第二章 汽车燃油经济性(精品).ppt

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1、武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室第二章 汽车的燃油经济性燃油经济性好：燃油经济性好：可以降低汽车的使用费用、节省石油资源；可以降低汽车的使用费用、节省石油资源；降低降低COCO2 2(温室效应气体温室效应气体)的排放量。的排放量。发动机的燃油消耗率与排放污染是有密切关系发动机的燃油消耗率与排放污染是有密切关系节约燃料、保护环境节约燃料、保护环境武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室第二章 汽车的燃油经济性 在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的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，称作燃油消耗量经济行驶的能力，称作汽车的燃油汽车的燃油经济

2、性经济性。基本概念基本概念:汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标 汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算重点内容重点内容:等速行驶汽车燃油经济性的计算等速行驶汽车燃油经济性的计算 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室第一节第一节 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动工况下汽汽车的燃油经济性常用一定运动工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。汽车行驶的里程来衡量。我国及欧洲我国及欧洲：行驶：行驶100km10

3、0km所消耗的燃油升数，所消耗的燃油升数，单位为单位为L/100kmL/100km。美国美国：每加仑燃油能行驶的英里数，单位为：每加仑燃油能行驶的英里数，单位为MPGMPG或或mile/mile/USgalUSgal。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标一、等速行驶百公里燃油消耗量一、等速行驶百公里燃油消耗量 常用的一种评价指标，指汽车在常用的一种评价指标，指汽车在一定载荷一定载荷(我国标准规定轿车为半载、货车为满载我国标准规定轿车为半载、货车为满载)下，下，以以最高档最高档在在水平良好路面水平良好路面上等速行驶上等

4、速行驶100km100km的的燃油消耗量。燃油消耗量。常测出每隔常测出每隔10km/h10km/h或或20km/h20km/h速度间隔的等速度间隔的等速百公里燃油消耗量，然后在图上连成曲线，速百公里燃油消耗量，然后在图上连成曲线，称为称为等速百公里燃油消耗量等速百公里燃油消耗量曲线，用来评价汽曲线，用来评价汽车的燃油经济性。车的燃油经济性。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室汽车等速百公里燃油消耗量曲线汽车等速百公里燃油消耗量曲线武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室二、循环行驶工况百公里燃油消耗量二、循环行驶工况百公里燃油消耗量 全面反映汽车的实际运行情况，特别

5、是在市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、怠速停车等区行驶中频繁出现的加速、减速、怠速停车等工况。工况。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，例如，何时换挡、何时制动以及行车的速度和加如，何时换挡、何时制动以及行车的速度和加速度等数值。因此在路上试验比较困难，一般速度等数值。因此在路上试验比较困难，一般多规定在室内汽车底盘测功机多规定在室内汽车底盘测功机(转鼓试验台转鼓试验台)上上进行测试。进行测试。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室二、循环行驶工况百公里燃油消耗量二、循环行驶工况百公里燃油消耗量 1.欧洲经济委员会

6、欧洲经济委员会武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室2.美国美国武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室3.中国中国商用车商用车武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室3.中国中国武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室3.中国中国市区运转循环市区运转循环市郊运转循环市郊运转循环轻型汽车循环轻型汽车循环 与污染物排放测量相同与污染物排放测量相同武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室1.1.欧洲经济委员会（欧洲经济委员会（ECEECE）要测量车速要测量车速为为90km/h90km/h和和120km/h120km/h的等速百的等速百公

7、里燃油消耗量和按公里燃油消耗量和按ECE-R.15ECE-R.15循环工况的百循环工况的百公里燃油消耗量，并各取公里燃油消耗量，并各取1/31/3相加作为混合百相加作为混合百公里燃油消耗量来评定汽车燃油经济性。公里燃油消耗量来评定汽车燃油经济性。三、综合燃油消耗量三、综合燃油消耗量武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室2.2.美国环境保护局美国环境保护局(EPA)(EPA)要测量城市循环工况（要测量城市循环工况（UDDSUDDS）及公路循及公路循环工况（环工况（HWFETHWFET）的燃油经济性（单位为每加的燃油经济性（单位为每加仑燃油汽车行驶英里数仑燃油汽车行驶英里数mile/

