燃油车燃油经济性分析解析.pptx

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1、会计学1燃油车燃油经济性分析解析燃油车燃油经济性分析解析概概概概 述述述述uu定义：定义：定义：定义：在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃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油消耗量经济行驶的能力油消耗量经济行驶的能力油消耗量经济行驶的能力。uu改善汽车的燃油经济性有何意义？改善汽车的燃油经济性有何意义？可以降低汽车的使用费用（汽车使用者）可以降低汽车的使用费用（汽车使用者）减少国家对进口石油的依赖性、节省石油资源（国家战略）减少国家对进口石油的依赖性、节省石油资源（国家战略）降低了发动机产生

2、的降低了发动机产生的COCO2 2(温室效应气体温室效应气体)的排放量，起到防的排放量，起到防止地球变暖的作用。（保护环境）止地球变暖的作用。（保护环境）uu各国政府、汽车制造商和汽车使用者都重视各国政府、汽车制造商和汽车使用者都重视汽车的汽车的燃油经济性燃油经济性。第1页/共42页一、一、一、一、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评价指标汽车燃油经济性的评价指标n n 两类两类：（1 1）一定运行工况一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量。下汽车行驶百公里的燃油消耗量。（2 2）一定运行工况一定运行工况下一定燃油量能使汽车行驶的里程。下一定燃油量能使汽车行驶的

3、里程。n n在我国及欧洲，燃油经济性指标的单位为在我国及欧洲，燃油经济性指标的单位为L/100kmL/100km。其。其数值越大，汽车燃油经济性越差。数值越大，汽车燃油经济性越差。n n在美国在美国 ，燃油经济性指标的单位为，燃油经济性指标的单位为MPGMPG或或mile/USgalmile/USgal，指每加仑燃油能行驶的英里数。数值越大，汽车燃，指每加仑燃油能行驶的英里数。数值越大，汽车燃油经济性越好。油经济性越好。1mile=1.6093km,1USgallon=3.785L1mile=1.6093km,1USgallon=3.785L第2页/共42页n n等速百公里油耗等速百公里油耗是

4、常用的一种评价指标，指在一定载荷下，是常用的一种评价指标，指在一定载荷下，以最高档在水平良好路面上等速行驶以最高档在水平良好路面上等速行驶100km100km的燃油消耗量。的燃油消耗量。测出每隔测出每隔10km/h10km/h或或20km/h20km/h等速百公里燃油消耗量，在图上连成曲线，称等速百公里燃油消耗量，在图上连成曲线，称为为等速百公里油耗曲线等速百公里油耗曲线。缺陷缺陷：等速工况并没有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、怠速停车等工况。第3页/共42页n n制定一些典型的制定一些典型的循环行驶试验工况循环行驶试验工况循环行驶试验工况循环行驶试验工况来

5、模拟实际汽车运行状来模拟实际汽车运行状况，以其来评定燃油经济性（也用于排放测试）。况，以其来评定燃油经济性（也用于排放测试）。特点：特点：多在室内底盘测功机多在室内底盘测功机(转鼓试验台转鼓试验台)上测试；一些很简单上测试；一些很简单的循环工况可在路上试验。的循环工况可在路上试验。可用于测试，也用于仿真计算。可用于测试，也用于仿真计算。n 规定了汽车行驶规范，例如，何时换挡、何时制动以及行车的速度和加速度等数值。n 表现形式为车速时间的关系曲线。通常由多个等速、加速、减速、怠速工况组成。第4页/共42页n n欧洲经济委员会（欧洲经济委员会（ECEECE）：）：19921992年前年前年前年前n

