专利名称：车辆瞬态路试标准状态燃料消耗量检测方法
技术领域：
本发明涉及车辆性能路试检测方法技术领域，具体来说是一种车辆瞬态路试标准状态燃料消耗量检测方法，是车辆在规定的试验环境条件下瞬态路试在怠速工况、加速工况、等速工况、减速工况检测燃料消耗量后，把路试环境状态下所测的燃料消耗量校正成标准环境状态下燃料消耗量的一种检测方法，使不同车型的燃料消耗量能够在统一的基准状态条件下进行比较和评价。
背景技术：
现有车辆路试燃料消耗量检测方法有两种，第一种是JT711 - 2008《营运客车燃料消耗量限值及测量方法》和JT719 - 2008《营运货车燃料消耗量限值及测量方法》，属于等速路试检测燃料消耗量；第二种是其他相关标准规定的瞬态路试检测燃料消耗量，瞬态路试是由怠速工况、规定加速度值的加速工况、规定车速点的等速工况、减速工况四种不同路试负荷所组成。发明专利申请《车辆等速路试标准状态燃料消耗量校正方法》只是解决了等速工况的油耗校正问题，如何把车辆瞬态各种工况环境状态下的检测燃料消耗量都校正在标准环境状态下的燃料消耗量，进行燃料消耗量统一性检测和评价，现有技术存在许多缺陷和空白。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆瞬态路试标准状态燃料消耗量检测方法，准确性高、快捷、简单，使路试燃料消耗量进行的检测和比较具有统一性和可比性，能够使车辆路试更好、更全面地反映真实的行驶工况，通过对不同类别的车辆试验统计，得到不同类别车辆典型的瞬态路试工况模型。本发明通过以下技术方案来实现。一种车辆瞬态路试标准状态燃料消耗量检测方法，其特征在于:把车辆在瞬态路试环境状态下怠速、加速、等速、减速的四种工况所检测的燃料消耗量校正成标准环境状态燃料消耗量的方法，把车辆瞬态路试负荷和发动机负荷都校正在标准环境状态下进行燃料消耗量检测和评价，其中路试得到各车速点的车辆行驶总阻力RT、行驶阻力校正系数K值，路试测量各时间区间Λ t内的燃料消耗量为Λ Q，计算标准环境状态发动机单位动力的燃料消耗率δ，在怠速、等速、加速、减速四种工况分别校正得到各工况标准环境状态下的燃料消耗量Λ Qb:
1)在怠速工况，燃料消耗量为ΛQbl，则Λ Qbl= Δ Q/a, a为发动机功率修正系数；
2)在等速工况，燃料消耗量为ΛQb2，如果对发动机附件消耗动力校正，则5 = AQ /[aX (RT + ΜΕ)]，Λ Qb2 = δ X (KXRT + ME),ME是按发动机转速估算的发动机附件消耗当量动力，如果不对发动机附件消耗动力校正，则Λ Qb2= Δ QXK/a ；
3)在加速工况，燃料消耗量为ΛQb3，按时间区间Λ t内的平均车速计算K值和发动机转速，按实际加速度或规定加速度，计算车辆惯性加速负荷RG和δ，如果对发动机附件消耗动力校正，S = AQ / [ aX (RT + RG + ME) ], Δ Qb3 =δ X (KX RT + RG + ΜΕ)，如果不对发动机附件消耗动力校正，则δ = Λ Q / [ aX (RT + RG) ]，Λ Qb3= δ X (KXRT + RG)；
4)在减速工况，燃料消耗量为Λ Qb4，则Λ Qb4 = Δ Q/a ；
把检测全过程每个工况内全部时间区间的Λ Qb累加，即得到车辆瞬态路试标准环境状态下的检测燃料消耗量QbO，即QbO= Δ Qbl +Δ Qb2 +Δ Qb3 +Δ Qb4。如规定的瞬态路试没有怠速工况或减速工况，则怠速工况或减速工况的Λ Q=O,如需简化也可以对怠速工况或减速工况很小比率的油耗不进行校正。本发明的技术优点如下:
