第二章 汽车燃油经济性

1、第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性定义：定义：在保证动力性的前提下，汽车以尽量少的燃油消耗量经在保证动力性的前提下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力，称为汽车的燃油经济性。济行驶的能力，称为汽车的燃油经济性。 截止截止2006年底，我国已探明年底，我国已探明石油剩余经济可采储量为石油剩余经济可采储量为20.43亿吨，天然气剩余经济可采储量为亿吨，天然气剩余经济可采储量为24.49亿亿m3。中国石油的相当一部分依赖进口中国石油的相当一部分依赖进口 自自1993年开始，中国已成为石油净进口国，且进口量逐年年开始，中国已成为石油净进口国，且进口量逐年增加；石油对外依赖程度越来越大。

2、增加；石油对外依赖程度越来越大。2004年以来，中国的石油年以来，中国的石油消费总量已经超过日本，位居世界第二位，仅次于美国。消费总量已经超过日本，位居世界第二位，仅次于美国。 2009年进口石油达到年进口石油达到2.038亿吨，出口亿吨，出口516万吨。万吨。 燃油经济性好降低汽车的使用费用减少进口的石油量节约资源降低CO2等的排放意义：意义：节能减排，可以有效减少温室气体的排放。节能减排，可以有效减少温室气体的排放。 1997年在防止地球变暖的京都会议上提出年在防止地球变暖的京都会议上提出京都议定书京都议定书。 2005年年2月月16日，日，京都议定书京都议定书正式生效。这是人类历史正式生

3、效。这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体排放。至上首次以法规的形式限制温室气体排放。至2005年年2月，全月，全球已有球已有141个国家和地区签署该议定书。个国家和地区签署该议定书。请上网查找、了解请上网查找、了解京都议定书京都议定书的相关内容。的相关内容。第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性降低汽车使用费用，降低汽车使用费用，“省的都是自己的省的都是自己的”。宝来轿车等速油耗宝来轿车等速油耗（M-手动挡，手动挡，A-自动挡）自动挡）1.8L:6.4M/7.0A/90km/h；8.5M/9.2A/120km/h； 1.8T:6.1M/7.0A/90km/h；8.7M/9.2A/

4、120km/h； 评价指标每百公里的燃油消耗量一定的燃油量行驶的里程等速百公里燃油消耗量曲线循环行驶试验工况燃油消耗第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标 中国及欧洲燃油经济性评价指标：一定运行工况下中国及欧洲燃油经济性评价指标：一定运行工况下百公里燃油消耗量，单位为百公里燃油消耗量，单位为L/100km 。 美国燃油经济性评价指标：一定运行工况下一定量美国燃油经济性评价指标：一定运行工况下一定量燃油行驶的里程，单位为燃油行驶的里程，单位为mile/USgal。思考：思考：为什么要在为什么要在一定运行工况下一定运行工况下前提

5、下，评价汽前提下，评价汽车的燃油经济性？车的燃油经济性？1.评价指标第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标2.等速工况 汽车在一定载荷（我国标准规定轿车半载、货车满载）下，以最高挡在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。 一般以10km/h或20km/h速度间隔，测量等速百公里油耗量，连接成等速百公里油耗曲线，如图2-1所示。第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标h/120km31h/90km31ECE3131混合以以L/100km计的计的1/3混

6、合油耗为混合油耗为1）欧洲经济委员会（ECE）3.循环工况第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标性公路循环工况燃油经济性城市循环工况燃油经济综合燃油经济性45. 055. 012）美国环境保护局（EPA）第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标3）中国相关规定一些车型的百公里油耗一些车型的百公里油耗车型车型工况工况油耗油耗车型车型工况工况油耗油耗长安奥拓长安奥拓城市平均油耗城市平均油耗5.5夏利夏利厂方油耗厂方油耗5.0雅阁雅阁2.3城市平均油耗城市平均油耗