6、 n90km/h 90km/h，120km/h 120km/h 和按和按 ECE-R.15 ECE-R.15 市区循环工况的百公里市区循环工况的百公里油耗，各取油耗，各取1/31/3相加作为混合百公里油耗。相加作为混合百公里油耗。第5页/共42页欧洲欧洲欧洲欧洲目前目前目前目前：NEDC(New European Driving Cycle)NEDC(New European Driving Cycle)由市区运转循环和市郊运转循环组成。市区运转循环是由四个小的市区运转循环单元组成，每个循环单元测试时间为195s，包括怠速，启动，加速以及减速停车等。第6页/共42页美国环境保护局(EPA)：城

7、市循环工况（UDDS），公路循环工况（HWFET）平均车速34.1km/h，最高91.2km/h平均车速77.4 km/h，最高车速96.4km/h第7页/共42页我国法定的测定燃油经济性的循环行驶工况图我国法定的测定燃油经济性的循环行驶工况图我国的循环行驶工况我国的循环行驶工况第8页/共42页GB192332003 轻型汽车燃料消耗量试验方法轻型汽车燃料消耗量试验方法用循环工况用循环工况第9页/共42页二、二、二、二、汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算 n 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图万有特性图与汽车功率平衡汽

8、车功率平衡，对汽车燃油经济性进行估算。n 循环工况（包含等速、加速、减速和怠速停车等工况）的燃油消耗量计算。第10页/共42页1 1 1 1、等速行驶工况燃油消耗量、等速行驶工况燃油消耗量、等速行驶工况燃油消耗量、等速行驶工况燃油消耗量n n利用利用万有特性图万有特性图上的等燃油消耗率曲线求上的等燃油消耗率曲线求燃油消耗燃油消耗率率b b。需知需知发动机转速发动机转速n n、发动机功率、发动机功率P Pe e。车速车速u ua a 和发动机转速和发动机转速 n n 的转换关系的转换关系发动机应提供的功率发动机应提供的功率 (P Pf f+P+Pw w)/)/t tn n根据根据n n及功率及功

9、率P P，在万有特性图上，在万有特性图上(利用插值法利用插值法)可确可确定相应的燃油消耗率定相应的燃油消耗率b b。第11页/共42页 设设已知汽车的车已知汽车的车速速 =150km/h，发动，发动机功率机功率 =43kW，可，可在万有特性图上确定在万有特性图上确定燃油消耗率燃油消耗率b=270g/(kWh)。第12页/共42页n n以以u ua a等速行驶时等速行驶时单位时间内的燃油消耗量单位时间内的燃油消耗量 Q Qt t（mL/smL/s）为为b-燃油消耗率，单位为g/（kWh）第13页/共42页n n以车速以车速u ua a行驶行驶s s(单位单位m)m)行程的燃油消耗量行程的燃油消耗

10、量(mLmL)为为第14页/共42页2.2.2.2.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n n在汽车加速行驶时，发动机还要提供为克服加速阻在汽车加速行驶时，发动机还要提供为克服加速阻力所消耗的功率。力所消耗的功率。n 方法：把加速过程分割为若干个速度区间，每个区间的燃油消耗量可根据该区间的平均单位时间燃油消耗量与行驶时间之积来求得。第15页/共42页 以速度增加以速度增加1km/h为间隔，将汽为间隔，将汽车加速过程分为若车加速过程分为若干个小区间，计算干个小区间，计算各区间的油耗并将各区间的油耗并将其相加，即得

11、加速其相加，即得加速油耗。油耗。每个小区间起始或终了时刻车每个小区间起始或终了时刻车速对应的单位时间燃油消耗量速对应的单位时间燃油消耗量第16页/共42页n n以速度每增加以速度每增加1 1km/hkm/h为为 一个小区间为例。汽车速度每增加一个小区间为例。汽车速度每增加1 1km/hkm/h所需时间（所需时间（s s）为）为n n从行驶初速从行驶初速u ua1a1加速至加速至u ua1a11km/h1km/h所需燃油量所需燃油量(mLmL)为为n n由车速由车速u ua1a11km/h1km/h增加到增加到u ua1a12km/h2km/h所需的燃油量（所需的燃油量（mLmL）为为n n依此