(O为简化计算，Λ t可以是每一个工况的规定时间或实际时间，不同规定加速度值的工况也可以为单独的加速工况，只需对每一个工况的燃料消耗量进行一次校正。(2)同一车辆相同挡位、车速，在路试环境状态下和标准环境状态下的发动机附件消耗的当量动力ME基本相同，惯性加速负荷RG也基本相同。可以按所挂挡位变速箱传动t匕、主传动比、车速、轮胎半径来计算发动机转速并估算附件消耗功率与发动机额定功率的权重系数。(3)惯量系数Kg可在1.0 1.4范围内确定，即车辆旋转件(含发动机转动件)的当量惯量可在车辆质量m的O 40%范围内确定，挡位越低，百分比越高；乘用车百分比偏高，货车百分比偏低；装载量越大，百分比偏低。在路试车辆空挡滑行测量路试阻力RT时，由于没有发动机转动件当量惯量等原因，Kg较小可在1.0 1.05范围确定，如忽略车辆旋转件当量惯量，则取Kg为1.0。(4)在同一车速点，设定校正前后行驶负荷的标准环境状态下的发动机单位动力的燃料消耗率δ近似相等，与实际情况基本相符。由上述可见，本发明把车辆路试负荷和发动机动力都校正在标准环境状态下，即是把车辆瞬态路试怠速、加速、等速、减速四种工况所测的燃料消耗量换算成标准环境状态下的燃料消耗量，在统一的基准条件下准确检测和评价，具有准确性高、快捷、简单等优点。本发明对路试燃料消耗量进行的检测和比较具有统一性和可比性，使车辆路试更好、更全面地反映真实的行驶工况，通过对不同类别的车辆试验统计，得到不同类别车辆典型的瞬态路试工况模型，如城市公交客车四工况、商用车六工况、乘用车十五工况，即分别由怠速、加速、等速、减速四种不同工况所组成。
具体实施例方式本发明车辆瞬态路试标准状态燃料消耗量检测方法，是一种把车辆在瞬态路试环境状态下怠速、加速、等速、减速的四种工况所检测的燃料消耗量校正成标准环境状态燃料消耗量的方法，把车辆瞬态路试负荷和发动机负荷都校正在标准环境状态下进行燃料消耗量检测和评价，其中路试得到各车速点的车辆行驶总阻力RT、行驶阻力校正系数K值，路试测量各时间区间Λ t内的燃料消耗量为Λ Q，计算标准环境状态发动机单位动力的燃料消耗率δ，在怠速、等速、加速、减速四种工况分别校正得到各工况标准环境状态下的燃料消耗量Λ Qb:
1)在怠速工况，燃料消耗量为ΛQbl，则Λ Qbl= Δ Q/a, a为发动机功率修正系数；
2)在等速工况，燃料消耗量为ΛQb2，如果对发动机附件消耗动力校正，则5 = AQ /[aX (RT + ΜΕ)]，Λ Qb2 = δ X (KXRT + ME),ME是按发动机转速估算的发动机附件消耗当量动力，如果不对发动机附件消耗动力校正，则Λ Qb2= Δ QXK/a ；
3)在加速工况，燃料消耗量为ΛQb3，按时间区间Λ t内的平均车速计算K值和发动机转速，按实际加速度或规定加速度，计算车辆惯性加速负荷RG和δ，如果对发动机附件消耗动力校正，S = AQ / [ aX (RT + RG + ΜΕ) ], Δ Qb3 =δ X (KX RT + RG + ME)，如果不对发动机附件消耗动力校正，则δ = Λ Q / [ aX (RT + RG) ]，Λ Qb3= δ X (KXRT + RG)；
4)在减速工况，燃料消耗量为ΛQb4，则Λ Qb4 = Δ Q/a ；
把检测全过程每个工况内全部时间区间的Λ Qb累加，即得到车辆瞬态路试标准环境状态下的检测燃料消耗量QbO，即QbO= Δ Qbl +Δ Qb2 +Δ Qb3 +Δ Qb4。如规定的瞬态路试没有怠速工况或减速工况，则怠速工况或减速工况的Λ Q=O,如需简化也可以对怠速工况或减速工况很小比率的油耗不进行校正。下面更具体进行描述:
