吉林大学汽车理论第二章燃料经济性

汽车燃料经济性FuelEconomy第二章5/13/2023第一页，共四十二页。2汽车燃料经济性FuelEconomy2.1

汽车燃料经济性评价指标

FEevaluationindex2.2

汽车燃料经济性计算

FECalculation2.3

影响汽车燃料经济性因素EffectsoffactorsonFE5/13/2023第二页，共四十二页。汽车使用经济性汽车使用经济性是一种使用性能,是指汽车为完成单位运输量所支付最少费用的能力。它是评价汽车运输企业经营经济效果的综合性指标。在我国营运汽车的平均运输成本中，汽车运行材料(燃料、润滑油、轮胎、制动液、防冻液、制冷剂等)费所占比率最大(40％以上)。其消耗和节约的研究，对提高汽车使用经济性具有重要作用。5/13/2023第三页，共四十二页。TheautofueleconomyinoperationTheautofueleconomyinoperationItisakindofusagefunction,meansautoforcompletingtheabilityoftheminimalexpensesthatpaytheunittransportquantity.Itiscomprehensiveindexthatevaluatestheautotransportenterprisetoconducttheeconomicgains.Intheaveragetransportcostoftheourcountryoperationauto,theautocirculatestheratiothatthematerialfee(fuelfee,lubricant,thetirefee...etc.)havebiggest(40%isabove).Itconsumeandeconomicalresearch,havetheimportantfunctiontowardsraisingtheautofueleconomyinoperation.5/13/2023第四页，共四十二页。在当前和今后相当长的一段时期,汽车燃料仍将以石油产品为主。例如,西欧工业发达国家交通运输消耗石油产品的34～45％；美国交通运输部门消耗国内石油产品的52％；我国交通运输和邮电通讯业石油产品消耗约占总量的16％,每年消耗的汽油占其总消耗量的36％,柴油约占27％。2000年我国汽车运输用油料缺口约2000万吨,汽车用汽油和柴油缺口分别达25％和60％。2.1汽车燃料经济性评价指标5/13/2023第五页，共四十二页。FEevaluationindexAtcurrentandverylongtermfromnow,theautofuelstillwillregardthepetroleumproductsasprinciple.Forexample,theindustryflourishingandnationaltransportationofWesternEuropeconsumes34-45%ofthepetroleumproduct;TheAmericantransportationsectionconsumes52%ofthelocalpetroleumproduct;Thepetroleumproductthatthetransportationandthepostandtelecommunicationindustriesoftheourcountryconsumeabouthas16%ofitstotalamount,thegasolineconsumeannuallyhas36%ofitstotaldepletionquantity,thedieselabouthas27%.In2000ourcountryautothetransportanticipatestheindentationwiththeoilabout20milliontons,theautoamountto25%and60%srespectivelywiththegasolineandthedieselindentations.5/13/2023第六页，共四十二页。汽车运输油耗占运输成本的20％以上。采用燃油税改代原有养路费征稽，是和国际惯例接轨的重大举措，有利于我国运输车辆总体提高效益，有利于促进汽车技术进步。但与按车型征收规定养路费相比，征收燃油税的办法使得专业运输车辆的燃料成本大幅度增加。据某地区专业运输业统计，改收燃油附加费同原有的养路费相比成本增加37.5％～44.5％，甚至高达60％以上。5/13/2023第七页，共四十二页。Theautotransportoilconsumestohave20%oftransportthecostabove.Adoptthefueltaxchangesthegenerationtokeepthetravelexpensestoadvertisefortheoriginallypossessed,istoraisethemeasureswiththegravenessthatinternationalusualpracticeBEinlinewith,beadvantageoustothetotalexaltationperformanceoftheourcountryconveyancevehicle,beadvantageoustopromotingtheautotechniqueprogress.Butwithpressthecartypetocollectprovisiontokeepthetravelexpensestocompare,collectthewayofthefueltaxtomaketheprofessiontransportthesignificantincrementofthefuelcostofthevehicle.Statisticsaccordingtotheareaofthecertainplace,changetocollectthefuelsurchargetokeepthetravelexpensestocomparethecosttoincrease37.5%～44.5%togetherandoriginallypossessed,evenbeupto60%above.5/13/2023第八页，共四十二页。

