第二章 汽车燃油经济性

第二章汽车的燃油经济性定义：在保证动力性的前提下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力，称为汽车的燃油经济性。截止2006年底，我国已探明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24.49亿m3。中国石油的相当一部分依赖进口自1993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。2004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。

2009年进口石油达到2.038亿吨，出口516万吨。

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：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《京都议定书》。2005年2月16日，《京都议定书》正式生效。这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体排放。至2005年2月，全球已有141个国家和地区签署该议定书。请上网查找、了解《京都议定书》的相关内容。第二章汽车的燃油经济性降低汽车使用费用，“省的都是自己的”。宝来轿车等速油耗（M-手动挡，A-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/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汽车的燃油经济性第一节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燃油行驶的里程，单位为mile/USgal。思考：为什么要在一定运行工况下前提下，评价汽车的燃油经济性？1.评价指标第二章汽车的燃油经济性第一节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。第二章汽车的燃油经济性第一节汽车燃油经济性的评价指标以L/100km计的1/3混合油耗为1）欧洲经济委员会（ECE）3.循环工况第二章汽车的燃油经济性第一节汽车燃油经济性的评价指标2）美国环境保护局（EPA）第二章汽车的燃油经济性第一节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车型工况油耗车型工况油耗长安奥拓城市平均油耗5.5夏利厂方油耗5.0雅阁2.3城市平均油耗10.5桑塔纳200090km/h等速7.0大切诺基城市19.5捷达前卫90km/h等速6.3郊区11.8帕萨特1.8L城市工况11.9综合14.6不同企业所给数据、运行工况不统一第二章汽车的燃油经济性第一节汽车燃油经济性的评价指标思考：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？第二章汽车的燃油经济性第一节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2005年7月1日开始执行第一阶段限值要求，2008年1月1日起执行第二阶段限值要求。在生产车型，从2006年7月1日开始执行第一阶段限值要求，2009年1月1日起执行第二阶段限值要求。具体测量方法按照GB19233—2003《轻型汽车燃料消耗量试验方法》进行。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。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CO2、CO及CH的排放量，用碳平衡法求得燃油消耗量。整车整备质量（CM）/kg第一阶段第二阶段整车整备质量（CM）/kg第一阶段第二阶段CM≤7507.66.61540<CM≤166012.010.8750<CM≤8657.66.91660<CM≤177012.611.3865<CM≤9808.27.41770<CM≤188013.111.8980<CM≤10908.88.01880<CM≤200013.612.21090<CM≤12059.48.62000<CM≤211014.012.61205<CM≤132010.19.12110<CM≤228014.513.01320<CM≤143010.79.82280<CM≤251015.513.91430<CM≤154011.310.32510<CM16.414.7(L/100km)限值按整备质量的不同分别给出

表2-2乘用车燃料消耗量限值第二章汽车的燃油经济性第一节汽车燃油经济性的评价指标本节将介绍汽车在等速、等加速、等减速和怠速等工况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。第二章汽车的燃油经济性第二节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1.等速行驶工况燃油消耗量计算等速时发动机应提供的功率为由

和

在万有特性图上可确定燃油消耗率b。第二章汽车的燃油经济性第二节汽车燃油经济性的计算设已知汽车的车速

=150km/h，发动机功率

=43kW，可在万有特性图上确定燃油消耗率b=270g/(kW·h)。汽车以ua等速行驶时，燃油消耗量为汽油ρg=6.96～7.15N/L;ρ—燃油的密度(kg/L)柴油ρg=7.94～8.13N/L;g—重力加速度(m/s2)等速行驶s行程时，燃油消耗量折算成等速百公里燃油消耗量第二章汽车的燃油经济性第二节汽车燃油经济性的计算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1km/h为间隔，将汽车加速过程分为若干个小区间，计算各区间的油耗并将其相加，即得加速油耗。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从行驶初速度

ua1+1km/h再加速1km/h所需燃油量从行驶初速度ua1加速至ua1+1km/h所需燃油量汽车行驶速度每增加1km/h所需时间第二章汽车的燃油经济性第二节汽车燃油经济性的计算第二章汽车的燃油经济性第二节汽车燃油经济性的计算…其它各区间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为第二章汽车的燃油经济性第二节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间与怠速油耗的乘积。减速时间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减速过程燃油消耗量

