汽車(chē)排氣中水蒸氣對(duì)碳平衡法油耗檢測(cè)結(jié)果的影響

陶　健,龐奪峰,王文君,姜　鑫

(山西省交通科學(xué)研究院,山西　太原　030000)

汽車(chē)排氣中水蒸氣對(duì)碳平衡法油耗檢測(cè)結(jié)果的影響

陶健,龐奪峰,王文君,姜鑫

(山西省交通科學(xué)研究院,山西太原030000)

摘要：為消除排氣中水蒸氣對(duì)碳平衡法油耗檢測(cè)結(jié)果的影響，提高碳平衡油耗儀在不同檢測(cè)條件下的檢測(cè)精度，研究了碳平衡法檢測(cè)原理，分析了水蒸氣對(duì)檢測(cè)過(guò)程的影響機(jī)理, 進(jìn)行了干濕氣體體積換算的相關(guān)研究，建立了基于稀釋氣體溫度、壓強(qiáng)和相對(duì)濕度的濕度修正模型。針對(duì)不同的環(huán)境溫度和燃料類(lèi)型，試驗(yàn)了修正前后碳平衡法對(duì)油耗的檢測(cè)結(jié)果，并分別與質(zhì)量式油耗檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明: 該修正模型對(duì)油耗檢測(cè)精度影響較為顯著，修正后與質(zhì)量式油耗檢測(cè)結(jié)果更為接近。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)工程；油耗檢測(cè)；碳平衡法；濕度修正；水蒸氣

0引言

隨著我國(guó)汽車(chē)保有量的逐年增加，燃料短缺問(wèn)題日益突出，交通行業(yè)節(jié)能減排事業(yè)受到社會(huì)各界關(guān)注。為了加快運(yùn)輸節(jié)能工作的進(jìn)程，推動(dòng)高油耗在用車(chē)輛淘汰工作的落實(shí)，亟需開(kāi)發(fā)適用于汽車(chē)綜合性能檢測(cè)站的油耗檢測(cè)設(shè)備，需要其具備檢測(cè)時(shí)間短、操作簡(jiǎn)便、價(jià)格便宜的特點(diǎn)。碳平衡法油耗檢測(cè)技術(shù)因滿(mǎn)足不解體快速檢測(cè)油耗的要求而備受行業(yè)學(xué)者的重視。隨著含碳?xì)怏w濃度測(cè)量精度和氣體流量測(cè)量精度的不斷提高以及采樣方式的優(yōu)化，碳平衡法油耗檢測(cè)的穩(wěn)定性和檢測(cè)精度不斷提高，碳平衡油耗儀與質(zhì)量式油耗儀的檢測(cè)結(jié)果對(duì)比偏差在4%以?xún)?nèi)[1-2]。通過(guò)對(duì)油耗儀測(cè)量過(guò)程中汽車(chē)稀釋氣體相對(duì)濕度的研究發(fā)現(xiàn)，因排氣的相對(duì)濕度值較大，加之不同油品、試驗(yàn)工況及試驗(yàn)環(huán)境都會(huì)影響排氣中水蒸氣的含量，因此定量研究稀釋氣體中水蒸氣對(duì)碳平衡法油耗檢測(cè)結(jié)果的影響，對(duì)進(jìn)一步提高油耗檢測(cè)精度有重要的現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)在汽車(chē)污染物排放檢測(cè)過(guò)程中也充分考慮了水蒸氣對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響[3-4]。本文通過(guò)分析水蒸氣導(dǎo)致油耗檢測(cè)結(jié)果誤差的原因，研究消除該影響的機(jī)理，通過(guò)直接測(cè)取排氣中的水蒸氣相關(guān)參數(shù)，建立稀釋排氣濕度修正模型，并對(duì)加裝排氣相對(duì)濕度傳感器的碳平衡油耗儀進(jìn)行試驗(yàn)，分別對(duì)比其修正前后與質(zhì)量式油耗儀檢測(cè)結(jié)果的偏差，驗(yàn)證濕度修正對(duì)提高檢測(cè)精度的效果。