8、galmile/gal），），并按下并按下式计算综合燃油经济性：式计算综合燃油经济性：三、综合燃油消耗量三、综合燃油消耗量武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室四、燃油经济性标准四、燃油经济性标准武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室四、燃油经济性标准四、燃油经济性标准武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室四、燃油经济性标准四、燃油经济性标准2010年年武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室四、燃油经济性标准四、燃油经济性标准武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室四、燃油经济性标准四、燃油经济性标准武汉科技大学车辆工程教研室

9、武汉科技大学车辆工程教研室四、燃油经济性标准四、燃油经济性标准4.中国乘用车燃料消耗量限值中国乘用车燃料消耗量限值 单位：单位：L/100km 执行日期执行日期新认证车新认证车第一阶段的执行日期第一阶段的执行日期为为20052005年年7 7月月1 1日日第二阶段的执行日期第二阶段的执行日期为为20082008年年1 1月月1 1日日在生产车在生产车第一阶段的执行日期第一阶段的执行日期为为20062006年年7 7月月1 1日日第二阶段的执行日期第二阶段的执行日期为为20092009年年1 1月月1 1日日GB19578-2004 武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室四、燃油经

10、济性标准四、燃油经济性标准序序号号商标商标产品型号及名称产品型号及名称整备整备质量质量(kg)燃料消耗量燃料消耗量（L/100km）标准限标准限值值综合综合值值1东风标东风标致牌致牌DC7146A 206轿轿车车10508.36.402东风雪东风雪铁龙牌铁龙牌DC7148A轿车轿车10408.36.403东风标东风标致牌致牌DC7164C 307轿轿车车(自动档自动档)132410.78.504东风标东风标致牌致牌DC7164C 307轿轿车车(手动档手动档)12939.57.8020061103武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室四、燃油经济性标准四、燃油经济性标准武汉科技大

11、学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室四、燃油经济性标准四、燃油经济性标准武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室第二节第二节 汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算 1 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 根根据据等等速速行行驶驶车车速速u ua a及及阻阻力力功功率率P P，在在万万有有特特性性图图上上（利利用用插插值值法法）可可确确定定相相应应的的燃燃油油消消耗率耗率b b。b=?武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室第二节第二节 汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算 计计算算出出以以该该车车速速等等速速行行驶驶时时单单位位

12、时时间间内内燃燃油消耗量油消耗量Q Qt t（单位为单位为mL/smL/s）为）为bb燃油消耗率燃油消耗率 (g/kWhg/kWh）燃油的密度（燃油的密度（kg/Lkg/L）gg重力加速度（重力加速度（m/sm/s2 2）整个等速过程行经整个等速过程行经s(m)的燃油消耗量的燃油消耗量Q为为（mL）燃油重度燃油重度N/L武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室 把把加加速速过过程程分分割割为为若若干干个个区区间间,每每个个区区间间的的燃燃油油消消耗耗量量可可根根据据其其平平均均的的单单位位时时间间燃燃油油消消耗耗量量与与行行驶驶时时间间之之积来求得。积来求得。折算成等速百公里燃油消

13、耗量为折算成等速百公里燃油消耗量为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武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室 各区间起始或终了车速所对应时刻的各区间起始或终了车速所对应时刻的单位时间燃油消耗量单位时间燃油消耗量Q Qt t（mL/smL/s）汽车速度每增加汽车速度每增加1km/h所需时间为所需时间为 t（s）武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室 从汽车行驶初速从汽车行驶初速u ua1a1加速至加速至u ua1a1+1km/h+1km/h所需燃油量所需燃油量 整个加速过程的燃油消耗量为整个加速过程的燃油消耗量为 加速区段内汽车行驶的距离加

14、速区段内汽车行驶的距离s sa a（m m）为为（mLmL）同理，每个区间的燃油消耗量为同理，每个区间的燃油消耗量为（mLmL）武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室 3 3.等减速行驶工况燃油消耗量的计算等减速行驶工况燃油消耗量的计算 减速行驶时，油门全松开并进行轻微制动，减速行驶时，油门全松开并进行轻微制动，发动机处于强制怠速状态，其油耗量即为正常发动机处于强制怠速状态，其油耗量即为正常怠速油耗怠速油耗Q Qi i。所以，减速工况燃油消耗量等于所以，减速工况燃油消耗量等于减速行驶时间与怠速油耗的乘积。减速时间减速行驶时间与怠速油耗的乘积。减速时间t t（s s）为）为 其中，

