汽车理论讲义(第1版)--汽车燃油经济性（PPT 50页）

汽车理论讲义（第1版）赵又群编著1第二章 汽车燃油经济性预备知识预备知识汽车传动系的功能、汽车传动系的功能、组成、构造及工作原理。组成、构造及工作原理。发动机的转速特性。发动机的转速特性。汽车的动力性汽车的动力性中心思想中心思想介绍燃油经济性介绍燃油经济性评评价指标、计算方法价指标、计算方法、影、影响因素以及新一代高效响因素以及新一代高效节能技术。节能技术。汽车理论讲义（第1版）赵又群编著2引 言问题问题汽车排放的温室气体指什么？（汽车排放的温室气体指什么？（CO2）现今对汽车的现今对汽车的要求越来越高？（石油资源、发要求越来越高？（石油资源、发动机排放的限制）动机排放的限制）如何解决如何解决问题？（在保证动力性和安全性的前问题？（在保证动力性和安全性的前提下，节能、环保）提下，节能、环保）汽车理论讲义（第1版）赵又群编著3引 言在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃油消耗量经在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力，称作济行驶的能力，称作汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性。燃油经济性好，可以降低汽车的使用费用、减少同家对燃油经济性好，可以降低汽车的使用费用、减少同家对进口石油的依赖性、节省石油资源；同时降低了发动机产生进口石油的依赖性、节省石油资源；同时降低了发动机产生的的COCO2(温室效应气体温室效应气体)的排放量，起到防止地球变暖的作用。的排放量，起到防止地球变暖的作用。发动机的燃油消耗率与排放污染是有密切关系的，只能发动机的燃油消耗率与排放污染是有密切关系的，只能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，援高汽车的燃油经济性。消耗率，援高汽车的燃油经济性。节约燃料、保护环境已成为全球关注的大事，汽车燃油节约燃料、保护环境已成为全球关注的大事，汽车燃油经济性受到各国政府、汽车制造业与汽车使用者的重视。经济性受到各国政府、汽车制造业与汽车使用者的重视。汽车理论讲义（第1版）赵又群编著4第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标1、人们通常如何评价？中欧、人们通常如何评价？中欧L/100km，美国，美国MPG？2、常用的评价指标是什么（等速百公里燃油消耗量）？、常用的评价指标是什么（等速百公里燃油消耗量）？3、怎样才能使得评价指标全面反映汽车的实际工况（综合、怎样才能使得评价指标全面反映汽车的实际工况（综合评价指标、典型的循环行驶工况）？评价指标、典型的循环行驶工况）？ECE、EPA、China？4、市内测功器的循环行驶工况规范是怎样制定的（车速时、市内测功器的循环行驶工况规范是怎样制定的（车速时间行驶规范）？间行驶规范）？5、表、表2-1：P406、1997年，防止地球变暖的京都会议的主题是什么？（欧年，防止地球变暖的京都会议的主题是什么？（欧盟主张发达国家在盟主张发达国家在2010年时，温室气体排放量比年时，温室气体排放量比1990年要年要减少减少15）汽车理论讲义（第1版）赵又群编著5第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行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加消耗量或一定燃油量能使汽车行驶驶百公里的燃加消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。的里程来衡量。在在我国及欧洲我国及欧洲，燃油经济性指标的单位为，燃油经济性指标的单位为L/100Km，即，即行驶行驶100km所消耗的燃油升数。其数值越大，汽车燃油经济所消耗的燃油升数。其数值越大，汽车燃油经济性越差。性越差。在在美国美国 ，燃油经济性指标的单位为，燃油经济性指标的单位为MPG或或MileUSgal，指的是每加仑燃油能行驶的英里数。