按GB18352.3-2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国II1、IV阶段)》规定，应把在检测状态道路上测定的汽车行驶阻力FT或功率PT校正为标准状态下的行驶阻力FTb=KXFT 或功率 PTb=KXPT。校正系数为K=RRX [I + KRX (t — tb) ]/RT + RaX P b/ ( P tXRT)。式中:RR—车速V时测定的滚动阻力；
Ra—车速V时测定的空气阻力；
RT 一车速V时试验测定的汽车行驶总阻力，RT = RR + Ra ；
KR 一滚动阻力的温度校正系数，取8.64 X IO^V0C ； t 一道路试验时大气温度，°C; tb—标准状态大气温度，°C ；
P t—试验环境条件下的空气密度；
P b—标准状态下的空气密度；
在路试环境条件下的t和P t是测量已知值，但是滚动阻力RR与总阻力RT之比RR/RT以及空气阻力Ra与总阻力RT之比Ra/RT是车速的函数，等速时K是常量，变速时K是变量。发动机附件消耗动力是发动机转速的函数，在加速工况或等速工况，可以对发动机附件消耗动力校正或不校正，如需简化也可以对怠速工况或减速工况很小比率的油耗不进行校正。分四种工况分别对检测燃料消耗量校正，其具体步骤如下:
1、路试得到RT和K
通过路试得到检测环境状态下各车速点的RT，用车速的二次方得到路试行驶阻力公式:RT =a + bXV + cXV2，V是车速，单位km/h，如果瞬态工况规定的车速点不多，可以直接测量各车速点的路试行驶阻力RT，无需得到车速二次项的回归路试行驶阻力公式。按不同车辆或轮胎类型试验统计得到的车轮行驶滚动阻力系数f公式，f也是车速的函数，计算可得各车速点的RR=fXmXg，m为车辆质量，单位kg，g为重力加速度，可以取9.81m/s2，从而可得各车速点的RR/RT以及Ra/RT=1-RR/RT，路试检测环境状态下的P t和t是定值，从而可计算得到车辆各车速点的K值，标准环境状态下的行驶负荷Rbl=KXRT, Rbl= FTb，设路试环境状态在时间区间Λ t内所测燃料消耗量为Λ Q，标准环境状态下的燃料消耗量为Λ Qb，标准环境状态下的发动机单位动力的燃料消耗率为δ，设同一车速的Rbl、RT两点负荷δ近似相等。2、怠速工况的燃料消耗量校正
怠速工况的车辆是变速器置空挡，离合器结合，或者是变速器挂上挡、离合器脱开，车辆不存在行驶阻力，无需对行驶阻力校正，但要考虑发动机怠速工况动力的标准环境状态燃料消耗量校正，设在检测环境状态怠速工况的发动机动力Mg，Mg校正在标准环境状态下的发动机动力Mgb=aXMg，a为发动机功率修正系数，在路试检测环境状态下为测量已知值，S = AQ/( aXMg)，Λ Qbl=MgX δ =MgX Δ Q/( aXMg)= Λ Q/a。在整个怠速工况中，可以对每个时间区间Λ t内所测燃料消耗量Λ Q进行修正后再累加，或者累加该工况的全部检测燃料消耗量后再校正，得到该怠速工况的路试标准环境状态燃料消耗量。3、等速工况的燃料消耗量校正
如对发动机附件消耗动力校正，按发明专利申请《车辆等速路试标准状态燃料消耗量校正方法》，以发动机转速或车速估算附件消耗功率与额定功率的权重系数，计算发动机附件消耗当量动力 ME，5 = AQ / [aX (RT + ME)]，AQb = δΧ (KXRT+ ΜΕ)。如果简化不对发动机附件消耗动力校正，则Λ Qb2 = Δ QXK/a，修正后再累加，或者累加该工况的全部检测燃料消耗量后再校正，得到该等速工况的路试标准环境状态燃料消耗量。4、加速工况的燃料消耗量校正
