汽车的燃油经济性的评价指标(ppt 75页).ppt

第二章汽车的燃油经济性 燃油经济性 经济行驶的能力 保证动力性条件下 尽量少的燃油消耗量 燃油经济性好 降低汽车的使用费用 减少进口的石油量 节约石油资源 降低CO2等的排放 第二章汽车的燃油经济性 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 世界汽车工业发展永恒的主题是节能环保安全 第二章汽车的燃油经济性 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 在网上查找 京都议定书 的相关资料 至2005年2月 全球已有141个国家和地区签署该议定书 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 第二章汽车的燃油经济性 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 本节将介绍中国 欧洲及美国燃油经济性的评价指标 美国及日本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或MPG 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 思考 为什么要在一定运行工况下评价汽车的燃油经济性 燃油经济性的评价指标 第一节汽车燃油经济性的评价指标 第一节汽车燃油经济性的评价指标 1 等速工况 宝来轿车等速油耗1 8L6 4M 7 0A 90km h8 5M 9 2A 120km h1 8T6 1M 7 0A 90km h8 7M 9 2A 120km h 注 M代表手动挡汽车 A代表自动挡汽车 一定载荷下 以最高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量 第一节汽车燃油经济性的评价指标 1 等速工况 等速工况百公里油耗 循环行驶试验工况百公里油耗 或MPG 反映汽车实际的行驶情况 以L 100km计的1 3混合油耗为 第一节汽车燃油经济性的评价指标 2 循环行驶试验工况 1 欧洲经济委员会 ECE 第一节汽车燃油经济性的评价指标 2 美国环境保护局 EPA mile USgal 第一节汽车燃油经济性的评价指标 3 中国相关规定 第一节汽车燃油经济性的评价指标 3 中国相关规定 第一节汽车燃油经济性的评价指标 一些车型的百公里油耗 不同企业所给数据 运行工况不统一 第一节汽车燃油经济性的评价指标 第一节汽车燃油经济性的评价指标 汽车燃油消耗量的小结 排量大的车 油耗高 自重大的车 油耗高 城市油耗高于公路油耗 自动挡汽车的油耗高于手动挡汽车的油耗 思考 通过以上相关数据 可以得出哪些结论 第二章汽车的燃油经济性 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 第二节汽车燃油经济性的计算 发动机的万有特性图Pe n b 汽车功率平衡图Pe ua Pf Pw T ua 计算的基本依据 第二节汽车燃油经济性的计算 发动机负荷率低 b增大 第二节汽车燃油经济性的计算 等燃油消耗率曲线 发动机转速n 4000r min汽车的车速Ua 150km h发动机功率Pe 42kW燃油消耗率b 270g kW h 万有特性图 车速ua 燃油消耗率 燃油消耗量 发动机应提供的功率Pe 1 等速行驶工况燃油消耗量计算 第二节汽车燃油经济性的计算 单位时间内的燃油消耗量 第二节汽车燃油经济性的计算 Pe 阻力功率 kw b 燃油消耗率 燃油的密度 kg L g 重力加速度 m s2 汽油 g 6 96 7 15N L柴油 g 7 94 8 13N L 行程s m 车速ua Km h 所用时间t s 等速行驶sm燃油消耗量 等速百公里燃油消耗量 L 100km 第二节汽车燃油经济性的计算 发动机应提供的功率 滚动阻力功率 空气阻力功率 加速阻力功率 2 等加速行驶工况燃油消耗量的计算 第二节汽车燃油经济性的计算 将ua2 ua1分成若干个小区间 每个区间计算燃油消耗量 将所有区间的燃油消耗量相加 等加速行驶工况燃油消耗量 第二节汽车燃油经济性的计算 汽车行驶速度每增加1km h所需时间 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加速至ua1 1km h所需燃油量 从行驶初速度ua1 1km h再加速1km h所需燃油量 第二节汽车燃油经济性的计算 将所有区间的燃油消耗量相加 如第一个区间的燃油消耗量为 如第二个区间的燃油消耗量为 第二节汽车燃油经济性的计算 等加速行驶工况燃油消耗量 mL 等加速区间内行驶的距离 第二节汽车燃油经济性的计算 等减速行驶 发动机怠速状态 等减速行驶燃油消耗量 怠速燃油消耗率 mL