1碳平衡法油耗檢測(cè)原理

碳質(zhì)量平衡法是根據(jù)燃油在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒后排氣中碳質(zhì)量總和與燃油燃燒前的碳質(zhì)量總和相等的質(zhì)量守衡定律測(cè)算汽車(chē)燃料消耗量的方法[5]。因此只要測(cè)出在油耗測(cè)量過(guò)程中受檢車(chē)輛排氣中含碳?xì)怏wCO、CO2、HC中的碳質(zhì)量，再與單位體積燃料的含碳量相比，即可測(cè)得燃料的消耗量。測(cè)量排氣中3種含碳?xì)怏w的質(zhì)量，需要進(jìn)一步測(cè)量各氣體占受檢氣體的濃度和受檢氣體的體積。

美國(guó)、歐盟、日本等國(guó)都制定了碳平衡法計(jì)算燃油消耗量的標(biāo)準(zhǔn)，由于各國(guó)燃油密度、碳?xì)浔炔煌?，以及?jì)量單位不同，計(jì)算公式的形式也略有不同。另外，美國(guó)1998年修訂的油耗法規(guī)對(duì)于汽油車(chē)，將排放中HC的含碳質(zhì)量和燃油凈熱值引入計(jì)算公式中。

碳平衡法油耗基本算式如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中，F(xiàn)C為汽車(chē)每秒燃料消耗量；mFC為燃料的含碳量；dFC為燃料在20 ℃時(shí)的密度；mHC為尾氣中HC的含碳量；Qn為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的稀釋排氣流量；CCO2為對(duì)環(huán)境空氣中CO2校正后每秒稀釋排氣中的CO2濃度；MCO2，MCO，MHC分別為尾氣中每秒CO2，CO，HC的質(zhì)量；CCO，CHC分別為每秒稀釋排氣中CO，HC的濃度；dCO2，dCO，dHC為分別標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2，CO，HC的氣體密度。

將式(2)～(4)代入式(1)，得：

(5)

由式(5)可見(jiàn)，用碳平衡法得到的油耗結(jié)果與排氣流量、燃料密度、燃料含碳量及各含碳?xì)怏w的濃度有關(guān)[6-8]。計(jì)算各含碳?xì)怏w質(zhì)量時(shí)，需將氣體流量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的流量。在與油耗儀對(duì)比試驗(yàn)中，碳平衡計(jì)算選用的密度和含碳量盡量要與實(shí)際保持一致，這樣可以有效降低誤差，有利于修正模型的建立。

2水蒸氣對(duì)油耗檢測(cè)的影響和修正

2.1排氣中水蒸氣的來(lái)源

通過(guò)前期在不同季節(jié)對(duì)不同車(chē)型排氣中的水蒸氣進(jìn)行試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，汽車(chē)排氣的相對(duì)濕度都較大，同時(shí)還受排氣溫度和天氣條件的影響。對(duì)于碳平衡法油耗儀，排氣中水蒸氣量還受排氣取樣采集方式的影響。

目前國(guó)內(nèi)碳平衡油耗檢測(cè)裝置的排氣取樣采集方式有開(kāi)式和閉式兩種[9]。閉式采樣方式是將排氣流量取樣管與汽車(chē)排氣管密閉連接，在封閉狀態(tài)下，不經(jīng)空氣稀釋?zhuān)髁坑?jì)測(cè)量排氣管的排氣流量。為了防止排氣流的脈動(dòng)和水蒸氣冷凝，設(shè)置了穩(wěn)壓箱裝置[10]。閉式采樣過(guò)程中，水蒸氣主要來(lái)源于進(jìn)氣空氣中的水蒸氣和燃料中氫元素燃燒生成的水蒸氣。開(kāi)式采集方式是將汽車(chē)排氣管排氣與環(huán)境空氣一同收進(jìn)集氣管，用環(huán)境空氣將排氣稀釋后，再用流量計(jì)測(cè)取稀釋排氣流的容積[8]。開(kāi)式采樣過(guò)程中，水蒸氣主要來(lái)源于空氣中的水蒸氣和燃料中氫元素燃燒生成的水蒸氣以及稀釋氣中的水蒸氣。

