结合国家标准学习专业知识

摘 要：大学学习阶段，结合相关标准进行专业课程的学习值得关注。以汽车类专业《汽车理论》课程中的汽车燃油经济性为例，指出了其内涵的丰富性以及所涉及到的多个国家标准。进而，构建了基于国家标准的汽车燃油经济性教学案例，从燃油经济性指标的内涵、试验工况、测试方法和油耗水平等几个方面进行推进式的解读。这有助于我们加深对专业知识的理解和掌握，同时又让我们对相关国家标准有了更多了解，学习效果良好。

关键词：国家标准；燃油经济性；教学；汽车理论

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：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

無论是产品制造还是食品生产，抑或是修路建房，各行各业都有着众多的标准，包括国际标准、国家标准、行业标准、地方标准以及企业标准[1]。对于各专业而言，在本科学习阶段关注和学习本专业领域内的一些基本或核心标准是非常有必要的。以汽车类专业为例，《汽车理论》是核心课程之一，在整个培养计划中占有重要地位，也是众多高校车辆工程专业研究生招生考试科目之一。《汽车理论》的教学内容理论性强，同时又与实际联系紧密，其中标准可以看作是“理论联系实际”的一个重要纽带。纵观《汽车理论》的整个教学内容[2]，可以发现各章节都涉及到一些相关的国家标准（GB）或国际标准（ISO），如GB7258、GB18352和ISO2631等。同时又注意到，这些标准的引入不够系统和详尽，与理论知识结合不够紧密。故作者认为，适度、恰当地结合一些相关标准开展专业课程的教学值得尝试。燃油经济性是汽车的基本性能之一，它反映了汽车在使用过程中燃油的消耗水平，也是广大车主普遍关注的指标之一。对于汽车类专业学生而言，燃油经济性也是必须掌握的汽车专业理论知识。然而，要想从专业的角度对燃油经济性有一个正确且全面的认识和理解并不是一件容易的事，其所涉及内涵是多方面的。在清华大学余志生编写的《汽车理论》教材中，整个第二章安排为汽车燃油经济性的教学内容，其中也引用到多个国家标准以辅助专业知识的阐述[2]。对此，作者在标准查新的基础上，构建了一个相对比较全面、系统和关联的教学案例，从解读标准的角度来组织“汽车燃油经济性”这一专业知识的教学。

二、汽车燃油经济性及其评价

（一）燃油经济性的含义

在保证动力性的條件下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力，称为汽车的燃油经济性[2]。燃油经济性好，即可以降低汽车的使用费用，也降低了发动机产生的二氧化碳（温室效应气体）的排放量。此外，发动机的燃油消耗率与污染物的排放也有着密切的关系，必须在保证排放达到有关法规要求的前提下来降低发动机的燃油消耗率，提高汽车的燃油经济性。上述关于汽车燃油经济性的阐述仅仅是局限于汽车燃油经济性的定义而已，只是给出一个总体的、大致的认识，欲对其内涵进行全面的认识和理解则有待做进一步的学习。

（二）燃油经济性的评价

汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能行驶的里程来衡量。不同国家对于汽车燃油经济性评价的角度是不同的，在我国及欧洲，燃油经济性指标的单位为L/100km，即行驶100km所消耗的燃油升数。显然，其数值越大，汽车燃油经济性越差。在美国，燃油经济性指标的单位为MPG或mile/USgal，指的是每加仑燃油能行驶的英里数。该数值越大，汽车燃油经济性越好。

虽然通过评价指标的计量单位能让我们对燃油经济性有更明确的认识，但问题仍然存在。比如，对于“一定运行工况”作何理解呢？再以我国的百公里燃油消耗量来说，这一百公里是在怎样的情况下行驶的呢？这些都是有待于进一步加以学习和掌握的。

三、汽车燃油经济性与国家标准

（一）依据GB22757解答“如何识读汽车的燃油经济性？”