s 等减速行驶时间 3 等减速行驶工况燃油消耗量的计算 第二节汽车燃油经济性的计算 减速时间t s 减速过程燃油消耗量 ml 怠速燃油消耗率 mL s 第二节汽车燃油经济性的计算 等减速过程行驶的距离 m 怠速停车燃油消耗量 怠速燃油消耗率 怠速停车时间 4 怠速停车时的燃油消耗量 第二节汽车燃油经济性的计算 循环工况 等速 等加速 怠速停车 等减速 百公里燃油消耗量 整个循环行驶的距离 5 整个循环工况的百公里燃油消耗量 整个循环过程燃油消耗量之和 第二节汽车燃油经济性的计算 第二章汽车的燃油经济性 本节将从使用和设计两方面分析影响汽车燃油经济性的因素 第三节影响汽车燃油经济性的因素 汽车等速百公里燃油消耗量 行驶阻力 第三节影响汽车燃油经济性的因素 33 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有以下三个 1 燃油消耗率b 1 发动机种类 设计制造水平 2 发动机的负荷率 2 行驶中消耗的发动机功率 或行驶阻力 F 降低汽车重量G 可以降低Ff 降低汽车CDA 可以降低空气阻力FW 减轻汽车质量 降低空气阻力有利于节省燃油 与总行驶阻力 F成正比 第三节影响汽车燃油经济性的因素 3 怠速油耗 附件油耗 制动能量损耗 改进发动机设计 改善用车交通环境可以提高汽车的燃油经济性 第三节影响汽车燃油经济性的因素 影响汽车燃油经济性的因素 汽车的使用 汽车的结构 第三节影响汽车燃油经济性的因素 低速时FW Ff 但负荷率 b 中等车速经济性相对较好 高速时负荷率 b 但FW Ff Qs 第三节影响汽车燃油经济性的因素 1 行驶车速 中速行驶较合理 一 使用方面 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 车速一定时 一定 用高挡 后备功率 负荷率 b Qs 第三节影响汽车燃油经济性的因素 2 挡位的选择 尽可能用高挡 货车以100t km计算成本 折算到每吨货物的油耗将降低 1 提高生产率30 50 2 降低油耗20 30 较大 带挂车运输时 带挂车运输 第三节影响汽车燃油经济性的因素 3 挂车的应用 发动机的负荷率增加 质量利用系数大 以L 100t km油耗下降 第三节影响汽车燃油经济性的因素 4 正确地保养与调整 二 汽车结构方面 1 缩减轿车总尺寸和减轻质量 第三节影响汽车燃油经济性的因素 Ff Fw Fi Fj 汽车越轻 油耗越低 柴油车的油耗明显低于汽油车 第三节影响汽车燃油经济性的因素 几种不同车型的油耗 第三节影响汽车燃油经济性的因素 思考 大型轿车G大 尺寸大 Ff FW 均大 装用大排量发动机 负荷率低 b大 致使Qs增大 为什么大型轿车油耗较高 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 降低油耗措施 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 第三节影响汽车燃油经济性的因素 微型车铝和复合材料 发动机 机械损耗 热损失 提高现有发动机的热效率和机械效率 扩大柴油发动机的应用范围 应用增压发动机 广泛采用电子计算机控制技术 65 化学能 第三节影响汽车燃油经济性的因素 2 发动机 主要途径 想一想 柴油机有哪些特点 提到柴油机时 人们想到的是黑烟 臭味和嘈杂的噪声 使用柴油发动机的拖拉机 坦克 轮船等给人粗大笨拙的印象 似乎难登大雅之堂 具有现代技术水平的柴油车 早已不是工作粗暴 吼声隆隆 黑烟滚滚的 墨斗鱼 形象 其性能与汽油车没有什么区别 第三节影响汽车燃油经济性的因素 柴油机可节能和降低排污 奔驰CLK双门跑车 第三节影响汽车燃油经济性的因素 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 第三节影响汽车燃油经济性的因素 我国一汽2002年推出捷达柴油轿车 但我国柴油硫含量高 使用中排放物的烟度和微粒排放量较大 目前我国柴油轿车有 捷达SDI 宝来TDI1 9L 奥迪A62 5TDI 开迪SDI 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 第三节影响汽车燃油经济性的因素 挡位越多 油耗越低 无级变速最理想 3 传动系 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 第三节影响汽车燃油经济性的因素 思考 为什么挡位越多越省油 1 发动机的最经济工况 最小燃油消耗特性 发动机负荷特性曲线的包络线是发动机提供一定功率时的最低燃油消耗率曲线 最低燃油消耗率曲线 利用发动机负荷特性曲线找到发动机提供一定功率 时最经济工况下的转速 n3 第三节影响汽车燃油经济性的因素 1 发动机的最经济工况 最小燃油消耗特性 