2.2排氣中水蒸氣對(duì)檢測(cè)的影響

碳平衡油耗儀在測(cè)量排氣中主要含碳?xì)怏wCO2和CO濃度時(shí)，采用檢測(cè)精度較高的非分光紅外線法(NDIR)。該方法的工作原理是基于待測(cè)氣體對(duì)特定波長(zhǎng)的紅外線輻射能的吸收程度與其濃度成比例關(guān)系[11]。由于水蒸氣對(duì)紅外線的吸收波長(zhǎng)范圍與CO和CO2波長(zhǎng)范圍有重疊，因此如果混合氣體中存在水蒸氣時(shí)，會(huì)干擾含碳?xì)怏w濃度的測(cè)量結(jié)果。

基于以上原因，分析儀在測(cè)量含碳?xì)怏w濃度時(shí)需要將稀釋排氣中的水蒸氣提前濾除，因此測(cè)量的含碳?xì)怏w濃度為干基氣體的濃度。而油耗儀的流量計(jì)測(cè)量的排氣氣體體積則為含有水蒸氣的混合氣體積，即濕基氣體體積，所以導(dǎo)致含碳?xì)怏w的質(zhì)量計(jì)算結(jié)果有誤。根據(jù)誤差產(chǎn)生的機(jī)理，可以通過(guò)稀釋排氣體積換算為干稀釋排氣體積來(lái)消除誤差。

2.3排氣中水蒸氣的修正研究

早在《柴油機(jī)排放試驗(yàn)方法》(GB6456—86，已廢止)中就考慮了水蒸氣對(duì)含碳?xì)怏w質(zhì)量計(jì)算的影響，給出了干/濕基轉(zhuǎn)換系數(shù)公式。該公式以理論燃燒方程為基礎(chǔ)，計(jì)算燃料中氫元素燃燒生成的水量，并通過(guò)參與燃燒的氧氣計(jì)算空氣進(jìn)氣量和空氣中的水量，最后計(jì)算水蒸氣占排氣的體積比，該方法計(jì)算的水量與排氣中實(shí)際水蒸氣量差別較大。

在現(xiàn)行的《車(chē)用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車(chē)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法》(GB17691—2005)中，對(duì)直接采樣和稀釋采樣的轉(zhuǎn)化系數(shù)分別進(jìn)行了研究。其中在稀釋采樣的轉(zhuǎn)化式中，主要依據(jù)實(shí)際燃燒過(guò)程生成的含碳物質(zhì)量和燃料的氫碳原子比來(lái)計(jì)算燃燒生成的水，并利用分壓定理計(jì)算進(jìn)氣空氣中水蒸氣占總氣體的體積比。該標(biāo)準(zhǔn)中的方法一方面忽略了燃燒生成的HC成分，另一方面忽略了稀釋空氣和進(jìn)氣中含碳?xì)怏w對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。同時(shí)，稀釋采樣的修正方法說(shuō)明分壓定理適用于稀釋后的汽車(chē)排氣，即可認(rèn)為汽車(chē)稀釋排氣為理想氣體。

《三輪汽車(chē)和低速貨車(chē)用柴油機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法》(GB19756—2005)中給出的干、濕基轉(zhuǎn)換系數(shù)公式，將燃燒生成的水和進(jìn)氣空氣中的水進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算。式中只引入空燃比變量，其他參數(shù)取定值，簡(jiǎn)化計(jì)算公式，同時(shí)降低了精度。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣混合氣中的水蒸氣部分會(huì)被空氣濾清器過(guò)濾，因此通過(guò)空氣濕度計(jì)算進(jìn)氣的這部分水蒸氣存在誤差。另外，通過(guò)燃料碳元素與氫元素個(gè)數(shù)比和測(cè)量排氣中含碳?xì)怏w濃度來(lái)計(jì)算燃燒生成的水量，一方面由于忽略HC氣體對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，另一方面含碳?xì)怏w中還有稀釋氣體中的含碳?xì)怏w，導(dǎo)致計(jì)算的燃燒生成水量有誤，加之生成的水會(huì)形成冷凝水從排氣管流出，不會(huì)全部以水蒸氣排出，所以，通過(guò)水蒸氣來(lái)源計(jì)算水蒸氣量容易導(dǎo)致排氣水蒸氣含量有誤。

