燃油車經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)

燃油車經(jīng)濟(jì)性通常用百公里燃油消耗量（L/100km）來衡量，即行駛 100km 所消耗的燃油量，其數(shù)值越大，汽車燃油經(jīng)濟(jì)性越差。

燃油經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)也稱作油耗試驗(yàn)，根據(jù)測量油耗的原理不同，可分為基于油耗儀測試的直接測量法和基于排放分析儀測試的間接測量法；按照測試工況不同，可分為基于開發(fā)性工況的等速工況法和基于認(rèn)證工況的綜合工況法。

一、儀器設(shè)備

燃油經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)一般在實(shí)驗(yàn)室開展，常用的試驗(yàn)設(shè)備有轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺（圖 3-3）、油耗儀或者排放分析儀（設(shè)備原理在本章第五節(jié)中介紹）。轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺可以模擬車輛道路行駛阻力和質(zhì)量，同時(shí)轉(zhuǎn)鼓也可以測量車輛的行駛速度、距離。油耗儀或者排放分析儀可測量試驗(yàn)過程中的燃油消耗量，燃油消耗量與行駛距離的比值即為油耗。

1、油耗儀介紹

根據(jù)測量物理量的不同，油耗儀可分為體積式油耗儀和質(zhì)量式油耗儀。

（1）體積式油耗儀

體積式油耗儀外形如圖 4-5a 所示，其測試原理與生活中常見的水表類同，但油耗儀的精度較高，其測量參數(shù)見表 4-3。

體積式油耗儀主要由活塞、磁性聯(lián)軸節(jié)、固定光柵、光敏管 LED（對置）、轉(zhuǎn)動光柵、信號端子等組成，如圖 4-5b 所示。當(dāng)燃油流過油耗儀時(shí)推動活塞運(yùn)動，活塞帶動中間的磁性聯(lián)軸節(jié)旋轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)動光柵旋轉(zhuǎn)，光柵可以發(fā)出兩路相位相反的電信號。根據(jù)活塞的體積、光信號的數(shù)量、時(shí)序和時(shí)間信息即可得到累計(jì)燃油消耗量（L）、瞬時(shí)燃油消耗量（L/h）和燃油的流向。

表 4-3 油耗儀測量參數(shù)

項(xiàng)目

參數(shù)

項(xiàng)目

參數(shù)

測量范圍

流量

0.3 ~ 120L/h

壓力損失

2kPa 以下（在汽油流量 60L/h 時(shí)）

溫度

0 ~ 99.9℃

最大分辨率

0.1mL 最大

壓力

0 ~ 980kPa

最大流量壓力

980kPa

精度

流量

±0.2%（0.3 ~ 120 L/h）

使用溫度范圍

0 ~ 65℃

溫度

JIS0.5 級（B 級）

適用的流體

汽油、輕油、煤油、一般石油

壓力

±0.5% 量程

—

—

圖 4-5   體積式油耗儀

（2）質(zhì)量式油耗儀

質(zhì)量式油耗儀一般采用科里奧利質(zhì)量流量計(jì)（Coriolis Mass Flowmeter，簡稱科氏力流量計(jì)）測試燃油的質(zhì)量，如圖 4-6 所示。該流量計(jì)是一種利用流體在振動管道中流動時(shí)產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理來直接測量質(zhì)量流量的裝置，由流量檢測元件和轉(zhuǎn)換器組成。科里奧利質(zhì)量流量計(jì)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量流量的直接測量，具有高精度、可測多重介質(zhì)和多個(gè)工藝參數(shù)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石化、制藥、食品等行業(yè)。

圖 4-6   科里奧利質(zhì)量流量計(jì)

質(zhì)量式油耗儀往往還配備了燃油恒溫裝置、調(diào)壓裝置、溫度測量模塊等，因此其體積較大，一般用于發(fā)動機(jī)或者整車臺架油耗試驗(yàn)中。

（3）油耗儀連接

要測試車輛的燃油消耗量，就需要把油耗儀串聯(lián)至整車的燃油供給系中，如圖  4-7所示。

圖 4-7   油耗儀連接示意圖

2、距離測試設(shè)備

在實(shí)驗(yàn)室開展試驗(yàn)時(shí)，采用轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺測試距離；在道路上開展試驗(yàn)時(shí)，采用非接觸式五輪儀測試。

二、燃油經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)計(jì)算方法

采用體積式油耗儀測試油耗，會受到溫度的影響，還需要進(jìn)行溫度校正，按照式（4-1）進(jìn)行計(jì)算。

3、排放分析儀測試油耗計(jì)算方法

1）對于裝備汽油機(jī)的車輛，按照式（4-3）進(jìn)行計(jì)算。

2）對于裝備柴油機(jī)的車輛，按照式（4-4）進(jìn)行計(jì)算。

三、基于等速工況的油耗試驗(yàn)

等速工況油耗試驗(yàn)是指車輛在平直路面上按照試驗(yàn)車速勻速行駛的燃油消耗率，簡稱等速油耗。試驗(yàn)過程中使車輛保持勻速行駛一段距離（一般為 1km），測試行駛這段距離所消耗的燃油量。

