10第十讲吉林大学网络教育汽车理论课件

1、第十讲第十讲 主讲教师：杨志华学时：48 2 第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 返回目录返回目录 本节将分析影响汽车燃油经济性的本节将分析影响汽车燃油经济性的 各个因素。各个因素。 从而进一步寻求在从而进一步寻求在使用使用和和设计设计两方两方 面提高汽车燃油经济性的途径。面提高汽车燃油经济性的途径。 3 a e T 1 3600 u PF a s aT 1.023600 ub QF ug e s a 1.02 Pb Q ug T CbF 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 C为常数；为常数； 为总行驶阻力，为总行驶阻力，F fw FFF 。 等速百

2、公里油耗等速百公里油耗 由此可见，影响由此可见，影响等速等速行驶燃油经济性的因素有以下三个：行驶燃油经济性的因素有以下三个： 燃油消耗率燃油消耗率b b 行驶阻力行驶阻力F F 传动效率传动效率T T 4 a e T 1 3600 u PF a s aT 1.023600 ub QF ug e s a 1.02 Pb Q ug T CbF 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 影响燃油经济性的因素有以下三个：影响燃油经济性的因素有以下三个： 1.燃油消耗率b 最大负荷 使用负荷 负荷率 燃油消耗率与发动机负荷率及发动机自身有关。燃油消耗率与发动机负荷率及发动机自身有关。 C为常数；为常数； 为总行

3、驶阻力，为总行驶阻力，F fw FFF 。 等速百公里油耗等速百公里油耗 汽车理论汽车理论 吉林大学远程教育学院吉林大学远程教育学院 1.1.燃油消耗率燃油消耗率b b 最大负荷 使用负荷 负荷率 在给定发动机的前提下，一般在给定发动机的前提下，一般 来说，来说，负荷率越高，燃油消耗负荷率越高，燃油消耗 率越低率越低。这一点从万有特性图。这一点从万有特性图 上可以看出来。上可以看出来。 与发动机设计及负荷率有关。与发动机设计及负荷率有关。 A B A B 可以看出，相同的输出功率下：可以看出，相同的输出功率下： B B点的负荷率比点的负荷率比A A点高，燃油消点高，燃油消 耗率比耗率比A A点

4、低。点低。 ua=150km/h 汽车理论 吉林大学远程教育学院 d 从发动机功率平衡图上，从发动机功率平衡图上， 则可以看出：相同的车速则可以看出：相同的车速 下，后备功率越大，负荷下，后备功率越大，负荷 率越低。率越低。 也就是说，动力性和燃油经济也就是说，动力性和燃油经济 性存在一定的矛盾：发动机后性存在一定的矛盾：发动机后 备功率大时，动力性好，但此备功率大时，动力性好，但此 时负荷率低，燃油消耗率高；时负荷率低，燃油消耗率高； 如果追求低燃油消耗率，则要如果追求低燃油消耗率，则要 求负荷率高，也就是后备功率求负荷率高，也就是后备功率 低，动力性相应下降。低，动力性相应下降。 a-a-

5、挡行驶，后备功率小、负荷率高；挡行驶，后备功率小、负荷率高； d-d-挡行驶，后备功率大、负荷率低。挡行驶，后备功率大、负荷率低。 还可以从还可以从后备功率后备功率的的 角度分析负荷率角度分析负荷率 7 2.行驶中消耗的发动机功率 （或行驶阻力F ） 降低汽车重量降低汽车重量G ，可以降低，可以降低 Ff ； ； 降低汽车降低汽车CDA，可以降低空气阻力，可以降低空气阻力 FW 。 减轻汽车质量、降低空气阻力有利于节省燃油。减轻汽车质量、降低空气阻力有利于节省燃油。 与总行驶阻力与总行驶阻力F成正比成正比 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 e P s FQ e P 行驶阻力行驶阻力F F 等速

6、行驶时，行驶阻等速行驶时，行驶阻 力包括滚动阻力力包括滚动阻力Ff和和 空气阻力空气阻力Fw。 为降低滚动阻力，可为降低滚动阻力，可 以减轻整车质量，选以减轻整车质量，选 用低滚动阻力系数的用低滚动阻力系数的 轮胎；轮胎； 为降低空气阻力，可为降低空气阻力，可 以减小车身迎风面积，以减小车身迎风面积， 降低车身空气阻力系降低车身空气阻力系 数，同时降低行驶车数，同时降低行驶车 速。速。 需要注意的是，降低车速可以降低行驶阻力；需要注意的是，降低车速可以降低行驶阻力； 但同时也会降低负荷率，导致发动机燃油消但同时也会降低负荷率，导致发动机燃油消 耗率上升。所以不一定车速越低越省油。耗率上升。所以

