【文章內(nèi)容簡介】 529 460 升 。在 1999 年 3月，日本在“能源合理消費(fèi)法”中已經(jīng)第二 次頒布關(guān)于改善機(jī)動(dòng)車性能的公告，在此公告中，分別規(guī)定了總質(zhì)量小于 t 的載貨汽車和乘用車的油耗限定值，要求和 1995 年相比， 2020年汽油車油耗限定值至少要降低 20%。德國要求在汽車制造廠生產(chǎn)的汽車的平均燃油消耗量 1980 年的為 ,1990 年的為 , 2020 年比 1990 年降低1/4。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 綜上可見，較好的燃油經(jīng)濟(jì)性可以減少汽車的油耗，從而降低汽車的使用費(fèi)用 。進(jìn)而降低國家總的石油消耗量，緩解國家能源危機(jī)。良好的燃油經(jīng)濟(jì)性還可以降低汽車 CO、 CO HC化合物及顆粒物的 排放，有利于生活環(huán)境的改善。 汽車油耗檢測的發(fā)展概況 上世紀(jì)七十年代中期以前，世界各國還沒有強(qiáng)制執(zhí)行汽車油耗法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)。 1973年中東石油危機(jī)后，世界石油價(jià)格飛漲。此時(shí)，人們認(rèn)識到石油資源的逐漸枯竭，也威脅到人類長遠(yuǎn)的正常生活。許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家同時(shí)也是石油主要進(jìn)口國，他們進(jìn)口的石油有相當(dāng)大的部分消耗在汽車上，從能源的安全性考慮，如果不控制汽車的油耗，他們的經(jīng)濟(jì)發(fā)展可能會(huì)受控于石油出口國。于是 1975 年美國政府首先頒布了能源保護(hù)法和能源政策，并制訂了控制汽車燃油消耗量的法規(guī)，成為世界上第一部強(qiáng)制執(zhí)行的汽 車油耗法規(guī)。 上世紀(jì)八十年代以來，世界各國開始關(guān)注溫室效應(yīng)引起的全球范圍的氣候變暖。二氧化碳（ 2CO )是造成溫室效應(yīng)的主要因素，各種溫室氣體中 2CO 約分擔(dān)了 50%的責(zé)任，工業(yè)發(fā)達(dá)國家汽車排放的 2CO 約占該國 2CO 總排放量的 30%40%。由于汽車的燃油消耗量與 2CO 的排放量有直接關(guān)系。于是，油耗法規(guī)的意義不單是能源問題，還關(guān)系到環(huán)境問題。 顯而易見，研究汽車燃料經(jīng)濟(jì)性對汽車節(jié)能、環(huán)境保護(hù)的意義重大。為此，世界各國都把降低汽車能耗作為一項(xiàng)基本國策，并成為汽車制造和交通運(yùn)輸領(lǐng)域的重要課題。我國汽車行業(yè)從八十年代初就開始了制定汽車油耗標(biāo)準(zhǔn)的工作，制定了測各類車輛燃油消耗量的統(tǒng)一試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，并頒布了各類車輛的行業(yè)性燃油耗量限值標(biāo)準(zhǔn)，如 : (1) GB/T 125451990《汽車燃料消耗量試驗(yàn)方法》 。 (2) JB 38091984《載貨汽車燃料消耗量限值》 。 (3) JB 38061984《重型載貨汽車燃料消耗量限值》 。 (4) GB/T 《乘用車燃料消耗量試驗(yàn)方法》 。 由于這些都是行業(yè)性或推薦性的標(biāo)準(zhǔn)，加上油耗檢測起來相對麻煩，所以國內(nèi)多數(shù)檢測站沒有油耗檢測項(xiàng)目或者是有而不用，所以把油耗檢測真正納入檢測項(xiàng)目中來也是我國有待解決的問題。 國內(nèi)外汽車油耗儀檢測研究現(xiàn)狀 燃油消耗量是評價(jià)汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的 重要指標(biāo)，是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的重要測量參數(shù)之一。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 因此，燃油消耗量的測量是汽車性能試驗(yàn)的重要組成部分，其測量精度直接影響汽車實(shí)際性能指標(biāo)、各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)確定和主要附件的選配及調(diào)整等。目前，發(fā)動(dòng)機(jī)臺架試驗(yàn)多屬于穩(wěn)態(tài)工況，仍沿用傳統(tǒng)的質(zhì)量法或體積法測量發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量。隨著汽車技術(shù)飛速發(fā)展，對其測試的手段也應(yīng)同步發(fā)展。 目前的油耗儀多為體積式的，日本小野公司的 FP214 型活塞式流量傳感器，最低采樣時(shí)間為 ，最小油量分辨率為 lmL，傳感器量程為 0. 3～ 120L/h。