12、，每个区间的燃油消耗量为依此，每个区间的燃油消耗量为第17页/共42页n n整个加速过程的燃油消耗量（整个加速过程的燃油消耗量（mLmL）为）为n n加速区段内汽车行驶的距离加速区段内汽车行驶的距离s sa a（单位为（单位为mm）为）为第18页/共42页3 3 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n n减速行驶时，节气门松开（关至最小位置）并进行轻微制减速行驶时，节气门松开（关至最小位置）并进行轻微制动，发动机处于强制怠速状态，其油耗量即为正常怠速油动，发动机处于强制怠速状态，其油耗量即为正常怠速油耗

13、。耗。n n减速工况燃油消耗量等于减速工况燃油消耗量等于减速行驶时间减速行驶时间与与怠速燃油消耗率怠速燃油消耗率Q Qi i的乘积。减速时间的乘积。减速时间 t t（s s）为）为第19页/共42页 4 4 4 4怠速停车时的燃油消耗量怠速停车时的燃油消耗量怠速停车时的燃油消耗量怠速停车时的燃油消耗量 若怠速停车时间为若怠速停车时间为t ts s（s s），），Q Qi i 为怠速燃油消耗率为怠速燃油消耗率(mL/smL/s)，则燃油消耗量（则燃油消耗量（mLmL）为）为 对于由等速、等加速、等减速、怠速停车等行驶工况组成的循环，其整个试验循环的百公里燃油消耗量(L/100km)为 5整个循环

14、工况的百公里燃油消耗量式中,Q为所有子工况的油耗量之和（mL）；s 为整个循环的行驶距离（m）第20页/共42页三、三、三、三、影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素 n 汽车等速百公里燃油消耗量为 C常数；F行驶阻力 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b，反比于传动效率。燃油消耗率b，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。发动机负荷率低时，b值显著增大。n汽车总燃油消耗还与加速、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。第21页/共42页分析影响汽

15、车燃油经济性的因素，找出提高燃油经济性的途径分析影响汽车燃油经济性的因素，找出提高燃油经济性的途径分析影响汽车燃油经济性的因素，找出提高燃油经济性的途径分析影响汽车燃油经济性的因素，找出提高燃油经济性的途径（一）使用方面1 1行驶车速行驶车速2 2挡位选择挡位选择3 3挂车的应用挂车的应用 4 4正确地保养与调整正确地保养与调整（二）汽车结构方面1 1缩减轿车总尺寸和减轻质量缩减轿车总尺寸和减轻质量2 2发动机发动机3 3传动系传动系4 4汽车外形与轮胎汽车外形与轮胎第22页/共42页1 1 1 1行驶车速行驶车速行驶车速行驶车速 汽车在汽车在接近于低速的中等车速接近于低速的中等车速时时Q Q

16、s s最低，高速时随车速增最低，高速时随车速增加加Q Qs s迅速加大。这是因为在高速行驶时，虽然发动机的负荷迅速加大。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。的缘故。（一）使用方面第23页/共42页 低速时低速时FW，Ff 但负荷率但负荷率，b 中等偏低车速经中等偏低车速经济性相对较好济性相对较好 高速时负荷率高速时负荷率，b 但但 FW ，Ff，Qs 第24页/共42页2 2 2 2挡位选择挡位选择挡位选择挡位选择l l 在一定道路上，汽车用不同排挡行驶，燃油消耗量是不一样在一定道

17、路上，汽车用不同排挡行驶，燃油消耗量是不一样的。的。l l 在同一道路条件与车速下，发动机发出的功率相同，在同一道路条件与车速下，发动机发出的功率相同，挡位越挡位越低低，后备功率越大，后备功率越大，发动机的负荷率越低发动机的负荷率越低，燃油消耗率越高，燃油消耗率越高，百公里百公里燃油消耗量就越大燃油消耗量就越大，而使用高挡时的情况则相反。，而使用高挡时的情况则相反。第25页/共42页 使用高挡可节省燃油；使用高挡可节省燃油；汽车起步加速过程中，汽车起步加速过程中，从经济性角度出发要尽早从经济性角度出发要尽早换入高挡；从动力性角度换入高挡；从动力性角度出发要用足低挡。出发要用足低挡。车速一定时，

