汽车节能与环保技术第2章

具体而言，是在原有的10工况之上，再添加了 新的15工况。日本之所以采用10-15工况法，主要 原因是10工况法不能反映高速行驶状态。和10工况 法相比，在10-15工况法上，增加了怠速工况的运 转时间，又追加了高速行驶工况，如下图所示。
日本10-15工况
与欧洲行驶工况相似，日本工况也属于模态工况。 Japan10-15 工 况 运 行 时 间 是 660s ， 最 高 速 度 为 70km/h，平均速度为22.7km/h，由三个10工况循环 和一个15工况循环构成。近年来，由于交通状况的 改变，日本正在开发新的工况，开发方法和最终的 的表现形式均有变化，预计在近年将得到应用。虽 然J10-15工况并未成为国际工况，但行驶工况的研 究在日本仍得到持续和深入 。 （5）我国燃油经济性评价指标和工况 我国汽车燃油消耗量实验方法所使用的行驶工 况是参照欧洲的NEDC循环制定的。评价指标也是 百公里油耗。
汽车轻量化一直是企业降低油耗的主要技术方 向，各企业在轻量化方面主要采用了铝制隔音层， 采用质量轻的隔音棉、车身采用高强度薄钢板替代 原来的低强度厚钢板、铝制发动机部件等 。 传动系的改进主要表现在挡位数增加、应用连 续无级变速器等。挡位数的增加，使得发动机更多 地工作在高效率区域，进一步提高了汽车的燃料经 济性。无级变速器（CVT）可以使发动机工作在高 效区域的几率大大增加，整车的燃料经济性更好。 以上新技术的采用表明:燃料消耗量限值标准 的实施加快了各企业新技术的研发与引进进度，各 新认证车型技术得到了较大改进，汽车的燃料经济 性得到了大幅度提高，我国乘用车燃料经济性水平
1 1 1 混合油耗 ECE+ 90km/h+ 120km/h 3 3 3
（４）日本燃油经济性评价指标及工况 日本使用10工况法测量轿车的燃料经济性， 同 样是采用百公里油耗来评价汽车的燃油经济性。 从1992年开始，日本对本国轿车执行了10-15 工况法。从1993年开始，对进口轿车也执行了1015工况法。10-15工况法是在原有的10工况法改进 而来的。
与国际先进水平的差距有所缩小。
（3）标准实施对产品更新的影响 标准的出台提高了汽车产品进入市场的门槛， 加快了乘用车产品更新换代的步伐，在淘汰落后车 型方面发挥了积极作用。标准出台后部分厂家将油 耗限值标准发到配套发动机厂，提出了改进要求。 在引进车型与机型方面，加速了国际先进技术 在国内车型上的应用。各自主品牌企业也积极应对 标准的实施，加快研发进度。 2004年，奇瑞公司与AVL公司共同对“风云” 轿车的进气及排气系统、燃烧室、进气歧管、活塞 等进行了多项技术升级与改进，使其燃料经济性得 到了进一步提升。
1992年前欧洲燃油消耗试验循环
1992-2000年欧洲燃油试验循环
2000年后欧洲燃油试验循环
欧洲经济委员会规定，要测量车速为90km/h、 120km/h的等速百公里燃油消耗量和按ECE-R15循 环工况的百公里燃油消耗量，各取1/3相加作为混合 百公里燃油消耗量来评价汽车的燃油经济性 。
合资厂家纷纷引进具有先进技术的车型，使我 国引进的车型整体技术水平上了一个新的台阶。标 准的出台加快了自主品牌的产品技术改进和研发速 度，各企业积极研发或与国外有关机构、厂商合作 开发，以应对标准的实施。总体上讲，新生产的汽 车在发动机技术、传动系技术及整车技术各方面得 到了明显提高。 在发动机技术改进方面，多气门技术、可变配 气技术、精确控制油门开度的电子油门、低摩擦润 滑技术、汽油直喷等先进技术的应用可以较大幅度 改善燃料经济性。同时，标准的出台对柴油车、混 合动力的研发也起到了促进作用。
T
Q －消耗燃油数量，L； W －载质量，t； S －汽车行驶里程，km； QT－汽车千人公里油耗，L/kP· km； Ｎ －载客量，P。
