輕型車(chē)美標(biāo)油耗有何測(cè)試方法

　　在全球排放和油耗法規(guī)里美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是最為嚴(yán)格的，從中國(guó)油耗法規(guī)不斷加嚴(yán)的現(xiàn)實(shí)國(guó)情出發(fā)，對(duì)輕型車(chē)美標(biāo)油耗的測(cè)試方法進(jìn)行研究是很有必要的。美國(guó)最新油耗測(cè)試方法包括了五個(gè)循環(huán)工況，涵蓋了低溫啟動(dòng)，空調(diào)使用，野蠻駕駛等實(shí)際車(chē)輛行駛中會(huì)遇到的情況，對(duì)車(chē)輛的考核比較全面務(wù)實(shí)。

　　1 引言

　　中國(guó)現(xiàn)行的油耗測(cè)試方法是根據(jù)歐盟已經(jīng)實(shí)施多年的工況循環(huán)和測(cè)試方案來(lái)制訂的。根據(jù)中國(guó)的實(shí)際國(guó)情看，該方案存在變速工況少，測(cè)試時(shí)間短，高速行駛時(shí)間短等問(wèn)題，造成測(cè)試結(jié)果與實(shí)際用戶(hù)使用情況差別較大。而美國(guó)采用的FTP75 循環(huán)變速行駛頻繁而且規(guī)律性差，更為貼近實(shí)際使用情況，并且在2008年又增加了高速/加速，空調(diào)和低溫等工況，來(lái)更加準(zhǔn)確和全面的對(duì)車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

　　現(xiàn)行的聯(lián)邦輕型車(chē)燃油消耗量標(biāo)簽值是采用五種工況循環(huán)進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得到。五種工況包括FTP75循環(huán)，低溫FTP75循環(huán)，SC03循環(huán)(空調(diào))，HWFET循環(huán)(高速)和US06循環(huán)(野蠻駕駛)。相比于歐盟的NEDC循環(huán)，該方案對(duì)車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性考核更為全面務(wù)實(shí)。根據(jù)目前中國(guó)油耗法規(guī)不斷加嚴(yán)的發(fā)展趨勢(shì)以及中國(guó)輕型車(chē)實(shí)際道路行駛的情況來(lái)看，對(duì)美標(biāo)油耗法規(guī)的測(cè)試方法進(jìn)行相關(guān)研究是十分有必要的。

　　2 工況循環(huán)測(cè)試方法研究

　　2.1 FTP75循環(huán)

　　FTP75循環(huán)由冷啟動(dòng)，瞬態(tài)和熱啟動(dòng)三部分組成，熱啟動(dòng)在2部結(jié)束后發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)10分鐘后開(kāi)始。循環(huán)全長(zhǎng)17.77km，時(shí)長(zhǎng)1874秒，平均車(chē)速34.1km/h。

　　該循環(huán)試驗(yàn)為冷啟動(dòng)試驗(yàn)，運(yùn)行一個(gè)UDDS循環(huán)作為預(yù)處理，浸車(chē)溫度為68F～86F(20～30攝氏度)，浸車(chē)時(shí)間12～36小時(shí)。試驗(yàn)溫度同樣為68F～86F(20～30攝氏度)，冷卻風(fēng)機(jī)定量送風(fēng)，風(fēng)量為5300cfm(9010m?/h)，試驗(yàn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙蓋需打開(kāi)。此外需要注意的是，除THC外其余氣體的氣袋采樣流量不能小于0.17cfm(4.8L/min)，F(xiàn)ID及HFID的THC采樣流量不能小于0.066cfm(1.87 L/min)。

　　2.2 低溫FTP75循環(huán)

　　低溫FTP75循環(huán)工況與FTP75循環(huán)相同，以UDDS循環(huán)作為預(yù)處理，浸車(chē)溫度為10F～30F(-12～-2攝氏度)，浸車(chē)時(shí)間12～36小時(shí)。試驗(yàn)時(shí)平均溫度應(yīng)為15F～25F(-10～-4攝氏度)，冷卻風(fēng)機(jī)設(shè)置及氣袋采樣流量要求均與FTP75相同，試驗(yàn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙蓋需打開(kāi)。

　　在試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)將空調(diào)開(kāi)關(guān)關(guān)閉，但需利用加熱器和風(fēng)扇對(duì)前車(chē)窗進(jìn)行除霜除霧。加熱器應(yīng)設(shè)置在最大加熱狀態(tài)，將氣流吹向前車(chē)窗，空氣循環(huán)為外循環(huán)，風(fēng)扇關(guān)閉。在測(cè)試的第2個(gè)加速(125秒)，應(yīng)將風(fēng)扇開(kāi)啟并迅速調(diào)至最大速度，該設(shè)置應(yīng)在130秒時(shí)完成。持續(xù)至第6個(gè)怠速(505秒)時(shí)，應(yīng)將風(fēng)扇速度設(shè)置在空氣流動(dòng)的最低方式，之后測(cè)試的其余部分風(fēng)扇速度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制。