引起油耗計(jì)算誤差的原因是稀釋氣體的含碳?xì)怏w濃度和體積分別是由干基與濕基狀態(tài)測(cè)得，需要將稀釋排氣的體積轉(zhuǎn)化為干氣體體積，消除稀釋排氣中實(shí)際水蒸氣對(duì)油耗計(jì)算的影響。因稀釋氣體可近似為理想氣體，滿(mǎn)足分壓定理，故在此提出，根據(jù)分壓定理和分體積定理，測(cè)得稀釋氣體的壓強(qiáng)、溫度和濕度，即可計(jì)算水蒸氣占稀釋氣體的分壓，進(jìn)而計(jì)算干氣體與濕氣體的體積比，獲得稀釋混合氣體與干氣體體積的換算關(guān)系。

3修正模型的建立及試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1修正模型的建立

由分壓定理和分體積定理聯(lián)立方程可知：

(6)

式中，PB為氣體B產(chǎn)生的分壓強(qiáng)；P為氣體總壓強(qiáng)；VB為氣體B占的體積；V為氣體總體積。

由式(6)可知，每種氣體占總氣體的壓強(qiáng)占比與其體積占比相等。因此可通過(guò)計(jì)算稀釋排氣流中水蒸氣的分壓即可計(jì)算干氣體的體積占比，進(jìn)而求得實(shí)時(shí)的干氣體體積。

氣體相對(duì)濕度的公式如下：

(7)

式中，RH為相對(duì)濕度；e為水蒸氣氣壓；E為該溫度下飽和水蒸氣的氣壓。

由式(7)可知，水蒸氣分壓與氣體的相對(duì)濕度和氣體溫度下飽和水蒸氣氣壓相關(guān)，即水蒸氣分壓與氣體的相對(duì)濕度和溫度相關(guān)。

由式(6)和式(7)可知干稀釋排氣體積與濕排氣氣體存在以下關(guān)系：

(8)

式中，VD為稀釋排氣中的干氣體體積；VW為稀釋排氣的體積；P為稀釋排氣的壓力；PD為干稀釋排氣的壓力；RH為稀釋排氣的相對(duì)濕度；Ei為稀釋排氣在測(cè)量溫度T條件下的飽和蒸氣壓。

由于碳平衡油耗檢測(cè)中使用的氣體流量為標(biāo)況條件，故將尾氣中干氣體體積轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：

(9)

式中，VTD為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干稀釋排氣的體積；T為稀釋排氣溫度；Tn為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度，其值取273 K；Pn為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的大氣壓，其值取101.33 kPa。

由式(8)和式(9)可得：

(10)

在油耗計(jì)算公式(5)中，Qn為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體流量，即為每秒的排氣體積，為了消除氣體濃度和流量分別在干基條件和濕基條件下測(cè)量導(dǎo)致的計(jì)算誤差，將標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體流量轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干氣體流量，修正后每秒的油耗計(jì)算公式如下：

(11)

式中Q為稀釋排氣實(shí)際流量。

3.2試驗(yàn)結(jié)果分析

為了驗(yàn)證修正模型對(duì)測(cè)量精度的提高效果，搭建了開(kāi)式采樣方式的碳平衡法油耗測(cè)量平臺(tái)[12-15]。用于對(duì)比的質(zhì)量式油耗儀選用ET2500型，底盤(pán)測(cè)功機(jī)及控制系統(tǒng)選用HYCG-030型，并在排氣取樣處加裝濕度檢測(cè)裝置。 濕度檢測(cè)裝置工作原理如圖1所示。

圖1　濕度測(cè)量裝置工作原理框圖Fig.1　Block diagram of working principle of humidity measurement device

首先選用帕薩特車(chē)型進(jìn)行油耗對(duì)比試驗(yàn)?？紤]氣溫對(duì)濕度的影響，分別在2014年2月和6月各進(jìn)行了3組試驗(yàn)，測(cè)取濕度修正前后油耗檢測(cè)結(jié)果，并分別將修正前后碳平衡法檢測(cè)結(jié)果與質(zhì)量式油耗儀檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果及對(duì)比偏差如表1所示。其次選擇長(zhǎng)安之星和三菱菱紳車(chē)型進(jìn)行試驗(yàn)。由于不同燃料燃燒生成水量不同，因此對(duì)93號(hào)汽油、甲醇汽油M15和M85分別進(jìn)行油耗試驗(yàn)，研究了該修正模型對(duì)不同燃料的適用性，試驗(yàn)車(chē)速度均為60 km/h,試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

