试验车辆必须清洁，关闭窗户和驾驶室