結合國家標準學習專業知識

摘 要：大學學習階段，結合相關標準進行專業課程的學習值得關注。以汽車類專業《汽車理論》課程中的汽車燃油經濟性為例，指出了其內涵的豐富性以及所涉及到的多個國家標準。進而，構建了基于國家標準的汽車燃油經濟性教學案例，從燃油經濟性指標的內涵、試驗工況、測試方法和油耗水平等幾個方面進行推進式的解讀。這有助于我們加深對專業知識的理解和掌握，同時又讓我們對相關國家標準有了更多了解，學習效果良好。

關鍵詞：國家標準；燃油經濟性；教學；汽車理論

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）01-0033-03

Abstract： For undergraduate students， attention needs to be paid to the study of professional courses combined with relevant standards. Taking fuel economy in the "Automobile Theory" course of automobile specialty as an example， the richness of its content and several national standards were pointed out. Furthermore， a teaching case of fuel economy based on national standards was built. In the case， the connotation of economy index， testing conditions， testing methods and fuel consumption level were explained step by step. These will help us deepen the understanding and master of professional knowledge， and let us have more knowledge of relevant national standards， and achieve better learning effect.

Keywords： national standards； fuel economy； teaching； automobile theory

一、概述

無論是產品制造還是食品生產，抑或是修路建房，各行各業都有著眾多的標準，包括國際標準、國家標準、行業標準、地方標準以及企業標準[1]。對于各專業而言，在本科學習階段關注和學習本專業領域內的一些基本或核心標準是非常有必要的。以汽車類專業為例，《汽車理論》是核心課程之一，在整個培養計劃中占有重要地位，也是眾多高校車輛工程專業研究生招生考試科目之一。《汽車理論》的教學內容理論性強，同時又與實際聯系緊密，其中標準可以看作是“理論聯系實際”的一個重要紐帶。縱觀《汽車理論》的整個教學內容[2]，可以發現各章節都涉及到一些相關的國家標準（GB）或國際標準（ISO），如GB7258、GB18352和ISO2631等。同時又注意到，這些標準的引入不夠系統和詳盡，與理論知識結合不夠緊密。故作者認為，適度、恰當地結合一些相關標準開展專業課程的教學值得嘗試。燃油經濟性是汽車的基本性能之一，它反映了汽車在使用過程中燃油的消耗水平，也是廣大車主普遍關注的指標之一。對于汽車類專業學生而言，燃油經濟性也是必須掌握的汽車專業理論知識。然而，要想從專業的角度對燃油經濟性有一個正確且全面的認識和理解并不是一件容易的事，其所涉及內涵是多方面的。在清華大學余志生編寫的《汽車理論》教材中，整個第二章安排為汽車燃油經濟性的教學內容，其中也引用到多個國家標準以輔助專業知識的闡述[2]。對此，作者在標準查新的基礎上，構建了一個相對比較全面、系統和關聯的教學案例，從解讀標準的角度來組織“汽車燃油經濟性”這一專業知識的教學。

二、汽車燃油經濟性及其評價

（一）燃油經濟性的含義

在保證動力性的條件下，汽車以盡量少的燃油消耗量經濟行駛的能力，稱為汽車的燃油經濟性[2]。燃油經濟性好，即可以降低汽車的使用費用，也降低了發動機產生的二氧化碳（溫室效應氣體）的排放量。此外，發動機的燃油消耗率與污染物的排放也有著密切的關系，必須在保證排放達到有關法規要求的前提下來降低發動機的燃油消耗率，提高汽車的燃油經濟性。上述關于汽車燃油經濟性的闡述僅僅是局限于汽車燃油經濟性的定義而已，只是給出一個總體的、大致的認識，欲對其內涵進行全面的認識和理解則有待做進一步的學習。

（二）燃油經濟性的評價

汽車的燃油經濟性常用一定運行工況下汽車行駛百公里的燃油消耗量或一定燃油量能行駛的里程來衡量。不同國家對于汽車燃油經濟性評價的角度是不同的，在我國及歐洲，燃油經濟性指標的單位為L/100km，即行駛100km所消耗的燃油升數。顯然，其數值越大，汽車燃油經濟性越差。在美國，燃油經濟性指標的單位為MPG或mile/USgal，指的是每加侖燃油能行駛的英里數。該數值越大，汽車燃油經濟性越好。