渦輪流量儀具有瞬時(shí)測量和累計(jì)功能，得到廣泛應(yīng)用， 可測量 ～ 1200L/min 的液體流量，在標(biāo)定條件下，精度可達(dá) ? %，響應(yīng)時(shí)間 210ms。中小功率汽油機(jī)燃油流量小，一般在 103000mL/min，超出渦流流量計(jì)下限，為此國內(nèi)研制出不同大小的渦輪以滿足汽油機(jī)小流量測量的需要。以上兩種流量儀均用于汽車道路試驗(yàn)，只能測量體積流量。美國 Pierburg 儀器公司的流量計(jì)為渦輪流量儀的改進(jìn)型，流量范圍可從 1 L/h 起，響應(yīng)時(shí)間為 200ms 精度可達(dá)士 %。奧地利的 AVL公司研制的臺架試驗(yàn)中發(fā)動(dòng)機(jī)燃油耗的精確測量儀，在油量 25C? 時(shí)精度較高，臺架試驗(yàn)測量范圍為 0～ 150kg/h，盡管該油耗儀可進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試，但由于仍是靜態(tài)燃油測量秤的改進(jìn)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間大于200ms。 國內(nèi)有關(guān)燃油消耗測量設(shè)備的報(bào)道較少，只有一些專利。而應(yīng)用軟件與底盤測功機(jī)結(jié)合進(jìn)行油耗測量的系統(tǒng)更加少，目前底盤測功機(jī)上應(yīng)用的軟件都是一些串口調(diào)試軟件，通過與油耗儀結(jié)合，接受油耗儀的數(shù)字信號，通過計(jì)算機(jī)分析處理，得出油耗結(jié)果?，F(xiàn)在， 國內(nèi)油耗測試市場還是主要沿用傳統(tǒng)的油耗儀測試方法和臺架試驗(yàn)方法。 課題研究背景及意義 由于燃油緊缺對汽車油耗這一參數(shù)提出了很高的要求，因此油耗儀作為其檢測設(shè)備也應(yīng)具有相應(yīng)的精度?，F(xiàn)有的油耗儀在出廠前通常只通過精密天平或者量筒對其進(jìn)行標(biāo)定。長期以來，油耗儀在生產(chǎn)和使用過程中缺乏檢驗(yàn)裝置進(jìn)行全面有效檢定，導(dǎo)致油耗儀失準(zhǔn)，這是現(xiàn)有油耗儀質(zhì)量失控的主要原因。 我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，對石油資源的需求激增，能源供需矛盾日益突出 據(jù)公安部交管局發(fā)布的數(shù)據(jù) (按上牌數(shù)來計(jì)算，這是最權(quán)威的數(shù)據(jù)了 )顯示，我國機(jī)動(dòng)車保有 量已達(dá) 億輛，其中汽車 8500 多萬輛，中國目前就汽車保有量已經(jīng)超過 7500 萬輛左右的日本，僅次于擁有約 ，成為全球汽車保有量第二大國。而且我國還以每年新增機(jī)動(dòng)車 2020 多萬輛的數(shù)量在增加。 2020 年中國有將近 2050萬輛車，當(dāng)時(shí)中國每天大約消耗 540 萬桶石油。而現(xiàn)在我們到底每天需要的石油消耗。根據(jù)國際能源組織的評估：僅中國自己就需要世界石油需求增長的 40%，中國的能源黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 消費(fèi)占全球的 10%，美國能源消費(fèi)是中國的兩倍，因此中國石油的消費(fèi)將增長 %，每天達(dá) 920 萬桶。到 2020 年中國預(yù)計(jì)將每 天消費(fèi)石油達(dá)到 1160 萬桶。 由汽車消耗的燃料占我國燃料消耗總量的 40%左右。據(jù)預(yù)測到 2020 年車用燃油消耗為 億噸，換算成原油將超過 5億噸，車用燃油成為我國新增石油消耗的主體。以中國的石油儲(chǔ)備量和 2020 年中國石油靜態(tài)消費(fèi)量計(jì)算，我國的石油儲(chǔ)備再過 10年將全部耗盡。如果想將之延長到 20 年，則 50%以上的車輛必須停止行駛。目前，包括歐盟、美國、日本、韓國等在內(nèi)的很多國家和地區(qū)都已經(jīng)根據(jù)各自國情實(shí)施了不同形式的汽車燃料消耗量標(biāo)示制度，作為控制汽車二氧化碳排放和油耗的支柱措施之一。 由于經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和機(jī) 動(dòng)車保有量急劇膨脹所引起的石油危機(jī)將在所難免，為此我國加快汽車節(jié)能管理體系的建立和完善。陸續(xù)出臺了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)： 《輕型汽車燃油消耗量試驗(yàn)方法》于 2020 年出臺，解決了制造商在標(biāo)示汽車油耗值時(shí)的隨意性，必須按照統(tǒng)一的試驗(yàn)方法得到的數(shù)值來標(biāo)示。 《乘用車燃料消耗量限值》 GB195782020 于 2020 年 7 月 1 日實(shí)施。我國首次按車輛重量分組確定不同汽車應(yīng)該達(dá)到的燃料消耗量，實(shí)施后汽車廠商要通過產(chǎn)品文件和網(wǎng)絡(luò)等途徑向消費(fèi)者公示生產(chǎn)車型的燃料消耗量 。