在每一个时间区间At = t2 — tl对应有V2和VI，按平均车速V平=0.5X(V2 + V1)计算得到该时间区间内的平均K值。实际加速度A= (V2-V1)/[3.6X (t2 —tl)]，单位m/s2，也可用规定加速度代替A计算，得到惯性加速负荷RG=KgXmXA, Kg为惯量系数，可在1.0 1.4之间按车辆类型、装载状态和挡位来确定，得到该平均车速点标准环境状态下的路试负荷Rb I=K XRT。如果对发动机附件消耗动力校正，S = AQ / [ aX(RT + RG +ΜΕ) ], Δ Qb3 = δ X (RbI + RG + ME) = δ X (KXRT + RG + ME);如果不对发动机附件消耗动力校正，S = AQ / [ aX(RT + RG)]，AQb3 = δ X (KX RT + RG)，修正后再累加，得到该加速工况的路试标准环境状态燃料消耗量。可以把不同规定加速度值连续加速工况中2秒换挡的中间时刻作为工况转变的时刻。5、减速工况的燃料消耗量校正
减速工况通常全松油门，发动机的功率与路试负荷关系不大，不同的路试负荷主要是使车辆的减速度不同，减速工况时间较短，当减速度小于规定值时，需略加制动，所以，可以忽略检测环境状态对路试负荷的影响，只考虑发动机动力的标准环境状态校正，与怠速工况的燃料消耗量校正类同，Λ Qb4 = Λ Q/a。本发明车辆瞬态路试标准状态燃料消耗量检测方法，按GB18352.3-2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》，以乘用车瞬态市区循环单元为例来说明其具体实施方式
:
1、按规定的乘用车滑行质量m，kg，可以使车速超过110km/h后空挡滑行，测量20±5km/h，60±5km/h，100±5km/h 三个车速区间的滑行时间，得到 20km/h、60km/h、100km/h三个车速点的减速度，则可以得到三个车速点的路试行驶阻力，得到车速二次项的回归路试行驶阻力公式:RT =a + bXV + cXV2。如果瞬态工况规定的车速点不多，可以直接测量各车速点的路试行驶阻力RT，简化无需得到车速二次项的回归路试行驶阻力公式。按试验统计的经验公式，乘用车的车轮滚动阻力系数f是车速的函数，车轮滚动阻力RR =mXgXf，可得各车速点的RR/RT、Ra/RT=1_RR/RT以及各车速点的K，根据路试环境状态的气温、气压、湿度可得发动机功率修正系数a。2、乘用车按规范的市区循环检测瞬态路试燃料消耗量，设取样时间区间为ls，在Os至Ils进入怠速工况，Is内的测量燃料消耗量为Λ Q，则Λ Qbl = Δ Q/a。3、在Ils至15s进入加速工况,规定挂挡为I挡,加速度为1.04 m/s2,计算每一秒内的加速度A= (V2 - VI)/3.6，m/s2，或者A取规定加速度1.04 m/s2，计算平均车速点V平=0.5X (V2 + VI)的K值，计算Rbl=KXRT,乘用车可以设变速箱I挡Kg为1.4、II挡Kg为1.14、111挡K为1.08、IV挡Kg为1.06，可得RG =1.4XmXA,如果对发动机附件消耗动力校正，S = AQ / [ aX (RT + RG + ΜΕ)],Δ Qb = δ X (KX RT + RG + ME)，如果不对发动机附件消耗动力校正，则S = AQ/ [ aX (RT + RG) ], Δ Qb2 = δ X (KX RT + RG)，加速工况平均车速点估算ME与下面的等速工况相同。4、在15s至23s进入等速工况,规定挂挡为I挡，等速为15km/h,计算该车速对应的发动机转速n=15X CilXiO)/ (0.377 X R)，il为I挡传动比，iO为主传动比，R为车轮计算滚动半径，单位m，可以设附件消耗功率与额定功率的权重系数是发动机转速的一次或多次函数，通常可以设定额定转速为0.1，怠速为0.03，计算发动机附件消耗当量动力ME，计算该规定车速点的K值并作为定值，测量Is内的燃料消耗量Λ Q，δ = Λ Q /[aX (RT +ΜΕ)],Δ Qb3 =δΧ (KXRT + ME)。