把各功率下最经济工况运转的转速标明在外特性曲线图上 便得到 最小燃油消耗特性 A1A2A3 A1 A3 A2 Pe 第三节影响汽车燃油经济性的因素 最小燃油消耗特性曲线 2 变速器传动比与最小燃油消耗特性曲线的关系 n 车速 ua 一定时 燃油消耗率最低 bmin 时对应的发动机转速 第三节影响汽车燃油经济性的因素 A1 A3 A2 Pe n0 n1 n2 n3 n 车速 ua 一定时 燃油消耗率最低 bmin 时对应的发动机转速 第三节影响汽车燃油经济性的因素 A1 A3 A2 Pe n0 n1 n2 n3 当车速ua一定时 由发动机转速即可确定传动比 变速器以工作 汽车的燃油经济性最好 对于有级式变速器 挡数越多 发动机工作转速越接近 无级变速时可以做到任何车速下发动机都在最经济转速工作 2 变速器传动比与最小燃油消耗特性曲线的关系 3 无级变速器的调速特性 第三节影响汽车燃油经济性的因素 AB最大传动比 ED最小传动比 BC发动机转速为最大功率转速时 与车速的关系曲线 AE发动机最低转速时与车速的关系曲线 机械无级变速器 CVT 第三节影响汽车燃油经济性的因素 汽车的外形 轮胎 空气阻力系数 空气阻力 滚动阻力系数 滚动阻力 4 汽车外形与轮胎 第三节影响汽车燃油经济性的因素 第三节影响汽车燃油经济性的因素 汽车外形与燃油消耗 滚动阻力与燃油消耗 第三节影响汽车燃油经济性的因素 不同轮胎与燃油消耗 第三节影响汽车燃油经济性的因素 第五节电动汽车的研究 电动汽车 纯电动汽车 混合动力电动汽车 燃料电池电动汽车 主要方向 1 混合动力汽车与纯电动汽车相比 其主要优势 1 电池容量减少 降低整车质量 提高动力性 2 采用了辅助动力驱动 打破了纯电动汽车行驶里程短的限制 3 空调系统等附件由内燃机直接驱动 有充分的能源供应 保证了乘坐舒适性 4 辅助动力可以向储能装置提供能量 无需停车充电 不需要专用充电设施 5 混合动力电动汽车的电池组使用过程中是浅充浅放 延长电池的使用寿命 一 混合动力电动汽车特点 2 混合动力汽车节省燃油的潜在优势 1 制动能量回收 汽车减速滑行或紧急制动时 电动机处于发电机模式 回收部分在传统机械制动器中做为热能而消耗掉的制动能量 转化成电能储存于蓄电池中 2 消除怠速工况 或怠速工况大大减少 发动机可以在停车期间和减速制动期间关闭 消除了怠速工况 节省燃油 3 发动机排量减少 由于电动机的助力作用 使得发动机的额定功率减少 可使发动机运行在具有更高效率的较高负荷区 油耗减少 排放降低 且发动机重量更轻 有利于燃油经济性 4 电动机驱动 某些混合动力汽车的电动机可以单独驱动汽车起步加速 避免了发动机在低效区运行 混合动力汽车燃油经济性的限制因素 1 较高的重量 能量储存单元 电机和其他元件增加了混合动力汽车的重量 2 电力损失 混合动力汽车排放减少的原因 1 发动机燃油经济性的提高将使CO2排放减少 2 采用较小排量的发动机使HC和NOx降低 主要用途 城市公交车和大客车 1串联型混合动力汽车 二 混合动力电动汽车结构 发动机辅助型 串联型混合动力汽车的特点 1 发动机与驱动车轮无直接机械联系 发动机可以控制在最佳效率区或最低排放区运行 2 不需要离合器和变速器 或采用少级变速器 各部件布置灵活 3 电动机的电能由发电机和 或蓄电池提供 4 适用于在市内低速运行的工况 在繁华的市区 汽车在起步和低速时还可以关闭发动机 只利用电池进行功率输出 使汽车达到零排放要求 5 系统的负载能力完全取决于电动机的额定功率 而且电动机的转速不能太低或太高 否则效率很低 6 在发动机的机械能经发电机转化为电能 再由电动机转化为机械能的过程中 存在比较大的能量损失 另外 为了能够传递发动机最大功率 发电机的尺寸大 1 汽车起动 加速行驶 正常行驶工况发动机通过发电机和蓄电池向电动机提供电能 驱动车轮行驶 在市区起步和低速行驶时还可以关闭发动机 只利用电池向电动机提供电能 达到零排放要求 2 轻载充电工况当电池SOC低于设定值时 发动机的一部分功率将通过发电机和功率转换器向电池充电 另一部分则向电动机提供电能 3 减速制动工况电动机作为发电机 将驱动轮的动能转化为电能向电池充电 4 停车充电工况停车时 如果电池SOC低于设定值时 发动机通过发电机和功率转换器向电池充电 串联型混合动力汽车的工作模式 并联型混合动力汽车 并联型混合动力汽车的特点 1 发动机和电动机可以单独驱动或者联合驱动车轮 2 不需要额外的发电机 减少了整车净重和成本 3 发动机和电动机的功率比串联型的小 4 发动机和驱动轮直接机械连接 减少了电能转化的损失 但是发动机必须在一个较宽的转速范围内工作 对汽车的排放和油耗不利 5 最适合于汽车在中 高速稳定行驶的工况 而在其它的行驶工况 由于发动机不在其最佳的工作区域内运行 发动机的油耗和排污指标不如串联型 主要用途 轿车 货车 SUV 电力辅助型 并