汽车的燃油经济性_汽车理论_西南大学

1、第二章. 汽车的燃油经济性第二章汽车的燃油经济性 在保证动力性的前提下，汽车以尽量少的燃油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。消耗量经济行驶的能力，称为汽车的燃油经济性。返回目录返回目录 截止截止2006年底年底，我国已探明，我国已探明石油石油剩余经济可采储量剩余经济可采储量为为20.43亿吨，亿吨，天然气天然气剩余经济可采储量为剩余经济可采储量为24.49亿亿m3。中国石油的相当一部分依赖进口中国石油的相当一部分依赖进口 自自1993年开始，中国已成为石油净进口国，且进口量逐年年开始，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

2、来越大。增加；石油对外依赖程度越来越大。2004年以来，中国的石年以来，中国的石油消费总量已经超过日本，油消费总量已经超过日本，2010年，中国年，中国52%原油需要进口，原油需要进口，60%食用油进口，位居食用油进口，位居世界第二位世界第二位，仅次于美国仅次于美国。世界汽车工业发展永恒的主题是世界汽车工业发展永恒的主题是节能节能 环保环保 安全安全2.0 引言节能减排，可以有效减少温室气体的排放。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年在防止地球变暖的京都会议上提出京都议定书京都议定书。空气污染、温室效应等问题突出。空气污染、温室效应等问题突出。 至

3、至2005年年2月，全球已有月，全球已有141个国家和地区签署该议定书。个国家和地区签署该议定书。 2005年年2月月16日，日，京都议定书京都议定书正式生效。这是人类历史正式生效。这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体排放。上首次以法规的形式限制温室气体排放。2.0 引言第一节 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。本节将介绍中国、欧洲及美国燃油经济性的评价指标。返回目录返回目录2.1 汽车的燃油经济性 美国燃油经济性评价指标：美国燃油经济性评价指标：一定运行工况下一定运行工况下一定量燃油一定量燃油行驶的里程行驶的里程MPG，单位为，单位为mile/U

4、Sgal=3.785411784L。 中国及欧洲燃油经济性评价指标：中国及欧洲燃油经济性评价指标：一定运行工况下一定运行工况下百公百公里燃油消耗量，单位为里燃油消耗量，单位为L/100km 。思考：为什么要在思考：为什么要在一定运行工况下一定运行工况下评价汽车的燃油评价汽车的燃油经济性？经济性？燃油经济性的评价燃油经济性的评价指标指标2.1 汽车的燃油经济性1.等速工况宝来轿车等速油耗宝来轿车等速油耗1.8L 6.4M/7.0A/90km/h 8.5M/9.2A/120km/h 1.8T6.1M/7.0A/ 90km/h8.7M/9.2A/120km/h 注：注：M代表手动挡汽车；代表手动挡汽

5、车； A代表自动挡汽车。代表自动挡汽车。2.1 汽车的燃油经济性汽车在汽车在一定载荷一定载荷(国内轿车半载货车满国内轿车半载货车满载载)下，以下，以最高档最高档在水平良好路面上等在水平良好路面上等速行驶速行驶100Km的燃油消耗量。的燃油消耗量。h/120km31h/90km31ECE3131混合以以L/100km计的计的1/3混合油耗为混合油耗为2.循环行驶试验工况1）欧洲经济委员会（ECE）2.1 汽车的燃油经济性性公路循环工况燃油经济性城市循环工况燃油经济综合燃油经济性45. 055. 012）美国环境保护局（EPA）2.1 汽车的燃油经济性“公司平均燃油经济性指标公司平均燃油经济性指标

6、”2007年美国通过年美国通过能源法案能源法案2020年平均燃油年平均燃油35Mile/USgal2.1 汽车的燃油经济性3）中国相关规定2.1 汽车的燃油经济性中国原机械工业部于中国原机械工业部于1984年发布了年发布了货车货车与与客车客车燃油消耗量限值标准燃油消耗量限值标准3）中国相关规定2.1 汽车的燃油经济性车型车型工况工况 油耗油耗长安奥拓长安奥拓城市平均油耗城市平均油耗5.5夏利夏利厂方油耗厂方油耗5.0捷达前卫捷达前卫90km/h等速等速6.3桑塔纳桑塔纳200090km/h等速等速7.0帕萨特帕萨特1.8L城市工况城市工况11.9雅阁雅阁2.3城市平均油耗城市平均油耗10.5大

7、切诺基大切诺基城市城市19.5郊区郊区11.8综合综合14.6一些车型的百公里油耗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）/ () 1L 100km2.1 汽车的燃油经济性3.中国相关的新标准 新开发车型新开发车型，从，从2005年年7月月1日开始执行第一阶段限日开始执行第一阶段限值要求，值要求，2008年年1月月1日起执行第二阶段限值要求。日起执行第二阶段限值要求。 在生产车型在生产车型，从，从2006年年7月月1日开始执行第一阶段限日开始执行第一阶段限值要求，值要求，2009年年1月月1日起执行第二阶段限值要求。日起执行第二阶段限值要求。 具体测量方法按照具体测量方法按照G

