汽车燃油经济性检测giea.pptx
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1、第四章第四章 汽车燃油经济性检测汽车燃油经济性检测第一节第一节燃油经济性的指标和试验分类燃油经济性的指标和试验分类一、燃油经济性的指标一、燃油经济性的指标汽车燃油经济性是指在保证动力性的条件下,汽车燃油经济性是指在保证动力性的条件下,汽车以尽量少的耗油量经济行驶的能力。汽车燃油经汽车以尽量少的耗油量经济行驶的能力。汽车燃油经济性不但与发动机的技术状况有关,而且还与汽车的济性不但与发动机的技术状况有关,而且还与汽车的传动系、行驶系等有关。传动系、行驶系等有关。汽车的燃油经济性常用一定运行工况汽车的燃油经济性常用一定运行工况下,汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定下,汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃
2、油量能使汽车行驶的里程来表示。在我燃油量能使汽车行驶的里程来表示。在我国及欧洲,汽车燃油经济性指标的单位为国及欧洲,汽车燃油经济性指标的单位为L/100km,即行驶,即行驶100km所消耗的燃油所消耗的燃油升数。美国采用升数。美国采用MPG(milepergallon),指每加仑燃油能行驶的里程数来表示。指每加仑燃油能行驶的里程数来表示。二、二、燃油经济性的试验分类燃油经济性的试验分类(一一)按试验工况分类按试验工况分类1 1等速百公里油耗等速百公里油耗实用燃油经济性常用等速行驶百公里燃油实用燃油经济性常用等速行驶百公里燃油消耗量(简称等速油耗)来评价,即汽车在额消耗量(简称等速油耗)来评价,
3、即汽车在额定载荷下,以最高档在水平良好路面上等速行定载荷下,以最高档在水平良好路面上等速行驶驶100km的燃油消耗量。等速行驶工况是汽车的燃油消耗量。等速行驶工况是汽车在道路上运行的一种基本工况,这种油耗易于在道路上运行的一种基本工况,这种油耗易于测定,所以得到广泛的采用。测定,所以得到广泛的采用。2 2循环油耗循环油耗循环油耗是指在一段指定的典型路段内汽车以等速、加循环油耗是指在一段指定的典型路段内汽车以等速、加速和减速三种工况行驶时的耗油量。有些还要计入起动和速和减速三种工况行驶时的耗油量。有些还要计入起动和怠速停车等工况的耗油量,然后折算成百公里耗油量。怠速停车等工况的耗油量,然后折算成
4、百公里耗油量。我国的循环油耗,对总我国的循环油耗,对总质量在质量在3500350014000kg14000kg的载的载货汽车按六工况进行,对城货汽车按六工况进行,对城市客车按四工况进行,而轿市客车按四工况进行,而轿车按十五工况进行车按十五工况进行(见图见图);欧洲有欧洲有ECE-R15ECE-R15工况循环油工况循环油耗,美国有公路循环和城市耗,美国有公路循环和城市循环油耗。循环油耗。我国轿车燃油经济性的循环行驶工况我国轿车燃油经济性的循环行驶工况 一些汽车的技术性能表将循环油耗标注为一些汽车的技术性能表将循环油耗标注为“城市城市油耗油耗”,而将等速百公里油耗标注为,而将等速百公里油耗标注为“
5、等速油耗等速油耗”。一般来说,循环油耗与等速百公里油耗(指定车速)一般来说,循环油耗与等速百公里油耗(指定车速)加权平均取得综合油耗值,能比较客观地反映汽车的加权平均取得综合油耗值,能比较客观地反映汽车的耗油量。现代轿车给出的城市循环油耗和公路循环油耗油量。现代轿车给出的城市循环油耗和公路循环油耗,更确切地说应为城市综合油耗和公路综合油耗。耗,更确切地说应为城市综合油耗和公路综合油耗。如欧洲车的耗油量测定由三部分组成:分别是模拟城如欧洲车的耗油量测定由三部分组成:分别是模拟城市内行驶工况的市内行驶工况的“城市行驶循环城市行驶循环”、90公里公里/小时和小时和120公里公里/小时的等速行驶,然后