　　2.3 SC03循環(huán)

　　SC03循環(huán)是美國(guó)法規(guī)的一個(gè)補(bǔ)充循環(huán)，目的是反映在使用空調(diào)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，排放及燃油經(jīng)濟(jì)性情況。循環(huán)全長(zhǎng)5.8km，時(shí)長(zhǎng)596秒，平均車(chē)速34.8km/h，最高車(chē)速88.2km/h。

　　SC03為熱啟動(dòng)試驗(yàn)。若試驗(yàn)距上次排放試驗(yàn)小于2小時(shí)，則可運(yùn)行505，866，highway， SC03，US06中任一循環(huán)作為預(yù)處理，否則則應(yīng)運(yùn)行UDDS作為預(yù)處理。預(yù)處理環(huán)境條件應(yīng)與試驗(yàn)時(shí)相同。

　　試驗(yàn)時(shí)環(huán)境平均溫度為93F～97F(34～36攝氏度)，光照強(qiáng)度850±45w/m2，測(cè)點(diǎn)為車(chē)輛前后窗底部中心線。試驗(yàn)時(shí)迎面風(fēng)機(jī)跟蹤車(chē)速，發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋關(guān)閉，并將所有車(chē)窗關(guān)閉。

　　將空調(diào)設(shè)置為最大，風(fēng)量設(shè)置為最大，溫度為最涼的狀態(tài)，內(nèi)循環(huán)。車(chē)輛起動(dòng)前空調(diào)就應(yīng)處于ON的狀態(tài)。

　　2.4 US06循環(huán)

　　US06循環(huán)是美國(guó)法規(guī)的一個(gè)補(bǔ)充循環(huán)，主要是為了彌補(bǔ)FTP75循環(huán)的不足，反映車(chē)輛高速或高加速度時(shí)的狀態(tài)。循環(huán)全長(zhǎng)12.8km，時(shí)長(zhǎng)596秒，平均車(chē)速77.9km/h，最高車(chē)速129.2km/h。

　　US06循環(huán)預(yù)處理原則與SC03循環(huán)相同，環(huán)境條件應(yīng)與試驗(yàn)時(shí)相同。試驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度為68F～86F(20～30攝氏度)，冷卻風(fēng)機(jī)定量送風(fēng)，風(fēng)量為15 000 cfm，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙蓋應(yīng)打開(kāi)。

　　進(jìn)行US06測(cè)試時(shí)，在指定的時(shí)間范圍內(nèi)，若油門(mén)大于或等于85%的全開(kāi)位置(WOT)，則應(yīng)通過(guò)測(cè)功機(jī)減載使油門(mén)開(kāi)度降到85%的全開(kāi)位置以下。指定的5個(gè)時(shí)間段為：49～69s;83～97s; 135～165s;315～335s;568～583s。在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)若油門(mén)位置小于85%WOT測(cè)功機(jī)應(yīng)恢復(fù)至原載荷加載。

　　2.5 HWFET循環(huán)

　　HWFET循環(huán)主要模擬車(chē)輛在高速公路上的行駛狀況，全長(zhǎng)16.45km，時(shí)長(zhǎng)765秒。測(cè)試包括兩個(gè)HWFET循環(huán)，兩循環(huán)之前為15秒的怠速工況，第1個(gè)循環(huán)是預(yù)處理，第2個(gè)是正式試驗(yàn)。

　　HWFET為熱啟動(dòng)試驗(yàn)。若試驗(yàn)距上次排放試驗(yàn)超過(guò)3小時(shí)或浸車(chē)溫度有明顯變化，則應(yīng)在兩個(gè)HWEFT循環(huán)前多運(yùn)行一個(gè)UDDS作為預(yù)處理。預(yù)處理環(huán)境條件應(yīng)與試驗(yàn)時(shí)相同。試驗(yàn)溫度為68F～86F(20～30攝氏度)，冷卻風(fēng)機(jī)定量送風(fēng)，風(fēng)量為5 300cfm(9 010m?/h)，試驗(yàn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙蓋需打開(kāi)。

　　3 計(jì)算方法研究

　　美標(biāo)油耗五工況加權(quán)計(jì)算結(jié)果是通過(guò)對(duì)市區(qū)階段和市郊階段分別進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，再進(jìn)行總加權(quán)得到，具體的計(jì)算方法如下：

　　3.1 市區(qū)加權(quán)計(jì)算

　　CityFE=0.905×

　　3.1.1 Start FC計(jì)算

　　Start FC=0.33×

　　Start Fx=3.6×

　　BAG YFx指的是在背景溫度為75F或20F的FTP試驗(yàn)(即FTP75試驗(yàn)和低溫FTP75試驗(yàn))中指定的氣袋燃油消耗量，單位為MPG。