8、B192332003轻型汽车燃料轻型汽车燃料消耗量试验方法消耗量试验方法进行。进行。 标准规定在标准规定在模拟城市模拟城市和和市郊的运转循环市郊的运转循环下，用碳平下，用碳平衡法计算出燃料消耗量。衡法计算出燃料消耗量。2.1 汽车的燃油经济性2004年批准发布第一个强制国标年批准发布第一个强制国标乘用车燃料消耗量限值乘用车燃料消耗量限值轻型汽车燃料消耗量试验方法轻型汽车燃料消耗量试验方法试验用的运转循环试验用的运转循环2.1 汽车的燃油经济性D73CO2 . 0429CO. 0866HC. 01555. 0FC2柴油机柴油机 试验在试验在专用的底盘测功器专用的底盘测功器上进行。测出排气中以上进

9、行。测出排气中以g/km（克每千米）计的（克每千米）计的CO2、CO及及CH的排放量，用碳平衡法的排放量，用碳平衡法求得燃油消耗量。求得燃油消耗量。D73CO2 . 0429CO. 0866HC. 01554. 0FC2汽油机汽油机 碳平衡法依据的基本原理是质量守恒定律。碳平衡法依据的基本原理是质量守恒定律。 汽（柴）油经过发动机燃烧后，汽（柴）油经过发动机燃烧后，排气中碳质量排气中碳质量的总和的总和与与燃烧前燃油中碳质量的总和燃烧前燃油中碳质量的总和应该应该相等相等。D 288K（15C）下燃油的密度（）下燃油的密度（kg/L）。）。2.1 汽车的燃油经济性整车整备质量整车整备质量（CM）/

10、 /kg第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段整车整备质量整车整备质量（CM）/ /kg第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段CM7507.66.61540CM 166012.010.8750CM 8657.66.91660CM 177012.611.3865CM 9808.27.41770CM 188013.111.8980CM 10908.88.01880CM 200013.612.21090CM 12059.48.62000CM 211014.012.61205CM 132010.19.12110CM 228014.513.01320CM 143010.79.82280CM 251015.513.9

11、1430CM 154011.310.32510CM 16.414.7限值按整备质量的不同分别给出限值按整备质量的不同分别给出表表2-2 乘用车燃料消耗量限值乘用车燃料消耗量限值(L/100km)2.1 汽车的燃油经济性汽车燃油消耗量的小结汽车燃油消耗量的小结排量大的车，油耗高；排量大的车，油耗高；自重大的车，油耗高；自重大的车，油耗高；城市油耗高于公路油耗；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。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？思考：通过以上相关数据，可以得出哪些结论？ 2.1 汽车的燃油经济性下一节下一节第一节 汽车燃油经

12、济性的评价指标本节内容结束本节内容结束2.1 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。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。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返回目录返回目录2.2 汽车燃油经济性的计算)(wfTePPP1由由 和和 在在万有特性图万有特性图上可确定上可确定燃油消耗率燃油消耗率b。1.等速行驶工况燃油消耗量计算发动机万有特性图发动机万有特性图和和汽车功率平衡图汽车功率平衡图计算的基本依据计算的基本依

13、据等速时等速时发动机应提供的功率发动机应提供的功率为为ePau2.2 汽车燃油经济性的计算 设设已知汽车的车已知汽车的车速速 =150km/h，发动，发动机功率机功率 =43kW，可，可在万有特性图上确定在万有特性图上确定燃油消耗率燃油消耗率b=270g/(kWh)。ePau2.2 汽车燃油经济性的计算et367.1PbQgb燃油消耗率燃油消耗率 ；燃油的密度燃油的密度（kg/L）；）；g重力加速度（重力加速度（m/s2）。）。汽油汽油g=6.967.15N/L；柴油柴油g=7.948.13N/L。汽车以汽车以ua等速行驶时，燃油消耗量为等速行驶时，燃油消耗量为ettaa3.6102PbssQ

14、Q tQuug等速行驶等速行驶 s 行程时，燃油消耗量行程时，燃油消耗量ea1.02Pbugesa100102PbQug折算成等速折算成等速百公里燃油消耗量百公里燃油消耗量-1g/(kW h) 2.2 汽车燃油经济性的计算tumuAuCGfuPddaaDaTe360076140360013加速时加速时发动机需提供的功率为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2.2 汽车燃油经济性的计算et367.1PbQg 以速度增加以速度增加1km/h为间隔，将汽车加速为间隔，将汽车加速过程过程分为若干个小区分为若干个小区间间，计算各区间的，计算各区间的油油耗并将其相加耗并将其相加，即得，即

15、得加速油耗。加速油耗。每个小区间起始或终了时刻车每个小区间起始或终了时刻车速对应的速对应的单位时间燃油消耗量单位时间燃油消耗量2.2 汽车燃油经济性的计算tutdd6 . 31tQQQt1t0121tQQQt2t1221从行驶初速度从行驶初速度 ua1+1km/h再再加速加速1km/h所需燃油量所需燃油量汽车行驶速度每增加汽车行驶速度每增加1km/h所需时间所需时间从行驶初速度从行驶初速度ua1加速至加速至ua1+1km/h所需燃油量所需燃油量2.2 汽车燃油经济性的计算tQQQt3t2321tQQQnnnt)1( t21各区间的燃油消耗量为各区间的燃油消耗量为nniiQQQQQ211atQt