等速油耗試驗(yàn)可以在道路上進(jìn)行，也可以在轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺上進(jìn)行。在道路上進(jìn)行時(shí)，要 求：道路水平、平直、干燥；風(fēng)速小于2m/s，試驗(yàn)需要開展往返兩個(gè)方向測試，取平均值；測試精度的要求與道路滑行試驗(yàn)精度類似。在轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺開展油耗測試時(shí)，將轉(zhuǎn)鼓的加載 設(shè)置為經(jīng)濟(jì)性加載，每個(gè)速度點(diǎn)測量 2 次，測試誤差小于 5%，否則增加試驗(yàn)次數(shù)。鑒于轉(zhuǎn) 鼓試驗(yàn)臺的環(huán)境因素可控、結(jié)果一致性好、測試精度高等優(yōu)勢，越來越多的企業(yè)利用轉(zhuǎn)鼓 試驗(yàn)臺開展等速油耗試驗(yàn)。

等速油耗一般用于評價(jià)汽車在高速行駛時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性，如轎車為 120km/h、重型車為 80km/h 車速點(diǎn)油耗，能較好地反映車輛在高速公路上行駛的燃油消耗情況。等速油耗由于其工況穩(wěn)定，能較好地表征發(fā)動機(jī)在整車上的穩(wěn)態(tài)油耗特性，因此也常通過開展固定檔位、不同車速和阻力下的等速油耗試驗(yàn)來獲得發(fā)動機(jī)整車萬有特性，如圖 4-8 所示。

四、基于綜合工況的油耗試驗(yàn)

相較于等速工況法來說，綜合工況油耗試驗(yàn)的車速是時(shí)刻變化的，可以模擬車輛實(shí)際行駛過程中的起步、加減速、換檔等操作。綜合工況的種類很多，所有的認(rèn)證工況都屬于綜合工況范疇。測量行駛完綜合工況全程所消耗的燃油量與行駛距離，并計(jì)算燃油量與行駛距離的比值，即為綜合油耗。

1、WLTC 綜合工況油耗

WLTC 綜合工況油耗是現(xiàn)階段車輛公告認(rèn)證試驗(yàn)中必須測試的項(xiàng)目。為了保證油耗試驗(yàn)的重復(fù)性和準(zhǔn)確性，需要對影響試驗(yàn)結(jié)果的邊界條件進(jìn)行限制，如車輛要求、環(huán)境要求、試驗(yàn)加載參數(shù)等。

圖 4-8   某車型四檔整車發(fā)動機(jī)萬有特性圖

（1）車輛要求

車輛試驗(yàn)前可以進(jìn)行磨合，但總里程需少于 15000km ；車輛的動力性或其他性能符合制造廠的規(guī)定，能在正常行駛條件下運(yùn)行，特別是正常的冷、熱起動；車輛潤滑油、冷卻液、輪胎氣壓滿足廠家規(guī)定要求，燃油加注生產(chǎn)企業(yè)推薦的最低牌號；試驗(yàn)前一天需要進(jìn)行預(yù)跑，確認(rèn)其狀態(tài)良好。

（2）環(huán)境要求

試驗(yàn)車輛置于環(huán)境溫度為（23±3）℃的浸車間（帶有恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的房間）靜置處理，靜置時(shí)間至少為 6h，直至發(fā)動機(jī)的潤滑油和冷卻液溫度達(dá)到室溫；試驗(yàn)時(shí)，在環(huán)境溫度為（23±5）℃的環(huán)境倉內(nèi)進(jìn)行。

（3）試驗(yàn)加載參數(shù)

試驗(yàn)加載參數(shù)包含測試質(zhì)量和阻力系數(shù)兩部分。測試質(zhì)量指試驗(yàn)車輛的基準(zhǔn)質(zhì)量（整備質(zhì)量 +100kg）、選裝裝備質(zhì)量（車輛選裝件）及代表性負(fù)荷質(zhì)量（一般指旋轉(zhuǎn)慣量）三者之和。阻力系數(shù)根據(jù)第三章介紹的道路滑行阻力，再通過轉(zhuǎn)鼓擬合出阻力加載系數(shù)。

（4）試驗(yàn)工況

試驗(yàn)工況采用 WLTC 工況曲線進(jìn)行，駕駛員按照工況要求的檔位、車速來行駛，同步采集油耗和距離。如果車輛不能達(dá)到試驗(yàn)循環(huán)要求的加速度和最大車速值，則應(yīng)將加速踏板踏到底，直至回到要求的運(yùn)行曲線。

（5）試驗(yàn)數(shù)據(jù)

轉(zhuǎn)鼓或者油耗測試設(shè)備一般會自帶一套數(shù)據(jù)采集記錄軟件，可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)束后燃油經(jīng)濟(jì)性的自動計(jì)算，直接得出百公里油耗，見表 4-4。

表 4-4 某乘用車綜合油耗值 

（6）試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正

使用乙醇汽油 E10（含乙醇 10% 的汽油）來開展試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果需乘以 0.97 進(jìn)行校正。對在用車車廠生產(chǎn)一致性抽查時(shí)，一般進(jìn)行“0”km（車輛未磨合）工況油耗試驗(yàn)，試驗(yàn) 結(jié)果乘以 0.95 進(jìn)行校正，校正結(jié)果與申報(bào)值的誤差滿足法規(guī)要求。

2、其他綜合工況油耗

綜合油耗能夠較好地反映出汽車在特定行駛狀況下的燃油消耗情況，廣泛應(yīng)用于車輛 開發(fā)過程中，除車輛公告認(rèn)證試驗(yàn)中的綜合工況油耗外，許多企業(yè)還開展 ?7℃采暖工況、30℃帶光照空調(diào)制冷工況等綜合油耗的測試。