由表1的試驗(yàn)結(jié)果可知，因受氣溫影響，2月份試驗(yàn)的稀釋排氣平均溫度和相對(duì)濕度分別為17.3 ℃和70.7%。6月份的稀釋排氣平均溫度和相對(duì)濕度分別為42.3 ℃和59.7%。2月份比6月份的稀釋排氣溫度明顯較低，而相對(duì)濕度較高?？梢?jiàn)環(huán)境溫度對(duì)稀釋排氣的溫度和相對(duì)濕度有一定影響。

表1　修正前后油耗對(duì)比結(jié)果[單位：L·(100 km)-1]

注：對(duì)比值為質(zhì)量式油耗儀檢測(cè)結(jié)果，下同。

圖2　試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)Fig.2　Testing site

燃料車(chē)型修正前修正后對(duì)比值修正前偏差/%修正后偏差/%93#M15M8593#M15M85長(zhǎng)安之星三菱菱紳5.815.725.633.201.606.105.995.913.221.357.157.016.883.921.897.257.167.033.131.857.747.647.493.342.009.569.429.322.581.07

2月份修正前，3組油耗試驗(yàn)結(jié)果平均偏差為3.52%，而經(jīng)修正后，平均偏差為2.14%，修正后偏差比修正前偏差低1.38%。6月份修正前，3組油耗試驗(yàn)結(jié)果平均偏差為3.11%，而經(jīng)修正后，平均偏差為1.37%，修正后偏差比修正前偏差低1.74%?？梢?jiàn)，不同的環(huán)境溫度對(duì)油耗檢測(cè)結(jié)果的影響程度不同，對(duì)于不同的環(huán)境溫度影響，修正模型能顯著提高碳平衡法油耗檢測(cè)儀的檢測(cè)精度。

進(jìn)一步，選取2月份和6月份排氣相對(duì)濕度均為64%，排氣溫度分別為16 ℃和40 ℃的1組試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，修正前的偏差分別為3.07%和3.53%，經(jīng)修正后偏差分別為1.99%和1.68%，修正量分別為1.08%和1.84%?？梢?jiàn)濕度相同條件下，環(huán)境溫度越高導(dǎo)致排氣溫度也越高，對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響越大，修正模型對(duì)修正前偏差較大的結(jié)果修正量也大。

分析以上試驗(yàn)結(jié)果可知，該修正模型對(duì)于不同環(huán)境溫度下產(chǎn)生的各種排氣溫度和相對(duì)濕度條件，都能顯著提高碳平衡法油耗檢測(cè)儀的檢測(cè)精度。

由表2的試驗(yàn)結(jié)果可知，兩輛試驗(yàn)車(chē)分別使用93#汽油、甲醇汽油M15和M85后，碳平衡油耗儀修正前后的油耗與質(zhì)量式油耗儀油耗對(duì)比，其檢測(cè)結(jié)果不同，其中93#油耗最低，M85油耗最高，這是因?yàn)榧状己吭礁撸剂虾趿吭酱?，熱值越低?/p>

長(zhǎng)安之星車(chē)型使用93#汽油、甲醇汽油M15和M85修正前的偏差分別為3.20%，3.22%，3.92%，修正后偏差分別為1.60%，1.35%，1.89%，修正后比修正前偏差分別降低了1.60%，1.87%，2.03%。三菱菱紳車(chē)型對(duì)于93#汽油、甲醇汽油M15和M85修正前偏差分別為3.13%，3.34%，2.58%，修正后偏差分別為1.85%，2.00%，1.07%，修正后比修正前偏差分別降低了1.28%，1.34%，1.51%。兩種車(chē)的試驗(yàn)結(jié)果一致表明，甲醇含量越大，導(dǎo)致油耗偏差越大，主要原因?yàn)榧状既剂虾吭黾雍螅剂显亟M分比例不同，燃燒生成的水分也不同。經(jīng)修正模型修正后，甲醇含量越大，修正量也越大。