對于新認(rèn)證車：第一階段的執(zhí)行日期為 2020 年 7月 1日，第二階段的執(zhí)行 日期為 2020 年 1月 1日；對于在生產(chǎn)車：第一階段的執(zhí)行日期為 2020 年 7 月 1 日，第二階段的執(zhí)行日期為 2020 年 1月 1日。從2020 年開始實(shí)施第 3 階段，將把車型燃油消耗量作為評價(jià)指標(biāo)，從而取代原先按單車限制的評價(jià)方法。第 3 階段乘用車燃油消耗量限值標(biāo)準(zhǔn)將不再針對單車采用限值的燃油消耗量評價(jià)方法，而是從技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的角度上，以整車裝備質(zhì)量為特征參數(shù)，為各個(gè)不同的質(zhì)量段分別設(shè)定車型燃油消耗量目標(biāo)值。第 3 階段乘用車燃油消耗量限值標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是使我國乘用車燃油消耗量平均水平在 2020 年的基礎(chǔ)上下降 15%左右，到2020 年達(dá) 到 7L/100km 的目標(biāo)。 《輕型商用車燃料消耗量限值》（ GB209972020）為我國的輕型商用車設(shè)定了兩個(gè)階段的燃油消耗量限值：自 2020 年 2月 1日起，新認(rèn)證基本型車及其變型車應(yīng)符合第二階段限值要求；自 2020 年 1 月 1 日起，在 2020 年 2 月 1 日前認(rèn)證車型的在生產(chǎn)車及其變型車應(yīng)符合第一階段限值要求；自 2020 年 1 月 1 日起，適用于本標(biāo)準(zhǔn)的所有車輛應(yīng)符合第二階段限值要求。第二階段目標(biāo)實(shí)現(xiàn)后，我國輕型商用車的平均燃油消耗量可望減少 10%～ 15%。 《低速貨車燃料消耗量限值及測量方法》（ GB213782020）于 6 月 1 日起實(shí)施。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)是我國第一項(xiàng)限制低速貨車燃料消耗量的強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)。低速貨車是指最高設(shè)計(jì)時(shí)速不大于每小時(shí) 70公里，最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量不大于 4500 千克的貨運(yùn)車。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 《營運(yùn)客車燃料消耗量限值及測量方法》 JT 711— 2020 規(guī)定營運(yùn)汽油客車燃料消耗量限值在柴油客車燃料消耗量限值的基礎(chǔ)上相應(yīng)增加 15%。新投入的營運(yùn)客車， 2020年 9月 1日起執(zhí)行第一階段限值； 2020 年 1月 1日起執(zhí)行第二階段限值。 《輕型汽車燃料消耗量標(biāo)示管理規(guī)定》規(guī)定從 2020 年 1 月 1 日起，所有最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量在 3500kg 以下的乘用車 和輕型商用車在銷售時(shí)都必須粘貼《汽車燃料消耗量標(biāo)識》并標(biāo)注由國家指定檢測機(jī)構(gòu)按照統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)測定的市區(qū)、市郊、綜合三種工況的燃料消耗量 。消費(fèi)者可以根據(jù)購車后的預(yù)期使用情況參照相應(yīng)的燃料消耗量選擇車輛。 油價(jià)不斷上漲，人們更加關(guān)注汽車油耗 ,廠家公布的油耗與實(shí)際差距很大 石油在 1998 年最低點(diǎn)每桶不足 10美元到 2020 年突破 140 美元每桶?，F(xiàn)在每桶石油價(jià)格是 105 美元，而我們中國每天需要 920 萬桶石油。我們每天就石油一項(xiàng)每天需要 96600 萬美元。雖然我們自己國家開采石油可供應(yīng)一半市場需求。那我們國家每天也 在石油這一項(xiàng)需要支出外匯 48300 萬美元。而 2020 年我國新增 2020 萬輛新車。這些車都會(huì)增加我們多少石油消耗？換而言之是 2020 年我們需要使用比 2020 年更多的外匯購買石油！我們的機(jī)動(dòng)車保有量，隨著這些年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，飛快的增長。所以經(jīng)濟(jì)、節(jié)油型汽車就是目前眾多汽車廠家研究的對象。而許多汽車廠商也開始推行自己的汽車百公里油耗。 但是汽車廠商宣傳的百公里油耗，是在理想狀態(tài)下測出的最小油耗，以 60km/h等速或 90km/h 等速或 45km/h 等速測取。因此同類型、同價(jià)位車型間無法進(jìn)行油耗對比。