7、10.5桑塔纳桑塔纳200090km/h等速等速7.0大切诺基大切诺基城市城市19.5捷达前卫捷达前卫90km/h等速等速6.3郊区郊区11.8帕萨特帕萨特1.8L城市工况城市工况11.9综合综合14.6不同企业所给数据、运行工况不统一第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标 思考：思考：通过以上相关数据，可以得出哪些结论？即车型（排量、车重、路况、变速器形式）对燃油消耗量的影响如何？第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标4.中国相关的新标准 新开发车型，从

8、新开发车型，从2005年年7月月1日开始执行第一阶段限值日开始执行第一阶段限值要求，要求，2008年年1月月1日起执行第二阶段限值要求。日起执行第二阶段限值要求。 在生产车型，从在生产车型，从2006年年7月月1日开始执行第一阶段限值日开始执行第一阶段限值要求，要求，2009年年1月月1日起执行第二阶段限值要求。日起执行第二阶段限值要求。 具体测量方法按照具体测量方法按照GB192332003轻型汽车燃料消轻型汽车燃料消耗量试验方法耗量试验方法进行。进行。 标准规定在模拟城市和市郊的运转循环下，用碳平衡标准规定在模拟城市和市郊的运转循环下，用碳平衡法计算出燃料消耗量。法计算出燃料消耗量。 试验

9、在专用的底盘测功器上进行。测出排气中以试验在专用的底盘测功器上进行。测出排气中以g/km（克每千米）计的（克每千米）计的CO2、CO及及CH的排放量，用碳平衡法的排放量，用碳平衡法求得燃油消耗量。求得燃油消耗量。整车整备质量整车整备质量（CM）/ /kg第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段整车整备质量整车整备质量（CM）/ /kg第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段CM7507.66.61540CM 166012.010.8750CM 8657.66.91660CM 177012.611.3865CM 9808.27.41770CM 188013.111.8980CM 10908.88.01880CM

10、 200013.612.21090CM 12059.48.62000CM 211014.012.61205CM 132010.19.12110CM 228014.513.01320CM 143010.79.82280CM 251015.513.91430CM 154011.310.32510CM 16.414.7(L/100km)限值按整备质量的不同分别给出限值按整备质量的不同分别给出表表2-2乘用车燃料消耗量限值乘用车燃料消耗量限值第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标 本节将介绍汽车在本节将介绍汽车在等速、等加速、等减速

11、等速、等加速、等减速和和怠速怠速等工况等工况下百公里燃油消耗量的计算方法。下百公里燃油消耗量的计算方法。 为进一步分析影响汽车燃油经济性的因素打下基础。为进一步分析影响汽车燃油经济性的因素打下基础。第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第二节第二节 汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算发动机的万有特性曲线Pe n b功率平衡曲线计算的基本依据计算的基本依据1.等速行驶工况燃油消耗量计算)(wfTePPP1等速时发动机应提供的功率为等速时发动机应提供的功率为由由 和和 在万有特性图上可确定燃油消耗率在万有特性图上可确定燃油消耗率b。ePau第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济

12、性第二节第二节 汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算设设已知汽车的车速已知汽车的车速 =150km/h，发动机功率发动机功率 =43kW，可在万有，可在万有特性图上确定燃油消耗率特性图上确定燃油消耗率b=270g/(kWh)。ePaul汽车以汽车以ua等速行驶等速行驶时，燃油消耗量为时，燃油消耗量为汽油g=6.967.15N/L; 燃油的密度(kg/L)柴油g=7.948.13N/L; g g重力加速度(m/s2)et367.1PbQgl等速行驶等速行驶 s 行程时，燃油消耗量行程时，燃油消耗量ettaa3.6102PbssQQtQuugea1.02Pbugesa100102PbQugl折