6、各取小时的等速行驶,然后各取1/3相加作为综合相加作为综合百公里油耗来评定汽车燃油经济性。百公里油耗来评定汽车燃油经济性。(二)按试验场地分(二)按试验场地分1路试法路试法汽车燃料消耗量道路试验(简称路试汽车燃料消耗量道路试验(简称路试法)是指在道路条件下进行的油耗试验。法)是指在道路条件下进行的油耗试验。它包括不控制的道路试验、控制的道路它包括不控制的道路试验、控制的道路试验和循环道路试验三种。试验和循环道路试验三种。(1)不控制的道路试验不控制的道路试验不控制的道路试验是指对行驶道路、交通情不控制的道路试验是指对行驶道路、交通情况、驾驶习惯和周围环境等各方面因素都不加控况、驾驶习惯和周围环
7、境等各方面因素都不加控制的道路试验方法。由于各种使用因素的随机变制的道路试验方法。由于各种使用因素的随机变化,要获得分散度小的数据是很困难的。为此,化,要获得分散度小的数据是很困难的。为此,必须用相当数量的汽车必须用相当数量的汽车(几十辆以上几十辆以上)进行长距离进行长距离(1000016000km)的试验,才能获得可以信赖的试验,才能获得可以信赖的数据。所以,虽然这是一种非常接近实际情况的数据。所以,虽然这是一种非常接近实际情况的试验,但由于试验的费用巨大,时间很长,却的试验,但由于试验的费用巨大,时间很长,却是一种通常很少采用的试验方法。是一种通常很少采用的试验方法。(2)控制的道路试验控
8、制的道路试验测量燃料消耗时维持行驶道路、交通情况、驾驶习惯测量燃料消耗时维持行驶道路、交通情况、驾驶习惯和周围环境等中的一个或几个因素不变的方法,称作和周围环境等中的一个或几个因素不变的方法,称作“控控制的路上试验制的路上试验”。例如我国海南试验站进行的、包含考察。例如我国海南试验站进行的、包含考察汽车各项使用性能指标在内的全国汽车质量检查试验中,汽车各项使用性能指标在内的全国汽车质量检查试验中,规定了要测量在一般路面、恶劣路面和山区公路上的百公规定了要测量在一般路面、恶劣路面和山区公路上的百公里油耗,试验规范中对试验路线作了较明确的规定,但对里油耗,试验规范中对试验路线作了较明确的规定,但对
9、试验中的交通情况、驾驶员的习惯以及气温、风、雨等并试验中的交通情况、驾驶员的习惯以及气温、风、雨等并无规定,这就是一种有控制的道路试验。国外汽车试验场无规定,这就是一种有控制的道路试验。国外汽车试验场地在自己的专用试验道路上也进行类似的燃料消耗试验。地在自己的专用试验道路上也进行类似的燃料消耗试验。(3)循环道路试验循环道路试验路上的循环试验指的是汽车完全按路上的循环试验指的是汽车完全按规定的车速规定的车速时间规范进行试验。何时时间规范进行试验。何时换挡、何时制动以及行车的速度、加速换挡、何时制动以及行车的速度、加速度,制动减速等都在规范中加以规定。度,制动减速等都在规范中加以规定。2 2台试
10、法台试法台试法是指用底盘测功机构成汽车行驶状态模拟系台试法是指用底盘测功机构成汽车行驶状态模拟系统,在室内模拟各种道路试验工况,即通过加载方式模统,在室内模拟各种道路试验工况,即通过加载方式模拟汽车在道路上行驶时所受到的惯性阻力、滚动阻力、拟汽车在道路上行驶时所受到的惯性阻力、滚动阻力、空气阻力及负荷特性等,然空气阻力及负荷特性等,然后用燃油消耗测量仪测定汽后用燃油消耗测量仪测定汽车的等速(或循环)燃油消车的等速(或循环)燃油消耗量。底盘测功机装在有空耗量。底盘测功机装在有空调设施的试验室内,可防止调设施的试验室内,可防止风和气温的变化,使行驶阻风和气温的变化,使行驶阻力保持一定,所以,试验具
