3.3影响汽车燃油经济性的主要因素ppt课件

第三节影响汽车燃油经济性的因素 C为常数 F行驶阻力 F Ff Fw等速百公里燃油消耗量正比于等速行驶时的行驶阻力和有效燃油消耗率 反比于传动效率 发动机的有效燃油消耗率与两个因素有关 即发动机的种类 设计制造水平和汽车行驶时的发动机负荷率 发动机负荷率低时 有效燃油消耗率的值显著增大 汽车的燃油经济性的影响包括汽车结构因素和使用因素 汽车等速百公里燃油消耗量为 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 Pe与总行驶阻力 F成正比 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 发动机的热效率直接影响有效燃油消耗率 影响汽车的燃油消耗量 凡是对发动机的燃烧过程和热功转换效率有影响的因素 都对汽车的燃油经济性有重要影响 这些因素包括 发动机的种类 设计与制造水平 负荷率的大小及使用方法等 1 发动机结构因素 1 汽车结构因素的影响 1 发动机种类与汽油机相比 柴油机的热效率高 有效燃油消耗率较低 特别是在部分负荷时 柴油机的有效燃油消耗率比汽油机低得多 现在柴油车的百公里燃油消耗量 按容量计算 比汽油车要节省20 50 而且柴油价格低廉 在柴油机的性能不断改进之后 扩大柴油机的使用范围是当前的发展趋势 2 发动机的压缩比压缩比增大 热效率提高 动力性提高 燃油消耗率降低 汽油机压缩比的提高主要受爆震的限制 压缩比过高会引起爆燃和表面点火 而且会引起严重的排气污染 控制排气中的有害气体成分 特别是在高温高压条件下NOx的产生 迫使汽油机的压缩比限制在9以下 改进燃烧室和进气系统 提高发动机结构的爆震极限 使用爆震传感器 自动延迟点火提前角 采用掺水燃烧抗爆技术 开发高辛烷值汽油等都是提高压缩比的措施 3 改善发动机燃烧过程改进燃烧室形状 采用稀薄混合气分层燃烧技术 利用电控燃油喷射系统精确控制供油量等措施可改善汽油机的燃烧过程 稀混合气可以提高燃油经济性的原因是 汽油分子有更多的机会与空气中的氧分子接触 便于完全燃烧 同时 燃烧后最高温度和压力低 传热损失较少 可以增大压缩比 提高热效率 若混合气过稀 燃烧速度过于缓慢 燃烧速度下降 发热量及热效率下降 同时 混合气过稀 个别缸失火的概率增大 燃用稀混合气的主要技术措施有 加快燃烧速度 提高点火能量 适当增大点火提前角 延长火花持续时间 清除火花塞附近的废气 汽油充分雾化等 当前采取的主要措施是快速燃烧技术 为了燃用稀混合气 还可以采用分层充气技术 空燃比可达18以上 既能显著提高燃油经济性 又可降低排放污染 4 改善进 排气系统目的 降低进气阻力和排气干扰 提高充气效率 进气管应有足够流通截面 表面光洁 连接处平整 并应减少气流转折以及截面突变 以减少气流的局部阻力 进气门处局部阻力最大 采用多气门结构 可以增加进气充量 进气管断面形状和尺寸 对燃油的雾化 蒸发和分配影响很大 5 选择合理的配气相位配气相位的持续角较宽时 发动机在高速时充气特性好 而低速时则充气特性差 持续角窄时 则反之 适当的排气相位角可充分利用气流的惯性以及排气系统压力波动进行充气 6 负荷率由发动机的负荷特性可知 在转速一定的条件下 负荷率较高时 汽油机在加浓装置起作用之前 有效燃油消耗率较低 发动机中等转速 较高负荷率下工作时 其燃油经济性较好 根据实验 一般汽车在良好水平路面上以常用速度行驶时 只利用到相应转速下最大功率的50 60 等于发动机最大功率的20 左右 汽车在实际使用中的大部分时间内 发动机的负荷都是较低的 在保证动力性足够的前提下 汽车上不宜装用功率过大的发动机 以提高发动机的功率利用率 降低汽车的耗油量 