13、算成等速百公里燃油消耗量折算成等速百公里燃油消耗量第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第二节第二节 汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算tumuAuCGfuPddaaDaTe360076140360013加速时发动机需提供的功率为加速时发动机需提供的功率为2.等加速行驶工况燃油消耗量的计算 以速度增加以速度增加1km/h为间隔，将汽车加速为间隔，将汽车加速过程分为若干个小区过程分为若干个小区间，计算各区间的油间，计算各区间的油耗并将其相加，即得耗并将其相加，即得加速油耗。加速油耗。et367.1PbQg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

14、速对应的单位时间燃油消耗量tQQQt1t0121tQQQt2t1221 从行驶初速度从行驶初速度 ua1+1km/h再加速再加速1km/h所需燃油量所需燃油量 从行驶初速度从行驶初速度ua1加速加速至至ua1+1km/h所需燃油量所需燃油量tutdd6 . 31 汽车行驶速度每增汽车行驶速度每增加加1km/h所需时间所需时间第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第二节第二节 汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第二节第二节 汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算tQQQt3t2321tQQQnnnt)1( t21其它各区间的燃油消耗量

15、为其它各区间的燃油消耗量为nniiQQQQQ211atQtQQQniin11tt0ta21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tuuusdd92.2521a22aa加速区段内汽车行加速区段内汽车行驶的距离为驶的距离为第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第二节第二节 汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算 减速行驶时发动机处于怠速状态，减速工况燃油消耗量等于减速行驶时发动机处于怠速状态，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。减速行驶时间与怠速油耗的乘积。减速时间减速时间d3a2add6 . 3tuuuttuuusdd92.2521a22aa减速区段内汽车

16、行驶的距离减速区段内汽车行驶的距离3.等减速行驶工况燃油消耗量的计算ida3a2ddd6 . 3QtuuuQ减速过程燃油消耗量减速过程燃油消耗量 怠速油耗怠速油耗iQ第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第二节第二节 汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算5.整个循环工况的百公里燃油消耗量100ssQQQ 整个循环过程燃油消耗量之和；整个循环过程燃油消耗量之和； s 整个循环的行驶距离。整个循环的行驶距离。4.怠速停车时的燃油消耗量siidtQQ 怠速时间。怠速时间。st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：aeT13600uPFasaT1.023600ub

17、QFugesa1.02PbQugTCbFC为常数；为常数； 为总行驶阻力，至少为总行驶阻力，至少FfwFFF。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影响燃油经济性的因素分析：影响燃油经济性的因素分析：汽车的使用汽车的结构具体可分成以下辆个方面：具体可分成以下辆个方面：燃油消耗率b与发动机、负荷率有关行驶阻力F与车速、质量、外形有关传动效率t与传动系、保养状态有关第二章第二章 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美国中型轿车循环工况的能量平衡图由此可见：汽车的能量利用率

18、是非常低的。使用方面使用方面行驶车速燃油消耗率中等车速经济性相对较好；中等车速经济性相对较好；低速时低速时FW, Ff，但负荷率，但负荷率, b ；高速时负荷率高速时负荷率, b ，但，但 FW，Ff ， 。eP挡位的选择后备功率的变化给定车速时，给定车速时，一定，用高挡，后备功率一定，用高挡，后备功率负荷率负荷率b Qs 使用高使用高挡可节省燃油；挡可节省燃油；汽车起步加速过程中，从经汽车起步加速过程中，从经济性角度出发要尽早换入高济性角度出发要尽早换入高挡；从动力性角度出发要用挡；从动力性角度出发要用足低挡。足低挡。fwT()/PP但每吨货物的油耗降低，且装但每吨货物的油耗降低，且装载质量

19、载质量/整车整备质量比值大整车整备质量比值大.挂车的应用发动机的负荷增加质量利用系数大b负荷率FsQFbF保养与调整发动机的性能减小行驶阻力包括气门间隙、供油正时、制包括气门间隙、供油正时、制动器间隙、轴承毂预紧力、轮动器间隙、轴承毂预紧力、轮胎气压胎气压.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汽车保养对燃油消耗率影响的实例u缩减轿车总尺寸和减轻质量轿车的尺寸和质量发动机性能传动系性能汽车外型与轮胎汽车结构第二章第二章