11、力保持一定,所以,试验具有良好的再现性。有良好的再现性。燃油消耗量台试法的示意图燃油消耗量台试法的示意图 1)1)用底盘测功机测量油耗的优点用底盘测功机测量油耗的优点 (1)(1)试验在室内进行,无须专用试车道路,且不受试验在室内进行,无须专用试车道路,且不受气候条件的限制,因此,油耗油量值重复性好。气候条件的限制,因此,油耗油量值重复性好。(2)(2)由于能控制试验条件,周围环境影响的修正系由于能控制试验条件,周围环境影响的修正系数可以减到最小。数可以减到最小。(3)(3)若能控制室温,可在不同气温下进行试验。若能控制室温,可在不同气温下进行试验。(4)(4)由于室内便于控制行驶状况,能进行
12、符合实际由于室内便于控制行驶状况,能进行符合实际的复杂的行驶工况的循环油测试。的复杂的行驶工况的循环油测试。(5)(5)可以同时进行燃料经济性与排气污染试验。可以同时进行燃料经济性与排气污染试验。(6)(6)能采用多种测量油耗的方法,如容积法、重量能采用多种测量油耗的方法,如容积法、重量法和碳平衡法等。法和碳平衡法等。2)2)用底盘测功机测量油耗的缺点用底盘测功机测量油耗的缺点(1)(1)不易准确模拟汽车在道路上的滚不易准确模拟汽车在道路上的滚动阻力、空气阻力和惯性阻力;动阻力、空气阻力和惯性阻力;(2)(2)室内冷却风扇产生的冷却气流与室内冷却风扇产生的冷却气流与道路上行驶时的实际情况不一。
13、道路上行驶时的实际情况不一。三、燃油消耗量限值三、燃油消耗量限值营运车辆燃油消耗量限值是以该车型原厂规定的等营运车辆燃油消耗量限值是以该车型原厂规定的等速百公里燃油消耗量限值为基础确定的。速百公里燃油消耗量限值为基础确定的。根据我国营运车辆检测设备的实际情况和根据我国营运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,采用等速汽车技术等级评定标准的执行情况,采用等速百公里燃油消耗量作为评价汽车燃油经济性的指标。检百公里燃油消耗量作为评价汽车燃油经济性的指标。检测车速:轿车测车速:轿车60km/h,其他汽车,其他汽车50km/h。其限值规定为。其限值规定为该车型原
14、厂规定的相应车速等速百公里燃料消耗量的该车型原厂规定的相应车速等速百公里燃料消耗量的110%。如某轿车原厂规定。如某轿车原厂规定60m/h等速百公里燃料消耗量等速百公里燃料消耗量为为10L,则该车型原厂相应车速的等速百公里燃料消耗量,则该车型原厂相应车速的等速百公里燃料消耗量限值为限值为11L。即用路试法或台试法测量该车速下的等速百。即用路试法或台试法测量该车速下的等速百公里燃油消耗量以不大于公里燃油消耗量以不大于11L为合格。为合格。第二节第二节 燃油消耗量的测量方法与使用燃油消耗量的测量方法与使用一、燃油消耗量的测量方法一、燃油消耗量的测量方法燃油消耗量的测定方法可采用容积法、质燃油消耗量
15、的测定方法可采用容积法、质量法、速度法和碳平衡法等多种方法。前三种量法、速度法和碳平衡法等多种方法。前三种可构成各种形式的油耗仪(可构成各种形式的油耗仪(fuelconsumptiongauge),而碳平衡法是通过排气分析仪对汽车,而碳平衡法是通过排气分析仪对汽车排气污染物中的排气污染物中的CO、CO2和和HC体积排放测量体积排放测量的分析,间接得出燃油消耗量的方法。的分析,间接得出燃油消耗量的方法。(一)容积法(一)容积法1测量原理测量原理容积式油耗仪分为定容式和容量式两种。容积式油耗仪分为定容式和容量式两种。定容式油耗仪是通过测定消耗一定容量的燃料所需时间定容式油耗仪是通过测定消耗一定容量