　　3.1.2 Running Fc計(jì)算

　　其中，US06 City FE指的是US06試驗(yàn)中市區(qū)部分的油耗，SC03FE指的是SC03試驗(yàn)中的油耗，單位均為MPG。

　　3.2 市郊加權(quán)計(jì)算

　　Highway FE=0.905×

　　3.2.1 Start FC計(jì)算

　　Start FC=0.33×

　　Start Fx=3.6×

　　BAG YFx指的是在背景溫度為75F或20F的FTP試驗(yàn)(即FTP75試驗(yàn)和低溫FTP75試驗(yàn))中指定的氣袋燃油消耗量，單位為MPG。

　　3.2.2 Running FC 計(jì)算

　　其中，US06 City FE指的是US06試驗(yàn)中市區(qū)部分的油耗，SC03FE指的是SC03試驗(yàn)中的油耗，HWFETFE指的是HWFET試驗(yàn)中的油耗，單位均為MPG。

　　3.3 最終結(jié)果加權(quán)計(jì)算

　　對(duì)計(jì)算后的市區(qū)和市郊結(jié)果進(jìn)行加權(quán)，得到總加權(quán)燃油消耗量，計(jì)算公式如下：

　　4 不同測(cè)試方法比較

　　由于歐盟法規(guī)和美國(guó)法規(guī)對(duì)于燃油消耗量的試驗(yàn)規(guī)程和計(jì)算方法完全不同，因此車(chē)輛燃油消耗量測(cè)試結(jié)果也必然存在較大差異。為了對(duì)其差異性進(jìn)行研究，本文選取了三輛不同排量的輕型汽油車(chē)(比亞迪某型車(chē)，上海大眾某型車(chē)，北京奔馳某型車(chē))，分別根據(jù)歐盟和美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，并將結(jié)果進(jìn)行比較。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

　　將試驗(yàn)結(jié)果根據(jù)美標(biāo)以及歐盟法規(guī)的燃油消耗量計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，得到三輛樣車(chē)的油耗情況如下圖：(圖中美標(biāo)結(jié)果已折算為km/h)。

　　由圖可以看出：三輛樣車(chē)美標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果均高于歐標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果。在市區(qū)階段，歐標(biāo)循環(huán)速度變化規(guī)律，平穩(wěn)，而美標(biāo)速度變化起伏較大且極不規(guī)律，而且加入了低溫下起動(dòng)，空調(diào)使用等情況，因此市區(qū)階段油耗結(jié)果高于歐標(biāo)，三輛樣車(chē)分別比歐標(biāo)結(jié)果高約7.3%，6.3%和11.9%。在市郊階段，歐標(biāo)循環(huán)速度變化平緩，勻速行駛所占比例很大，而美標(biāo)循環(huán)沒(méi)有勻速行駛且速度變化起伏大，并且加入了US06急加急減速工況以及空調(diào)使用等情況，因此油耗結(jié)果高于歐標(biāo)，三輛樣車(chē)美標(biāo)結(jié)果分別比歐標(biāo)結(jié)果高約42.8%，33.2%和30.6%。總油耗加權(quán)結(jié)果三輛樣車(chē)美標(biāo)結(jié)果分別比歐標(biāo)結(jié)果高約30.4%，27.4%和28.6%，差異很大。

　　5 總結(jié)

　　美國(guó)輕型車(chē)燃油消耗量標(biāo)簽值是通過(guò)五種工況循環(huán)進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得到。五種工況包括FTP75循環(huán)，低溫FTP75循環(huán)，SC03循環(huán)(空調(diào))，HWFET循環(huán)(高速)和US06循環(huán)(野蠻駕駛)。每個(gè)循環(huán)的試驗(yàn)條件和對(duì)車(chē)輛的準(zhǔn)備各不相同。采用美標(biāo)加權(quán)計(jì)算出的燃油消耗量相比于中國(guó)執(zhí)行已久的歐盟測(cè)試循環(huán)NEDC得出的燃油消耗量要高出很多，這是由于美標(biāo)循環(huán)曲線變速頻繁，而且增加了空調(diào)，低溫啟動(dòng)，急加減速等工況，而NEDC循環(huán)變速平穩(wěn)規(guī)律，工況相對(duì)簡(jiǎn)單。因此可以認(rèn)為美標(biāo)測(cè)試方法得出的燃油消耗量更為接近實(shí)際使用情況。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] GB18352.5-2013. 輕型汽車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法[S].

　　[2] GBT19233-2008. 輕型汽車(chē)燃油消耗量試驗(yàn)方法[S].

　　閱讀期刊：潤(rùn)滑油與燃料

　　《潤(rùn)滑油與燃料》本刊以馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個(gè)代表”重要思想為指導(dǎo)，全面貫徹黨的教育方針和“雙百方針”，理論聯(lián)系實(shí)際，開(kāi)展教育科學(xué)研究和學(xué)科基礎(chǔ)理論研究，交流科技成果，促進(jìn)學(xué)院教學(xué)、科研工作的發(fā)展，為教育改革和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)做出貢獻(xiàn)。