实行养路费、过路费、过桥费和运管费四费合一，用燃油附加费替代后，某省汽运公司燃料附加费率达60％，增加支出1320万元。出租公司原缴纳养路费220元/车，改为燃料附加费后费用增至1170元/车，仅此项就增加费用4.3倍。燃油附加费代替养路费后，必将推动汽车更新和换代的步伐。节约燃料就意味着汽车运输成本的降低和经济效益的提高。研究汽车燃料经济性显然对汽车节能的意义重大。同1970年相比，1993年美国汽车平均油耗下降33％。为此，世界各国都把降低汽车能耗(3L/100km)作为一项基本国策，并将成为汽车制造业和交通运输行业的重要课题。5/13/2023第九页，共四十二页。Theexecutionkeepstheroadfee,thespecialroadtravelfeeandthebridgefeethattakefourfeestouniteasone,afterusingthefuelsurchargetoactfor,thesomeprovincevaporcarriestheadditionalfeerateofthecompanyfueltoamountto60%,increasingtoexpend13,2milliondollars.Thefor-rentcompanypaystokeep220oftravelexpensesatfirst,theexpensesincreasesto1170afterchangingforthefuelsurcharge,onlythisandnomoreitemincrementexpenses4.300%.Afterthefuelsurchargereplacetokeepthetravelexpenses,necessarilythespeedthatthepushautorenewsandchangesthegeneration.So,theFEmeansthattheautotransportcostlower,theexaltationoftheeconomicperformance.Obviously,theresearchautoFEtothemeaningthatautoeconomizeonenergy-saving,forexample,comparedin1970together,in1993Americanautomobileaveragetheoilconsumedtodescend33%.Forthis,internationalcommunityalllowertheautoandcanconsume(3L/100km)tobeabasicnationalpolicies,andbecomeimportanttopicoftheautomanufacturingindustryandthetransportationprofession.5/13/2023第十页，共四十二页。

汽车发动机燃料经济性。通常由有效燃料消耗率be(ge)

或有效效率ηe来评价。因其不能反映发动机在具体汽车上的功率利用情况及行驶条件的影响。汽车发动机燃料经济性不能直接用于评价整车的燃料经济性。

汽车燃料经济性是指汽车以最少的燃料消耗完成单位运输工作量的能力。它是汽车的主要使用性能之一。2.1.1汽车燃油经济性评价指标5/13/2023第十一页，共四十二页。①常选取单位行程的燃料消耗量L/100km，或单位运输工作量的燃料消耗量L/100tkm或L/kpkm。

前者用于比较相同容量的汽车燃料经济性，也可用于分析不同部件(如发动机、传动系等)装在同一种汽车上对汽车燃料经济性的影响；后者常用于比较和评价不同容载量的汽车燃料经济性。其数值越大，汽车燃料经济性越差。②汽车燃料经济性也可用单位量燃料消耗汽车所经过的行程，km/L作为评价指标，称为汽车燃料经济性因数。美国采用每加仑燃料能行驶的英里数MPG。其数值越大，汽车燃料经济性越好。评价指标5/13/2023第十二页，共四十二页。

由于汽车在使用过程中，载荷和道路条件对汽车燃料的消耗影响很大，也可采用燃料消耗量Q(单位为L/100km)与有效载荷G

(单位为t)之间的关系曲线，评价在不同道路条件下的汽车燃料经济性，称之为平均燃料运行消耗特性。5/13/2023第十三页，共四十二页。

测定汽车燃料经济性的试验方法有多种。根据对各种使用因素的控制程度，试验方法分类：

不加控制的道路试验；控制的道路试验；道路循环试验(包括等速油耗、加速油耗、制动油耗、怠速油耗等)；在室内实验，如汽车底盘测功机(即转鼓试验台)上的循环试验。2.1.2汽车燃料经济性试验方法5/13/2023第十四页，共四十二页。对各个影响因素都不加以控制的试验方法，称为“不加控制的道路试验”。试验条件中，对被试车辆的维护、调整规范以及所用燃料、润滑材料的规格有明确的规定。由于各种使用因素的随机变化，要获得分散度小的数据是困难的，须用车队进行长距离(1～1.6万km)的试验，才能获得可信度较高的数据。这种试验是一种非常接近实际情况的试验，反映了车辆类型、道路条件、交通量、装载质量以及气候等因素对汽车燃料经济性的影响，适用于全面评价汽车使用燃料经济性。但这种试验持续时间很长，试验费用巨大，很少采用。5/13/2023第十五页，共四十二页。我国过去汽车运输企业采用“使用油耗试验”就是一种“不加控制的道路试验”。即在一个地区某汽车运输企业中，把试验车辆投入实际使用，在运行中认真记录汽车行驶里程与油耗量，最后确定平均油耗量。这种试验结果能较好地反映车队的实际情况，但难以真正做到准确地测量，同时也浪费时间。它仅适合车型单一的运输企业使用。5/13/2023第十六页，共四十二页。在道路试验中测量油耗时，若维持一个或几个因素不变，则称作控制的道路试验。例如，我国海南试验站进行的汽车试验规定，应在一般路面、恶劣路面和山区公路上测量百公里油耗。试验规范对试验路线有较明确的规定。这种实验除了大致规定了平均速度外，对试验中的交通情况、驾驶习惯以及气温、风速等并无规定。这就是一种控制的道路试验。这种汽车试验在国内外是在汽车试验场的专用道路上进行类似的油耗试验。5/13/2023第十七页，共四十二页。