我们知道，不同车型的燃油经济性要有可比性，则进行燃油经济性测试时的运行工况必须是一致的。即便是等速行驶的燃油消耗量，也存在是在哪个速度上的等速燃油消耗量的问题。那么，在我国，究竟有哪些运行工况下的燃油消耗量呢？

让我们看一下如图1所示的汽车燃料消耗量标识，它是在车展或4S店的新车挡风玻璃上经常看得到的。该标识的内容和样式是由GB22757-2008《轻型汽车燃料消耗量标识》明确规定的；该标准还要求“标识应粘贴在车辆内部，粘贴位置为侧车窗或风挡玻璃上”；标准还要求标识应标示市区工况、综合工况和市郊工况，并明确规定“燃料消耗量数据系根据GB/T19233测定”[3]。

由图1可知，至少存在“市区工况”、“市郊工况”和“综合工况”概念。那么，这三个工况有什么区别呢？为什么没有看见“等速工况”的说法呢？那就需要继续从另一个国家标准来寻找答案了。

（二）依据GB18352.3解答“油耗是在什么工况下测出来的？”

不同工况下汽车的燃油消耗是不同的。常见的一种工况为等速工况，是指汽车在一定载荷下，以最高挡在水平良好路面上行驶100km的燃油消耗量。不同的速度下会有不同的测试结果。而事实上等速工况并不能全面反映汽车的实际运行情况，特别是在市区行驶中频繁出现的加速、减速和怠速停车等行驶工况。就测量汽车燃油消耗量的工况而言，国内外依据对实际行驶的车辆进行跟踪测试统计，都制定了一些典型的实验工况来模拟汽车实际的运行工况，以此来更加准确地反映汽车的燃油经济性。在我国，依据GB/T19233《轻型汽车燃料消耗量试验方法》，轻型汽车燃油消耗量的试验工况在GB18352中进行了规定[4]。目前，我国执行的是于2005年7月1日起实施的GB18352.3-2005《轻型汽车污染物排放限制及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）》。

GB18352.3-2005附录C中的附件CA中给出了轻型汽车试验用的运转循环工况。此运转循环工况由1部（有4个市区运转循环单元）和2部（1个市郊运转循环）组成，如图2[5]。

市区运转循环具有低速、多启停的特点，一个市区运转循环单元的理论行驶距离仅为1.013km，实验期间平均车速为19km/h，时间为195s。市郊运转循环具有道路连续、车速快的特点，其理论行驶距离为6.955km，平均车速为62.6km/h，最高车速达到120km/h，时间为400s。由图2可知，不管是市区运转循环还是市郊运转循环，均是由怠速、匀加速、匀速和匀减速这几种简单工况来构建的。根据图2所给出的试验工况循环运转100km所测得的油耗即为图1所标示的综合工况油耗；而使用市区工况和市郊工况进行循环运转所测定出来的值则分别为市区工况油耗和市郊工况油耗。

至此，我们已经明确了测量油耗的行驶工况，然而这100km是在道路上行驶时进行测量的吗？实际燃油的消耗是通过测流量还是测质量获得的呢？欲获得这些问题的答案，则需要从GB/T19233中去寻找。

（三）依据GB/T19233解答“油耗是用什么方法测量出来的？”

依据GB/T19233-2008《轻型汽车燃料消耗量试验方法》，在汽车燃料消耗量测定过程中，首先确保车辆的各项技术状况良好，按照车辆制造厂的要求使用润滑剂和轮胎等，并使用符合规定的燃油；然后将汽车置于温度保持在20℃至30℃的室内进行处理，直至发动机的润滑油和冷却液的温度达到室温的±2℃范围内。在准备好车辆后，在专用的底盘测功器上进行试验，使车辆在前述规定的工况循环下运行，使用专用仪器设备按照规定的方法收集、采样并测定出整个实验过程排气中二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）的排放量[4]。用碳平衡法可计算得到燃油消耗量，并可分别求得市区、市郊和综合燃料消耗量。碳平衡法依据的基本原理是质量守恒定律，即“汽（柴）油经过发动机燃烧后，排气中碳质量的总和与燃烧前的燃油中碳质量总和应该相等”。用碳平衡法计算汽车燃油消耗量的具体公式如下[4]：