如简化不对 ME 进行校正，则Λ Qb3 = Δ QXK/a05、在23s至28s进入减速工况，Λ Qb4 = AQ /a。标准规定的其它怠速、加速、等速、减速工况的检测方法同理类推。6、把检测过程每个工况内全部时间区间的Λ Qb累加，即得到车辆瞬态路试标准状态的检测燃料消耗量QbO。如简化计算，可以检测取样时间为Is不变，设定At分别为整个工况的规定时间或实际时间，如怠速工况为Os至11s，加速工况为Ils至15s，等速工况为15s至23s，减速工况为23s至28s，得到每个工况内的累加路试检测燃料消耗量Λ Q，每个工况只需一次计算校正得到该工况的Λ Qb。
权利要求
1.车辆瞬态路试标准状态燃料消耗量检测方法，其特征在于:把车辆在瞬态路试环境状态下怠速、加速、等速、减速的四种工况所检测的燃料消耗量校正成标准环境状态燃料消耗量的方法，把车辆瞬态路试负荷和发动机负荷都校正在标准环境状态下进行燃料消耗量检测和评价，其中路试得到各车速点的车辆行驶总阻力RT、行驶阻力校正系数K值，路试测量各时间区间Λ t内的燃料消耗量为Λ Q，计算标准环境状态发动机单位动力的燃料消耗率δ，在怠速、等速、加速、减速四种工况分别校正得到各工况标准环境状态下的燃料消耗量 Δ Qb: 1)在怠速工况，燃料消耗量为ΛQbl，则Λ Qbl= Δ Q/a，a为发动机功率修正系数； 2)在等速工况，燃料消耗量为ΛQb2，如果对发动机附件消耗动力校正，则5 = AQ /[aX (RT+ ME)]，AQb2 =δ X (KXRT + ΜΕ)，ΜΕ是按发动机转速估算的发动机附件消耗当量动力，如果不对发动机附件消耗动力校正，则Λ Qb2= Δ QXK/a ； 3)在加速工况，燃料消耗量为ΛQb3，按时间区间Λ t内的平均车速计算K值和发动机转速，按实际加速度或规定加速度，计算车辆惯性加速负荷RG和δ，如果对发动机附件消耗动力校正，S = AQ / [ aX (RT + RG + ΜΕ) ], Δ Qb3 =δ X (KX RT + RG + ME)，如果不对发动机附件消耗动力校正，则δ = Λ Q / [ aX (RT + RG) ]，Λ Qb3= δ X (KXRT + RG)； 4)在减速工况，燃料消耗量为ΛQb4，则Λ Qb4 = Δ Q/a ； 把检测全过程每个工况内全部时间区间的Λ Qb累加，即得到车辆瞬态路试标准环境状态下的检测燃料消耗量QbO，即QbO= Δ Qbl +Δ Qb2 +Δ Qb3 +Δ Qb4。
2.根据权利要求1所述车辆瞬态路试标准状态燃料消耗量检测方法，其特征在于:如规定的瞬态路试没有怠速工况或减速工况，则怠速工况或减速工况的Λ Q=O,如需简化也可以对怠速工况或减速工况很小比率的油耗不进行校正。
全文摘要
一种车辆瞬态路试标准状态燃料消耗量检测方法，是把车辆瞬态路试负荷和发动机负荷都校正在标准环境状态下进行燃料消耗量检测和评价，路试测量各时间区间△t内的燃料消耗量△Q，在怠速、加速、等速、减速四种工况分别采用路试负荷系数、发动机功率修正系数进行校正，得到各工况标准环境状态下的燃料消耗量△Qb，把检测全过程每个工况内全部时间区间的△Qb累加，即得到车辆瞬态路试标准状态的检测燃料消耗量Qb0，具有准确性高、快捷、简单等优点。
文档编号G01F9/02GK103115651SQ20131005997
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月26日 优先权日2013年2月26日
发明者李军, 吴明, 刘越琪 申请人:广东交通职业技术学院