因此，不同燃料類(lèi)型對(duì)碳平衡法油耗檢測(cè)結(jié)果有顯著影響，且該濕度修正模型對(duì)于不同燃料類(lèi)型，均能顯著提高碳平衡法油耗檢測(cè)儀的檢測(cè)精度。

4結(jié)論

(1)汽車(chē)稀釋排氣流量與碳平衡法測(cè)得的油耗結(jié)果成正比，且汽車(chē)排氣相對(duì)濕度較大，碳平衡法油耗檢測(cè)過(guò)程的稀釋排氣流量需進(jìn)行干、濕基轉(zhuǎn)化。經(jīng)分析，現(xiàn)有的氣體干、濕基濃度轉(zhuǎn)化公式用于修正碳平衡法油耗檢測(cè)結(jié)果誤差較大。

(2)設(shè)計(jì)了直接采集稀釋排氣溫度、壓強(qiáng)和相對(duì)濕度的參數(shù)采集系統(tǒng)，建立了稀釋排氣干、濕基轉(zhuǎn)化修正模型，實(shí)現(xiàn)了排氣濕度對(duì)油耗的修正。

(3)對(duì)不同環(huán)境溫度和燃料類(lèi)型進(jìn)行的油耗試驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)濕度修正模型對(duì)油耗檢測(cè)結(jié)果修正后，碳平衡油耗儀的檢測(cè)結(jié)果與質(zhì)量式油耗儀的檢測(cè)結(jié)果偏差均明顯低于修正前。該修正模型對(duì)不同環(huán)境溫度和燃料類(lèi)型有效，可顯著提高碳平衡油耗儀的測(cè)量精度。

參考文獻(xiàn)：

References:

[1]祖力，王云鵬，李世武，等. 汽車(chē)油耗檢測(cè)的不解體方法: 碳平衡法[J]. 長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，30(2)：80-83.

ZU Li，WANG Yun-peng，LI Shi-wu，et al. The Undisassembly Method of the Motor Vehicle Fuel Consumption Measurement: Carbon Balance Method [J]. Journal of Changchun University of Science and Technology: Natural Science Edition，2007，30(2)：80-83.

[2]張學(xué)敏，葛蘊(yùn)珊，張昱，等. 利用碳平衡法進(jìn)行汽車(chē)油耗測(cè)量的應(yīng)用研究[J]. 車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)，2005(3)：56-58.

ZHANG Xue-min，GE Yun-shan，ZHANG Yu，et al. Research on Fuel Consumption Measurement Using Carbon Balance Method[J]. Vehicle Engine，2005(3)：56-58.

[3]GB17691—2005，車(chē)用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車(chē)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段)[S].

GB17691—2005，Limits and Measurement Methods for Exhaust Pollutions from Compression Ignition and Gas Fuelled Positive Ignition Engines of Vehicles[S].

[4]GB19756—2005，三輪汽車(chē)和低速貨車(chē)用柴油機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)Ⅰ、Ⅱ階段) [S].

GB19756—2005，Limits and Measurement Methods for Exhaust Pollutions from Diesel Engines of Tri-wheel & Low-speed Goods Vehicles[S].

[5]GB/T 18566—2011，道路運(yùn)輸車(chē)輛燃料消耗量檢測(cè)評(píng)價(jià)方法[S].

GB/T 18566—2011，Inspection and Evaluation of Fuel Consumption for Road Transport Vehicle [S].

[6]王云鵬，劉瑞昌，祖力，等.基于汽油含碳量的碳平衡法模型[J]. 公路交通科技, 2004,21(12):127-129.

WANG Yun-peng，LIU Rui-chang，ZU Li，et al. A Carbon Method Model Based on Gasoline Carbon Content [J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2004, 21 ( 12): 127-129.

[7]張學(xué)利，劉富佳，蔡鳳田，等.基于Vmas的碳平衡法汽車(chē)油耗測(cè)量誤差影響分析[J]. 公路交通科技，2010，27(10)：138-141.ZHANG Xue-li，LIU Fu-jia，CAI Feng-tian，et al. Research on Influencing Factors on Errors of Vehicle Fuel Consumption Measured by Carbon Balance Method Based on Vmas[J].Journal of High way and Transportation Research and Development，2010，27(10)：138-141.[8]高有山，王斌，王愛(ài)紅.碳平衡法測(cè)量汽車(chē)油耗的誤差影響因素分析[J].車(chē)輛與動(dòng)力技術(shù)，2009(1):40-42.

