第二章 汽车的燃油经济性

第二章汽车的燃油经济性燃油经济性好：

可以降低汽车的使用费用、节省石油资源；降低CO2(温室效应气体)的排放量。减少排放污染节约燃料、保护环境燃油经济性：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。第二章汽车的燃油经济性

本章要点基本概念:

汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价方法试验循环重点内容:

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第一节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。我国及欧洲：行驶100km所消耗的燃油升数，单位为L/100km。美国：每加仑燃油能行驶的英里数，单位为MPG或mile/USgal。日本：每升燃油能行驶的公里数，Km/L第一节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)下，以最高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。常测出每隔10km/h或20km/h速度间隔的等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，用来评价汽车的燃油经济性。汽车等速百公里燃油消耗量曲线二、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，特别是在市区行驶中频繁出现的加速、减速、怠速停车等工况。

循环工况规定了车速—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(转鼓试验台)上进行测试。二、循环行驶工况百公里燃油消耗量1.欧洲经济委员会二、循环行驶工况百公里燃油消耗量1.欧洲经济委员会二、循环行驶工况百公里燃油消耗量1.欧洲经济委员会2.美国2.美国3.日本2005年前10工况运转循环3.日本2005年后10-15工况运转循环4.中国商用车4.中国4.中国轻型汽车循环与污染物排放测量相同

（国4标准，2010.7.1起）1.欧洲经济委员会（ECE）

三、综合燃油消耗量以L/100km计的1/3混合油耗为2.美国环境保护局(EPA)

要测量城市循环工况（UDDS）及公路循环工况（HWFET）的燃油经济性（单位为每加仑燃油汽车行驶英里数mile/gal），并按下式计算综合燃油经济性：三、综合燃油消耗量四、燃油经济性标准

所谓“公司平均燃油经济性”（CAFE—CorporateAverageFuelEconomy），以英里/加仑为单位。每个制造厂每年销售的各型轿车或轻型货车，以其所占总销售量的百分比作为加权系数，乘以该型车辆的燃油经济性，再将各车型的加权燃油经济性总加起来，得到该厂的总平均燃油经济性值，此值应满足法规限值的要求。1.美国油耗法规“公司平均燃油经济性”（CAFE）四、燃油经济性标准2007年底新标准通过，到2020年达到35mpg,约6.7L/100Km10.27L/100Km四、燃油经济性标准2009年5月19日，美国总统奥巴马在白宫宣布了限制汽车温室气体排放和油耗的新法规，要求在2016年公司平均燃油经济性（CAFE）达到35.5英里/加仑，即在2007年水平基础上提高42%。这对汽车业是一个更大的挑战，因为美国2007年底通过的法律仅要求在2020年达到35英里/加仑，仅提高40%。奥巴马的讲话清楚地表明美国汽车业今后十年的发展战略重点是“节油和减少温室气体排放”。

1.美国油耗法规“公司平均燃油经济性”（CAFE）四、燃油经济性标准

日本在其质量段范围内采用CAFE

方法，即某一汽车厂在某一质量段内销售的汽车，只要各车型的加权油耗的总和满足该质量段的限值要求即可。2.日本的汽车燃油经济性标准四、燃油经济性标准2.日本的汽车燃油经济性标准6.25L/100Km四、燃油经济性标准四、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单位：L/100km执行日期

新认证车第一阶段的执行日期为2005年7月1日第二阶段的执行日期为2008年1月1日

在生产车第一阶段的执行日期为2006年7月1日第二阶段的执行日期为2009年1月1日GB19578-2004四、燃油经济性标准序号商标产品型号及名称整备质量(kg)燃料消耗量（L/100km）标准限值综合值1东风标致牌DC7146A206轿车10508.36.402东风雪铁龙牌DC7148A轿车10408.36.403东风标致牌DC7164C307轿车(自动档)132410.78.504东风标致牌DC7164C307轿车(手动档)12939.57.8020061103四、燃油经济性标准四、燃油经济性标准四、燃油经济性标准节能汽车推广补贴政策（1.6升及以下乘用车）第一阶段：2010年6月1日—2011年9月30第二阶段：2011年10月1日—四、燃油经济性标准节能汽车推广补贴政策（1.6升及以下乘用车）第一阶段：2010年6月1日—2011年9月30第二阶段：2011年10月1日—

补贴范围从百公里平均油耗6.9升，降到6.3升，原有420多款销售享受补贴的车型，仅有37款能继续得到3千元的补贴。影响？第二节汽车燃油经济性的计算1、等速行驶工况燃油消耗量的计算

