第三节 汽车燃油经济性评价指标
汽车燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃料消耗量或一定燃料量能使汽车行驶的里程来评价。在我国,汽车燃油经济性指标的单位为L/100km,即汽车行驶100km所消耗的燃料升数。其数值越大,汽车燃油经济性越差。
一、汽车燃料消耗量类型
汽车燃料消耗量是指汽车在一定工况下行驶100km所消耗的燃料升数。汽车燃料消耗量主要包括车型燃料消耗量、平均燃料消耗量和企业平均燃料消耗量。
车型燃料消耗量是指汽车按有关规定试验、计算并确定的某一车型的综合燃料消耗量;平均燃料消耗量是指按车型对应车辆数量加权计算得出的一组车辆的平均燃料消耗量;企业平均燃料消耗量是指企业某年度生产、进口或销售的乘用车车型燃料消耗量按当年度对应生产、进口或销售加权计算得出的平均燃料消耗量。
对车型燃料消耗量,车型不同,确定方法也不同。对汽油、柴油、两用燃料及双燃料乘用车,应按GB/T 19233—2008《轻型汽车燃料消耗量试验方法》确定车型燃料消耗量;对压缩天然气、液化天然气、液化石油气乘用车,应按GB/T 29125—2012《压缩天然气汽车燃料消耗量试验方法》在底盘测功机上模拟城市、市郊和综合循环燃料消耗量试验,确定气体燃料消耗量,并按照《轻型汽车燃料消耗量试验方法》的碳平衡法折算为汽油燃料消耗量;对插电式及非插电式混合动力乘用车,应按GB/T 19753—2013《轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》确定车型燃料消耗量及电能消耗量,其电能消耗量应折算成对应的汽油或柴油燃料消耗量;对纯电动乘用车,应按照GB/T 18386—2005《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》测定电能消耗量,并折算成对应的汽油燃料消耗量;对燃料电池乘用车,其燃料消耗量按零计算;对采用一种或多种循环技术/装置(如怠速启停装置、换挡提醒装置、高效空调等)的车辆,其车型燃料消耗量可相应减去一定额度,但最多不超过0.5L/100km。
企业平均燃料消耗量可以用该企业各车型的燃料消耗量与对应的年度生产或进口量乘积之和除以该企业乘用车年度生产或进口总量计算得出,即
式中,CAFC为企业平均燃料消耗量(L/100km);i为乘用车车型序号;FCi为第i个车型的燃料消耗量(L/100km);Vi为第i个车型的年度生产量、进口量或销售量;N为车型数量。
企业在某年度需要达到的企业平均燃料消耗量目标值应该用企业各车型燃料消耗量目标值与对应年度生产或进口量乘积之和除以该企业乘用车年度生产或进口总量计算得出,即
式中,TCAFC为企业平均燃料消耗量目标值(L/100km);Ti为第i个车型对应的燃料消耗量目标值(L/100km)。
自2016年起,各企业平均燃料消耗量与企业平均燃料消耗量目标值的比值,要满足相应的要求。2016年,不应大于134%;2017年,不应大于128%;2018年,不应大于120%;2019年,不应大于110%;2020年及以后,不应大于100%。
下面无特殊说明,燃料消耗量主要是指车型燃料消耗量。
汽车燃油经济性常用评价指标有等速行驶百公里燃料消耗量和循环行驶工况百公里燃料消耗量。
二、汽车等速行驶百公里燃料消耗量
等速行驶百公里燃料消耗量是指汽车在一定载荷下,以最高挡在水平良好路面上等速行驶100km的燃料消耗量。试验时,常测出每隔10km/h或20km/h的速度间隔的等速百公里燃料消耗量,然后在图上连成曲线,称为等速百公里燃料消耗量曲线,用它来评价汽车的燃油经济性。
图1-2所示为搭载1.6L发动机某国产轿车的等速百公里燃料消耗量曲线,图中实线为测量曲线,虚线是预测曲线。可以看出,当车速为90km/h时,燃料消耗量最低,为6L/100km,说明该轿车的经济车速是90km/h;当车速为120km/h时,燃料消耗量为7.5L/100km;当车速为5km/h,即怠速行驶时,燃料消耗量为21L/100km。
图1-2 汽车等速行驶百公里燃料消耗量
等速行驶百公里燃料消耗量可以用于比较相同排量汽车的燃油经济性,也可用于分析不同部件(如发动机、传动系统等)装在同一种汽车上对其燃油经济性的影响。但等速行驶工况并没有完全反映汽车的实际运行状况,特别是在市区道路行驶中所频繁出现的加速、减速、怠速、停车等行驶工况。
三、汽车综合燃料消耗量
汽车综合燃料消耗量,即循环行驶工况百公里燃料消耗量,是根据制订的一些相应的典型循环试验工况来模拟汽车实际的运行状况,并以其百公里燃料消耗量来评定其相应行驶工况下的燃油经济性。
1.轻型汽车综合燃料消耗量
