汽车发动机原理与汽车理论基本课件-第十三章

第一节汽车燃油经济性的评价指标第二节汽车在各工况下的燃油消耗第三节影响汽车燃油经济性的因素,第十三章汽车的燃油经济性,汽车使用经济性,汽车使用经济性是一种使用性能,是指汽车为完成单位运输量所支付最少费用的能力。它是评价汽车运输企业经营经济效果的综合性指标。我国营运汽车的平均运输成本中，汽车运行材料费(燃料费、润滑油、轮胎费等)所占比率最大（40以上）。其消耗和节约的研究，对提高汽车使用经济性具有重要作用。,第一节汽车燃油经济性的评价指标,在当前和今后相当长的一段时期，汽车燃料仍将以石油产品为主。 例如，西欧工业发达国家交通运输消耗石油产品的3445；美国交通运输部门消耗国内石油产品的52；我国的交通运输和邮电通讯业消耗的石油产品约占其总量的16，每年消耗的汽油占其总消耗量的36，柴油约占27 。2000年我国汽车运输用油料缺口约2000万吨，汽车用汽油和柴油缺口分别达25和60。,汽车燃料经济性评价指标,汽车运输油耗占运输成本的20以上。采用燃油附加费改代原有养路费征稽，是和国际惯例接轨的重大举措，有利于我国运输车辆总体提高效益。但是与按车型征收规定养路费相比，征收燃油附加费的办法使得专业运输车辆的燃料成本大幅度增加。 据某地区统计，改收燃油附加费同原有的养路费相比成本增加37.544.5，甚至高达60以上。,实行养路费、过路费、过桥费和运管费四费用燃油附加费替代后，某省汽运公司燃料附加费率达60，增加支出1320万元。出租公司原缴纳养路费220元/车，改为燃料附加费后费用增至1170元/车，仅此项就增加费用4.3倍。 燃油附加费代替养路费后，必将推动汽车更新和换代的速度。所以，节约燃料就意味着汽车运输成本的降低，经济效益的提高。显然，研究汽车燃料经济性对汽车节能的意义重大，例如，同1970年相比，1993年美国汽车平均油耗下降了33。为此，世界各国都把降低汽车能耗(3L/100km)作为一项基本国策，并成为汽车制造业和交通运输行业的重要课题。,汽车燃料经济性：指汽车以最少的燃料消耗完成单位运输工作量的能力，它是汽车使用的主要性能之一。汽车发动机的燃料经济性：通常由有效燃料消耗率be(ge) 或有效效率e 来评价。因其不能反映发动机在具体汽车上的功率利用情况及行驶条件的影响，所以，它不能直接用于评价整车的燃料经济性。,汽车燃料经济性的评价指标,评价指标 常选取单位行程的燃料消耗量，即L/100km，或单位运输工作的燃料消耗量，即L/100tkm、L/kpkm。前者用于比较相同容量的汽车燃料经济性，也可用于分析不同部件(如发动机、传动系等)装在同一种汽车上对汽车燃料经济性的影响；后者常用于比较和评价不同容载量的汽车燃料经济性。其数值越大，汽车燃料经济性越差。汽车燃料经济性也可用单位量燃料消耗汽车所经过的行程，即km/L作为评价指标，称为汽车经济性因数。例如，美国采用每加仑燃料能行驶的英里数，即MPG或mile/USgal。其数值越大，汽车燃料经济性越好。,由于汽车在使用过程中，载荷和道路条件对汽车燃料的消耗影响很大，也可采用燃料消耗量Q(单位为L/100km)与有效载荷G (单位为t)之间的关系曲线，评价在不同道路条件下的汽车燃料经济性，称之为平均燃料运行消耗特性。,等速行驶百公里燃油消耗量,等速百公里燃油消耗量，是常用的一种评价指标，指汽车在一定的载荷下（GB/T12545.1-2001、GB/T12545.2-2001），以最高挡在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。