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一、前言

歐盟重型車之油耗測試以電腦模擬計算法為主,模擬計算工具為VECTO(Vehicle Energy Consumption Calculation Tool),其架構如圖1所示,由歐盟Joint Research Centre (JRC)負責,並由車廠及大學機構合作提供技術支援。歐盟重型車油耗計算模擬軟體VECTO中有關的元件系統測試項目則如圖2所示,包含引擎油耗MAP、滾動阻力、空氣阻力、變速箱規格及效率、附屬設備等五大項。

歐盟重型車油耗模擬計算工具架構圖
圖1 歐盟重型車油耗模擬計算工具架構(點圖放大)
圖2 歐盟重型車油耗測試程序概要
圖2 歐盟重型車油耗測試程序概要(點圖放大)

 

二、電腦模擬計算油耗測試方法

圖1為VECTO計算模型,輸入參數的第一步即是選擇測試車輛所對應的類別,而歐盟車輛之分類,以貨車及巴士區分,再以其軸組型式及總重等分級,貨車共分為18個等級,而巴士分為6個等級,請參考圖3至圖4。而貨車測試行車型態可分為5種,即長途運輸、區域運輸、市區運輸、公務車輛及工程車輛。巴士行車型態則是劃分為五種,即都會市區(Heavy urban)、一般市區(urban)、郊區(suburban)、城際(interurban)及長途客運(coach)。

歐盟貨車等級分類
圖3 歐盟貨車等級分類(點圖放大)
歐盟巴士等級分類
圖4 歐盟巴士等級分類(點圖放大)

 

油耗模擬計算之各系統元件測試說明如下:
  1. 引擎油耗特性測試

    引擎油耗曲線圖是在引擎動力計上,量測引擎穩態操作點的油耗,引擎穩態操作點的轉速及扭力設定如圖5所示。引擎油耗曲線圖是以穩態的操作方法量測油耗,若直接以該資料模擬計算暫態的行車型態油耗,將會有誤差產生。目前歐盟正針對WHTC(the World Harmonized Transient Cycle)行車型態研究穩態與暫態間的修正係數。

    WHTC修正係數是實際量測油耗與模擬計算油耗的比較關係,分為urban、rural與motorway三個區段。

    實際量測的WHTC各區段油耗分別如下:
     

    BsFcmeas-Urban = (ΣFcm WHTC-Urban)/(WWHTC-Urban)

    BsFcmeas-Road = (ΣFcm WHTC-Road)/(WWHTC-Urban)

    BsFcmeas-MW = (ΣFcm WHTC-MW)/(WWHTC-MW)


    其中,BsFc為制動燃油消耗率(brake specific fuel consumption, g/kWh),下標meas表示由實際量測所獲得。ΣFcm是以實際量測獲得的累計用油量,以[g]為單位。W是取循環中的正功累計計算,以[kWh]為單位。


    模擬計算的WHTC油耗是由引擎穩態運轉之油耗量測資料,採用三角剖分疊代方法(Delauney triangulation, DT)計算所獲得,(註:計算工具將由LOT 3提供。)各區段油耗分別如下:
     

    BsFcintpol-Urban = (ΣFci WHTC-Urban)/(WWHTC-Urban)

    BsFcintpol-Road = (ΣFci WHTC-Road)/(WWHTC-Urban)

    BsFcintpol-MW = (ΣFci WHTC-MW)/(WWHTC-MW)


    其中,BsFc下標intpol表示由模擬計算所獲得。ΣFci是以模擬計算方法獲得的累計用油量,以[g]為單位。


    WHTC三個區段的修正係數分別為:
     

    CFUrban = BsFcmeas-Urban / BsFcintpol-Urban

    CFRoad = BsFcmeas-Road / BsFcintpol-Road

    CFMW = BsFcmeas-MW / BsFcintpol-MW


    總修正係數依車輛類別任務,以不同權重相加,算式如下:
     

    CFTot-i = CFUrban * WFUrban + CFRoad * WFRoad + CFMW * WFMW

    其中WFUrbanWFRoadWFMW如表2所示
    引擎油耗曲線圖中操作點的選擇設定說明圖
    圖5 引擎油耗曲線圖中操作點的選擇設定說明圖(點圖放大)
     
    表2 WHTC修正係數區段權重表
    引擎油耗曲線圖之暫態修正係數示意圖
  2. 空氣阻力測試

    歐盟預計採用的測試方法為定速扭矩法(Constant speed with torque measurement ),此測試方法在於提高準確度和成本效率的測試程序,結合VBOX GPS系統,CAN總線分析儀和數據記錄系統,風速計安裝於測試車輛之車頂,是為了將風速和車速,加入考慮風向和移動方向之向量車輛。由於是定速狀態,所以加速度及減速度值為零,則車輛牽引力等於風阻、輪胎滾動阻力、坡度等阻力之總和,所以當輪胎滾動阻力及車輛迎風面積及坡度資料等參數得到後,即可計算出風阻係數值,最後再以環境溫度及壓力進行修正。

  3. 輪胎滾動阻力測試試

    依據輪胎標示法規之ECE 1222/2009,即ISO 28580測試程序,以其滾動阻力測試值作為輸入參數。

  4. 變速箱參數

    傳動系統是將引擎輸出之動力,傳送至車輪,其中包括引擎曲軸至車輪之間所有機械及液壓動力傳動元件,而變速箱之功能,是將引擎動力經由變速箱內之不同齒輪比傳輸動力,因應不同路況,而主要形式有手排及自排變速箱,各有不同的測試方法。

  5. 附屬設備

    裝設有附屬裝置之卡車,在油耗部份,具有相當大之佔比,如垃圾車、吊車及市區公車等車輛,若能改變其控制策略,在未來具有相當大的節省燃料之潛力。如下圖6所示,為重型車於行駛阻力及附屬設備之消耗之佔比。

    圖7貨車(左圖)及市區公車(右圖)總油耗之佔比
    圖6貨車(左圖)及市區公車(右圖)總油耗之佔比(點圖放大)
三、相關連結

 

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