混合動力轎車燃料消耗量檢測與計算

郭昌倫

（合肥邦立電子股份有限公司）

2013年5月1日我國正式實施了《乘用車企業平均燃料消耗量核算辦法》，國家要求的汽車油耗目標值較為嚴格，2015年需達到6.9 L/100 km，2020年需達到5.0 L/100 km。如果生產的車輛平均油耗達不到國家的要求，車企可能被限制生產或銷售。發展混合動力汽車的主要目的是減少排放，降低燃料消耗量，緩解我國石油依賴高進口及國際石油緊張的壓力。因此汽車生產企業及汽車用戶高度關注混合動力汽車的燃料消耗量。非插電式混合動力轎車根據各種工況的需求，動力電池會自動的進行充電和放電。充放電的多少會轉化成汽油的燃料消耗量，因此需要在測試汽油燃料消耗量的同時，測試電能消耗量修正系數，將電能消耗量轉化成汽油消耗量，再將二者疊加，得出汽車修正后的燃料消耗量。

1 檢測前的準備

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

汽車進入專用的排放實驗室，驅動輪放置底盤測功機的轉鼓上，轉鼓施加汽車的行駛阻力，模擬國際上公認的車輛行駛工況運行。首先，進行市區工況運行，共4個循環單元，60工況，平均車速19 km/h，理論行駛距離4.052 km，時間780 s；然后，進行市郊工況運行，市郊行駛工況共1個循環單元，13工況，平均車速62.6 km/h，理論行駛距離6.955 km，時間400 s。整個試驗階段共73工況，理論行駛距離11.007 km，時間1 180 s。具體運轉循環，如圖1所示。

汽車經上述預處理運行后放置于溫度保持為20～30℃的室內，使發動機的潤滑油和冷卻液充分冷卻，直到達到室溫的±2℃范圍內，此處理期為6～30 h。

汽車再放置底盤測功機轉鼓上，連接電流傳感器，將電流傳感器的卡鉗夾在動力電池的正極或負極線上，測量動力電池的電線電流。電流傳感器輸出電流采樣頻率設置為20次/s，測量的電流隨時間積分，得出電量平衡值（Q）。

2 試驗階段

試驗按預處理相同的運轉循環進行，試驗時有4個采集袋，分別在市區和市郊工況運行，開始與結束之間收集汽車排放的HC，CO，CO2含量以及實驗室內空氣中的HC，CO，CO2含量。按輕型汽車污染物測量方法校正計算出汽車排放的HC，CO，CO2含量。試驗同時測出Q。

上述試驗進行6次，6次試驗中至少包括一個Q<0和至少一個Q>0的測量。

3 燃油消耗量計算

基于物質守恒定律，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，其燃燒產物中的C元素均來自汽油，只要測出單位里程內汽車尾氣中的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的計算方法，利用測得的CO，CO2，HC排放量，以碳平衡法計算燃料消耗量，如式（1）所示。

式中：C——汽油燃料消耗量，L/100 km；

D——標準狀態（20℃，100 kPa）汽油的體積質量，kg/L。

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

4 電能消耗量修正系數

根據測出的6次Q，按式（2）計算電能消耗量修正系數。

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

Ci——第i次測得的燃油消耗量，L/100 km；

Qi——第i次測量電量平衡值，A·h，正值表示汽車向動力電池充電，負值表示動力電池放電。

5 修正后的燃料消耗量計算

利用汽油燃料消耗量測量值和電能消耗量修正系數計算修正后的燃料消耗量，即Q=0時所對應的燃料消耗量，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 結論

目前申報汽車產品準入以及車輛出廠通過電能消耗量修正系數的計時燃料消耗量標識的油耗值均為實際汽油消耗量，汽車制造廠家在試驗前均把動力電池充滿電，試驗時動力電池放電，產生電能消耗量，與實際使用時既有充電也有放電，總電能消耗平衡的差異較大，沒有實際意義。國家為了鼓勵使用新能源汽車，減少碳排放、節省汽油燃料，暫時允許按實際汽油消耗量來評價。2020年后，國家應該執行電能轉化修正后的燃料消耗量評價指標。它是衡量非插電式混合動力轎車經濟性的重要指標，是該車真實的燃料消耗量。

知識需要反復探索，土地需要辛勤耕耘。

——尼泊爾諺語

讀不在三更五鼓，功只怕一曝十寒。

——郭沫若