7、不一定车速越低越省油。 ua=80km/h ua=50km/h Ff=Gf 15.21 2 aD w AuC F 3.传动效率传动效率T 传动效率越高，油耗越低。传动效率越高，油耗越低。 提高传动系统（尤其是变速器、驱动桥和传提高传动系统（尤其是变速器、驱动桥和传 动轴）的设计水平、制造装配工艺、按规程动轴）的设计水平、制造装配工艺、按规程 进行维修保养，以及尽可能使用直接挡行驶进行维修保养，以及尽可能使用直接挡行驶 等措施，都可以提高传动效率。等措施，都可以提高传动效率。 以上讨论的是以上讨论的是等速等速油耗的影响因素。油耗的影响因素。 然而，汽车在实际使用中，不可能始终处在等速行驶。由于路

8、况然而，汽车在实际使用中，不可能始终处在等速行驶。由于路况 和交通流量等因素的变化，车辆除了等速行驶之外，还会有加速、和交通流量等因素的变化，车辆除了等速行驶之外，还会有加速、 减速制动和怠速停车等工况。空调、灯光、音响等汽车附件也经减速制动和怠速停车等工况。空调、灯光、音响等汽车附件也经 常使用。常使用。 频繁的加速、减速制动，会增加油耗。频繁的加速、减速制动，会增加油耗。 不熄火的怠速停车，会在不增加行驶里程的情况下消耗燃油。不熄火的怠速停车，会在不增加行驶里程的情况下消耗燃油。 另外，各种汽车附件消耗的能量，最终也来自燃油。另外，各种汽车附件消耗的能量，最终也来自燃油。 所以，影响汽车燃

9、油经济性的因素，除了上述讨论所以，影响汽车燃油经济性的因素，除了上述讨论 的燃油消耗率、行驶阻力和传动效率外，还有停车的燃油消耗率、行驶阻力和传动效率外，还有停车 怠速油耗、汽车附件消耗和制动能量损失。怠速油耗、汽车附件消耗和制动能量损失。 11 怠速油耗、附件油耗、制动能量损耗 改进发动机设计、改善用车交通环境可以提高汽车的燃油经济性。改进发动机设计、改善用车交通环境可以提高汽车的燃油经济性。 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 综上所述，影响汽车燃油经济性的因素共有六个：综上所述，影响汽车燃油经济性的因素共有六个： 燃油消耗率、行驶阻力、传动效率、停车怠速油耗、燃油消耗率、行驶阻力、传动效率

10、、停车怠速油耗、 汽车附件消耗和制动能量损失。汽车附件消耗和制动能量损失。 下面，我们从下面，我们从使用使用和和结构结构两个方面，来讨论两个方面，来讨论 提高汽车燃油经济性的一些途径。提高汽车燃油经济性的一些途径。 所谓所谓“使用方面使用方面”，是指车辆已经设计、制造出来，结，是指车辆已经设计、制造出来，结 构不能再改变；而构不能再改变；而“结构方面结构方面”指的就是设计环节。指的就是设计环节。 13 一、使用方面 1.车速 低速时低速时FW ，Ff 但负荷率但负荷率 ，b 中等车速经济中等车速经济 性相对较好性相对较好 高速时负荷率高速时负荷率 ， b 但但 FW ，Ff ，F Qs 第三节

11、 影响汽车燃油经济性的因素 a u Qs T CbF 14 2.挡位选择 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，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 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 fwT ()/PP 15 b负荷率F FbF sQ 货车以货车以100tkm计算成本，折算到每吨货物的油耗将降低。计算成本，折算到每吨货物的油耗将降低。 整车整备质量 装载质量 质量利用系数

12、 3.带挂车运输 1）提高生产率）提高生产率3050； 2）降低油耗）降低油耗20% 30%。 较大较大 带挂车运输时带挂车运输时 带挂车运输带挂车运输 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 16 4.正确地保养与调整 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 17 （1）制动器间隙要合适 间隙过小，容易出现间隙过小，容易出现“自刹自刹”现象，损耗发动机功现象，损耗发动机功 率，导致制动器发热，消耗燃油；率，导致制动器发热，消耗燃油； 间隙过大，制动反应间隙过大，制动反应“迟钝迟钝”，导致制动距离加长。，导致制动距离加长。 （2）轮毂轴承预紧度调整要正常 预紧度过预紧度过低低，轮胎打摆，直线行驶性差；，轮