20、 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素Audi A8Audi A8采用全铝承载式车身，质量减轻采用全铝承载式车身，质量减轻1515，百公里油耗降低，百公里油耗降低5%5%8%8%。思考为什么大型轿车油耗较高？为什么大型轿车油耗较高？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iFjF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汽车越轻，油耗越低；柴油车的油耗明显低于汽油车汽车

21、越轻，油耗越低；柴油车的油耗明显低于汽油车。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车型车型整备质量整备质量/kg油耗量（综合）油耗量（综合）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/ () 1L 100km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第三

22、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u发动机发动机的性能机械损耗热损失提高机械和热效率柴油机化应用增压技术采用电喷技术65%化学能l柴油化实例：柴油化实例：奔驰奔驰CLK双门跑车双门跑车10.89.22362.597V6（汽油）（汽油）2406.749.22302.685L5（柴油）（柴油）270CDI油耗量油耗量加速时间加速时间/s最高车速最高车速排量排量/L发动机发动机车型车型/()1km h/ () 1L 100kmu传动系性能传动系性能第二章第二章 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u汽车外形与轮胎汽车外形与轮

23、胎轮胎滚动阻力系数滚动阻力汽车的外形空气阻力系数空气阻力挡位越多，油耗越低；无级变速最理想。挡位越多，油耗越低；无级变速最理想。目前很多轿车采用的是带液力变矩器的自动换挡变速器，挡位一定时可依靠液目前很多轿车采用的是带液力变矩器的自动换挡变速器，挡位一定时可依靠液力变矩器实现无级变速，其效率仍需进一步提高才能做到真正省油。力变矩器实现无级变速，其效率仍需进一步提高才能做到真正省油。传动系的挡位分级式变速器发动机的负荷无级式变速器第二章第二章 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汽车外形的空气阻力系数对燃油经济性的影响第二章第二章 汽车的

24、燃油经济性汽车的燃油经济性 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 汽车的滚动阻力和轮胎类型对燃油经济性的影响防止地球变暖节约燃油控制排气污染PNGV复合动力的电力驱动装置制动能耗回收利用装置降低汽车的装备质量降低阻力系数 (f, CD)降低附属设备能耗第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性 第五节第五节 电动汽车的研究电动汽车的研究 l新一代高效率节能汽车的研究意义l新一代高效率节能汽车的研究路线u发动机发动机单缸单缸SDI柴油柴油发动机，发动机，热效热效率比汽油机高率比汽油机高30%，用于轿车可降，用于轿车可降低油耗低油耗30% ；排量：排量：0.299L；

25、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;发动机布置：中置横放；发动机布置：中置横放；1升油耗概念车设计思路升油耗概念车设计思路u减轻质量减轻质量 镁合金的空间结构；镁合金的空间结构；碳素纤维合成材料的壳；碳素纤维合成材料的壳；轮毂采用钛合金；轮毂采用钛合金；车轮轴承滚子采用陶瓷；车轮轴承滚子采用陶瓷；叶片弹簧采用玻璃纤维；叶片弹簧采用玻璃纤维；车身总质量大约在车身总质量大约在74kg 。第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性 第五节第五节

26、 电动汽车的研究电动汽车的研究 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 Direct Injection 的缩写，意为自然吸的缩写，意为自然吸气直接喷射（柴油发动机）。气直接喷射（柴油发动机）。第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性 第五节第五节 电动汽车的研究电动汽车的研究 新型汽车技术展望新型汽车技术展望第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性 第五节第五节 电动汽车的研究电动汽车的研究 电动汽车的类型电动汽车的类型纯电动汽车、混