—怠速油耗第二章汽车的燃油经济性第二节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∑Q—整个循环过程燃油消耗量之和；s—整个循环的行驶距离。4.怠速停车时的燃油消耗量

—怠速时间。影响燃油经济性的因素有以下三个：C为常数；为总行驶阻力，至少第二章汽车的燃油经济性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分析：汽车的使用汽车的结构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ΣF与车速、质量、外形有关传动效率ηt与传动系、保养状态有关第二章汽车的燃油经济性第三节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：汽车的能量利用率是非常低的。使用方面行驶车速燃油消耗率中等车速经济性相对较好；低速时FW↓,Ff↓，但负荷率↓,b↑；高速时负荷率↑,b↓，但FW↑，Ff↑，

↑。挡位的选择后备功率的变化给定车速时，一定，用高挡，后备功率↓负荷率↑b

↓Qs↓使用高挡可节省燃油；汽车起步加速过程中，从经济性角度出发要尽早换入高挡；从动力性角度出发要用足低挡。但每吨货物的油耗降低，且装载质量/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、制动器间隙、轴承毂预紧力、轮胎气压.第二章汽车的燃油经济性第三节影响汽车燃油经济性的因素第二章汽车的燃油经济性第三节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汽车的燃油经济性第三节影响汽车燃油经济性的因素AudiA8采用全铝承载式车身，质量减轻15％，百公里油耗降低5%～8%。思考为什么大型轿车油耗较高？大型轿车G大，Ff、FW、

、

均大；装用大排量发动机，负荷率低，b大；致使Qs增大第二章汽车的燃油经济性第三节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。第二章汽车的燃油经济性第三节影响汽车燃油经济性的因素车型整备质量/kg油耗量（综合）路虎发现V64.0270015.2劳斯莱斯幻影V126.7249515.9梅赛德斯-奔驰E55183512.9伊兰特1.6自动舒适型12109.0夏利N39006.0奥拓6704.0几种不同车型的油耗第二章汽车的燃油经济性第三节影响汽车燃油经济性的因素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%化学能柴油化实例：奔驰CLK双门跑车10.89.22362.597V6（汽油）2406.749.22302.685L5（柴油）270CDI油耗量加速时间/s最高车速排量/L发动机车型传动系性能第二章汽车的燃油经济性第三节影响汽车燃油经济性的因素汽车外形与轮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。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。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汽车的燃油经济性第三节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汽车的燃油经济性第三节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汽车的燃油经济性

第五节电动汽车的研究新一代高效率节能汽车的研究意义新一代高效率节能汽车的研究路线发动机单缸SDI柴油发动机，热效率比汽油机高30%，用于轿车可降低油耗30%

；排量：0.299L；压缩比：16.5:1；最大转矩：

18.4N·m/2000r/min；最大功率：

6.25kW(8.5PS)/4000r/min；发动机质量：26kg;发动机布置：中置横放；1升油耗概念车设计思路减轻质量镁合金的空间结构；碳素纤维合成材料的壳；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；车身总质量大约在74kg。第二章汽车的燃油经济性

第五节电动汽车的研究TDI是英文TurboDirectInjection的缩写，意为涡轮增压直接喷射（柴油发动机）。SDI是英文SuctionDirectInjection的缩写，意为自然吸气直接喷射（柴油发动机）。第二章汽车的燃油经济性

第五节电动汽车的研究新型汽车技术展望第二章汽车的燃油经济性

第五节电动汽车的研究电动汽车的类型纯电动汽车、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成电能的电化学发电器。燃料电池的效率是内燃机的2～3倍，无污染、无噪声，排出的是水。价格贵、体积质量较大；可靠性、环境适应性不高。燃料电池汽车纯电动汽车纯电动汽车是以蓄电池和电动机驱动的汽车。第二章汽车的燃油经济性

第五节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；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；3）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；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。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，根据动力源的数量以及动力系统结构形式的不同，可以分为串联式、并联式和混联式。第二章汽车的燃油经济性

第五节电动汽车的研究第二章汽车的燃油经济性

第五节电动汽车的研究三、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；2）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；3）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，进一步提高汽车的燃油经济性。第二章汽车的燃油经济性

第五节电动汽车的研究四、能量管理策略设定目标如下：1）使燃油经济性最优；2）使排放最低；3）使驱动系统的成本最小化；4）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