2.1.3我国现行燃料经济性标准的实施效果分析 (1)标准实施对燃油消耗的影响 乘用车燃料消耗量标准出台后，单车的燃料经 济性明显提高。标准制定期间乘用车销售加权平均 100km油耗约9.21L，而2006年乘用车总销售加权平 均100km油耗约为8.27L，比2002年降低约10%。 由此可见，由于标准的实施，乘用车燃料经济 性得到了明显改善。 （2）标准实施对产品技术的影响 乘用车燃料经济性标准发布以来，国内各汽车 厂家在新车型的开发和引进上都注意采用新技术来 实现更好的燃料经济性。
（2）美国燃油经济性评价指标和工况 美国CAFE标准（平均燃油经济性Corporate Average Fuel Economy ）测试工况有两个组成部分， 城市道路行驶和高速道路行驶。 综合的CAFE工况包括55%的城市道路行驶和 45%高速道路行驶。燃油经济性的测定是结合排放 测试进行的，即采用城市行驶循环（City Driving Cycle ） （ FTP75 ） 和 公 路 行 驶 循 环 （ Highway Driving Cycle），分别测定每种车型的排气排放物， 将其中的HC、CO和CO2排放量代入碳平衡公式 （根据每加仑燃油中碳原子数量与排气排放物中碳 原子数量相平衡的原理导出的公式）中，得到该车 型以英里/加仑表示的城市行驶燃油经济性CFE和公 路行驶燃油经济性HFE。
我国近期颁布并实施的“乘用车及商用车辆燃 料消耗量试验方法”分乘用车和商用车两部分。主 要有90km/h、120km/h等速工况法，模拟城市循环 十五工况法，城市客车四工况法、载货汽车六工况 法及轻型汽车的城市加郊区循环工况等方法。
①乘用车燃料消耗量试验方法GB/T 12545.1-2001 该国家标准适用于M1类车辆和最大满载总质 量小于2t的N1类车辆 。主要包括模拟城市工况循环 燃料消耗量、90km/h、120km/h等速燃料消耗量。 试验条件为，M1类车试验质量为整车整备质 量加100kg；N1类车辆试验质量为整车整备质量加 180kg。
试时间持续780s，总行驶里程为4.052km，平均车 速18.7km/h。 第二部分为一个附加的市郊行驶工况 （EUDC），代表市郊车辆运行过程，测试时间为 400s，行驶里程6.955km，平均车速62.6km/h，该 部分最高速度为 120km/h。欧洲 1992年前、1992 年至2000年和 2000年之后燃油 耗试验循环图如 下。
等速百公里燃油消耗量它指汽车在额定载荷下， 以最高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油 消耗量。它用来评价汽车的燃油经济性。 计算方法如下：
Q QL 100 S
式中：QL－汽车百公里油耗，L/100km； Q －消耗燃油的数量，L； S －汽车行驶里程，km。
在我国及欧洲，汽车燃油经济性指标的单位为 L/100km，即汽车行驶100km所消耗的燃油升数，
（4）标准实施对产品销售的影响 首先，汽车产品销售的整体结构发生了变化随 着乘用车燃料消耗量限值标准的发布与实施，加上 国内油价的上涨，节能环保型小排量汽车正日益受 到消费者的喜爱，各汽车厂家在产品选择与研发中 也将燃料经济性作为一项提高竞争力的重要因素。 下图给出了 近年来国内市场 乘用车分排量销 量状况。
其数值越小，汽车燃油经济性就越好，汽车就越省 油。 在美国，则用MPG或mil/USgal来表示，它的 意思是每加仑燃油能行驶的英里数，其数值愈大， 汽 车 的 经 济 性 就 愈 好 ， 汽 车 就 愈 省 油 。 (1 英 里 =1.6093km，1美加仑＝3.785L， 1英加仑＝4.546L)。 但是，由于等速行驶工况并没有全面反映汽车 的实际运行情况，特别是在市区行驶中频繁出现的 加速、减速、怠速、停车等行驶工况，因此各国都 制定了一些典型的循环行驶试验工况来模拟实际汽 车运行状况，并以百公里燃油消耗量来评定相应行 驶工况的燃油经济性。
模拟城市循环燃料消耗试验（十五工况法）， 该试验法由两个十五工况运转循环组成，包括了怠 速、加速、等速、减速及换挡等因素。整个循环历 时 195s ， 用 到 了 汽 车 的 1 、 2 、 3 档 ， 最 高 车 速 50km/h。 乘用车等速行驶燃料消耗量试验只规定90km/h、 120km/h两 种速度，可在底盘测 功机上进行，也可在 道路上进行。