15、其中，u ua2a2、u ua3a3为为起始及减速终了时的车速起始及减速终了时的车速（km/hkm/h）；）；du/du/dtdtd d为为减速度（减速度（m/sm/s2 2）。）。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室 3 3.等减速行驶工况燃油消耗量的计算等减速行驶工况燃油消耗量的计算 减速过程燃油消耗量（减速过程燃油消耗量（mLmL）为为 Q Qi i-单位时间怠速燃油消耗量单位时间怠速燃油消耗量(mL/smL/s)减速区段内汽车行驶的距离（减速区段内汽车行驶的距离（m m）为为武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室 4.4.怠速停车时的燃油消耗量怠速停车时的

16、燃油消耗量 若怠速停车时间为若怠速停车时间为t ts s（s s），），则燃油消则燃油消耗量耗量(mLmL)为为 Q Qidid=Q Qi it ts s 5.5.整个循环工况的百公里燃油消耗量整个循环工况的百公里燃油消耗量 对于由等速、等加速、等减速、怠速对于由等速、等加速、等减速、怠速停车等工况组成的循环，整个试验循环的百停车等工况组成的循环，整个试验循环的百公里燃油消耗量（公里燃油消耗量（L/100kmL/100km）为为 其中，其中，Q Q为所有过程油耗量之和（为所有过程油耗量之和（mLmL）；）；s s为整个循环的行驶距离（为整个循环的行驶距离（m m）。）。武汉科技大学车辆工程教研

17、室武汉科技大学车辆工程教研室第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素 其中，其中，CC常数；常数；FF行驶阻力行驶阻力 发动机的燃油消耗率，发动机的燃油消耗率，既取决于发动机的既取决于发动机的种类、设计制造水平；也与汽车行驶时发动机的种类、设计制造水平；也与汽车行驶时发动机的负荷率有关。还与工况及附件使用有关。负荷率有关。还与工况及附件使用有关。汽车等速百公里燃油消耗量可表示为汽车等速百公里燃油消耗量可表示为武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素现代中型轿车城市（公路）循环工况的能量平衡现代中型轿

18、车城市（公路）循环工况的能量平衡 武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室一、使用方面一、使用方面（一）行驶车速（一）行驶车速 由发动机外特性曲线可知由发动机外特性曲线可知,汽车在接近于低速的汽车在接近于低速的中等车速时燃油消耗量最低，高速时随车速增加而中等车速时燃油消耗量最低，高速时随车速增加而迅速增加。迅速增加。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室（二）档位选择（二）档位选择 应尽量使用高档位。应尽量使用高档位。（三）挂车的应用（三）挂车的应用 货货车车拖拖挂挂挂挂车车，使使油油耗耗降降低低（按按100t100t kmkm计计算算）。原因有二个：。原因有二个：带

19、带挂挂车车后后阻阻力力增增加加，发发动动机机的的负负荷荷率率增增加加，使使燃燃油消耗率油消耗率b b下降；下降；汽汽车车列列车车的的质质量量利利用用系系数数（即即装装载载质质量量与与整整车车整整备质量之比）较大。备质量之比）较大。（四）正确地保养与调整（四）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的调整与保养会影响到发动机的性能与汽车行驶阻力汽车行驶阻力,所以对百公里油耗有相当的影响。所以对百公里油耗有相当的影响。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室二、汽车结构方面二、汽车结构方面（一）缩减轿车总尺寸和减轻质量（一）缩减轿车总尺寸和减轻质量 轿轿车车质质量量

20、减减少少10%10%，可可节节油油3-4%3-4%。应应用用轻轻质质材料、复合材料。材料、复合材料。（二）发动机（二）发动机 （1 1）提提高高现现有有汽汽油油发发动动机机的的热热效效率率与与机机械械效效率；率；（2 2）扩大柴油发动机的应用范围；）扩大柴油发动机的应用范围；（3 3）增压技术；）增压技术；（4 4）电控制技术。）电控制技术。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室二、汽车结构方面二、汽车结构方面（三）传动系（三）传动系（1 1）主减速器传动比）主减速器传动比i i0 0：影响常用车速下的油耗。：影响常用车速下的油耗。（2 2）传动效率的影响）传动效率的影响（3 3