完全按规定的车速-时间规范进行的汽车试验方法被称为循环试验。规范中规定了换档时刻、制动时间、行车速度、加速度、制动减速度等数值。等速行驶油耗试验和怠速油耗试验是两种最简单的循环试验方法。

等速行驶百公里油耗试验是一种广泛采用的、最简单的道路循环试验。它不能全面反映汽车运行燃料经济性，只能作为一种比较性的相对指标。等速燃料经济性试验缺乏有关动力性要求的检验指标，容易造成试验汽车动力性要求与燃料经济性匹配不合理的现象；它也不能反映汽车实际行驶中频繁出现的加速、减速等工况。5/13/2023第十八页，共四十二页。等速百公里燃料经济性试验规范规定：良好路面,纵坡0.3％,测量路段长度500m或1000m。气温0～35℃,气压740～770mmHg,相对湿度风速<3m/s。汽车技术状况良好。试验前,汽车须充分预热,发动机出水温度80～90℃,变速器及驱动桥润滑油温度50℃。汽车用最高档等速行驶,从车速20km/h开始,以速度间隔10km/h的整倍数,直至该档最高车速的80％,至少测定5点。测定通过测量段的耗油量和时间。每种车速往返试验各两次,两次试验之间的时间间隔应尽可能地缩短,以保持稳定的热状况。往返共4次试验结果的油耗量差值不应超过±5％,取4次试验平均值为等速行驶的耗油量。5/13/2023第十九页，共四十二页。室内试验可不受外界气候条件限制；由于能控制试验条件，周围环境影响的修正系数可减到最少；若能控制室温，则可对不同气温条件的汽车工况进行模拟试验；室内便于控制行驶状况，故能采用符合实际的复杂循环；可同时进行燃料经济性与排气污染试验；能采用多种测量油耗的方法。汽车底盘测功机测量油耗的重复性好，日益受到重视。不易准确地确定道路滚动阻力与汽车空气阻力；冷却风扇的冷却气流与道路行驶的实际情况有差异；难以给出准确的惯性阻力。测功机测试油耗的优点5/13/2023第二十页，共四十二页。2.2汽车燃料经济性的计算方法

1.等速行驶工况燃油消耗量的计算

燃油消耗率ge：万有特性图上的等燃油消耗率曲线5/13/2023第二十一页，共四十二页。发动机万有特性(等高线)EnginepoweroutputPe,kWEnginespeedn,r/minMVvelocity,km/hEnginespeedcharacteristicswithconstantspecificfuelconsumption5/13/2023第二十二页，共四十二页。单位时间油耗：5/13/2023第二十三页，共四十二页。2.加速行驶工况燃油消耗量的计算5/13/2023第二十四页，共四十二页。5/13/2023第二十五页，共四十二页。3.等减速行驶工况燃油消耗的计算5/13/2023第二十六页，共四十二页。4.怠速停车时的燃油消耗量5.整个循环工况的百公里燃油消耗量5/13/2023第二十七页，共四十二页。2.3燃油经济性的影响因素5/13/2023第二十八页，共四十二页。轿车燃料化学能与汽车耗能平衡图EPA75EPA755/13/2023第二十九页，共四十二页。汽车速度:中等负荷为佳(60-90km/h)档位：高档位为佳挂车(货车)：负荷增加和质量利用系数增加维护与调整：汽车技术状况,如前束、滑行距离、制动系发咬、轮胎气压、点火提前角、混合气浓度等。使用方面5/13/2023第三十页，共四十二页。等速百公里油耗60-90km/hMVspeedFuelConsumptionatconstantspeedQs(L/100km)3rdGear4thGear5thGear5/13/2023第三十一页，共四十二页。汽车结构轻量化：小型化、紧凑化以及使用轻型材料，如铝材和塑料，即增加质量利用系数。发动机改进：提高热效率和机械效率扩大发动机工作区域发动机增压发动机电控（点火、供油、配气）

混合动力驱动传动系：增加档位数、无级变速器、双离合器外形和轮胎：降低CD、子午线轮胎、适当↑胎压5/13/2023第三十二页，共四十二页。FEforUrbanDrivingCycleHybriddrivetrain5/13/2023第三十三页，共四十二页。最小燃油消耗特性：发动机负荷特性曲线族的包络线是发动机提供一定功率(负荷率)时的最低燃油消耗率曲线。利用这条包络线就可找出发动机提供一定功率时的最经济工况（负荷和转速）。把各功率下最经济工况的转速和负荷率标明在外特性曲线图上，便得到最低燃油消耗特性。5/13/2023第三十四页，共四十二页。Enginespecificfuelconsumptionge,g/kW·hEnginepoweroutputPe,kW5/13/2023第三十五页，共四十二页。Enginespeedn,r/minEnginepoweroutputPe,

kWMin.specificfuelconsumptionge,g/k