混合動(dòng)力轎車燃料消耗量檢測(cè)與計(jì)算

郭昌倫

（合肥邦立電子股份有限公司）

2013年5月1日我國(guó)正式實(shí)施了《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量核算辦法》，國(guó)家要求的汽車油耗目標(biāo)值較為嚴(yán)格，2015年需達(dá)到6.9 L/100 km，2020年需達(dá)到5.0 L/100 km。如果生產(chǎn)的車輛平均油耗達(dá)不到國(guó)家的要求，車企可能被限制生產(chǎn)或銷售。發(fā)展混合動(dòng)力汽車的主要目的是減少排放，降低燃料消耗量，緩解我國(guó)石油依賴高進(jìn)口及國(guó)際石油緊張的壓力。因此汽車生產(chǎn)企業(yè)及汽車用戶高度關(guān)注混合動(dòng)力汽車的燃料消耗量。非插電式混合動(dòng)力轎車根據(jù)各種工況的需求，動(dòng)力電池會(huì)自動(dòng)的進(jìn)行充電和放電。充放電的多少會(huì)轉(zhuǎn)化成汽油的燃料消耗量，因此需要在測(cè)試汽油燃料消耗量的同時(shí)，測(cè)試電能消耗量修正系數(shù)，將電能消耗量轉(zhuǎn)化成汽油消耗量，再將二者疊加，得出汽車修正后的燃料消耗量。

1 檢測(cè)前的準(zhǔn)備

汽車磨合行駛3 000 km，輪胎氣壓符合技術(shù)要求，車況完好，加注適量符合要求的汽油。

汽車進(jìn)入專用的排放實(shí)驗(yàn)室，驅(qū)動(dòng)輪放置底盤測(cè)功機(jī)的轉(zhuǎn)鼓上，轉(zhuǎn)鼓施加汽車的行駛阻力，模擬國(guó)際上公認(rèn)的車輛行駛工況運(yùn)行。首先，進(jìn)行市區(qū)工況運(yùn)行，共4個(gè)循環(huán)單元，60工況，平均車速19 km/h，理論行駛距離4.052 km，時(shí)間780 s；然后，進(jìn)行市郊工況運(yùn)行，市郊行駛工況共1個(gè)循環(huán)單元，13工況，平均車速62.6 km/h，理論行駛距離6.955 km，時(shí)間400 s。整個(gè)試驗(yàn)階段共73工況，理論行駛距離11.007 km，時(shí)間1 180 s。具體運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)，如圖1所示。

汽車經(jīng)上述預(yù)處理運(yùn)行后放置于溫度保持為20～30℃的室內(nèi)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油和冷卻液充分冷卻，直到達(dá)到室溫的±2℃范圍內(nèi)，此處理期為6～30 h。

汽車再放置底盤測(cè)功機(jī)轉(zhuǎn)鼓上，連接電流傳感器，將電流傳感器的卡鉗夾在動(dòng)力電池的正極或負(fù)極線上，測(cè)量動(dòng)力電池的電線電流。電流傳感器輸出電流采樣頻率設(shè)置為20次/s，測(cè)量的電流隨時(shí)間積分，得出電量平衡值（Q）。

2 試驗(yàn)階段

試驗(yàn)按預(yù)處理相同的運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)有4個(gè)采集袋，分別在市區(qū)和市郊工況運(yùn)行，開始與結(jié)束之間收集汽車排放的HC，CO，CO2含量以及實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空氣中的HC，CO，CO2含量。按輕型汽車污染物測(cè)量方法校正計(jì)算出汽車排放的HC，CO，CO2含量。試驗(yàn)同時(shí)測(cè)出Q。

上述試驗(yàn)進(jìn)行6次，6次試驗(yàn)中至少包括一個(gè)Q<0和至少一個(gè)Q>0的測(cè)量。

3 燃油消耗量計(jì)算

基于物質(zhì)守恒定律，汽油是以C，H，O化合物為主要成分的混合物，燃燒生成 CO，CO2，HC，H2O等，其燃燒產(chǎn)物中的C元素均來(lái)自汽油，只要測(cè)出單位里程內(nèi)汽車尾氣中的CO，CO2，HC中的C含量，再與單位體積汽油中的C含量相比，即可得到燃料消耗量。按照GB/T 19233—2008的計(jì)算方法，利用測(cè)得的CO，CO2，HC排放量，以碳平衡法計(jì)算燃料消耗量，如式（1）所示。

式中：C——汽油燃料消耗量，L/100 km；

D——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（20℃，100 kPa）汽油的體積質(zhì)量，kg/L。

m（HC），m（CO），m（CO2）——測(cè)得的HC，CO，CO2排放量，g/km。

4 電能消耗量修正系數(shù)

根據(jù)測(cè)出的6次Q，按式（2）計(jì)算電能消耗量修正系數(shù)。

式中：K——電能消耗量修正系數(shù)，圓整到4位有效數(shù)字，（L/100 km）/A·h；

Ci——第i次測(cè)得的燃油消耗量，L/100 km；

Qi——第i次測(cè)量電量平衡值，A·h，正值表示汽車向動(dòng)力電池充電，負(fù)值表示動(dòng)力電池放電。

5 修正后的燃料消耗量計(jì)算

利用汽油燃料消耗量測(cè)量值和電能消耗量修正系數(shù)計(jì)算修正后的燃料消耗量，即Q=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的燃料消耗量，即是該汽車的綜合燃料消耗量。

式中：FC——修正的燃料消耗量，L/100 km；

6 結(jié)論

目前申報(bào)汽車產(chǎn)品準(zhǔn)入以及車輛出廠通過(guò)電能消耗量修正系數(shù)的計(jì)時(shí)燃料消耗量標(biāo)識(shí)的油耗值均為實(shí)際汽油消耗量，汽車制造廠家在試驗(yàn)前均把動(dòng)力電池充滿電，試驗(yàn)時(shí)動(dòng)力電池放電，產(chǎn)生電能消耗量，與實(shí)際使用時(shí)既有充電也有放電，總電能消耗平衡的差異較大，沒有實(shí)際意義。國(guó)家為了鼓勵(lì)使用新能源汽車，減少碳排放、節(jié)省汽油燃料，暫時(shí)允許按實(shí)際汽油消耗量來(lái)評(píng)價(jià)。2020年后，國(guó)家應(yīng)該執(zhí)行電能轉(zhuǎn)化修正后的燃料消耗量評(píng)價(jià)指標(biāo)。它是衡量非插電式混合動(dòng)力轎車經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，是該車真實(shí)的燃料消耗量。

知識(shí)需要反復(fù)探索，土地需要辛勤耕耘。

——尼泊爾諺語(yǔ)

讀不在三更五鼓，功只怕一曝十寒。

——郭沫若