雖然通過評價指標的計量單位能讓我們對燃油經濟性有更明確的認識，但問題仍然存在。比如，對于“一定運行工況”作何理解呢？再以我國的百公里燃油消耗量來說，這一百公里是在怎樣的情況下行駛的呢？這些都是有待于進一步加以學習和掌握的。

三、汽車燃油經濟性與國家標準

（一）依據GB22757解答“如何識讀汽車的燃油經濟性？”

我們知道，不同車型的燃油經濟性要有可比性，則進行燃油經濟性測試時的運行工況必須是一致的。即便是等速行駛的燃油消耗量，也存在是在哪個速度上的等速燃油消耗量的問題。那么，在我國，究竟有哪些運行工況下的燃油消耗量呢？

讓我們看一下如圖1所示的汽車燃料消耗量標識，它是在車展或4S店的新車擋風玻璃上經常看得到的。該標識的內容和樣式是由GB22757-2008《輕型汽車燃料消耗量標識》明確規定的；該標準還要求“標識應粘貼在車輛內部，粘貼位置為側車窗或風擋玻璃上”；標準還要求標識應標示市區工況、綜合工況和市郊工況，并明確規定“燃料消耗量數據系根據GB/T19233測定”[3]。

由圖1可知，至少存在“市區工況”、“市郊工況”和“綜合工況”概念。那么，這三個工況有什么區別呢？為什么沒有看見“等速工況”的說法呢？那就需要繼續從另一個國家標準來尋找答案了。

（二）依據GB18352.3解答“油耗是在什么工況下測出來的？”

不同工況下汽車的燃油消耗是不同的。常見的一種工況為等速工況，是指汽車在一定載荷下，以最高擋在水平良好路面上行駛100km的燃油消耗量。不同的速度下會有不同的測試結果。而事實上等速工況并不能全面反映汽車的實際運行情況，特別是在市區行駛中頻繁出現的加速、減速和怠速停車等行駛工況。就測量汽車燃油消耗量的工況而言，國內外依據對實際行駛的車輛進行跟蹤測試統計，都制定了一些典型的實驗工況來模擬汽車實際的運行工況，以此來更加準確地反映汽車的燃油經濟性。在我國，依據GB/T19233《輕型汽車燃料消耗量試驗方法》，輕型汽車燃油消耗量的試驗工況在GB18352中進行了規定[4]。目前，我國執行的是于2005年7月1日起實施的GB18352.3-2005《輕型汽車污染物排放限制及測量方法（中國Ⅲ、Ⅳ階段）》。

GB18352.3-2005附錄C中的附件CA中給出了輕型汽車試驗用的運轉循環工況。此運轉循環工況由1部（有4個市區運轉循環單元）和2部（1個市郊運轉循環）組成，如圖2[5]。

市區運轉循環具有低速、多啟停的特點，一個市區運轉循環單元的理論行駛距離僅為1.013km，實驗期間平均車速為19km/h，時間為195s。市郊運轉循環具有道路連續、車速快的特點，其理論行駛距離為6.955km，平均車速為62.6km/h，最高車速達到120km/h，時間為400s。由圖2可知，不管是市區運轉循環還是市郊運轉循環，均是由怠速、勻加速、勻速和勻減速這幾種簡單工況來構建的。根據圖2所給出的試驗工況循環運轉100km所測得的油耗即為圖1所標示的綜合工況油耗；而使用市區工況和市郊工況進行循環運轉所測定出來的值則分別為市區工況油耗和市郊工況油耗。

至此，我們已經明確了測量油耗的行駛工況，然而這100km是在道路上行駛時進行測量的嗎？實際燃油的消耗是通過測流量還是測質量獲得的呢？欲獲得這些問題的答案，則需要從GB/T19233中去尋找。

（三）依據GB/T19233解答“油耗是用什么方法測量出來的？”