13、胎打摆，直线行驶性差； 预紧度过预紧度过大大，轴承发热，轴承磨损加快。，轴承发热，轴承磨损加快。 行驶中行驶中紧紧急制动（急刹车）急制动（急刹车）、高速行车中、高速行车中猛打转向猛打转向 盘盘都会造成轴承早期磨损。都会造成轴承早期磨损。 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 18 3）轮胎气压要合适 气压过气压过低低， 导致车辆操控性导致车辆操控性 降低，燃油消耗降低，燃油消耗 增大，轮胎磨损增大，轮胎磨损 加剧；轮胎气压加剧；轮胎气压 过过高高，接地面积，接地面积 减小，轮胎中部减小，轮胎中部 出现异常磨损。出现异常磨损。 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 第十一讲第十一讲 主讲教师：杨志华学时

14、：48 20 二、汽车结构方面 1.缩减轿车总尺寸和减轻质量 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 可见，对于轿车来说，尺寸和质量越大，油耗越高。可见，对于轿车来说，尺寸和质量越大，油耗越高。 另外，此处强调另外，此处强调“轿车轿车”是合理的。因为对于大客车或者货车来说，降是合理的。因为对于大客车或者货车来说，降 低总尺寸和质量，不易实现；起的作用也不大。低总尺寸和质量，不易实现；起的作用也不大。 21 汽车越轻，油耗越低；柴油车的油耗明显低于汽油车。汽车越轻，油耗越低；柴油车的油耗明显低于汽油车。 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 22 车型车型整备质量整备质量 /kg 油耗量（综合）油耗量（综

15、合） 路虎发现路虎发现 V6 4.0 270015.2 劳斯莱斯劳斯莱斯 幻影幻影 V12 6.7 2495 15.9 梅赛德斯梅赛德斯-奔驰奔驰 E55 183512.9 伊兰特伊兰特1.6自动舒适型自动舒适型 1210 9.0 夏利夏利N3 9006.0 奥拓奥拓 6704.0 几种不同车型的油耗几种不同车型的油耗 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 / () 1 L 100km 23 思考思考 大型轿车大型轿车 G大，大，Ff、FW、 、 均大；均大； 装用大排量发动机，负荷率低，装用大排量发动机，负荷率低，b大；大； 致使致使Qs 增大增大 Audi A8采用全铝承载式车身，质量减轻采用

16、全铝承载式车身，质量减轻15，百，百 公里油耗降低公里油耗降低5%8%。 为什么大型轿车油耗较高？为什么大型轿车油耗较高？ 1升油耗概念车减轻质量的措施升油耗概念车减轻质量的措施 镁合金的空间结构；碳素纤维合成材料的外部表面；镁合金的空间结构；碳素纤维合成材料的外部表面； 车身总质量大约在车身总质量大约在74kg；轮毂采用钛合金；车轮轴承滚；轮毂采用钛合金；车轮轴承滚 子采用陶瓷；叶片弹簧采用玻璃纤维。子采用陶瓷；叶片弹簧采用玻璃纤维。 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 i F j F 24 2.发动机 1）提高现有发动机的热效率和机械效率（热损失占化）提高现有发动机的热效率和机械效率（热损失

17、占化 学能学能65左右）；左右）； 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）增压化；）增压化； 4 ）广泛采用电子计算机控制技术。）广泛采用电子计算机控制技术。 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 25 想一想想一想柴油机有哪些特点？柴油机有哪些特点？ 提到提到柴油机柴油机时，人们也许首先想到时，人们也许首先想到黑烟黑烟、臭味臭味和和嘈嘈 杂杂的的噪声噪声。使用柴油发动机的拖拉机、坦克、轮船等给。使用柴油发动机的拖拉机、坦克、轮船等给 人人粗大笨拙粗大笨拙的印象，似乎的印象，似乎难登大雅之堂难登大雅之堂。 具有现代技术水平的柴油车，早已不是具有现代技术水平的柴油车，早已不

18、是工作粗暴、工作粗暴、 吼声隆隆、黑烟滚滚的吼声隆隆、黑烟滚滚的“墨斗鱼墨斗鱼”形象，其性能与汽油形象，其性能与汽油 车没有什么区别。车没有什么区别。 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 尤其在欧洲国家，尤其在欧洲国家，“轿车柴油化轿车柴油化”已经得到普遍接受。已经得到普遍接受。 26 车型车型发动机发动机排量排量 /L 最高车速最高车速加速时间加速时间 /s 油耗量油耗量 270CDIL5（柴油）（柴油）2.6852309.26.74 240V6（汽油）（汽油）2.5972369.210.8 柴油机可节能和降低排污。柴油机可节能和降低排污。 奔驰奔驰CLK双门跑车双门跑车 第三节 影响汽车燃油

