第二章 汽车的燃油经济性.ppt

思考题,1、油耗率be的单位是什么，表示的意义是什么？2、什么是负荷特性，负荷特性曲线的变化趋势如何，意义是什么？3、负荷率是什么、油耗最低的负荷率是什么？4、同一发动机转速下，油耗率最低的节气门开度是多大？,第二章 汽车的燃油经济性,定义 汽车相对于所完成的运输工作耗油量的大小，称为汽车的燃油经济性※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的里程来衡量§1 燃油经济性的评价指标,评价指标 评价单位 评价状态评价单位：按定义：汽车相对于所完成的运输工作耗油量的大小可以说成：单位运输工作（行程、运输周转量）的燃油消耗量 L/100km L/100tkm Mile／USgal,,§1 燃油经济性的评价指标,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；对于不同载重量燃油经济性指标的单位为L/100tKm,即每t货物行驶100km所消耗的燃油升数 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这个数字越大，汽车燃油经济性越好§1 燃油经济性的评价指标,评价状态： 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： 1)不控制的路上试验； 2）控制的路上试验(试验场试验）； 3）路上循环试验(包括等速油耗、加速油耗、制动油耗、怠速油耗等)； 4)室内实验，如汽车底盘测功机(即转鼓试验台)上的循环试验§1 燃油经济性的评价指标,※等速行驶百公里燃油消耗 等速行驶百公里燃油消耗量是常用的一种评价指标，指汽车在一定载荷(我国标准规定轿车为半载、货车为满载)下，以最高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量§1 燃油经济性的评价指标,常测出每隔30km/h或20km/h速度间隔的等速百公里燃油消耗量，然后在图上连成曲线，称为等速百公里燃油消耗量曲线，用它来评价汽车的燃油经济性，如图2-1所示 等速工况并没有全面反映汽车的实际运行情况，持别是在市区行驶中频繁出现的加速、减速、怠速停车等工况§1 燃油经济性的评价指标,§1 燃油经济性的评价指标,※循环行驶工况油耗 图2-2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循环行驶工况图。

欧洲经济委员会（ECE）规定，要测量车速为90km/h和120km/h的等速百公里燃油消耗里和按ECE-R.15循环工况的百公里燃油消耗量，并各取1/3相加作为混合百公里燃油消耗量来评定汽车燃油经济性§1 燃油经济性的评价指标,§1 燃油经济性的评价指标,,§2 汽车燃油经济性的计算,,§1 燃油经济性的评价指标,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mile/gal），并按下式计算综合燃油经济性（单位：mile/gal）,§1 燃油经济性的评价指标,§1 燃油经济性的评价指标,,§1 燃油经济性的评价指标,循环工况规定了车速—时间行驶规范，例如，何时换挡、何时制动以及行车的速度和加速度等数值 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(转鼓试验台)上进行测试；而规定在路上进行试验的循环工况均很简单§1 燃油经济性的评价指标,自1973年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“公司平均燃油经济性标准”（简称为CAFÉ）。

CAFE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标准，公司将被处以罚款§1 燃油经济性的评价指标,图2-3是CAFE值随时间变化的曲线到1989年，要求CAFE值为7.5mile/USgal（相当于10.27L/100km）此后再没有明确的规定图中1990年以后的阴影部分是美国议会讨论中提出的数值范围§1 燃油经济性的评价指标,我国原机械工业部于1984年发布了货车与客车燃油消耗量限值标准 2005年乘用车燃油消耗限值 采用碳平衡法,§1 燃油经济性的评价指标,在1997年防止地球变暖京都会议上，欧盟主张发达国家在2010年时，温室气体排放量比1990年要减少15％这必然要求汽车燃油消耗应有相应的降低 现在世界各国正在研制21世纪新一代超经济型轿车，其油耗指标接近于3L/100km§2 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，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 加速行驶 减速行驶 怠速停车 等行驶工况的燃油消耗量计算方法。

§2 汽车燃油经济性的计算,一、汽车等速行驶百公里油耗量和单位时间油耗量 明确：ua Pe n be 1）等速行驶百公里油耗量为,,,,,§2 汽车燃油经济性的计算,2） 单位时间油耗量二、燃油消耗量的计算1.等速行驶工况燃油消耗量的计算 根据给出的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§2 汽车燃油经济性的计算,§2 汽车燃油经济性的计算,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§2 汽车燃油经济性的计算,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)可确定相应的燃油消耗率b，从而计算出以该车速等速行驶时整个等速过程行经s（m）行程的燃油消耗（mL）为,§2 汽车燃油经济性的计算,2、 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。