依據GB/T19233-2008《輕型汽車燃料消耗量試驗方法》，在汽車燃料消耗量測定過程中，首先確保車輛的各項技術狀況良好，按照車輛制造廠的要求使用潤滑劑和輪胎等，并使用符合規定的燃油；然后將汽車置于溫度保持在20℃至30℃的室內進行處理，直至發動機的潤滑油和冷卻液的溫度達到室溫的±2℃范圍內。在準備好車輛后，在專用的底盤測功器上進行試驗，使車輛在前述規定的工況循環下運行，使用專用儀器設備按照規定的方法收集、采樣并測定出整個實驗過程排氣中二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）和碳氫化合物（HC）的排放量[4]。用碳平衡法可計算得到燃油消耗量，并可分別求得市區、市郊和綜合燃料消耗量。碳平衡法依據的基本原理是質量守恒定律，即“汽（柴）油經過發動機燃燒后，排氣中碳質量的總和與燃燒前的燃油中碳質量總和應該相等”。用碳平衡法計算汽車燃油消耗量的具體公式如下[4]：

（1）對于裝備汽油機的車輛：

（2）對于裝備柴油機的車輛：

式中，FC為燃料消耗量，單位為L/km；HC為測得的碳氫排放量，單位為g/km；CO為測得的一氧化碳排放量，單位為g/km；CO2為測得的二氧化碳排放量，單位為g/km；D為15℃下試驗燃料的密度，單位為kg/L。

由此可見，燃油油耗的測量并不是通過實際道路行駛試驗測得的，而是在室內的試驗設備上模擬行駛工況進行測量的。而且，燃油消耗量也不是直接測量的，而是采用排氣測量方法通過碳平衡換算獲得的。

（四）依據GB19578解答“我的車油耗高嗎？”

通過前面的分析，我們對汽車燃油經濟性有了更多和更深的認識，也知道可以通過橫向比較去評價汽車燃油經濟性的好壞。然而，接下來所要討論的是燃油經濟性的縱向比較，對此可表述為“某車的燃油消耗量比國家規定的限值要少多少？”即引出又一國家標準GB19578《乘用車燃料消耗量限值》。GB19578《乘用車燃料消耗量限值》實際上在一定程度上體現了我國發動機技術水平，達不到國標規定的燃料消耗量限值的乘用車是不允許生產銷售的。隨著技術水平的發展，燃料消耗量的限值會更加嚴格。自2005年7月1日起實施的GB19578-2004《乘用車燃料消耗量限值》剛剛作廢，2014頒布的GB19578-2014《乘用車燃料消耗量限值》則于2016年1月1日起實施了。因此，可以通過與燃料消耗量限值比較的方式來認識汽車燃料消耗量的數據表現。現將部分（根據整備質量劃分）裝有手動檔變速器且具有三排以下座椅的乘用車的燃料消耗量限制列于表1，以便于理解[6，7]。

表中，對于新認證車，GB19578-2004第一階段的執行日期為2005年7月1日，第二階段的執行日期為2008年1月1日，GB19578-2004的執行日期為2016年1月1日；對于在生產車，第一階段的執行日期為2006年7月1日，第二階段的執行日期為2009年1月1日，GB19578-2014的執行日期為2018年1月1日。從表中可知，燃油消耗量限值依整車整備質量增加而提高，而實施第二階段的標準普遍要比第一階段嚴格10%左右，而新的GB19578-2014的限值要求則更為嚴格，這也就對汽車生產制造企業提出了更高的要求。

四、結束語

綜上所述，汽車燃油經濟性的內涵豐富，涉及多個國家標準，且這些標準相互關聯。若在課程內容的學習中結合這些國家標準，不僅有助于學習內容的理解，也可以及早地了解我國標準的有關規定和要求，為將來的專業工作奠定一定的基礎。本教學案例的設計一環扣一環、步步為營，既加深了專業知識的學習和理解，又回答了日常被關注的一些問題，理論聯系實際，便于掌握。可見，結合相關標準進行專業知識的學習，并巧妙地設計教學案例，可同時起到激發興趣、理論聯系實際、專業知識和標準同步學習的良好效果。

參考文獻

[1]李駿.強調專業課程中“標準”的學習[J].華東交通大學學報（增刊），2013，30（12）：24-26.

[2]余志生，夏群生.汽車理論（第5版）[M].北京：機械工業出版社，2009.

[3]GB22757-2008.輕型汽車燃料消耗量標識[S].

[4]GB/T19233-2008.輕型汽車燃料消耗量試驗方法[S].

[5]GB18352.3-2005.輕型汽車污染物排放限制及測量方法（中國Ⅲ、Ⅳ階段）[S].

[6]GB19578-2004.乘用車燃料消耗量限值[S].

[7]GB19578-2014.乘用車燃料消耗量限值[S].