21、）档数的影响）档数的影响增增加加档档位位数数：轿轿车车5-65-6，中中型型货货车车6-76-7，重重型型货货车车10-1610-16档档采采用用无无级级变变速速器器：在在任任何何车车速速下下使使发发动动机机处处于于经济工作区。经济工作区。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室二、汽车结构方面二、汽车结构方面采用无级变速器采用无级变速器武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室二、汽车结构方面二、汽车结构方面（四）汽车外形与轮胎（四）汽车外形与轮胎 （1 1）降低）降低C CD D值是节油的有效途经值是节油的有效途经 （2 2）轮胎）轮胎 滚动阻力系数滚动阻力系数f f

22、减小减小10%10%，节油，节油0.6-1.2%0.6-1.2%。汽车对轮胎提出各种要求，如耐磨性，耐久性汽车对轮胎提出各种要求，如耐磨性，耐久性及要求它保证动力，经济性等各种使用性能。及要求它保证动力，经济性等各种使用性能。现在公认子午线轮胎的综合性能最好。现在公认子午线轮胎的综合性能最好。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室二、汽车结构方面二、汽车结构方面美国密西根大学对改进汽车结构因素美国密西根大学对改进汽车结构因素 与燃油经济性关系的研究结论与燃油经济性关系的研究结论汽车结构因素汽车结构因素 对提高燃油经济性的作用对提高燃油经济性的作用 1985 1985 1990 1

23、990 减小整车尺寸减小整车尺寸353530%30%采用轻材料采用轻材料1515 20%20%提高发动机效率提高发动机效率15151515减小空气阻力减小空气阻力10%10%10%10%改进传动系统改进传动系统10%10%10%10%减小滚动阻力减小滚动阻力5%5%5%5%其他其他10%10%10%10%合计合计100%100%100%100%武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室第四节第四节 新一代高效率节能汽车的研究新一代高效率节能汽车的研究1.1.原因原因 近年来，防止地球变暖、节约燃油、严格控制近年来，防止地球变暖、节约燃油、严格控制排气污染，已成为国际社会极为关心的热点

24、议题。排气污染，已成为国际社会极为关心的热点议题。要进一步改善汽车燃料化学能利用率，即提高要进一步改善汽车燃料化学能利用率，即提高汽车的效率。汽车的效率高，则油耗低、汽车的效率。汽车的效率高，则油耗低、COCO2 2排放排放量小。因此，当前汽车技术发展动向常概括为量小。因此，当前汽车技术发展动向常概括为“高高效率、低排放、性能优、价格低效率、低排放、性能优、价格低”。其中的性能是。其中的性能是指除去燃油经济性以外的其他各种性能。指除去燃油经济性以外的其他各种性能。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室第四节第四节 新一代高效率节能汽车的研究新一代高效率节能汽车的研究2.PNGV2

25、.PNGV 美国于美国于19971997年，在联邦政府的支持下，成立了年，在联邦政府的支持下，成立了“新一代新一代汽车伙伴关系汽车伙伴关系”(Partnership for A New Generation(Partnership for A New Generation of Vehicles)of Vehicles)。PNGVPNGV是由政府有关机构、国家实验室、大学、是由政府有关机构、国家实验室、大学、汽车协会、三大汽车公司及有关配套厂商参加，联合开发研汽车协会、三大汽车公司及有关配套厂商参加，联合开发研制美国新一代汽车的合作组织。制美国新一代汽车的合作组织。PNGVPNGV的目标是要求

26、三大公司的目标是要求三大公司在在20042004年提供新一代汽车的生产型样车。样车的基本要求是年提供新一代汽车的生产型样车。样车的基本要求是在当时典型轿车的价格与各方面性能的基础上，将其按在当时典型轿车的价格与各方面性能的基础上，将其按EPAEPA循环工况测得的燃油经济性指标提高循环工况测得的燃油经济性指标提高3 3倍，即提高到倍，即提高到80mile80mileUSgalUSgal（相当于（相当于3 3L/100kmL/100km）。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室第四节第四节 新一代高效率节能汽车的研究新一代高效率节能汽车的研究2.PNGV2.PNGV 为达到为达到PN