27、合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。 燃料电池是一种将燃料的化学能用电化学方法直接转换燃料电池是一种将燃料的化学能用电化学方法直接转换成电能的电化学发电器。成电能的电化学发电器。 燃料电池的效率是内燃机的燃料电池的效率是内燃机的23倍，无污染、无噪声，倍，无污染、无噪声，排出的是水。排出的是水。 价格贵、体积质量较大；可靠性、环境适应性不高。价格贵、体积质量较大；可靠性、环境适应性不高。燃料电池汽车燃料电池汽车纯电动汽车纯电动汽车 纯电动汽车纯电动汽车是以蓄电池和电动机驱动的汽车。是以蓄电池和电动机驱动的汽车。第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃

28、油经济性 第五节第五节 电动汽车的研究电动汽车的研究 混合动力电动汽车混合动力电动汽车主要优势如下：1）比纯电动汽车电池容量减少，整车质量低，动力性提高；）比纯电动汽车电池容量减少，整车质量低，动力性提高；2）有发动机驱动，比纯电动汽车续驶里程长，与传统汽车相同；）有发动机驱动，比纯电动汽车续驶里程长，与传统汽车相同；3）提高了燃油经济性，以纯电动方式工作时，可实现零排放；）提高了燃油经济性，以纯电动方式工作时，可实现零排放； 4）空调系统等附件由内燃机驱动，能源供应，乘坐舒适性好；）空调系统等附件由内燃机驱动，能源供应，乘坐舒适性好； 5）内燃机可以向实现运行充电，无需停车充电，节省专用充电

29、）内燃机可以向实现运行充电，无需停车充电，节省专用充电设施的建设；设施的建设；6）电池组在使用过程中是浅充浅放，可以延长电池的使用寿命。）电池组在使用过程中是浅充浅放，可以延长电池的使用寿命。混合动力电动汽车的结构：混合动力电动汽车有多种结构形式和分类方法，根据动力源的混合动力电动汽车有多种结构形式和分类方法，根据动力源的数量以及动力系统结构形式的不同，可以分为数量以及动力系统结构形式的不同，可以分为串联式串联式、并联式并联式和和混联式混联式。第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性 第五节第五节 电动汽车的研究电动汽车的研究 第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性 第五节第五节

30、 电动汽车的研究电动汽车的研究 三、混合动力电动汽车的节油原理 1）储能元件的补偿作用平滑了内燃机的工况波动，在）储能元件的补偿作用平滑了内燃机的工况波动，在汽车的一般行驶中吸收、储存电能，而在需要提供大功率汽车的一般行驶中吸收、储存电能，而在需要提供大功率时提供电能，从而可以采用小型的发动机，工作中发动机时提供电能，从而可以采用小型的发动机，工作中发动机的负荷率较高，并可以使发动机的工作点处于高效率的最的负荷率较高，并可以使发动机的工作点处于高效率的最优工作区域内；优工作区域内； 2）在汽车停车等候或低速滑行等工况下，可以关闭内）在汽车停车等候或低速滑行等工况下，可以关闭内燃机，以节约燃油；

31、燃机，以节约燃油； 3）汽车减速滑行或紧急制动时，可以利用发电机回收）汽车减速滑行或紧急制动时，可以利用发电机回收部分制动能量，转化成电能存入蓄电池，进一步提高汽部分制动能量，转化成电能存入蓄电池，进一步提高汽车的燃油经济性。车的燃油经济性。第二章第二章 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性 第五节第五节 电动汽车的研究电动汽车的研究 四、能量管理策略设定目标如下：设定目标如下： 1）使燃油经济性最优；）使燃油经济性最优；2）使排放最低；）使排放最低；3）使驱动系）使驱动系统的成本最小化；统的成本最小化；4）维持或提高整车的各项性能。）维持或提高整车的各项性能。 采用发动机作为主动力源，电动机和蓄电池协助提供峰采用发动机作为主动力源，电动机和蓄电池协助提供峰值功率。值功率。 容易对发动机运行