16、QQQniin11tt0ta21整个加速过程的燃油消耗量为整个加速过程的燃油消耗量为tuuusdd92.2521a22aa加速区段内汽车行加速区段内汽车行驶的距离为驶的距离为2.2 汽车燃油经济性的计算2.2 汽车燃油经济性的计算发动机处于瞬间工况发动机处于瞬间工况为了使发动机急加速为了使发动机急加速时使发动机顺畅工作时使发动机顺畅工作多喷燃油，避免混合气过稀多喷燃油，避免混合气过稀 利用加速因子调节喷油量利用加速因子调节喷油量 加速度的大小对燃油加速度的大小对燃油消耗量有很大影响消耗量有很大影响 减速时间减速时间 减速行驶时发动机处于减速行驶时发动机处于怠速状态怠速状态。 减速工况燃油消耗量

17、等于减速工况燃油消耗量等于减速行驶时间减速行驶时间与与怠速油耗的乘积怠速油耗的乘积。d3a2add6 . 3tuuutida3a2ddd6 . 3QtuuuQ减速过程燃油消耗量减速过程燃油消耗量tuuusdd92.2521a22aa减速区段内汽车行驶的减速区段内汽车行驶的距离距离怠速油耗怠速油耗3.等减速行驶工况燃油消耗量的计算iQ2.2 汽车燃油经济性的计算siidtQQ 怠速时间。怠速时间。5.整个循环工况的百公里燃油消耗量100ssQQQ 整个循环过程燃油消耗量之和；整个循环过程燃油消耗量之和； s 整个循环的行驶距离。整个循环的行驶距离。4.怠速停车时的燃油消耗量st2.2 汽车燃油经

18、济性的计算下一节下一节第二节 汽车燃油经济性的计算本节内容结束2.2 汽车燃油经济性的计算 本节将从使用和设计两方面分析影响汽车燃油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。经济性的因素。第三节 影响汽车燃油经济性的因素返回目录返回目录2.3 影响汽车燃油经济性的因素33aeT13600uPFasaT1.023600ubQFugesa1.02PbQugTCbF影响燃油经济性的因素有以下三个：影响燃油经济性的因素有以下三个：1.燃油消耗率b最大负荷使用负荷负荷率它与它与发动机负荷率发动机负荷率及及发动机自身发动机自身有关。有关。C为常数；为常数； 为总行驶阻力，为总行驶阻力，FfwF

19、FF。2.3 影响汽车燃油经济性的因素汽车等速百公里燃油消耗量2.行驶中消耗的发动机功率 （或行驶阻力F ）降低汽车重量降低汽车重量G ，可以降低，可以降低 Ff ；降低汽车降低汽车CDA，可以降低空气阻力，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。减轻汽车质量、降低空气阻力有利于节省燃油。 与与总行驶阻力总行驶阻力F成正比成正比 ePsFQeP2.3 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 改进发动机设计改进发动机设计、改善用车交通环境改善用车交通环境可以提高汽车的燃油经济性。可以提高汽车的燃油经济性。2.3 影响汽车燃油经济性的因素一、使用方

20、面1.车速 低速时低速时FW ，Ff 但负荷率但负荷率 ，b 中等车速经济中等车速经济性相对较好性相对较好 高速时负荷率高速时负荷率 ， b 但但 FW ，Ff ， QsePau2.3 影响汽车燃油经济性的因素 2.挡位选择 使用高挡可节省燃油；使用高挡可节省燃油； 汽车起步加速过程中，汽车起步加速过程中，从从经济性经济性角度出发要尽早角度出发要尽早换入高挡；从换入高挡；从动力性动力性角度角度出发要用足低挡。出发要用足低挡。车速一定时，车速一定时， 一定一定用高挡，后备功率用高挡，后备功率负荷率负荷率b Qs fwT()/PP2.3 影响汽车燃油经济性的因素b负荷率FFbFsQ 货车以货车以1

21、00tkm计算成本，折算到计算成本，折算到每吨货物每吨货物的油耗将降低。的油耗将降低。整车整备质量装载质量质量利用系数 3.带挂车运输1）提高生产率提高生产率3050；2）降低油耗降低油耗20% 30%。较大较大带挂车运输时带挂车运输时带挂车运输带挂车运输2.3 影响汽车燃油经济性的因素4.正确地保养与调整2.3 影响汽车燃油经济性的因素（1）制动器间隙要合适 间隙过小，容易出现间隙过小，容易出现“自刹自刹”现象，损耗发动机功现象，损耗发动机功率，导致制动器发热，消耗燃油；率，导致制动器发热，消耗燃油； 间隙过大，制动反应间隙过大，制动反应“迟钝迟钝”，导致制动距离加长。，导致制动距离加长。（

