第二章-汽车的燃油经济性..ppt

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1、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

2、USgal1 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，试验方法可分为据对各种使用因素的控制程度，试验方法可分为以下几类：以下几类：1)1)不控制

3、的路上试验；不控制的路上试验；2 2）控制的路上试验）控制的路上试验(试验场试验）；试验场试验）；3 3）路上循环试验）路上循环试验(包括等速油耗、加速油耗、包括等速油耗、加速油耗、制动油耗、怠速油耗等制动油耗、怠速油耗等)；4)4)室内实验，如汽车底盘测功机室内实验，如汽车底盘测功机(即转鼓试验即转鼓试验台台)上的循环试验。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2

4、0km/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 循环行驶工况油耗循环行驶工况油耗 图图2-2给出了联合国欧洲经济委员会、美国及我国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法定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。欧洲经济委员会（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的等速百公里

5、燃油消耗里和按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，并各取循环工况的百公里燃油消耗量，并各取1/3相加作相加作为混合百公里燃油消耗量来评定汽车燃油经济性。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（单位为每加仑燃油汽车行驶的燃油经济性（单位为每加仑燃油汽车行驶英里数英里数mile/gal），并按下式计算综合燃油经

6、），并按下式计算综合燃油经济性（单位：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循环工况规定了车速时间行驶规范，例如，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何时换挡、何时制动以及行车的速度和加速度等数值。等数值。因此，它在路上试验比较困难，一般多规定因此，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在室内汽车底盘测功机(转鼓试验台转鼓试验台)上进行测上进行测试；而规定在路上进行试验的循环工况均很简试；而规定在路上进行试验的循环工况均很简单。单。1 燃油经济性的评价指标 自自1973年年

7、发生世界石油危机后，各国十分重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的法规。美国针对轿车制定了“公司平均燃公司平均燃油经济性标准油经济性标准”（简称为（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。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。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7.5mile/USgal（相当于（相

8、当于10.27L/100km）。此后再没有明确的规）。此后再没有明确的规定。图中定。图中1990年以后的阴影部分是美国年以后的阴影部分是美国议会讨论中提出的数值范围。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我国原机械工业部于1984年发布年发布了货车与客车燃油消耗量限值标准。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。年乘用车燃油消耗限值。采用碳平衡法采用碳平衡法1 燃油经济性的评价指标 在在1997年防止地球变暖京都会议上，欧年防止地球变暖京都会议上，欧盟主张发达国家在盟主张发达国家在2010年时，温室气体排年时，温室气体排放量比放量比1990

9、年要减少年要减少15。这必然要求汽。这必然要求汽车燃油消耗应有相应的降低。车燃油消耗应有相应的降低。现在世界各国正在研制现在世界各国正在研制21世纪新一代超世纪新一代超经济型轿车，其油耗指标接近于经济型轿车，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

10、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

11、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

12、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u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u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u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一个区间的燃油消耗量为如第二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u等加速行驶工况燃油消耗量u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

13、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CHINAECE-R.15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

14、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

15、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

16、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

17、可提高3050，油耗可降低2030（以100tkm计）。拖带挂车后，虽然汽车总的燃油消耗量增加了，但以100tkm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

18、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。3影响汽车燃油经济性的因素二、结构方面 1缩减轿车总尺寸和减轻质量 大型轿车费油的原因是大幅度地增加了滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。为了保证高动力性而装用的大排量发动机，行驶中负荷率低也是原因之一。为了减轻质量，轿车选用轻型材料，铝与复合材料的比例日益增加。即质量利用系数增加。3

19、影响汽车燃油经济性的因素 2发动机 发动机的热损失与机械损耗占燃油化学能的65左右。（1）提高现有汽油发动机的热效率与机械效率。（2）扩大柴油发动机的应用范围。（3）增压化（目前常提供选用的增压汽油机，采用增压的柴油机已很普遍）。（4）广泛采用电子计算机控制技术（目前各国电喷式汽油机的产量已达世界汽油机总产量的90左右）。3影响汽车燃油经济性的因素 3传动系 传动系的挡位增多后，增加了选用合适挡位使发动机处于经济工作状况的机会。因此，近年来轿车手动变速器巳基本上采用5挡，也有采用6挡的。大型货车有采用更多挡位的趋势，如装载质量为4t的五十铃货车装用了7挡变速器。由专职驾驶员驾驶的重型汽车和牵引

20、车，为了改善动力性和燃油经济性，变速器的挡位可多至1016个。但不能为了提高性能而过多地增加有级式变速器的挡数，因为这将使传动系过于复杂，而且也不便于操作选用。3影响汽车燃油经济性的因素 挡数无限的无级变速器，在任何条件下都提供了使发动机在最经济工况下工作的可能性；苦无级变速器始终能维持较高的机械效率，则汽车的燃油经济性将显著提高。4、超速挡3影响汽车燃油经济性的因素5汽车外形与轮胎汽车的外形轮胎空气阻力系数空气阻力滚动阻力系数滚动阻力3影响汽车燃油经济性的因素最小燃油消耗特性：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。4（6）汽车动力性、燃油经济性试验 道路试验 室内试验 内容：动力性评价指标 滚动阻力 传动系统效率 附着系数 空气阻力4（6）汽车动力性、燃油经济性试验一、路上试验 1、实验条件 2、实验内容 最高车速、加速阻力、爬坡能力、滑行试验 滚动阻力、附着系数、经济性试验4（6）汽车动力性、燃油经济性试验二、室内试验 油耗 排放 滚动阻力系数轮胎试验台 空气阻力系数风洞试验台