GB/T 18352.3—2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》中规定了轻型汽车在底盘测功机上试验运转循环工况(NDEC),如图1-3所示,它由1部(市区运转循环)和2部(市郊运转循环)组成,图中BS代表采样开始,ES代表采样结束。
图1-3 轻型汽车试验用运转循环
轻型汽车在底盘测功机上运转循环1部循环单元见表1-2和图1-4。
表1-2 轻型汽车运转循环1部15工况试验参数
注:PM代表变速器在空挡,离合器接合;K1(或K2)代表变速器挂Ⅰ挡(或Ⅱ挡),离合器脱开。如汽车装备自动变速器,驾驶员可根据工况自行选择合适的挡位。
图1-4 轻型汽车运转循环1部试验曲线
轻型汽车运转循环1部试验期间有效行驶时间为195s,其中怠速时间60s,占30.8%;减速/离合器脱开9s,占4.6%;换挡8s,占4.1%;加速36s,占18.5%;等速57s,占29.2%;减速25s,占12.8%。平均车速为19km/h,每个循环理论行驶距离为1.013km,4个循环的当量距离是4.052m。
轻型汽车在底盘测功机上运转循环2部循环单元见表1-3和图1-5。
表1-3 轻型汽车运转循环2部13工况试验参数
注:PM代表变速器置空挡,离合器接合;K1或K5分别代表变速器置Ⅰ挡或Ⅴ挡,离合器脱开。如果汽车装有多于5挡的变速器,使用附加挡位时应与制造厂推荐的相一致。
图1-5 轻型汽车运转循环2部试验曲线
轻型汽车运转循环2部试验期间有效行驶时间为400s,其中怠速时间40s,占10.0%;减速/离合器脱开10s,占2.5%;换挡6s,占1.5%;加速103s,占25.8%;等速209s,占52.2%;减速32s,占8.0%。平均车速为62.6km/h,每个循环理论行驶距离为6.955km,最高车速为120km/h,最大加速度为0.833m/s2,最大减速度为-1.389m/s2。
根据试验分别测定汽车在市区工况、市郊工况以及综合工况(包括市区工况和市郊工况)的CO2、CO和HC排放量,采用碳平衡法计算得出市区工况、市郊工况和综合工况汽车燃料消耗量。
对于装备汽油机的汽车,其燃料消耗量为
对于装备柴油机的汽车,其燃料消耗量为
式中,Q为汽车燃料消耗量(L/100km);MHC为测得的HC排放量(g/km);MCO为测得的CO排放量(g/km);MCO2为测得的CO2排放量(g/km);ρ为288K(15℃)温度下试验燃料的密度(kg/L)。
轻型汽车综合燃料消耗量为
Q综合=Q市区S市区+Q市郊(1-S市区) (1-5)
式中,Q综合为轻型汽车综合燃料消耗量(L/100km);Q市区为市区部分平均燃料消耗量(L/100km);Q市郊为市郊部分平均燃料消耗量(L/100km);S市区为市区里程分配比例系数(%)。
2.重型商用车综合燃料消耗量
GB/T 27840—2011《重型商用车燃料消耗量测量方法》规定了重型商用车的测试循环。重型商用车C-WTVC循环是由市区、公路和高速工况组成,如图1-6所示。C-WTVC循环是以世界重型商用车辆瞬态循环(World Transient Vehicle Cycle,WTVC)为基础,调整加速度和减速度形成的驾驶循环。
图1-6 重型商用车C-WTVC循环曲线
重型商用车C-WTVC循环数据统计特征见表1-4。
表1-4 重型商用车C-WTVC循环数据统计特征
重型商用车燃料消耗量计算方法有3种,即碳平衡法、质量法和容积法。
采用碳平衡法确定重型商用车燃料消耗量的计算公式,与轻型汽车燃料消耗量计算公式一样,即式(1-3)和式(1-4)一样。
采用质量法确定汽车燃料消耗量的计算公式为
式中,Qm为质量法确定的汽车燃料消耗量(L/100km);MFC为汽车燃料消耗量(质量)测量值(kg);S为试验期间汽车的实际行驶距离(km);ρg为基准温度20℃下的燃料密度(kg/L)。
采用容积法确定汽车燃料消耗量的计算公式为
式中,QV为容积法确定的汽车燃料消耗量(L/100km);VL为汽车燃料消耗量(体积)测量值(L);αr为燃料容积膨胀系数(10-3/℃);T0为基准温度(20℃);TF为燃料平均温度(℃)。
重型商用车综合燃料消耗量为
Q综合=Q市区S市区+Q公路S公路+Q高速S高速 (1-8)
式中,Q综合为一个完整C-WTVC循环的汽车综合燃料消耗量(L/100km);Q市区为市区部分汽车平均燃料消耗量(L/100km);Q公路为公路部分汽车平均燃料消耗量(L/100km);Q高速为高速部分汽车平均燃料消耗量(L/100km);S市区为市区里程分配比例系数(%);S公路为公路里程分配比例系数(%);S高速为高速里程分配比例系数(%)。
重型商用车里程分配比例见表1-5。
表1-5 重型商用车里程分配比例表