22、2）轮毂轴承预紧度调整要正常 预紧度过预紧度过低低，轮胎打摆，直线行驶性差；，轮胎打摆，直线行驶性差； 预紧度过预紧度过大大，轴承发热，轴承磨损加快。，轴承发热，轴承磨损加快。 行驶中行驶中紧紧急制动（急刹车）急制动（急刹车）、高速行车中、高速行车中猛打转向猛打转向盘盘都会造成轴承早期磨损。都会造成轴承早期磨损。2.3 影响汽车燃油经济性的因素3）轮胎气压要合适 气压过气压过低低，导致车辆操控性导致车辆操控性降低，燃油消耗降低，燃油消耗增大，轮胎磨损增大，轮胎磨损加剧；轮胎气压加剧；轮胎气压过过高高，接地面积，接地面积减小，轮胎中部减小，轮胎中部出现异常磨损。出现异常磨损。2.3 影响汽车燃油

23、经济性的因素二、汽车结构方面1.缩减轿车总尺寸和减轻质量2.3 影响汽车燃油经济性的因素 汽车汽车越轻越轻，油耗越低油耗越低；柴油车柴油车的油耗明显低于的油耗明显低于汽油车汽油车。2.3 影响汽车燃油经济性的因素车型车型整备质量整备质量/kg油耗量（综合）油耗量（综合）路虎发现路虎发现 V6 4.0 270015.2 劳斯莱斯劳斯莱斯 幻影幻影 V12 6.7 2495 15.9 梅赛德斯梅赛德斯-奔驰奔驰 E55 183512.9 伊兰特伊兰特1.6自动舒适型自动舒适型 1210 9.0夏利夏利N3 9006.0奥拓奥拓 6704.0几种不同车型的油耗几种不同车型的油耗/ () 1L 100

24、km2.3 影响汽车燃油经济性的因素思考思考大型轿车大型轿车 G大，大，Ff、FW、 、 均大；均大；装用大排量发动机，负荷率低，装用大排量发动机，负荷率低，b大；大；致使致使Qs增大增大 Audi A8采用全铝承载式车身，质量减轻采用全铝承载式车身，质量减轻15，百，百公里油耗降低公里油耗降低5%8%。为什么大型轿车油耗较高？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；镁合金的空间结构；碳素纤维合成材料的外部表面；车身总质量大约在车身总质量大约在74kg；轮毂采用钛合金；车轮轴承滚；轮毂采用钛合金；车轮轴承滚子

25、采用陶瓷；叶片弹簧采用玻璃纤维。子采用陶瓷；叶片弹簧采用玻璃纤维。iFjF2.3 影响汽车燃油经济性的因素2.发动机 1）提高现有发动机的）提高现有发动机的热效率热效率和和机械效率机械效率（热损失占化（热损失占化学能学能65左右）；左右）； 2）扩大）扩大柴油发动机柴油发动机的应用范围；的应用范围； 3）增压化增压化； 4 ）广泛采用）广泛采用电子计算机控制技术电子计算机控制技术。2.3 影响汽车燃油经济性的因素想一想想一想柴油机有哪些特点？柴油机有哪些特点？ 提到提到柴油机柴油机时，人们想到的是时，人们想到的是黑烟黑烟、臭味臭味和和嘈杂嘈杂的的噪声噪声。使用柴油发动机的拖拉机、坦克、轮船等给

26、人。使用柴油发动机的拖拉机、坦克、轮船等给人粗粗大笨拙大笨拙的印象，似乎的印象，似乎难登大雅之堂难登大雅之堂。 具有现代技术水平的柴油车，早已不是具有现代技术水平的柴油车，早已不是工作粗暴、工作粗暴、吼声隆隆、黑烟滚滚的吼声隆隆、黑烟滚滚的“墨斗鱼墨斗鱼”形象，其性能与汽油形象，其性能与汽油车没有什么区别。车没有什么区别。2.3 影响汽车燃油经济性的因素车型车型发动机发动机排量排量/L最高车速最高车速加速时间加速时间/s油耗量油耗量270CDIL5（柴油）（柴油）2.6852309.26.74240V6（汽油）（汽油）2.5972369.210.8柴油机可节能和降低排污。柴油机可节能和降低排污

27、。奔驰奔驰CLK双门跑车双门跑车/()1km h/ () 1L 100km2.3 影响汽车燃油经济性的因素 单缸单缸SDI柴油柴油发动机；发动机； 排量排量0.299L；压缩比；压缩比16.5:1； 最大转矩最大转矩18.4Nm/2000r/min； 最大功率最大功率 6.25kW(8.5PS)/4000r/min； 发动机质量发动机质量26kg; 中置横放。中置横放。1升油耗概念车发动机升油耗概念车发动机 柴油机热效率比汽柴油机热效率比汽油机高油机高30%； 用于轿车可降低油用于轿车可降低油耗耗30%； 在西欧新注册的汽在西欧新注册的汽车中，车中，2001年柴油车的年柴油车的份额为份额为32