27、GVPNGV提出的目标，在技术策略上目前提出的目标，在技术策略上目前工程技术界较为一致的看法是：工程技术界较为一致的看法是：采用采用复合动力的复合动力的电力驱动装置、制动能耗回收利用装置和大幅度电力驱动装置、制动能耗回收利用装置和大幅度降低汽车整备质量、滚动阻力系数、空气阻力系降低汽车整备质量、滚动阻力系数、空气阻力系数及附属设备能耗等。数及附属设备能耗等。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室第四节第四节 新一代高效率节能汽车的研究新一代高效率节能汽车的研究3.3.混合动力电动汽车效率高的原因混合动力电动汽车效率高的原因 （1 1）混合动力电动汽车混合动力电动汽车中，其储能部件

28、（如蓄中，其储能部件（如蓄电池）在汽车的一般行驶中常能吸收、储存电能，电池）在汽车的一般行驶中常能吸收、储存电能，而在需要大功率时提供电能，使电动机与发动机共而在需要大功率时提供电能，使电动机与发动机共同驱动汽车。因此汽车只需装备较小的发功机，同驱动汽车。因此汽车只需装备较小的发功机，且发动机可以常在高负荷、高效率下运转，燃油消且发动机可以常在高负荷、高效率下运转，燃油消耗率低。耗率低。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室第四节第四节 新一代高效率节能汽车的研究新一代高效率节能汽车的研究 （2 2）复合动力系统可以在汽车停车等候或低速）复合动力系统可以在汽车停车等候或低速滑行等

29、情况下关机，节省燃油。滑行等情况下关机，节省燃油。（3 3）复合动力系统电力驱动部分中的电动机能）复合动力系统电力驱动部分中的电动机能变作发电机工作。当汽车要急减速时，可利用此发变作发电机工作。当汽车要急减速时，可利用此发电机制动汽车而将汽车的动能转换成电能存入蓄电电机制动汽车而将汽车的动能转换成电能存入蓄电池，所以复合动力系统可以具有池，所以复合动力系统可以具有“减速滑行、制动减速滑行、制动能量回收系统能量回收系统”的功能，从而进一步提高汽车燃油的功能，从而进一步提高汽车燃油经济性。经济性。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室第四节第四节 新一代高效率节能汽车的研究新一代高效

30、率节能汽车的研究 4.4.燃料电池汽车燃料电池汽车 复合动力装置并不是理想的技术方案，采用燃复合动力装置并不是理想的技术方案，采用燃料电池料电池(FueIFueI Cell)Cell)电动车才是高效节能汽车的发展电动车才是高效节能汽车的发展方向。方向。20022002年年9 9月布什政府制订了新的国家及企业合作月布什政府制订了新的国家及企业合作的研究发展项目的研究发展项目FreedomCARFreedomCAR计划来取代计划来取代PNGVPNGV计划。计划。FreedomCARFreedomCAR计划的战略目标是发展氢燃料电池汽车计划的战略目标是发展氢燃料电池汽车技术及相应的氢基础设施，降低美

31、国对国外石油的技术及相应的氢基础设施，降低美国对国外石油的依赖性，增强美国汽车工业的国际竞争力。依赖性，增强美国汽车工业的国际竞争力。武汉科技大学车辆工程教研室武汉科技大学车辆工程教研室第四节第四节 新一代高效率节能汽车的研究新一代高效率节能汽车的研究 4.4.燃料电池汽车燃料电池汽车 燃料电池燃料电池是一种将燃料的化学能用电化学方式是一种将燃料的化学能用电化学方式直接转换成电能的电化学发电器。它的效率为内燃直接转换成电能的电化学发电器。它的效率为内燃机的机的2-32-3倍，无污染、无噪声，排出的不是温室气体倍，无污染、无噪声，排出的不是温室气体COCO2 2而只是水。现存的问题是价格昂贵，体积、质量而只是水。现存的问题是价格昂贵，体积、质量较大。较大。