GAO You-shan，WANG Bin，WANG Ai-hong. Error Component Analysis on Fuel Consumption Measurement Using Carbon Balance Method [J].Vehicle & Power Technology，2009(1):40-42.

[9]張學(xué)利，劉福佳. 汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性檢測(cè)[M]. 北京：人民交通出版社，2010.

ZHANG Xue-li，LIU Fu-jia. Vehicle Fuel Economy Inspection[M].Beijing：China Communications Press，2010.

[10]王波. 碳平衡法測(cè)量汽車(chē)燃油消耗量的試驗(yàn)研究[D]. 西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2006.

WANG Bo. Experimental Research of Vehicle Fuel Consumption Measurement Based on Carbon Balance Method[D]. Xi’an：Chang’an University，2006.

[11]李興虎. 汽車(chē)環(huán)境污染與控制[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011.

LI Xin-hu. Automobile Environmental Pollution and Control[M]. Beijing：National Defence Industry Press，2011.

[12]劉軍，高建立，穆桂脂，等. 基于碳平衡法的汽車(chē)燃油消耗量快速測(cè)量系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J]. 內(nèi)燃機(jī)工程，2008，29 (6)：74-76.

LIU Jun，GAO Jian-li，MU Gui-zhi，et al. Development of a Vehicle Fuel Consumption Rapid Testing System Based on Carbon Balance Method[J]. Chinese Internal Combustion Engine Engineering，2008，29(6)：74-76.

[13]王羽.汽車(chē)油耗快速檢測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)[D]. 長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2003.

WANG Yu. Development and Examination of the System for Rapid Detecting Vehicle Fuel Consumption [D]. Changchun：Jilin University，2003.

[14]劉軍, 姚健, 高建立, 等. 汽車(chē)燃油消耗量快速測(cè)量系統(tǒng)研究[J]. 汽車(chē)技術(shù), 2008 (4): 47-50.

LIU Jun，YAO Jian，GAO Jian-li，et al. Research of Vehicle Fuel Consumption Rapid Testing System[J]. Automobile Technology，2008 (4)：47-50.

[15]方茂東，鄭賀悅.基于碳平衡法的汽車(chē)油耗測(cè)量方法[J].汽車(chē)工程，2003，25 (3)：295-297.

FANG Mao-dong，ZHENG He-yue. Fuel Consumption Measurement for Motor Vehicle Based on Carbon Balance Method[J]. Automotive Engineering, 2003，25 (3)：295-297.

Influence of Water Vapor in Vehicle Exhaust on Fuel Consumption with Carbon Balance Method

TAO Jian, PANG Duo-feng, WANG Wen-jun, JIANG Xin

(Shanxi Transportation Research Institute, Taiyuan Shanxi 030000, China)

Abstract：In order to eliminate the influences of water vapor in vehicle exhaust on fuel consumption detection with carbon balance method，and to improve the detection accuracy of fuel consumption meter based on carbon balance method under different test conditions, the detection principle of carbon balance method is studied, the influence mechanism of water vapor on the detection process is analyzed, and the related research on dry/wet gas volume conversion is conducted. A humidity correction model based on temperature，pressure and relative humidity of diluent gas is built. Under the conditions of different environment temperatures and vehicle fuel types，the results of fuel consumption before and after the correction of carbon balance test method are tested, and then compared with the results of quality fuel consumption test respectively．It shows that detection accuracy of fuel consumption is significantly influenced by the humidity correction model，and the result from the correction model is more consistent with that from quality fuel consumption test.

Key words：automotive engineering；fuel consumption test；carbon balance method；humidity correction model；vapor

收稿日期：2015-02-05

基金項(xiàng)目：山西省交通廳科技項(xiàng)目(2012-1-11)

作者簡(jiǎn)介：陶健(1984-)男，山西朔州人，碩士.(taojian0606@163.com)

doi:10.3969/j.issn.1002-0268.2016.06.023

中圖分類(lèi)號(hào)：U461.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1002-0268(2016)06-0140-06