28、%，2005年柴年柴油车的份额上升到了油车的份额上升到了49.5% 。2.3 影响汽车燃油经济性的因素 我国一汽我国一汽2002年推出年推出捷达柴油轿车捷达柴油轿车，但我国柴油硫含，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。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：捷达目前我国柴油轿车有：捷达SDI、宝来、宝来TDI 1.9L、奥迪、奥迪A6 2.5 TDI 、开迪、开迪SDI 。 TDI是英文是英文Turbo Direct Injection 的缩写，意为涡轮增的缩写，意为涡轮增压直接喷射（柴油发动机）。压直接喷射（柴油发动机）。 SDI是英文是英文Suc

29、tion Direct Injection 的缩写，意为自然的缩写，意为自然吸气直接喷射（柴油发动机）。吸气直接喷射（柴油发动机）。 TSI是英文是英文Turbo Super-charging Injection 的缩写，意的缩写，意为涡轮增压机械增压直接喷射（柴油发动机）。为涡轮增压机械增压直接喷射（柴油发动机）。2.3 影响汽车燃油经济性的因素 挡位越多挡位越多，油耗越低；，油耗越低； 无级变速最理想无级变速最理想？3.传动系 目前很多轿车采用的是带目前很多轿车采用的是带液力变矩器液力变矩器的的自动换挡变速自动换挡变速器器，挡位一定时可依靠液力变矩器实现无级变速，其效，挡位一定时可依靠液力

30、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。率仍需进一步提高才能做到真正省油。思考思考为什么挡位越多越省油？为什么挡位越多越省油？2.3 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 发动机负荷特性曲线发动机负荷特性曲线的的包络线包络线是发动机提供一是发动机提供一定功率时的定功率时的最低燃油消耗最低燃油消耗率曲线率曲线。最低燃油最低燃油消耗率曲线消耗率曲线 可以利用发动机负荷可以利用发动机负荷特性曲线找到特性曲线找到发动机提供发动机提供一定功率一定功率（ ）时）时最经济最经济工况下的转速工况下的转速（n3）。）。PePe2.3 影响汽车燃油经济性的因素1）发动机

31、的最经济工况最小燃油消耗特性 把各功率下最经济工况把各功率下最经济工况运转的运转的转速标明在外特性曲转速标明在外特性曲线图线图上，便得到上，便得到“最小燃油最小燃油消耗特性消耗特性”（A1A2A3）。）。A1A3A2Pe最小燃油消最小燃油消耗特性曲线耗特性曲线2.3 影响汽车燃油经济性的因素aa0377. 0unAuinri2）变速器传动比与最小燃油消耗特性曲线的关系n车速（车速（ua）一定时，燃油消耗率最）一定时，燃油消耗率最低（低（bmin）时对应的发动机转速；）时对应的发动机转速；(P7)A1A3A2PeePn0n1n2n3en2.3 影响汽车燃油经济性的因素aa0377. 0unAui

32、nrin车速（车速（ua）一定时，燃油消耗率）一定时，燃油消耗率最低（最低（bmin）时对应的发动机转速；）时对应的发动机转速；A1A3A2PeePn0n1n2n3en 当车速当车速 ua 一定时，由发动机转速一定时，由发动机转速 即可即可确定传动比确定传动比 ，变速器以，变速器以 工作，汽车的工作，汽车的燃油经济性最好燃油经济性最好。 对于有级式变速器，对于有级式变速器，挡数越多挡数越多，发动机工作转速越接近发动机工作转速越接近 。 无级变速时可以做到无级变速时可以做到任何车速任何车速下下发动机都在最经济转速发动机都在最经济转速 工作。工作。enii2）变速器传动比与最小燃油消耗特性曲线的关

33、系enen2.3 影响汽车燃油经济性的因素3）无级变速器的调速特性2.3 影响汽车燃油经济性的因素P54AB为最大传动比为最大传动比CE为最小传动比为最小传动比BC为发动机最大转速为为发动机最大转速为最大功率转速时，传动最大功率转速时，传动比与车速的关系。比与车速的关系。AE为发动机最低转速时，为发动机最低转速时，传动比与车速的关系。传动比与车速的关系。机械无级变速器（机械无级变速器（CVT）2.3 影响汽车燃油经济性的因素无级变速器燃油消耗率无级变速器燃油消耗率是不是一定比较低？是不是一定比较低？双模式无级变速器双模式无级变速器2.3 影响汽车燃油经济性的因素4.汽车外形与轮胎汽车外形与燃油

34、消耗汽车外形与燃油消耗2.3 影响汽车燃油经济性的因素60年代年代CD值在值在0.45左右左右目前通常在目前通常在0.3左右左右GM公司公司EV-1为为0.19.CD主要与汽车的哪些方主要与汽车的哪些方面有关？面有关？滚动阻力与燃油消耗滚动阻力与燃油消耗2.3 影响汽车燃油经济性的因素滚动阻力每减少滚动阻力每减少1N，燃油，燃油消耗量减少消耗量减少0.1L/100Km不同轮胎与燃油消耗不同轮胎与燃油消耗2.3 影响汽车燃油经济性的因素公认子午线轮胎公认子午线轮胎的综合性能最好的综合性能最好比一般斜交轮胎比一般斜交轮胎可节油可节油68%经济型轿车经济型轿车（视频）（视频）2.3 影响汽车燃油经济