18、车速一定时，一定一定用高挡，后备功率用高挡，后备功率负荷率负荷率b Qs 第26页/共42页 3 3 3 3挂车的应用挂车的应用挂车的应用挂车的应用 运输企业拖带挂车，可提高运输生产率和降低成本。运输企业拖带挂车，可提高运输生产率和降低成本。拖带挂车后，虽然汽车总质量的增加造成总的燃油消耗量增拖带挂车后，虽然汽车总质量的增加造成总的燃油消耗量增加了，但分摊到每吨货物上的油耗下降了（以加了，但分摊到每吨货物上的油耗下降了（以100tkm100tkm计）。计）。CA10BCA10B常拖挂常拖挂4.55t4.55t挂车，生产率可提高挂车，生产率可提高30305050，油耗可，油耗可降低降低20203

19、030（以（以100tkm100tkm计）计）。带挂车省油原因：带挂车省油原因：第27页/共42页4 4 4 4正确地保养与调整正确地保养与调整正确地保养与调整正确地保养与调整 影响发动机的性能与行驶阻力，对油耗有相当影响。影响发动机的性能与行驶阻力，对油耗有相当影响。常见底盘调整与保养项目：常见底盘调整与保养项目：汽车的前轮定位；制动器摩擦片与制动鼓（盘）有正常的间隙；轮胎气压正常；相对运动零部件滑磨表面光洁、间隙恰当；相对运动零部件有良好的润滑.第28页/共42页第29页/共42页（二）汽车结构方面（二）汽车结构方面（二）汽车结构方面（二）汽车结构方面1 1 1 1缩减汽车总尺寸和减轻质量

20、，缩减汽车总尺寸和减轻质量，缩减汽车总尺寸和减轻质量，缩减汽车总尺寸和减轻质量，A A，m ml l大型车辆费油的原因是大幅度地增加了滚动阻力、空气阻力、大型车辆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。机，行驶中负荷率低也是原因之一。l l研究表明，轿车减轻研究表明，轿车减轻10%10%的质量，油耗降低的质量，油耗降低3%4%3%4%。l l减轻质量减轻质量途径之一：增加汽车途径之一：增加汽车材料中的铝与复合材料的比例。材料中的铝与复合材料的比例。第

21、30页/共42页l汽车越轻，油耗越低；最重车（汽车越轻，油耗越低；最重车（2500kg)的油耗比轻型车的油耗比轻型车（500kg）高约）高约35倍。倍。l柴油车的油耗明显低于汽油车。柴油车的油耗明显低于汽油车。第31页/共42页2 2 2 2发动机发动机发动机发动机 发动机是对燃油经济性最有影响的部件。发动机是对燃油经济性最有影响的部件。发动机的热损失发动机的热损失与机械损耗占燃油化学能的与机械损耗占燃油化学能的6565左右。左右。（1 1）提高现有汽油发动机的热效率与机械效率。）提高现有汽油发动机的热效率与机械效率。（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（199619

22、96年西欧柴油轿车市年西欧柴油轿车市场份额达场份额达21.5%21.5%）。）。（3 3）增压化（目前，增压柴油机应用普遍，增压汽油机可）增压化（目前，增压柴油机应用普遍，增压汽油机可提供选用）。提供选用）。（4 4）广泛采用发动机电子控制技术（电控汽油喷射，柴油）广泛采用发动机电子控制技术（电控汽油喷射，柴油机高压共轨系统，可变配气相位控制，可变进气流量控制等）。机高压共轨系统，可变配气相位控制，可变进气流量控制等）。第32页/共42页3 3 3 3传动系传动系传动系传动系n n 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