通常是测出每隔10kmh速度间隔的等速百公里燃油消耗量，然后在图上连成曲线。,试验图片,等速油耗试验曲线,循环工况行驶百公里燃油消耗量,欧洲经济委员会美国环境保护局(EPA)规定，要测量城市循环工况(UDDS)及公路循环工况(HWFET)的燃油经济性(单位为每加仑燃油汽车行驶英里数)，,测定汽车燃料经济性的试验方法有多种。根据对各种使用因素的控制程度，试验方法可分为以下几类： 不加控制的道路试验； 控制的道路试验； 道路循环试验(包括等速油耗、加速油耗、制动油耗、怠速油耗等)； 在室内实验，如汽车底盘测功机(即转鼓试验台)上的循环试验。,汽车燃料经济性试验方法,对各个影响因素都不加以控制的试验方法，称为“不控制的道路试验”。试验条件中，对被试车辆的维护、调整规范及所用燃料、润滑材料的规格有明确的规定。由于各种使用因素的随机变化，要获得分散度小的数据是困难的。为此，必须用车队进行长距离(1000016000km)的试验，才能获得可信度较高的数据。这种试验反映了车辆类型、道路条件、交通量、装载质量以及气候等因素对汽车燃料消耗的影响，可用于全面地评价汽车的使用燃料经济性，是一种非常接近实际情况的试验。但试验持续时间很长，试验费用巨大，所以很少采用。,我国过去汽车运输企业采用“使用油耗试验”就是一种“ 不控制的道路试验”： 即在某地区的某汽车运输部门中，把试验车辆投入实际使用，在运行中认真记录汽车行驶里程与油耗量，最后确定平均油耗量。 这种试验结果能较好地反映车队的实际情况，但难以真正做到准确地测量，同时也浪费时间。 因此，它仅适合车型单一的运输企业使用。,在道路试验中测量油耗时，若维持一个或几个因素不变，则称作控制的道路试验。例如，我国海南试验站进行的汽车质量检查试验规定，应在一般路面、恶劣路面和山区公路上测量百公里油耗。试验规范对试验路线有较明确的规定。这种实验除了大致规定了平均速度外，对试验中的交通情况、驾驶习惯以及气温、风等并无规定。这就是一种控制的道路试验。国内外的这种汽车试验是专用试验场道路上进行类似的油耗试验。,汽车完全按规定的车速-时间规范进行的道路试验方法被称为道路循环试验。实验规范中规定换档时刻、制动时间，以及行车速度、加速度、制动减速度等数值。等速行驶油耗试验和怠速油耗试验是这类试验中两种最简单的循环试验方法。等速行驶百公里油耗试验是一种在广泛采用的最简单的道路循环试验。它不能全面反映汽车运行燃料经济性，只能作为一种比较性的相对指标。等速燃料经济性试验缺乏有关动力性要求的检验指标，容易造成试验汽车动力性要求与燃料经济性匹配不合理的现象；它也不能反映汽车实际行驶中频繁出现的加速、减速等工况。,等速百公里燃料经济性试验规范规定：试验在纵坡不大于0.3的良好路面上，测量路段长度500m(或1000m) 。气温035°，气压740770mmHg，相对湿度5095，风速小于3m/s。汽车技术状况良好。试验前，汽车必须充分预热，使发动机出水温度8090，变速器及驱动桥润滑油温度不低于50。试验时，汽车用最高档等速行驶，从车速20km/h开始，以速度间隔10km/h的整倍数，直至该档最高车速的80，至少测定5点。测定通过500m(或1000m)测量段的耗油量和时间。每种车速往返试验各两次，两次试验之间的时间间隔应尽可能地缩短，以保持稳定的热状况。