35、性的因素下一节下一节本节内容结束第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素2.3 影响汽车燃油经济性的因素第四节装有液力变矩器汽车的燃油经济性计算返回目录返回目录2.4 装有液力变矩器汽车的燃油经济性计算发动机转矩、小时燃油消耗量与发动机转速的关系发动机转矩、小时燃油消耗量与发动机转速的关系2.4 装有液力变矩器汽车的燃油经济性计算画画 与与 曲线曲线PtKTT tPnfn 在发动机转矩曲线上画泵轮的转矩曲线在发动机转矩曲线上画泵轮的转矩曲线TP=f（ ）；）； 由变矩器的无因次特性由变矩器的无因次特性K=f（i）确定在不同速比下的变）确定在不同速比下的变矩比矩比K； 由由

36、 与与 绘制不同节气门开度绘制不同节气门开度下下 与与 曲线。曲线。PnPtKTT tPninttTf n tPnfn 2.4 装有液力变矩器汽车的燃油经济性计算g0TwciirFFT 不同道路阻力不同道路阻力系数系数下等速行驶下等速行驶时，涡轮转矩时，涡轮转矩2.4 装有液力变矩器汽车的燃油经济性计算 与与 的交点决定了汽车在一定道路阻力系数下的行的交点决定了汽车在一定道路阻力系数下的行驶速度与发动机节气门位置。驶速度与发动机节气门位置。 由由 曲线可确定曲线可确定 （即（即n）。）。 由由 曲线可确定曲线可确定Qt 。100atsuQQPncTtT tPnfn t( , )Qf n2.4

37、装有液力变矩器汽车的燃油经济性计算下一节下一节第四节 装有液力变矩器汽车的燃油经济性计算本节内容结束2.4 装有液力变矩器汽车的燃油经济性计算 本节将重点介绍电动汽车的特点；混合动力电动汽本节将重点介绍电动汽车的特点；混合动力电动汽车的特点、结构、节油原理；丰田车的特点、结构、节油原理；丰田Prius混合动力电动汽混合动力电动汽车的工作模式；电动汽车的动力性计算等。车的工作模式；电动汽车的动力性计算等。第五节电动汽车的研究返回目录返回目录2.5 电动汽车的研究电动汽车的特点电动汽车的特点 电动汽车集电动汽车集机、电、化机、电、化多学科领域中的高新技术于一体，多学科领域中的高新技术于一体，是是汽

38、车、电力、自动控制、化学、计算机、新能源和新材汽车、电力、自动控制、化学、计算机、新能源和新材料料等工程技术中最新成果的集成产物。等工程技术中最新成果的集成产物。 从环保角度看，电动汽车造成的从环保角度看，电动汽车造成的污染较小污染较小。 从能源角度看，电动汽车将使能源利用从能源角度看，电动汽车将使能源利用多元化和高效多元化和高效化化，达到能源可靠、均衡和无污染的目的。，达到能源可靠、均衡和无污染的目的。2.5 电动汽车的研究2.5 电动汽车的研究电动汽车的类型电动汽车的类型 纯电动汽车纯电动汽车、混合动力电动汽车混合动力电动汽车和和燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车。 燃料电池燃料电池是一种将

39、燃料的化学能用电化学方法直接转换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。成电能的电化学发电器。 燃料电池燃料电池的效率是内燃机的的效率是内燃机的23倍，无污染、无噪声，倍，无污染、无噪声，排出的是水。排出的是水。 价格贵、体积质量较大；可靠性、环境适应性不高。价格贵、体积质量较大；可靠性、环境适应性不高。2.5 电动汽车的研究一、混合动力电动汽车的特点 电动机与内燃机相比，具有电动机与内燃机相比，具有清洁、安静、效率高清洁、安静、效率高的特点，的特点，同时它的同时它的转速转速转矩控制特性也比较灵活转矩控制特性也比较灵活。 电动机在低转速时电动机在低转速时具有恒转矩具有恒转

40、矩的特性，高速时的特性，高速时具有恒功率具有恒功率的特性，可以在转速的特性，可以在转速转矩曲线下的任何一点工作。转矩曲线下的任何一点工作。 混合动力电动汽车将电力驱动与传统的内燃机驱动相结合，混合动力电动汽车将电力驱动与传统的内燃机驱动相结合，充分发挥了二者的优势，可以从根本上解决现在纯电动汽车充分发挥了二者的优势，可以从根本上解决现在纯电动汽车动动力性能差力性能差和和续驶里程短续驶里程短的问题。的问题。2.5 电动汽车的研究一、混合动力电动汽车的特点 1）电池容量电池容量大为减少，降低了整车质量，有利于大为减少，降低了整车质量，有利于提高汽车动力性；提高汽车动力性； 2）采用）采用辅助动力驱