23、况的机会，油耗越低。济工作状况的机会，油耗越低。轿车手动变速器已基本上采用轿车手动变速器已基本上采用5 5挡，也有采用挡，也有采用6 6挡的。挡的。大型货车有采用更多挡位的趋势，重型汽车和牵引车，为大型货车有采用更多挡位的趋势，重型汽车和牵引车，为了改善动力性和燃油经济性，变速器的挡位可多至了改善动力性和燃油经济性，变速器的挡位可多至10101616个。个。n n 但不能为了提高性能而过多地增加变速器的挡数，因为这将但不能为了提高性能而过多地增加变速器的挡数，因为这将使传动系过于复杂，而且也不便于操作选用。使传动系过于复杂，而且也不便于操作选用。第33页/共42页n n 无级变速器的应用无级变

24、速器的应用 其挡数是无限，在其挡数是无限，在任何条件下都提供了使发动机在最经济工任何条件下都提供了使发动机在最经济工况下况下工作的可能性；若无级变速器始终能维持较高的机械效率，工作的可能性；若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。则汽车的燃油经济性将显著提高。第34页/共42页发动机的最经济工况最小燃油消耗特性 发动机负荷特性曲线发动机负荷特性曲线的包络线是发动机提供一的包络线是发动机提供一定功率时的最低燃油消耗定功率时的最低燃油消耗率曲线。率曲线。最低燃油最低燃油消耗率曲线消耗率曲线 可以利用发动机负荷可以利用发动机负荷特性曲线找到发动机提供特性曲线找到发动机提供

25、一定功率（一定功率（）时最经济）时最经济工况下的转速（工况下的转速（n3）。）。第35页/共42页发动机的最经济工况最小燃油消耗特性 把各功率下最经济工况把各功率下最经济工况运转的转速标明在外特性运转的转速标明在外特性曲线图上，便得到曲线图上，便得到“最小最小燃油消耗特性燃油消耗特性”（A1A2A3）。）。A1A3A2Pe最小燃油消耗特性曲线最小燃油消耗特性曲线第36页/共42页由最小燃油消耗特性，确定无级变速器i调节特性A1A3A2Pen0n1n2n3第37页/共42页A1A3A2Pen0n1n2n3 当车速当车速 ua 一定时，由发动机转速一定时，由发动机转速 即可确定传动比即可确定传动比

26、 ，变速器以，变速器以 工作，汽车的燃油经济性最好。工作，汽车的燃油经济性最好。n如果合理调节传动比，如果合理调节传动比，无级变速器无级变速器可以做到任何车速下发动机都在最经可以做到任何车速下发动机都在最经济转速济转速 工作。工作。n其传动比变化规律称为无级变速器其传动比变化规律称为无级变速器（最低油耗）调节特性。（最低油耗）调节特性。由最小燃油消耗特性，确定无级变速器i调节特性第38页/共42页无级变速器的调速特性AE发动机最低转速，发动机最低转速，i与车速的关系曲线。与车速的关系曲线。BC 发动机最大功率转速时，发动机最大功率转速时，i与车速的关系曲线。与车速的关系曲线。AB 最大传动比。最大传动比。ED 最小传动比。最小传动比。道路阻力系数=f+i不同道路，行驶阻力不同，需要的发动机功率也不同，对应的最经济工况（转速和节气门开度）变化，传动比调节特性也要变。第39页/共42页4 4 4 4汽车外形与轮胎汽车外形与轮胎汽车外形与轮胎汽车外形与轮胎C CDD，f f第40页/共42页滚动阻力与燃油消耗滚动阻力与燃油消耗不同轮胎与燃油消耗不同轮胎与燃油消耗n研究表明，研究表明，f 减少减少10%，油耗降低，油耗降低0.61.2%。n子午线轮胎滚动阻力小，油耗比斜交胎低子午线轮胎滚动阻力小，油耗比斜交胎低6%8%。第41页/共42页