§2 汽车燃油经济性的计算,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）把加速过程分隔为若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,§2 汽车燃油经济性的计算,将ua2-ua1分成若干个小区间,每个区间计算燃油消耗量,将所有区间的燃油消耗量相加,等加速行驶工况燃油消耗量,,,,§2 汽车燃油经济性的计算,§2 汽车燃油经济性的计算,将ua2-ua1分成若干个小区间（如每1Km/h为一区间）,速度增加1Km/h所需的时间(s),发动机的功率,每个区间计算燃油消耗量,燃油消耗率,区间起始时的车速,,区间燃油消耗量,,§2 汽车燃油经济性的计算,将所有区间的燃油消耗量相加,如第一个区间的燃油消耗量为,如第二个区间的燃油消耗量为,§2 汽车燃油经济性的计算,等加速行驶工况燃油消耗量,等加速区间内行驶的距离,§2 汽车燃油经济性的计算,3.等减速行驶工况燃油消耗量的计算,等减速行驶,发动机怠速状态,,等减速行驶燃油消耗量,怠速燃油消耗率,等减速行驶时间,,§2 汽车燃油经济性的计算,减速时间t (s),,减速过程燃油消耗量 (ml),,怠速燃油消耗率,等减速过程行驶的距离 (m),,§2 汽车燃油经济性的计算,4.怠速停车时的燃油消耗量,怠速停车燃油消耗量,怠速燃油消耗率,怠速停车时间,,§2 汽车燃油经济性的计算,5.整个循环工况的百公里燃油消耗量的计算,循环工况,等速,等加速,怠速停车,等减速,,百公里燃油消耗量,,整个循环行驶的距离,§3影响 汽车燃油经济性的因素,汽车等速百公里燃油消耗量为由上式可知，等速百公里燃油消耗量正比于等速行驶时的行驶阻力与燃油消耗率，反比于传动效率。

行驶阻力,§3影响 汽车燃油经济性的因素,行驶阻力一方面取决于汽车的结构，另一方面于汽车的使用有关发功机的燃油消耗率，一方面取决于发动机的种类、设计制造水平；另一方面又与汽车行驶时发动机的负荷率有关从万有特性图上可知．发动机负荷率低时，b值显著增大传动系的机械效率取决于结构和使用,§3影响 汽车燃油经济性的因素,§3影响 汽车燃油经济性的因素,当然，总的汽车燃油消耗还与加速、减速、制动、怠速停车等工况以及汽车附件（如空调）的使用有关 图2-8是一美国中型轿车在EPA城市和EPA公路循环工况中的燃油化学能与汽车各处消耗能量的平衡图由图可以看出：汽车燃油消耗除与行驶阻力(滚动阻力与空气阻力)、发动机燃油消耗率以及传动系效率有关之外，还与停车怠速油耗、汽车附件（空调等）消耗及制动能量损耗有关在城市循环工况中，后三个因素的影响相当大，它们消耗的能量总计达燃油化学能的25.2％但传统结构的汽车在这些方面尚未找到突破性的提高燃油经济性的措施§3影响 汽车燃油经济性的因素,§3影响 汽车燃油经济性的因素,影响汽车燃油经济性的因素,汽车的使用,汽车的结构,,§3影响 汽车燃油经济性的因素,一、使用方面 1．发动机启动、预热与起步 遥控启动,§3影响 汽车燃油经济性的因素,2、行驶车速 由图2-1可以看出，汽车在接近于低速的中等车速时燃油消耗量Qs最低，高速时随车速增加Qs迅速加大。

这是因为在高速行驶时，虽然发动机的负荷率较高，但汽车的行驶阻力增加很多而导致百公里油耗增加的缘故§1 燃油经济性的评价指标,§3影响汽车燃油经济性的因素,3．挡位选择 在一定道路上，汽车用不同排挡行驶，燃油消耗量是不一样的显然，在同一道路条件与车速下，虽然发动机发出的功率相同，但挡位越低，后备功率越大，发动机的负荷率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量就越大，而使用高挡时的情况则相反§3影响汽车燃油经济性的因素,,汽车功率平衡图,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,§3影响汽车燃油经济性的因素,4、加速滑行 停车滑行合理滑行 下坡滑行 加速滑行,,§3影响汽车燃油经济性的因素,5．挂车的应用 可提高运输生产率和降低成本（如降低燃油消耗量） CA10B汽车经常拖挂4.5、5t挂车，行驶于坡度小于8％、最大坡度小于11％的道路上，生产率可提高30％－50％，油耗可降低20％－30％（以100t·km计） 拖带挂车后，虽然汽车总的燃油消耗量增加了，但以100t·km计的油耗却下降了，即分摊到每吨货物上的油耗下降了。

拖带挂车，节省燃油的原因有两个，一是带挂车后阻力增加，发动机的负荷率增加，使燃油消耗率b下降；另一个原因是汽车列车的质量利用系数(即装载质量与整车整备质量之比)较大§3影响汽车燃油经济性的因素,6．正确地保养与调整 汽车的调整与保养会影响到发动机的性能与汽车行驶阻力，所以对百公里油耗有相当影响 1）发动机 工作压力 冷却系 供油系 点火系,§3影响汽车燃油经济性的因素,2）底盘 一般驾驶员常用滑行距离来检查底盘的技术状况 前轮定位正确 制动器摩擦片与制动鼓有正常的间隙 轮胎气压正常 各相对运动零部件滑磨表面光洁、间隙恰当并有充分的润滑油时，底盘的行驶阻力减小，滑行距离便大大增加 阻力较小的装载质量为2.5t的汽车，在良好水平道路上以30km/h的车速开始摘挡滑行，滑行距离应达200— 250m 当滑行距离由200m增至250m时，油耗可降低7％。