往返共4次试验结果的油耗量差值不应超过±5，取4次试验结果的平均值为等速行驶的耗油量。,在室内试验可不受外界气候条件的限制；由于能控制试验条件，周围环境影响的修正系数可以减到最少；若能控制室温，则可对不同气温条件的汽车工况进行模拟试验；室内便于控制行驶状况，故能采用符合实际的复杂循环；可以同时进行燃料经济性与排气污染试验；能采用多种测量油耗的方法。汽车底盘测功机测量油耗的重复性好，这种方法日益受到重视。不易准确地确定道路滚动阻力与汽车空气阻力；室内冷却风扇产生的冷却气流与道路上行驶时的实际情况有差异；难以给出准确的惯性阻力。,用汽车测功机测量的油耗有以下优缺点,1.等速行驶工况燃油消耗量的计算燃油消耗率：万有特性图上的等燃油消耗率曲线,第二节汽车在各工况下的燃油消耗,发动机万有特性（等高线）,2. 加速行驶工况燃油消耗量的计算,3. 等减速行驶工况燃油消耗的计算,4. 怠速停车时的燃油消耗量,5. 整个循环工况的百公里燃油消耗量,燃油经济性的影响因素,汽 车 速 度：中等速度为佳档 位：高档位为佳挂 车：负荷增加和质量利用系数增加维护与调整：汽车的技术状况,如滑行距离、制动系发咬、轮胎气压、点火提前角、混合气浓度。,使用方面,等速百公里油耗,汽车结构,轻量化：小型化和使用轻型材料，如铝材和塑料，即质量利用系数增加。发动机改进： 提高热效率和机械效率 扩大发动机使用范围 发动机增压 发动机电控传动系：增加档位数、使用无级变速器汽车外形和轮胎：降低CD和子午线轮胎,最小燃油消耗特性：发动机负荷特性的曲线族的包络线是发动机提供一定功率时的最低燃油消耗率曲线。利用包络线就可找出发动机提供一定功率时的最经济工况（负荷和转速）。 把各功率下最经济工况的转速和负荷率标明在外特性曲线图上，便得到最小燃油消耗特性。,1. 如何利用汽车行驶方程式求轮式汽车的极限加速度？,2. 在计算汽车动力性时所使用的发动机功率与计算汽车燃料经济性时所使用的发动机功率有何不同？,思考题,1. 如何利用汽车行驶方程式求轮式汽车的极限加速度？,2. 在计算汽车动力性时所使用的发动机功率与计算汽车燃料经济性时所使用的发动机功率有何不同？,前者使用的是发动机的外特性。即,后者利用阻力功率反推求得发动机输出功率,第三节影响汽车燃油经济性的因素,汽 车 速 度：中等速度为佳档 位：高档位为佳挂 车：负荷增加和质量利用系数增加维护与调整：汽车的技术状况,如前束、滑行距离、制动系发咬、轮胎气压、点火提前角、混合气浓度。,使用方面,等速百公里油耗,汽车结构,轻量化：小型化和使用轻型材料，如铝材和塑料，即质量利用系数增加。发动机改进： 提高热效率和机械效率 扩大发动机使用范围 发动机增压 发动机电控传动系：增加档位数、使用无级变速器汽车外形和轮胎：降低CD和子午线轮胎,最小燃油消耗特性：发动机负荷特性的曲线族的包络线是发动机提供一定功率时的最低燃油消耗率曲线。利用包络线就可找出发动机提供一定功率时的最经济工况（负荷和转速）。 把各功率下最经济工况的转速和负荷率标明在外特性曲线图上，便得到最小燃油消耗特性。,1. 如何利用汽车行驶方程式求轮式汽车的极限加速度？,2. 在计算汽车动力性时所使用的发动机功率与计算汽车燃料经济性时所使用的发动机功率有何不同？,本章习题,1. 如何利用汽车行驶方程式求轮式汽车的极限加速度？,2. 在计算汽车动力性时所使用的发动机功率与计算汽车燃料经济性时所使用的发动机功率有何不同？,前者使用的是发动机的外特性。即,后者利用阻力功率反推求得发动机输出功率,