第二章汽车燃油经济性

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，称作汽车的燃油燃油消耗量经济行驶

2、的能力，称作汽车的燃油 经济性。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。

3、 我国及欧洲：行驶我国及欧洲：行驶100km100km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：每加仑燃油能行驶的英里数，单位为美国：每加仑燃油能行驶的英里数，单位为 MPGMPG或或mile/USgalmile/USgal。 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，指汽车在一定载荷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、货车为满载我国标准规定轿车为半载、货车为满载)

4、 )下，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， 称为等速百公里燃油消耗量曲线，用来评价汽称为等速百公里燃油消耗量曲线，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

5、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，特别是在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、怠速停车市区行驶中频繁出现的加速、减速、怠速停车 等工况。等工况。 循环工况规定了车速循环工况规定了车速时间行驶规范，例时间行驶规范，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

6、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

7、1.1.欧洲经济委员会（欧洲经济委员会（ECEECE） 要测量车速为要测量车速为90km/h90km/h和和120km/h120km/h的等速的等速 百公里燃油消耗量和按百公里燃油消耗量和按ECE-R.15ECE-R.15循环工况的循环工况的 百公里燃油消耗量，并各取百公里燃油消耗量，并各取1/31/3相加作为混合相加作为混合 百公里燃油消耗量来评定汽车燃油经济性。百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（U

8、DDSUDDS）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/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： 公路循环燃油经济性城市循环燃油经济性 综合燃油经济性 45. 055. 0 1 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

9、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200

10、82008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 10508.36.40 2 东风雪东风雪

11、 铁龙牌铁龙牌 DC7148A轿车轿车10408.36.40 3 东风标东风标 致牌致牌 DC7164C 307轿轿 车车(自动档自动档) 132410.78.50 4 东风标东风标 致牌致牌 DC7164C 307轿轿 车车(手动档手动档) 12939.57.80 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 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、

12、等速行驶工况燃油消耗量的计算 根据等速行驶车速根据等速行驶车速u ua a及阻力功率及阻力功率P P，在万有，在万有 特性图上（利用插值法）可确定相应的燃油消特性图上（利用插值法）可确定相应的燃油消 耗率耗率b b。 )( 1 wf T PP e P P a u 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 计算出以该车速等速行驶时单位时间内燃计算出以该车速等速行驶时单位时间内燃 油消耗量油消耗量Q Qt t（单位为（单位为mL/smL/s）为）为 b b燃油消耗率燃油消耗率 (g/kW(g/kWh h） 燃油的密度（燃油

13、的密度（kg/Lkg/L） g g重力加速度（重力加速度（m/sm/s2 2） g Pb Q t 1.367 gu Pbs Q a 102 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 把加速过程分把加速过程分 割为若干个区间割为若干个区间, , 每个区间的燃油消每个区间的燃油消 耗量可根据其平均耗量可根据其平均 的单位时间燃油消的单位时间燃油消 耗量与行驶时间之耗量与行驶时间之 积来求得。积来求得。 gu Pb Q a s 02.1 折算成等速百公里燃油消耗量为折算成等速百公里燃

14、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） g Pb Q t 1.367 dt du t 6.3 1 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） )( 1 jwf T PPPP 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 ua1 a1加速至 加速至u ua1 a1+1km/h +1km/h所需燃油量所需燃油

15、量 tQQQ tt )( 2 1 101 dt du uu s aa a 92.25 2 1 2 2 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速区段内汽车行驶的距离s sa a （m m）为）为 n i ia QQ 1 （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 tQQQ tnntn )( 2 1 )1( （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

16、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，其中，u ua2 a2、 、u ua3 a3为起始及减速终了时的车速 为起始及减速终了时的车速 （km/hkm/h）；）；du/dtdu/dtd d为减速度（为减速度（m/sm/s2 2）。）。 d aa dtdu uu t /6.3 32 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

17、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/s)(mL/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 i d aa d Q dtdu uu Q /6 .3 32 d aa d dtdu uu s /92.25 2 3 2 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 4. 4. 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），则燃油消），则燃油消 耗量耗量(mL)(mL)为

18、为 Q Qid id=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）。）。 100 s Q Q 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 第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因

19、素影响汽车燃油经济性的因素 其中，其中，C C常数；常数；F F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。 T a af Taa s CFb Fwu uF gu b gu Pb Q ) 36003600 ( 1 02. 102. 1 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

20、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 货车拖挂挂车，使油

21、耗降低（按货车拖挂挂车，使油耗降低（按100t100tkmkm计计 算）。原因有二个：算）。原因有二个： 带挂车后阻力增加，发动机的负荷率增加，使燃带挂车后阻力增加，发动机的负荷率增加，使燃 油消耗率油消耗率b b下降；下降； 汽车列车的质量利用系数（即装载质量与整车整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。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

22、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 轿车质量减少轿车质量减少10%10%，可节油，可节油3-4%3-4%。应用轻质。应用轻质 材料、复合材料。材料、复合材料。 （二）发动机（二）发动机 （1 1）提高现有汽油发动机的热效率与机械效）提高现有汽油发动机的热效率与机械效 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（

23、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）档数的影响）档数的影响 增加档位数：轿车增加档位数：轿车5-65-6，中型货车，中型货车6-76-7，重型货，重型货 车车10-1610-16档档 采用无级变速器：在任何车速下使发动机处于采用无级变速器：在任何车速下使发动机处于 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 a a u n A ui nr i 0 377. 0 武汉科

24、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

25、 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 1990 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%

26、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议制排气污染，已成为国际社会极为关心的热点议 题。题。 要进一步改善汽车燃料化学能利用率，即提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、高汽车的效率。汽车的效率高，则油耗低、COCO2 2排排 放量小。因此，当前汽车技术发展动向常概括为放量小。因此，当前汽车技术发

27、展动向常概括为 “高效率、低排放、性能优、价格低高效率、低排放、性能优、价格低”。其中的。其中的 性能是指除去燃油经济性以外的其他各种性能。性能是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.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

28、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

29、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80mile80mile USgalUSgal（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PNGVPNGV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：采用复合动力的工程技术界较为一致的看法是：采用复合动力的 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）混合动力电动汽车中，其储能部件（如蓄）混合动力电动汽车中，其