41、动辅助动力驱动，打破了纯电动汽车续驶里，打破了纯电动汽车续驶里程短的限制，长途行驶能力可与传统汽车相媲美；程短的限制，长途行驶能力可与传统汽车相媲美； 3）大大提高了）大大提高了燃油经济性燃油经济性，还可以以纯电动方式，还可以以纯电动方式工作，成为零排放汽车；工作，成为零排放汽车；混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下：混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下：2.5 电动汽车的研究一、混合动力电动汽车的特点 4）空调系统等附件由内燃机直接驱动，有）空调系统等附件由内燃机直接驱动，有充分的能充分的能源供应源供应，保证了汽车的乘坐舒适性；，保证了汽车的乘坐舒适性； 5）辅助动力

42、可以）辅助动力可以向储能装置提供能量向储能装置提供能量，保证混合动，保证混合动力电动汽车无需停车充电，不需要进行专用充电设施力电动汽车无需停车充电，不需要进行专用充电设施的建设；的建设； 6）电池组在使用过程中是）电池组在使用过程中是浅充浅放浅充浅放，可以延长电池，可以延长电池的使用寿命。的使用寿命。混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下：混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下：2.5 电动汽车的研究二、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。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，可根据动力源的数量

43、以及动力系统结构形式的不同，可以分为以分为串联式串联式、并联式并联式和和混联式混联式。2.5 电动汽车的研究2.5 电动汽车的研究三、混合动力电动汽车的节油原理 1）储能元件储能元件的补偿作用平滑了内燃机的工况波动，在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汽车的一般行驶中吸收、储存电能吸收、储存电能，而在需要提供大功率，而在需要提供大功率时提供电能，从而可以时提供电能，从而可以采用小型的发动机采用小型的发动机，工作中发动机，工作中发动机的负荷率较高，并可以使发动机的工作点的负荷率较高，并可以使发动机的工作点处于高效率的最处于高效率的最优工作区域优工作区域内；内； 2）在汽车停车）

44、在汽车停车等候等候或或低速滑行低速滑行等工况下，可以关闭内等工况下，可以关闭内燃机，以节约燃油；燃机，以节约燃油； 3）汽车）汽车减速滑行减速滑行或或紧急制动紧急制动时，可以利用发电机回收时，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。车的燃油经济性。2.5 电动汽车的研究 2005年年12月月15日，首次在海外生产的丰田日，首次在海外生产的丰田Prius（普锐斯）（普锐斯）混合动力汽车在四川一汽丰田汽车有限公司长春丰越公司混合动力汽车在四川一汽丰田汽车有限公司长春丰越公司正式下线。上市时基准型正式下线。上市

45、时基准型28.8万元，高端型万元，高端型30.2万元。万元。 2.5 电动汽车的研究四、能量管理策略设定目标如下：设定目标如下： 1）使燃油经济性最优；）使燃油经济性最优；2）使排放最低；）使排放最低；3）使驱动系）使驱动系统的成本最小化；统的成本最小化；4）维持或提高整车的各项性能。）维持或提高整车的各项性能。 采用采用发动机作为主动力源发动机作为主动力源，电动机和蓄电池协助提供峰，电动机和蓄电池协助提供峰值功率。值功率。 容易对发动机运行工况进行优化。容易对发动机运行工况进行优化。 电动机响应快电动机响应快、控制灵敏控制灵敏，容易实现不同的控制方法。，容易实现不同的控制方法。 多用于多用于

46、并联式混合动力系统并联式混合动力系统。1.电动机辅助控制策略2.5 电动汽车的研究2.5 电动汽车的研究P622.优化ICE曲线控制策略 从静态条件下发动机的从静态条件下发动机的万有特性万有特性出发，将一定出发，将一定发动机转速发动机转速和和一定负荷下发动机的一定负荷下发动机的最低燃油消耗点最低燃油消耗点连成一条线，也就是静态条连成一条线，也就是静态条件下发动机的最佳工作曲线。件下发动机的最佳工作曲线。2.5 电动汽车的研究2.优化ICE曲线控制策略 发动机在发动机在需求功率需求功率或或转矩高于某个限值转矩高于某个限值时才会工作。时才会工作。 只有在极限情况下，如需求功率超过了蓄电池的最大功率

47、调只有在极限情况下，如需求功率超过了蓄电池的最大功率调节能力时，才会节能力时，才会调整发动机的工作点调整发动机的工作点。2.5 电动汽车的研究五、实例分析2.5 电动汽车的研究2.5 电动汽车的研究P65例例230123/4518.24518.24518.2/nTbb nb nb nnmmmmmm1146Nm2000r min2000r min7200r min527.4470b165465. 01b421060772. 3b931061349. 3b六、电动汽车的动力性计算某电动大客车使用的电动机性能如下：某电动大客车使用的电动机性能如下：Tm电动机转矩（电动机转矩（ ）；）；nm 电动机转