汽车节能与环保技术
第2章
汽车燃油经济性
2.1汽车燃油经济性及评价指标 2.1.1汽车燃油经济性定义 汽车的燃油经济性是指汽车在一定的使用条件 下，以最小的燃料消耗量完成单位运输工作的能力， 是汽车主要使用性能之一。 2.1.2汽车燃油经济性的评价指标 （１）等速百公里燃油消耗量 汽车燃油经济性常用一定工况下汽车行驶百公 里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程 来衡量。
十五工况法试验循环
②轻型汽车燃料消耗量试验方法GB/T19233-2003 此评价法由四个市区运转循环单元和一个城市 郊区单元组成，如下图所示。整个过程历时1220s， 其在十五工况法的基础上增加了城市郊区高速工况， 故 这种方法没有 与前述ECE循 环工况类似 。
轻型车燃油消耗量试验方法循环图
③商用车辆燃料消耗量试验方法（GB/T12545.2-2001） 该标准适用于M2、M3和最大满载总质量大于 或等于2t的N类车辆；M2、M3类城市客车的试验 载荷为装载质量的65%，其它车辆为满载。 试验项目：等速行驶燃料消耗量，采用直接档 或超速挡，带自动变速器的车辆用高档。试验车速 从20km/h开始，以车速10km/h的整数倍均匀选取 车速，直到最高车速的90%，至少测定5个试验车 速。试验结束绘制等速行驶燃料消耗量特性曲线。 四工况循环适用于城市客车和双层客车（包括 城市铰接式客车），四工况循环见下图。
六工况循环适用于城市客车和双层客车除外的 车辆。六循环工况见下图和表。
六工况循环表
工况序号 运转状态 km/h 行程 m 累计行程 m 时间 s 加速度 m
１
40
125
125
11.3
－
２ ３ ４
５ ６
40~50 50 50~60
60 60~70
175 250 25025源自 300300 550 800
1050 1350
14.0 18.0 16.3
15.0 21.6
0.20 － 0.17
－ 0.26
（6）运输企业经济性标准 汽车运输业还常用完成每百吨公里或千人公里 运输工作量来表示汽车燃油经济性。计算方法如下：
Q Q QT 100; QP 1000 N S 式中，QW S －汽车百吨公里油耗，L/ht· km；
乘用车销售的整体结构变化
可以看出，由于政策和技术等多方面原因，排量 小于1L的微型轿车出现了先增长后放缓的趋势， 1～1.6L排量的经济型轿车在2005、2006年增长速 度，占到了接近一半的市场份额。1.6～3.0L之间各 排量区间车辆销售份额都有不同程度的降低，3.0L 以上的中高级乘用车由于其使用对象与用途的特点 导致了其销售量几乎没有受到标准的影响。总体来 讲，标准的实施改变了乘用车整体结构，促进了 2.0L以下排量的经济型乘用车的发展，但对乘用车 总销售量影响不大。 其次，不同企业的产品结构发生了变化。各企 业在推出适应标准要求的新技术乘用车的同时，也 充分考虑标准对消费者购车的引导作用，加大了经
美国城市行驶循环
美国公路行驶循环
美国环境保护局（EPA）规定，按下式计算综 合燃油经济性（单位为mile/gal）。
1 1 综合燃油经济性工况 0.55 0.45 城市循环燃油经济性 公路循环燃油经济性
计算值作为汽车燃油经济性的综合评价指标。
（３）欧洲燃油经济性评价指标和工况 欧洲的燃油消耗量的测定也是结合排放测试进 行的。其评价指标为百公里燃油消耗量。 1992年前欧洲测定燃油耗的方法是摘取部分排 放试验循环的工况试验，再加上90km/h和120km/h 的等速油耗试验。 1992年后，欧洲测定燃油消耗量是结合排放测 试进行的，因此燃油耗的试验方法随排放试验方法 而变。目前采用城市行驶循环（City Driving Cycle) 加上公路行驶循环（Extra Urban Driving Cycle）， 也就是现在所用的NEDC循环。 第一部分（CDC）由15种行驶方式组成，通常 称为“十五工况法”，共进行4个十五工况循环， 测