这个数字越大，汽车燃指的是每加仑燃油能行驶的英里数。这个数字越大，汽车燃油经济性越好。油经济性越好。汽车理论讲义（第1版）赵又群编著6第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标等速行驶百公里燃油消耗量等速行驶百公里燃油消耗量是常用的一种评价是常用的一种评价指标，指汽车在一定载荷指标，指汽车在一定载荷(我国标准规定轿车为半载、我国标准规定轿车为半载、货车为满载货车为满载)下，以最高档在水平良好路面上等速行下，以最高档在水平良好路面上等速行驶驶100km的燃油消耗量。的燃油消耗量。常测出每隔常测出每隔30km/h或或20km/h速度间隔的等速百公里燃速度间隔的等速百公里燃油消耗量，然后在图上连成曲线，称为油消耗量，然后在图上连成曲线，称为等速百公里燃油消耗等速百公里燃油消耗量曲线量曲线，用它来评价汽车的燃油经济性，如图，用它来评价汽车的燃油经济性，如图2-1所示。所示。等速工况并没有全面反映汽车的实际运行情况，持别是等速工况并没有全面反映汽车的实际运行情况，持别是在市区行驶中频繁出现的加速、减速、怠速停车等工况。在市区行驶中频繁出现的加速、减速、怠速停车等工况。汽车理论讲义（第1版）赵又群编著7第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标汽车理论讲义（第1版）赵又群编著8第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标图图2-2给出了联合国欧洲经济委员会、美国及我国法定给出了联合国欧洲经济委员会、美国及我国法定的测定燃油经济性的的测定燃油经济性的循环行驶工况图循环行驶工况图。欧洲经济委员会。欧洲经济委员会（ECE）规定，要测量车速为）规定，要测量车速为90km/h和和120km/h的等速百的等速百公里燃油消耗里和按公里燃油消耗里和按ECE-R.15循环工况的百公里燃油消耗循环工况的百公里燃油消耗量，并各取量，并各取1/3相加作为混合百公里燃油消耗量来评定汽车相加作为混合百公里燃油消耗量来评定汽车燃油经济性。美国环境保护局燃油经济性。美国环境保护局(EPA)规定要测量城市循环规定要测量城市循环工况（工况（UDDS）及公路循环工况（）及公路循环工况（HWFET）的燃油经济性）的燃油经济性（单位为每加仑燃油汽车行驶英里数（单位为每加仑燃油汽车行驶英里数mile/gal），并按下式），并按下式计算综合燃油经济性（单位：计算综合燃油经济性（单位：mile/gal）汽车理论讲义（第1版）赵又群编著9汽车理论讲义（第1版）赵又群编著10第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标循环工况规定了车速循环工况规定了车速时间行驶规范时间行驶规范，例如，例如，何时换挡、何时制动以及行车的速度和加速度等数何时换挡、何时制动以及行车的速度和加速度等数值。值。因此，它在路上试验比较困难，一般多规定在因此，它在路上试验比较困难，一般多规定在室内汽车底盘测功机室内汽车底盘测功机(转鼓试验台转鼓试验台)上进行测试；而上进行测试；而规定在路上进行试验的循环工况均很简单。规定在路上进行试验的循环工况均很简单。汽车理论讲义（第1版）赵又群编著11汽车理论讲义（第1版）赵又群编著12第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标自自1973年年发生世界石油危机后，各国十分重视节约燃油，发生世界石油危机后，各国十分重视节约燃油，不少国家制定了控制燃油消耗的法规。美国针对轿车制定了不少国家制定了控制燃油消耗的法规。美国针对轿车制定了“公司平均燃油经济性标准”（简称为“公司平均燃油经济性标准”（简称为CAF）。）。CAFE是是指一个公司全部销售轿车的平均燃油经济性。若不能达到该指一个公司全部销售轿车的平均燃油经济性。若不能达到该标准，公司将被处以罚款。标准，公司将被处以罚款。图图2-3是是CAFE值随时间变化的曲线值随时间变化的曲线。到。到1989年，要求年，要求CAFE值为值为27.5mile/USgal（相当于（相当于10.27L/100km）。此后）。此后再没有明确的规定。