16、的燃料所需时间来计算油耗量来计算油耗量 。容量式油耗仪是通过测定一定时间内消耗的燃油容积,容量式油耗仪是通过测定一定时间内消耗的燃油容积,按下式计算得到燃油消耗量按下式计算得到燃油消耗量Q Qf f:式中:式中:QfQf燃油消耗量燃油消耗量,kg/h;V,kg/h;V消耗的燃油容积,消耗的燃油容积,mLmL;燃油比重燃油比重,kg/L;t,kg/L;t消耗容积为消耗容积为V V的燃油所经的燃油所经 历的时间,历的时间,s s。2.2.行星活塞式油耗仪行星活塞式油耗仪行星活塞式油耗仪由滤清排气装置、四活塞联动式流量行星活塞式油耗仪由滤清排气装置、四活塞联动式流量传感器、路程传感器、测量仪表和快速
17、连接接头等组成传感器、路程传感器、测量仪表和快速连接接头等组成。行星活塞式油耗仪的组成行星活塞式油耗仪的组成 1)滤清排气装置)滤清排气装置为保护油耗计,燃油在进入油耗传感器前须滤清,滤清器滤芯用陶为保护油耗计,燃油在进入油耗传感器前须滤清,滤清器滤芯用陶土制成,在滤芯中心装有磁环,以加强对燃料中金属杂质的滤清效果。土制成,在滤芯中心装有磁环,以加强对燃料中金属杂质的滤清效果。行星活塞式油耗仪的滤清排气装置行星活塞式油耗仪的滤清排气装置 2 2)四活塞联动式流量传感器)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四活塞联动式流量传感器由流量/转速变换转速变换部和转速部和转速/脉冲信号变换
18、部两部分组成。脉冲信号变换部两部分组成。流量流量/转速变换部是将一定容积的燃油流量转速变换部是将一定容积的燃油流量变为曲轴的旋转运动。燃油在泵油压力作用下,变为曲轴的旋转运动。燃油在泵油压力作用下,推动活塞运动做往复直线运动,四个活塞共同推动活塞运动做往复直线运动,四个活塞共同带动小曲轴转动,从而将燃油流量变为曲轴的带动小曲轴转动,从而将燃油流量变为曲轴的旋转运动。旋转运动。转速转速/脉冲信号变换部是通过光栅,经光电脉冲信号变换部是通过光栅,经光电变换将曲轴的旋转运动变换为脉冲电信号。变换将曲轴的旋转运动变换为脉冲电信号。四活塞联动式油耗传感器的结构四活塞联动式油耗传感器的结构 四活塞联动式流
19、量传感器的工作原四活塞联动式流量传感器的工作原理理 图图示序号示序号曲曲轴轴位置位置活塞活塞1 1活塞活塞2 2活塞活塞3 3活塞活塞4 4图图a a00进进油行程油行程排油排油终终了了排油行程排油行程进进油油终终了了图图b b9090进进油油终终了了进进油行程油行程排油排油终终了了排油行程排油行程图图c c180180排油行程排油行程进进油油终终了了进进油行程油行程排油排油终终了了图图d d270270排油排油终终了了排油行程排油行程进进油油终终了了进进油行程油行程 4 4个活塞在图(个活塞在图(a a)()(d d)所示位置的进排油情况)所示位置的进排油情况 曲轴每旋转一周,四个活塞各往复
20、运动一次,完成一个进曲轴每旋转一周,四个活塞各往复运动一次,完成一个进排油循环。各缸分别排油一次,其排油量可用下式确定:排油循环。各缸分别排油一次,其排油量可用下式确定:V=4(dV=4(d2 2/4)2h=2d/4)2h=2d2 2h h 式中:式中:V V四缸排油量,四缸排油量,cm3cm3;d d油缸直径,油缸直径,cmcm;h h曲轴偏心距,曲轴偏心距,cmcm。3 3)测量仪表)测量仪表测量仪表用单片机测量仪表用单片机(如如MCS-51)为控制单元,硬件为控制单元,硬件电路包括:流量传感器信号的隔离整形电路、路程传电路包括:流量传感器信号的隔离整形电路、路程传感器信号的测量电路、单片