（1）对于装备汽油机的车辆：

（2）對于装備柴油机的车辆：

式中，FC为燃料消耗量，单位为L/km；HC为测得的碳氢排放量，单位为g/km；CO为测得的一氧化碳排放量，单位为g/km；CO2为测得的二氧化碳排放量，单位为g/km；D为15℃下试验燃料的密度，单位为kg/L。

由此可见，燃油油耗的测量并不是通过实际道路行驶试验测得的，而是在室内的试验设备上模拟行驶工况进行测量的。而且，燃油消耗量也不是直接测量的，而是采用排气测量方法通过碳平衡换算获得的。

（四）依据GB19578解答“我的车油耗高吗？”

通过前面的分析，我们对汽车燃油经济性有了更多和更深的认识，也知道可以通过横向比较去评价汽车燃油经济性的好坏。然而，接下来所要讨论的是燃油经济性的纵向比较，对此可表述为“某车的燃油消耗量比国家规定的限值要少多少？”即引出又一国家标准GB19578《乘用车燃料消耗量限值》。GB19578《乘用车燃料消耗量限值》实际上在一定程度上体现了我国发动机技术水平，达不到国标规定的燃料消耗量限值的乘用车是不允许生产销售的。随着技术水平的发展，燃料消耗量的限值会更加严格。自2005年7月1日起实施的GB19578-2004《乘用车燃料消耗量限值》刚刚作废，2014颁布的GB19578-2014《乘用车燃料消耗量限值》则于2016年1月1日起实施了。因此，可以通过与燃料消耗量限值比较的方式来认识汽车燃料消耗量的数据表现。现将部分（根据整备质量划分）装有手动档变速器且具有三排以下座椅的乘用车的燃料消耗量限制列于表1，以便于理解[6，7]。

表中，对于新认证车，GB19578-2004第一阶段的执行日期为2005年7月1日，第二阶段的执行日期为2008年1月1日，GB19578-2004的执行日期为2016年1月1日；对于在生产车，第一阶段的执行日期为2006年7月1日，第二阶段的执行日期为2009年1月1日，GB19578-2014的执行日期为2018年1月1日。从表中可知，燃油消耗量限值依整车整备质量增加而提高，而实施第二阶段的标准普遍要比第一阶段严格10%左右，而新的GB19578-2014的限值要求则更为严格，这也就对汽车生产制造企业提出了更高的要求。

四、结束语

综上所述，汽车燃油经济性的内涵丰富，涉及多个国家标准，且这些标准相互关联。若在课程内容的学习中结合这些国家标准，不仅有助于学习内容的理解，也可以及早地了解我国标准的有关规定和要求，为将来的专业工作奠定一定的基础。本教学案例的设计一环扣一环、步步为营，既加深了专业知识的学习和理解，又回答了日常被关注的一些问题，理论联系实际，便于掌握。可见，结合相关标准进行专业知识的学习，并巧妙地设计教学案例，可同时起到激发兴趣、理论联系实际、专业知识和标准同步学习的良好效果。

参考文献

[1]李骏.强调专业课程中“标准”的学习[J].华东交通大学学报（增刊），2013，30（12）：24-26.

[2]余志生，夏群生.汽车理论（第5版）[M].北京：机械工业出版社，2009.

[3]GB22757-2008.轻型汽车燃料消耗量标识[S].

[4]GB/T19233-2008.轻型汽车燃料消耗量试验方法[S].

[5]GB18352.3-2005.轻型汽车污染物排放限制及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）[S].

[6]GB19578-2004.乘用车燃料消耗量限值[S].

[7]GB19578-2014.乘用车燃料消耗量限值[S].