根据等速行驶车速ua及阻力功率P，在万有特性图上（利用插值法）可确定相应的燃油消耗率b。b=?第二节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油消耗量Qt（单位为mL/s）为b——燃油消耗率(g/kW·h）——燃油的密度（kg/L）g——重力加速度（m/s2）整个等速过程行经s(m)的燃油消耗量Q为（mL）燃油重度N/L

把加速过程分割为若干个区间,每个区间的燃油消耗量可根据其平均的单位时间燃油消耗量与行驶时间之积来求得。折算成等速百公里燃油消耗量为2.等加速行驶工况燃油消耗量的计算

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Qt（mL/s）汽车速度每增加1km/h所需时间为△t（s）

从汽车行驶初速ua1加速至ua1+1km/h所需燃油量

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sa（m）为（mL）同理，每个区间的燃油消耗量为（mL）

3.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，发动机处于强制怠速状态，其油耗量即为正常怠速油耗Qi。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t（s）为

其中，ua2、ua3为起始及减速终了时的车速（km/h）；du/dtd为减速度（m/s2）。

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（mL）为

Qi-单位时间怠速燃油消耗量(mL/s)

减速区段内汽车行驶的距离（m）为

4.怠速停车时的燃油消耗量若怠速停车时间为ts（s），则燃油消耗量(mL)为

Qid=Qits

5.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（L/100km）为其中，Q为所有过程油耗量之和（mL）；s为整个循环的行驶距离（m）。第三节影响汽车燃油经济性的因素

其中，C—常数；F—行驶阻力发动机的燃油消耗率，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负荷率有关。还与工况及附件使用有关。汽车等速百公里燃油消耗量可表示为第三节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一、使用方面（一）行驶车速

由发动机外特性曲线可知,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迅速增加。（二）档位选择

应尽量使用高档位。

（三）挂车的应用

货车拖挂挂车，使油耗降低（按100t•km计算）。原因有二个：带挂车后阻力增加，发动机的负荷率增加，使燃油消耗率b下降；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。（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行驶阻力,所以对百公里油耗有相当的影响。二、汽车结构方面（一）缩减轿车总尺寸和减轻质量轿车质量减少10%，可节油3-4%。应用轻质材料、复合材料。思考大型轿车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AudiA8采用全铝承载式车身，质量减轻15％，百公里油耗降低5%～8%。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74kg；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。二、汽车结构方面（二）发动机（1）提高现有汽油发动机的热效率与机械效率；（2）扩大柴油发动机的应用范围；（3）增压技术；（4）电控制技术。车型发动机排量/L最高车速加速时间/s油耗量270CDIL5（柴油）2.6852309.26.74240V6（汽油）2.5972369.210.8柴油机可节能和降低排污奔驰CLK双门跑车单缸SDI柴油发动机；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;中置横放。1升油耗概念车发动机柴油机热效率比汽油机高30%；用于轿车可降低油耗30%；在西欧新注册的汽车中，2001年柴油车的份额为32%，2005年柴油车的份额上升到了49.5%。二、汽车结构方面（三）传动系（1）主减速器传动比i0：影响常用车速下的油耗。（2）传动效率的影响（3）档数的影响增加档位数：轿车5-6，中型货车6-7，重型货车10-16档采用无级变速器：在任何车速下使发动机处于经济工作区。二、汽车结构方面采用无级变速器二、汽车结构方面（四）汽车外形与轮胎

（1）降低CD值是节油的有效途经

二、汽车结构方面（四）汽车外形与轮胎

（2）轮胎滚动阻力系数f减小10%，节油0.6-1.2%。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。现在公认子午线轮胎的综合性能最好。不同轮胎与燃油消耗第四节新一代高效率节能汽车的研究1.原因

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题。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、CO2排放量小。因此，当前汽车技术发展动向常概括为“高效率、低排放、性能优、价格低”。其中的性能是指除去燃油经济性以外的其他各种性能。第四节新一代高效率节能汽车的研究2.PNGV

美国于1997年，在联邦政府的支持下，成立了“新一代汽车伙伴关系”

(PartnershipforANewGenerationofVehicles)。PNGV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，联合开发研制美国新一代汽车的合作组织。PNGV的目标是要求三大公司在2004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EPA循环工况测得的燃油经济性指标提高3倍，即提高到80mile／USgal（相当于3L/100km）。第四节新一代高效率节能汽车的研究2.PNGV

为达到PNGV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、空气阻力系数及附属设备能耗等。第四节新一代高效率节能汽车的研究3.混合动力电动汽车效率高的原因

（1）混合动