图中再没有明确的规定。图中1990年以后的阴影部分是美国议会年以后的阴影部分是美国议会讨论中提出的数值范围。讨论中提出的数值范围。汽车理论讲义（第1版）赵又群编著13汽车理论讲义（第1版）赵又群编著14第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标我国原机械工业部于我国原机械工业部于1984年发布了货车与客车燃油消耗年发布了货车与客车燃油消耗量限值标准。量限值标准。在在1997年防止地球变暖京都会议上，欧盟主张发达国家年防止地球变暖京都会议上，欧盟主张发达国家在在2010年时，温室气体排放量比年时，温室气体排放量比1990年要减少年要减少15。这必。这必然要求汽车燃油消耗应有相应的降低。然要求汽车燃油消耗应有相应的降低。有资料表明，到有资料表明，到2005年或年或2010年时，欧洲轿车年时，欧洲轿车CO2排放排放量已规定为量已规定为120g/km，相当的燃油消耗量应为，相当的燃油消耗量应为5.17L/100km（汽油机）和（汽油机）和4.56L/100km(柴油机柴油机)。现在世界各国正在研制现在世界各国正在研制21世纪新一代超经济型轿车，世纪新一代超经济型轿车，其油耗指标接近于其油耗指标接近于3L/100km。汽车理论讲义（第1版）赵又群编著15第一节结束！第一节结束！汽车理论讲义（第1版）赵又群编著16第二节第二节 汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算在汽车设计与开发工作中，常需要根据发动机台架试验得到的万有特性因与汽车功率平衡图万有特性因与汽车功率平衡图，对汽车燃油经济性进行估算。本节将介绍燃油经济性循环行驶试验工况的各工况，如等速行驶、加速、等速行驶、加速、减速和怠速停车减速和怠速停车等行驶工况的燃油消耗量计算方法。注意：单位换算、运动学公式汽车理论讲义（第1版）赵又群编著171 1等速行驶工况燃油消耗量的计算等速行驶工况燃油消耗量的计算图2-4给出了一汽油发动机的万有特性曲线。在万有特性图上有等燃油消耗率曲线。根据这些曲线，可以确定发动机在一定转速n、发出一定功率Pe时的燃油消耗率b。为了便于进行计算，按照转速n和车速ua的转换关系在横坐标上画出汽车(最高档)的行驶车速比例尺。此外，计算时还需要汽车在水平路面上等速行驶时，为克服滚动阻力与空气阻力，发动机应提供的功率。根据等速行驶车速ua及阻力功率P，在万有特性图上(利用插值法)可确定相应的燃泊消耗率b，从而计算出以该车速等速行驶时单位时间内的燃油消耗量（mL/s）为汽车理论讲义（第1版）赵又群编著18汽车理论讲义（第1版）赵又群编著191 1等速行驶工况燃油消耗量的计算等速行驶工况燃油消耗量的计算整个等速过程行经s（m）行程的燃油消耗量（mL）为折算成等速百公里燃泊消耗量（L/100km）为汽车理论讲义（第1版）赵又群编著202 2等加速行驶工况燃油消耗量的计算等加速行驶工况燃油消耗量的计算在汽车加速行驶时，发动机还要提供为克服加速阻力所消耗的功率。下面计算由ua1以等加速度加速行驶至ua2的燃油消耗量，参看图2-5。把加速过程分隔为着干区间。例如按速度每增加1km/h为 一个小区间，每个区间的燃油消耗量可根据其平均的单位时间燃油消耗量与行驶时间之积来求得。各区间起始或终了车速对应时刻的单位时间燃油消耗量Q1（mL/s），可根据相应的发动机发出的功率与燃油消耗率求得汽车理论讲义（第1版）赵又群编著21汽车理论讲义（第1版）赵又群编著222 2等加速行驶工况燃油消耗量的计算等加速行驶工况燃油消耗量的计算汽车行驶速度每增加1km/h所需时间（s）为从行驶初速ua1加速至ua11km/h所需燃油量（mL）为由车速ua11km/h再增加1km/h所需的燃油量（mL）为汽车理论讲义（第1版）赵又群编著232 2等加速行驶工况燃油消耗量的计算等加速行驶工况燃油消耗量的计算依此，每个区间的燃油消耗量为整个加速过程的燃油消耗量（mL）为加速区段内汽车行驶的距离（m）为汽车理论讲义（第1版）赵又群编著243 3等减速行驶工况燃抽消耗量的计算等减速行驶工况燃抽消耗量的计算减速行驶时，油门松开(关至最小位置)并进行轻微制动，发动机处于强制怠速状态，其油耗量即为正常