21、机及外围电路、键盘及感器信号的测量电路、单片机及外围电路、键盘及LED显示电路、串口通讯电路等组成。通过流量传感显示电路、串口通讯电路等组成。通过流量传感器信号和测量仪表的定时装置信号,按器信号和测量仪表的定时装置信号,按容量式油耗仪容量式油耗仪公式公式计算得到燃油消耗量(计算得到燃油消耗量(kg/h)。通过流量传感器)。通过流量传感器信号和路程传感器信号可计算得到百公里油耗值。信号和路程传感器信号可计算得到百公里油耗值。(二)质量法(二)质量法1测量原理测量原理通过测定消耗一定质量的燃油所经历的时间,经通过测定消耗一定质量的燃油所经历的时间,经下式计算得到燃油消耗量下式计算得到燃油消耗量Qf
22、:式中:式中:Q Qf f燃油消耗量,燃油消耗量,g g;t t消耗的燃油质量消耗的燃油质量G G所经历的时间,所经历的时间,s s。2 2 差压质量式油耗仪差压质量式油耗仪差压质量油耗仪由密封贮油罐、油路、电磁阀、差压质量油耗仪由密封贮油罐、油路、电磁阀、高精度压力传感器、测量仪表等部分组成,见图高精度压力传感器、测量仪表等部分组成,见图其工作循环为:充油其工作循环为:充油油满油满关充油关充油测量测量延延时时采样信号采样信号结束。结束。质量式油耗仪的结构质量式油耗仪的结构 在测量状态下,输送发动机得到燃油完全由密封在测量状态下,输送发动机得到燃油完全由密封贮油罐供给。密封贮油罐垂直地固定在压
23、力传感器上,贮油罐供给。密封贮油罐垂直地固定在压力传感器上,压力传感器的输出信号通过屏蔽线连接到油耗测量仪压力传感器的输出信号通过屏蔽线连接到油耗测量仪表,测量仪表对压力信号进行采样、处理并显示测量表,测量仪表对压力信号进行采样、处理并显示测量数据。测量过程中,压力传感器输出电压数据。测量过程中,压力传感器输出电压V Voutout的变化与的变化与密封贮油罐内的燃油质量的减少(表示燃油消耗量密封贮油罐内的燃油质量的减少(表示燃油消耗量Q Qf f)成正比,即)成正比,即 K1 K1为仪表常数。为仪表常数。上式表明,根据上述原理设计的油耗仪,不仅能上式表明,根据上述原理设计的油耗仪,不仅能精确测
24、量平均燃油消耗量,而且能实时输出瞬态燃油精确测量平均燃油消耗量,而且能实时输出瞬态燃油消耗量。消耗量。(三三)碳平衡法碳平衡法汽汽(柴柴)油经过发动机燃烧后,根据质量守恒定律,排油经过发动机燃烧后,根据质量守恒定律,排气中碳质量总和与燃烧前的燃油中碳质量总和相等。碳原气中碳质量总和与燃烧前的燃油中碳质量总和相等。碳原子在汽子在汽(柴柴)油车排气中主要以油车排气中主要以CO2CO2、C0 C0和碳氢化合物和碳氢化合物(以以CHxCHx表示表示)的形式存在。因此,碳平衡法是通过废气分析仪的形式存在。因此,碳平衡法是通过废气分析仪对尾气中对尾气中COCO,CO2CO2和和HCHC体积排放测量的分析,
25、得到排气中单体积排放测量的分析,得到排气中单位里程内的位里程内的C C元素含量,再与所用汽油中元素含量,再与所用汽油中C C元素含量相比而元素含量相比而间接得出燃油消耗量的方法。这种方法可用于路试油耗的间接得出燃油消耗量的方法。这种方法可用于路试油耗的测量中,且不需要在汽车油路中串接油耗仪,避免了由于测量中,且不需要在汽车油路中串接油耗仪,避免了由于回油量大而影响测量精度的问题。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上通行的实验室内车辆碳平衡油耗计算法是目前国际上通行的实验室内车辆工况法油耗试验方法。工况法油耗试验方法。(四)电喷汽车油耗仪(四)电喷汽车油耗仪由于电喷发动机的
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