在使用中 应力求提高发动机的负荷率 2 传动系的影响 汽车传动系的挡数 传动比及传动系效率对汽车燃油经济性都有很大影响 为了降低汽车的燃油消耗量 不仅希望发动机的有效燃油消耗率尽可能低 而且还希望发动机工作在特性曲线的最佳有效比油耗区域内 传动系的传动比 主要是变速器的传动比 影响发动机工作特性曲线与汽车行驶阻力之间的匹配 传动系的传动比应使发动机在经济工况下工作 1 变速器档位数在一定的行驶条件下 变速器应尽量用较高挡位 在良好水平路面上 在某些速度下 既可用最高挡行驶 又可用次高挡行驶 采用高速挡行驶比较省油 在相同车速 相同行驶阻力功率的情况下 采用高速挡行驶时 车的行驶阻力不变 而当发动机输出功率相同时 高速挡的后备功率小 发动机的负荷率高 有效比油耗低 所以 此时车的百公里燃油消耗量较小 因此 能够用高速挡行驶时 应尽量用高速挡行驶 但应注意节气门开度不应过大 以避免化油器的加浓装置起作用 有级变速器的挡位增多以后 可根据汽车行驶阻力的变化选择恰当的挡位 使发动机处于经济工况下工作的机会增多 因此 近年来轿车装用五挡变速器的也日增多 重型汽车和牵引车的传动系挡数可多达10 12个 有利于改善汽车的燃油经济性 但挡位数过多 会使变速器或传动系结构复杂 操作不便 如果无级变速器的传动效率与机械式有级变速器同样高 则采用无级变速器最理想 它可使发动机的工作特性与汽车的行驶工况始终达到最佳的匹配 2 超速挡的应用传动系直接挡的总减速比 主减速器传动比 是根据良好水平路面上的功率平衡图及直接挡要求的动力因数来选择的 这样选择的传动比 在中等车速下行驶时 节气门开度仍然不大 发动机的燃油消耗率较高 为了改善良好水平路面上行驶时的燃油经济性 通常不改变主减速器传动比 而在变速器中设一个传动比小于1的超速挡 在相同的车速和道路条件下 用超速挡比用直接挡时发动机的转速低 负荷率高 故燃油消耗率下降 因而可降低汽车的百公里燃油消耗量 3 主减速器传动比的影响较小的主减速比 在相同的车速和道路条件下 可以提高汽车负荷率 降低燃油消耗 但主减速比过小 动力性不足 会经常使用较低挡的档位 使燃油消耗率增大 4 传动系的机械效率机械效率越高 功率损失越小 燃油经济性越好 5 传动比与发动机的匹配为了判断传动比与发动机匹配是否合理 可以把发动机的常用工况区与发动机万有特性图画在同一坐标系上 考察接近 重叠 情况 3 汽车质量的影响汽车的滚动阻力 上坡阻力和加速阻力均与汽车总质量成正比 当汽车载质量或拖挂质量增加时 汽车单位行驶里程的燃油消耗量增加 载质量增加使发动机的负荷率提高 因而有效燃油消耗率减小 汽车单位运输工作量的燃油消耗量减小 所以 减轻汽车的自身质量和增大汽车的载质量或拖带质量 都能改善汽车的燃油经济性 汽车的载质量与空车质量之比me m0称为汽车的质量利用系数 me m0越大 汽车的燃油经济性越好 me m0约为1 5 2 6 降低汽车的燃油消耗量 汽车向轻量化 小型化发展 如采用前轮驱动 使用高强度钢 铝合金 树脂 塑料等轻质材料制造汽车零部件以减轻自身质量 4 空气阻力系数和汽车迎风面积的影响空气阻力分别与汽车的迎风面积 空气阻力系数 车速的平方成正比 车速越高 空气阻力占整个行驶阻力的比例越大 因此 用降低空气阻力来提高燃油经济性 在高速行驶时 效果尤为显著 降低空气阻力系数的方法主要是使车身形状近于流线型 并去掉车身表面的凸起部分 现在一般轿车空气阻力系数为0 4左右 进行优化设计 去掉车身外表面和窗玻璃之间的凸起 表面光滑化 车身底面平整化 减少轮胎鼓包的高低不平等 可使空气阻力系数降低到0 22 如果以130km h等速行驶做比较 把现在的一般空气阻力系数0 44改善到0 22 可以提高燃油经济性27 