汽车油耗仪工作原理,油耗仪器

国内外汽车油耗计量仪的发展现状及其选型

上海交通大学汽车工程研究院 门金来 何君

一、引言

汽车油耗，是评价汽车经济性能、综合性价比的最重要指标，也是评价汽车节能减排效果的最重要指标。特别是在公交、货运、客运、工程机械等行业，燃料成本已占到了整个运营成本的70%以上。例如：上海闵行客运公司10.5米空调公交车每年耗油2.2万升、16万元，徐州物恒水泥土有限公司水泥搅拌车每年油耗1.3万升、9万元。因此，精确地测定汽车燃油消耗，对于企业成本控制、对于驾驶员操作技能提高、对于国家节能减排指标落实，都有着十分重要的意义和作用。

二、国内外汽车油耗计量仪器及方法概述

从1886年第一台汽油汽车问世以来，燃油汽车已经走过了120多年。这些年来，汽车的各项技术都在迅速进步，而汽车油耗测量技术确是发展缓慢，甚至是止步不前。究其原因有四点：一是发动机的脉动供油过程，使油耗传感器的频率响应跟不上，会产生较大的频响误差；二是燃油的流动性受环境温度及燃油牌号的影响，会产生较大的液体误差；三是汽车绐终是在怠速（微小流量）、加速（大流量）、中高速（一般流量）等工况下切换运行，需要宽量程的传感器，而这种传感器的制造是一个世界性难题。鉴于此，汽车油耗的实时测量出现了三类产品。

第一类产品源自国外。其特点是结构复杂，价格高，只适合于研究所、高校或节能产品研发单位使用，如：日本的DF2420油耗仪、德国的Flowtronic油耗仪、德国的KVM2000油耗仪等，内设多项温度补偿、脉动补偿技术，但价格不菲，一台要几十万元人民币。

第二类产品是国内常用的油耗测量方法。其特点是结构简单，不能补偿温度、粘度、脉动、频响、量程等变化带来的误差，不能满足汽车油耗测试所需的精度、误差及稳定性，仅能作为油耗趋势性的测量，主要有：油尺测量法、液位传感器测量法（油表读数）、双传感器测量法（进油减回油测量）、加油站加油计量法等。国内常用测量方法的优缺点如下如述：

1） 油尺测量法。这是一种最常见的间接测量方法，先将有刻度的不锈钢油尺表面擦干净，插入至油箱中，再拔出油尺，观察油尺表面油液的上限，即为油箱当前测试油量。上次测试油量减去本次测试油量，即为两次测量间隔时间的油耗。这种测量受观测角度、液体浸润、车辆位置、油箱形状及读数精度的影响，误差约为5-10%，特别是在测试人员主观意愿下，误差更大，一般仅用做参考值。

2） 液位传感器测量法。这也是一种较为常见的间接测量方法，是将浮球式液位电阻、浮子式超声液位电容等传感器置于油箱内，通过测量油箱内燃油的液面高度来确定当前的油量，尽而计算出油耗的多少。这种测量方法受车辆位置、油箱水平面积、油箱形状及标定精度等因素的影响，误差约为10-20%，一般仅用来判断油箱油量的多少，作为油耗的参考值。

3） 双传感器测量法（也称进油减回油方法）。从概念上，好像进油减去回油便是油耗。但实际上，发动机的进油与回油不在同一时间点上，进油要经过滤清器、输油泵、蓄油池、高压泵、脉动电喷、回油管道等多个环节后才流到回油测点，这个燃油在这个过程中已经出现了许多的变化，如：a) 进油测点温度一般不大于40℃，而回油测点温度要大于60℃；b) 进油流速为稳态，回油流速为脉动；c) 进油流量区间也与回油流量区间有较大的不同。因此进油减回油的测量方法是一种误导，所测并不是实际油耗。试验证明，进油减回油测量方法的最大误差可达30%以上。

第三类产品为油量电喷数据计算方法。在一些电喷发动机的汽车上，在发动机出厂前调试喷油行程时，将标定的油耗与发动机转速、车速等与油耗的关系等都事先输入到计算机。汽车运行时计算机再依据发动机的转速、车速等推算出瞬时油耗及累加油耗。由于发动机标定是在台架上进行，并不完成反映车辆的实际情况，因此这种测量结果只能作为油耗的参考值。

三、理想油耗传感器的技术性能（交大神舟牌汽车油耗计量仪）

1） 宽量程特性。由于汽车从怠速到加速等工况下油耗流量的变化范围非常大，要求传感器在很大的流量范围内都能够准确地测量。下图为车辆实际运行时的瞬时油耗。

2） 消除回油脉动的影响。即回油曲线的波动率不大于1%。下图为消除脉动的回油曲线。

3）利用温度自补偿技术，消除温度影响。

4）防偷油功能。

5）自动回油排气功能。

6）高的性价比。即价格远低于国外产品，性能优于国外产品。

如果是在台架试验上，油耗仪只要是标定准确的，测量值就是真实的油耗值。但ECU所显示的油耗并不是一个绝对真实的油耗，因为ECU输出的值是个计算值，因为在计算过程中，发动机的转速，负荷等等都会有一些变动，那么油泵的燃油计量控制，油轨油压的测量反馈速度，实际回油量的多少等等都会变化。但是ECU不可能都把这些计算进去，是肯定会出现误差的，比如，不同的回油压力下，实际油耗是不同的。喷油器实际开启工作时间也会存在误差，这些ECU都不会知道，所以，ECU所输出的只是一个计算值，基本上是一个理论值的修正参数。所以肯定不会是很准确的油耗，反过来，油耗仪测量的是单位时间内发动机实际消耗的燃油量，是个很准确的值，我们最后标定的数据，也都是以这个油耗为依据的。总结就是，ECU显示的是计算油耗，油耗仪测量的是实际油耗。