48、速（电动机转速（r/min）。）。拟合公式系数如下拟合公式系数如下 电动机自带减速器，速比电动机自带减速器，速比 =2.93；电动机的最高转速为；电动机的最高转速为7200r/min。miN m2.5 电动汽车的研究参数参数数值数值参数参数数值数值整车满载总质量整车满载总质量/kg17000 旋转质量换算系旋转质量换算系数数1.29迎风面积迎风面积A/m27.95 电动机及其控制电动机及其控制器效率器效率mc0.90空气阻力系数空气阻力系数CD0.7主减速比主减速比i06.2滚动阻力系数滚动阻力系数f0.0076+0.000056ua 蓄电池组总能量蓄电池组总能量EB/（ ）180车轮滚动半径

49、车轮滚动半径0.475 蓄电池的平均放蓄电池的平均放电效率电效率q0.95传动系总效率传动系总效率T0.92电动大客车的基本参数电动大客车的基本参数kW hr/mR2.5 电动汽车的研究要求要求 1）绘制驱动力）绘制驱动力行驶阻力平衡图；行驶阻力平衡图； 2）计算最高车速、最大爬坡度和）计算最高车速、最大爬坡度和0 50km/h的加速时间；的加速时间； 3）计算充满电后，按照）计算充满电后，按照50km/h匀速行驶的续驶里程。匀速行驶的续驶里程。2.5 电动汽车的研究mmrT0mm18.35475. 092. 02 . 693. 2TTRiiTFmmm0rma00986. 093. 22 .

50、6475. 0377. 0377. 0nniiRnuaaf3296. 916.1266000056. 00076. 08 . 917000uuGfF2a2a2aDw263. 015.2195. 77 . 015.21uuAuCF1.驱动力行驶阻力平衡图2.5 电动汽车的研究1.驱动力行驶阻力平衡图2.5 电动汽车的研究tfwijFFFFF功率平衡图2.5 电动汽车的研究2a6m42amw1058. 11011. 28 . 917000263. 018.35uTuTGFFD22211arcsintanfDffDi2.最大爬坡度2.5 电动汽车的研究tguDddtguifdd2.最大爬坡度2.5

51、电动汽车的研究3.加速时间计算fDgtudda2a6m4w1058110112uTGFFD.2.5 电动汽车的研究3.加速时间计算2.5 电动汽车的研究3.加速时间计算2.5 电动汽车的研究3.加速时间计算2.5 电动汽车的研究a0.0076 0.0000560.0104fu64N.1732N0104. 08 . 917000f GfF22Daw0.7 7.95 50N657.8N21.1521.15C AuFfw2390.44NFFF3BTmcq1036000.7149262mEsF 4. 50km/h匀速行驶的续驶里程2.5 电动汽车的研究下一节下一节第五节 电动汽车的研究本节内容结束2.

52、5 电动汽车的研究第六节汽车动力性、燃油经济性试验返回目录返回目录2.6 汽车动力性、燃油经济性试验一、路上试验 1）路面）路面平整平整、干燥干燥、清洁清洁，纵向坡度在，纵向坡度在0.1%之内；之内； 2）大气温度在）大气温度在040之间，风速不大于之间，风速不大于3m/s； 3）汽车）汽车满载满载； 4）轮胎）轮胎充气压力充气压力符合技术要求。符合技术要求。1.动力性试验对试验环境的要求（我国）2.最高车速测试 汽车以最高车速行经一定距离路段（汽车以最高车速行经一定距离路段（我国规定我国规定200m）所）所需的时间来求得。需的时间来求得。2.6 汽车动力性、燃油经济性试验3.加速时间的测试

53、起步连续换起步连续换挡挡加速性能是指汽车以加速性能是指汽车以常用起步挡常用起步挡起步，起步，按按最佳换挡时刻最佳换挡时刻逐次换至逐次换至高挡高挡，节气门处于，节气门处于最大开度最大开度，全力加速至全力加速至0.8uamax的加速时间，也常用的加速时间，也常用原地起步加速原地起步加速至至100km/h所需时间所需时间来表示来表示汽车加速性能汽车加速性能。2.6 汽车动力性、燃油经济性试验加速过程用非接触式汽车速度计来记录加速过程用非接触式汽车速度计来记录2.6 汽车动力性、燃油经济性试验非接触式汽车速度计的光路原理非接触式汽车速度计的光路原理2.6 汽车动力性、燃油经济性试验梳状光电器件的工作原理梳状光电器件的工作原理2.6 汽车动力性、燃油经济性试验4.爬坡度的测试1）坡道要求 应有应有一系列不同坡度的坡道一系列不同坡度的坡道； 坡道长度坡道长度不小于不小于25m； 小于小于30%的坡道可用的坡道可用沥青沥青铺装；铺装； 大于大于30%的坡道应为的坡道应为水泥水泥路面。路面。2.6 汽车动力性、燃油经济性试验交通部公路交通试验场的标准坡道交通部公路交通试验场的标准坡道2.6 汽车动力性、燃油经济性试验交通部公路交通试验场的标准坡道交通部公路交通试验场的标准坡道2.6 汽车动力性、