19、经济性的因素 /() 1 km h/ () 1 L 100km 27 单缸单缸SDI柴油柴油发动机；发动机； 排量排量0.299L；压缩比；压缩比16.5:1； 最大转矩最大转矩18.4Nm/2000r/min； 最大功率最大功率 6.25kW(8.5PS)/4000r/min； 发动机质量发动机质量26kg; 中置横放。中置横放。 1升油耗概念车发动机升油耗概念车发动机 柴油机热效率比汽柴油机热效率比汽 油机高油机高30%； 用于轿车可降低油用于轿车可降低油 耗耗30%； 在西欧新注册的汽在西欧新注册的汽 车中，车中，2001年柴油车的年柴油车的 份额为份额为32%，2005年柴年柴 油车的

20、份额上升到了油车的份额上升到了 49.5% 。 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 28 我国一汽我国一汽2002年推出捷达柴油轿车，但我国柴油硫含年推出捷达柴油轿车，但我国柴油硫含 量高，使用中排放物的烟度和微粒排放量较大。量高，使用中排放物的烟度和微粒排放量较大。 目前我国柴油轿车有：捷达目前我国柴油轿车有：捷达SDI、宝来、宝来TDI 1.9L、奥迪、奥迪 A6 2.5 TDI 、开迪、开迪SDI 。 TDI是英文是英文Turbo Direct Injection 的缩写，意为涡轮增的缩写，意为涡轮增 压直接喷射（柴油发动机）。压直接喷射（柴油发动机）。 SDI是英文是英文Suction

21、Direct Injection 的缩写，意为自然的缩写，意为自然 吸气直接喷射（柴油发动机）。吸气直接喷射（柴油发动机）。 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 29 挡位越多，油耗越低；挡位越多，油耗越低； 无级变速最理想。无级变速最理想。 3.传动系 目前很多轿车采用的是带液力变矩器的自动换挡变速目前很多轿车采用的是带液力变矩器的自动换挡变速 器（器（ATAT），挡位一定时可依靠液力变矩器实现一定范围内），挡位一定时可依靠液力变矩器实现一定范围内 的无级变速，其效率仍需进一步提高才能做到真正省油。的无级变速，其效率仍需进一步提高才能做到真正省油。 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 思考思考

22、为什么挡位越多越省油？为什么挡位越多越省油？ 30 1）发动机的最经济工况最小燃油消耗特性 发动机发动机负荷特性负荷特性曲线曲线 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 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）。）。 P e P e 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 31 1）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

23、明在外特性曲运转的转速标明在外特性曲 线图上，便得到线图上，便得到“最小燃油最小燃油 消耗特性消耗特性”（A1A2A3）。）。 A1 A3 A2 Pe 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 最小燃油消最小燃油消 耗特性曲线耗特性曲线 即，发出同样的功率，该曲线上即，发出同样的功率，该曲线上 的工作点比曲线外面（左侧或右的工作点比曲线外面（左侧或右 侧）的任何一点都更省油。侧）的任何一点都更省油。 32 aa0 377. 0 u n A ui nr i 2）变速器传动比与最小燃油消耗特性曲线的关系 n车速（车速（ua）一定时，燃油消耗率）一定时，燃油消耗率 最低（最低（bmin）时对应的发动机转速；

24、）时对应的发动机转速； 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 A1 A3 A2 Pe e P n0n1n2n3 e n 761403600 1 3 aDa T e AuCGfu P 33 aa0 377. 0 u n A ui nr i n车速（车速（ua）一定时，燃油消耗率）一定时，燃油消耗率 最低（最低（bmin）时对应的发动机转速；）时对应的发动机转速； 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 A1 A3 A2 Pe e P n0n1n2n3 e n 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 ，变速器以，变速器以 工作，汽车的燃油经济性最好。工作，

25、汽车的燃油经济性最好。 对于有级式变速器，挡数越多，对于有级式变速器，挡数越多， 发动机工作转速越有可能接近发动机工作转速越有可能接近 。 无级变速时可以做到任何车速下无级变速时可以做到任何车速下 发动机都在最经济转速发动机都在最经济转速 工作。工作。 e n i i 2）变速器传动比与最小燃油消耗特性曲线的关系 e n e n 34 思思 路路 由此功率，根据负荷特性，确定经济转速由此功率，根据负荷特性，确定经济转速 给定车辆，已知车速（坡度或者加速度），可以确定给定车辆，已知车速（坡度或者加速度），可以确定 发动机功率：发动机功率： t umuGiuAuCGfu P d d 36003600761403600 1 aa 3 aDa T e 由转速和车速，计算传动比。由转速和车速，计算传动比。 aa0 377. 0 u n A ui nr i P e 35 3）无级变速器的调速特性 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 36 机械无级变速器（机械无级变速器（CVT） 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 37 双模式无级变速器双模式无级变速器 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 所谓所谓“双模双模 式式”，指的，指的 是液力变矩是液力变矩 器和金属带器和