一輛排量 的車 ，理論油耗為 ，而實(shí)際油耗卻高達(dá) 10L/100km 以上。實(shí)測綜合油耗與理論油耗相差的竟然如此之大。 因此工業(yè)和信息化部公布《輕型汽車燃料消耗量標(biāo)示管理規(guī)定》：針對總質(zhì)量在 以下的乘用車和輕型商用車，包括國產(chǎn)和進(jìn)口車型，在銷售時(shí)必須粘貼《汽車燃料消耗量標(biāo)識》，并標(biāo)注按照國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)測定的市區(qū)、市郊、綜合三種工況的油耗量，并于 2020 年 1月 1日起施行。汽車燃料消耗量標(biāo)示數(shù)據(jù)根據(jù) GB/T 192332020《輕型汽車燃料消耗量試驗(yàn)方法》測定。 《輕型汽車燃料消耗量標(biāo)示管理規(guī)定》 ,標(biāo)志著 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下的車輛真實(shí)油耗即將取代目前車廠所公布的油耗數(shù)據(jù)。新車將被強(qiáng)制要求在指定檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行燃料消耗量檢測 ,以獲得統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下的車輛真實(shí)油耗數(shù)據(jù)。這在消費(fèi)者對各種油耗值信任度下降的背景下 ,需要一個(gè)更專業(yè)、更權(quán)威的檢測數(shù)據(jù)來正本清源。 汽車油耗關(guān)系到環(huán)保節(jié)能及汽車前沿技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 我們的機(jī)動(dòng)車保有量，隨著這些年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，飛快的增長。這些增長潛在著消黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 耗我們的外匯和我們的環(huán)境與身體健康。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，每千輛汽車每天排出一氧化碳約 3000kg，碳?xì)浠衔?200— 400kg，氮氧化合物 50— 150kg；美國洛杉磯 市汽車等流動(dòng)污染源排放的污染物已占大氣污染物總量的 90%。汽車尾氣可謂大氣污染的“元兇”。 我們每年購買石油使用的美元千億上下！我們近 2 億輛機(jī)動(dòng)車，如果全部開動(dòng)，那么一天就會(huì)排出一項(xiàng)一氧化碳就是 60萬噸。會(huì)對人體健康產(chǎn)生多么大的影響？！石油每年消耗我們數(shù)千億美元、機(jī)動(dòng)車每天給我們呼吸的空氣中添加一氧化碳 60 萬噸。所以我中國面臨著國內(nèi)的油田產(chǎn)量已經(jīng)嚴(yán)重滿足不了國家與人民群眾的需求、必須每年外購千億美元的石油、使用石油帶來的嚴(yán)重的空氣污染、等等！這些嚴(yán)重的問題 ，他迫切的要求我們對汽車燃油消耗進(jìn)行精確控制，達(dá)到 節(jié)能減排的目的。 2020 年的產(chǎn)業(yè)政策，首次鮮明地提出國家引導(dǎo)和鼓勵(lì)發(fā)展節(jié)能環(huán)保型小排量汽車。汽車產(chǎn)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)要注重發(fā)展和應(yīng)用新技術(shù)，提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，明確提出 2020 年前，乘用車新車平均油耗比 2020 年降低 15%以上。要依據(jù)有關(guān)節(jié)能方面技術(shù)規(guī)范的強(qiáng)制性要求，建立汽車油耗公示制度。 國家發(fā)改委等相關(guān)部門制定的乘用車類汽車的節(jié)能目標(biāo)也與我國的石油資源狀況吻合 —— 即通過先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，使燃料消耗量年均下降 4%，到 2020 年共計(jì)下降 50%，也即 2020 年時(shí)乘用車的平均燃料消耗量達(dá)到 5L/100km，實(shí)現(xiàn) 與國際水平的接軌。 因此研究汽車油耗檢測方法，采用不同的油耗檢測方法適應(yīng)不同的檢測要求，具有重要意義。 本設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容 我國對燃油消耗量的測量研究已取得一些成果。但是要提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，就要以燃油消耗量的準(zhǔn)確測量為前提?；诔暡夹g(shù)的燃油消耗檢測儀器可以有效提高這種測量的精度。 本文主要研究的內(nèi)容： （ 1）介紹基于超聲波技術(shù)的汽車油耗檢測技術(shù)理論；分