未来实际使用的轿车的空气阻力系数可达0 2 5 滚动阻力系数的影响滚动阻力和空气阻力一样是汽车需要经常克服的阻力 已知滚动阻力和滚动阻力系数成正比 应力求减小滚动阻力系数 减小滚动阻力的方法有 采用子午线轮胎 采用耗能少的车轮侧面设计 改进橡胶材料等 子午线轮胎的滚动阻力较斜交轮胎大幅度减小 而且速度越高 差别越大 子午线轮胎的综合性能最好 比斜交轮胎可节油6 8 因而子午线胎逐渐被广泛采用 正确执行汽车的保修规范 正确保养和调整可以提高发动机性能并降低汽车的行驶阻力 合理选用并不断改进化油器结构 对化油器进行检验和重新调整 以提供理想的混合气成分并改善混合气形成 可以提高汽车的燃油经济性 早在20世纪70年代 我国的汽车使用部门就已研制出各种化油器节油装置 其中不少设计合理 节油效果明显 如现在广泛采用的三重喉管 怠速节油器等 汽油机点火系的技术状况 如点火能量 点火提前角和火花塞型号等 都对燃烧过程有很大的影响 因而会影响汽车的燃油经济性 1 汽车的技术状况 2 汽车使用因素的影响 汽车底盘的技术状况与保养 调整的关系很大 正确调整传动系齿轮传动副的啮合间隙 轴承和油封的紧度 以及正常的润滑可以大大提高传动系效率 前轮定位 制动器的正确调整可以减小汽车的行驶阻力 轮胎气压对滚动阻力系数影响很大 若轮胎气压降低30 以40km h的速度行驶 轿车油耗增加5 10 柴油载货汽车油耗增加20 25 国外十分重视检查轮胎气压 实行监测仪器仪表化 并研制了胎压警报装置 当胎压低于标准值时 胎压警报装置发出信号 通知驾驶员 燃料和润滑油的质量对汽车的燃油消耗量也有很大影响 正确地驾驶操作可以大大降低汽车的燃油消耗量 保持正常的发动机水温和机油温度 一般发动机水温80 90 有利于降低油耗 发动机水温过高容易引起燃烧不正常 致使发动机功率下降 油耗增加 发动机水温过低 则使冷却损失增加 机油黏度过高 机件运动阻力增加 因而燃油消耗量也增加 试验表明 发动机当水温由95 降到75 时 燃油消耗量约增加3 5 传动系各总成的温度应保持正常 其温度过低时传动系功率损失增加 因而使汽车的燃油消耗量增加 冬季使用的汽车进行预热 十分必要 2 驾驶操作技术水平 使汽车以接近于各挡位的经济车速行驶 并且 在有条件采用高速挡时 尽量采用高速挡行驶 均可降低汽车的燃油消耗量 合理利用加速 滑行的行驶方法 在相同的平均速度下 加速 滑行比等速行驶省油 加速时用大节气门开度工作 以加浓装置不参加工作为限 可以提高发动机的负荷率 合燃油消耗量尽量低 加速时提高了汽车的动能 在脱挡滑行时 这部分动能释放出来用以克服行驶阻力 加速时要确保行车安全 滑行时发动机不应熄火 对于气压制动及真空加力制动的汽车 熄火滑行不利于安全可靠的制动 而且熄火后省下的油 在发动机重新起动时又被消耗掉 驾驶操作还要做到脚轻手快 起步及行驶中要缓加速 换挡要敏捷 同时应安全 合理地使用制动 发动机冷却风扇采用风扇离合器 根据发动机工作温度调节供给冷却系的风量 既可减少驱动附件的动力消耗 又可缩短发动机的预热时间 在北方有明显的节油效果 道路条件对汽车的燃油消耗量的影响很大 不同路面的道路阻力系数相差颇大 汽车在一定的总质量和挡位下 在不同的道路条件下 测定其等速行驶百公里耗油量 通过试验可知 在同一车速下 当道路阻力系数增大时 汽车的燃料消耗量增加 因为道路阻力系数增大时 汽车的行驶阻力增大 汽车的行驶阻力增大 则要求发动机输出较大的功率 发动机的燃油消耗量随之增大 但以道路阻力系数的影响为主 在道路阻力系数增大时 汽车最低燃油消耗量对应的经济车速减小 汽车的运行条件包括气候 地理位置 道路条件等 对汽车燃油经济性的影响很大 我国幅员广阔 各地区的气候和地理条件差别很大 而汽