燃油车燃油经济性分析综述

1、燃油车燃油经济性分析燃油车燃油经济性分析 n 燃油经济性评价指标燃油经济性评价指标n 燃油经济性的计算燃油经济性的计算n 燃油经济性的影响因素分析燃油经济性的影响因素分析概 述u定义：定义：在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃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油消耗量经济行驶的能力。u改善汽车的燃油经济性有何意义？可以降低汽车的使用费用（汽车使用者）减少国家对进口石油的依赖性、节省石油资源（国家战略）降低了发动机产生的CO2(温室效应气体)的排放量，起到防止地球变暖的作用。（保护环境）u各国政府、汽车制造商和汽车使用者都重视汽车的燃油经济性。一、一、 汽车燃油经济性

2、的评价指标汽车燃油经济性的评价指标n 两类：（1）一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量。（2）一定运行工况下一定燃油量能使汽车行驶的里程。n在我国及欧洲，燃油经济性指标的单位为L/100km。其数值越大，汽车燃油经济性越差。n在美国 ，燃油经济性指标的单位为MPG或mile/USgal，指每加仑燃油能行驶的英里数。数值越大，汽车燃油经济性越好。1mile=1.6093km, 1USgallon=3.785Ln等速百公里油耗是常用的一种评价指标，指在一定载荷下，以最高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。 测出每隔10km/h或20km/h等速百公里燃油消耗量，在图上连成曲线，称

3、为等速百公里油耗曲线。缺陷缺陷：等速工况并没有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。n制定一些典型的循环行驶试验工况循环行驶试验工况来模拟实际汽车运行状况，以其来评定燃油经济性（也用于排放测试）。特点：特点：多在室内底盘测功机多在室内底盘测功机( (转鼓试验台转鼓试验台) )上测试；一些很简单的上测试；一些很简单的循环工况可在路上试验。循环工况可在路上试验。可用于测试，也用于仿真计算。可用于测试，也用于仿真计算。n 规定了汽车行驶规范，例如，何时换挡、何时制动以及行车的速度和加速度等数值。n 表现形式为车速时间的关系曲线。通常由多个等速、加速、减速

4、、怠速工况组成。h/120km31h/90km31ECE31混合油耗欧洲经济委员会（ECE）：1992年前年前90km/h ，120km/h 和按 ECE-R.15 市区循环工况的百公里油耗，各取1/3相加作为混合百公里油耗。欧洲目前目前：NEDC (New European Driving Cycle )由市区运转循环和市郊运转循环组成。市区运转循环是由四个小的市区运转循环单元组成，每个循环单元测试时间为195s，包括怠速，启动，加速以及减速停车等。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. 01美国环境保护局(EPA)：城市循环工况（UDDS）， 公路循环工

5、况（HWFET）平均车速34.1km/h，最高91.2km/h平均车速77.4 km/h，最高车速96.4km/h我国法定的测定燃油经济性的循环行驶工况图我国法定的测定燃油经济性的循环行驶工况图我国的循环行驶工况我国的循环行驶工况GB192332003 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用循环工况用循环工况二、 汽车燃油经济性的计算 n 在汽车设计与开发工作中，常需要根据发动机台架试验得到的万有特性图万有特性图与汽车功率平衡汽车功率平衡，对汽车燃油经济性进行估算。n 循环工况（包含等速、加速、减速和怠速停车等工况）的燃油消耗量计算。 1、等速行驶工况燃油消耗量利用万有特性图上

6、的等燃油消耗率曲线求燃油消耗率b。 需知发动机转速n、发动机功率Pe。车速ua 和发动机转速 n 的转换关系发动机应提供的功率 (Pf+Pw)/tn根据n及功率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。 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)。ePaun以ua等速行驶时单位时间内的燃油消耗量 Qt（mL/s）为b -燃油消耗率，单位为g/（kWh）./13. 894. 7,/15. 796. 6,;kg/L/,1 .367.1 .367./36

7、00/.LNLNgsmLgbpbpgbPQt柴油燃油的重度，汽油）为燃油密度（smLgbpQt/,1 .367.以车速ua行驶s(单位m)行程的燃油消耗量(mL)为L/100km,.02. 1.100011000/100.102.L/100kmmL),6 . 3/(.102.gubPsgusbPQustgusbPtQQaasaat）为折算成百公里油耗（其中2. 等加速行驶工况燃油消耗量的计算在汽车加速行驶时，发动机还要提供为克服加速阻力所消耗的功率。n 方法：把加速过程分割为若干个速度区间，每个区间的燃油消耗量可根据该区间的平均单位时间燃油消耗量与行驶时间之积来求得。)360076140360

8、0(1)(13dtdumuAuCGfuPPPPaaDaTjwfTeet367.1PbQg 以速度增加以速度增加1km/h为间隔，将汽车加速为间隔，将汽车加速过程分为若干个小区过程分为若干个小区间，计算各区间的油间，计算各区间的油耗并将其相加，即得耗并将其相加，即得加速油耗。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单位时间燃油消耗量速对应的单位时间燃油消耗量以速度每增加1km/h为 一个小区间为例。汽车速度每增加1km/h所需时间（s）为从行驶初速ua1加速至ua11km/h所需燃油量(mL)为由车速ua11km/h增加到ua12km/h所需的燃油量（mL）为依此，

9、每个区间的燃油消耗量为n整个加速过程的燃油消耗量（mL）为n加速区段内汽车行驶的距离sa（单位为m）为tQtQQQniin11tt0ta21tuuusdd92.2521a22aa3. 等减速行驶工况燃油消耗量的计算减速行驶时，节气门松开（关至最小位置）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。减速工况燃油消耗量等于减速行驶时间与怠速燃油消耗率Qi的乘积。减速时间 t（s）为 4怠速停车时的燃油消耗量 若怠速停车时间为ts（s），Qi 为怠速燃油消耗率(mL/s)，则燃油消耗量（mL）为 对于由等速、等加速、等减速、怠速停车等行驶工况组成的循环，其整个试验循环的百公里燃油

10、消耗量(L/100km)为 5整个循环工况的百公里燃油消耗量siidtQQ.100sQQs式中,Q为所有子工况的油耗量之和（mL）； s 为整个循环的行驶距离（m）三、 影响汽车燃油经济性的因素 n 汽车等速百公里燃油消耗量为 C常数；F行驶阻力 等速百公里燃油消耗量正比于等速行驶时的行驶阻力与燃油消耗率b ，反比于传动效率。燃油消耗率b，一方面取决于发动机的种类、设计制造水平；另一方面，又与汽车行驶时发动机的负荷率有关。发动机负荷率低时，b值显著增大。n汽车总燃油消耗还与加速、减速、制动、怠速停车等工况以及汽车附件（如空调）的使用有关。TsasbFCQgubPQ.02. 1.分析影响汽车燃油

11、经济性的因素，找出提高燃油经济性的途径（一）使用方面1行驶车速2挡位选择3挂车的应用 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2发动机3传动系4汽车外形与轮胎1 1行驶车速行驶车速 汽车在接近于低速的中等车速时Qs最低，高速时随车速增加Qs迅速加大。这是因为在高速行驶时，虽然发动机的负荷率较高，但汽车的行驶阻力增加很多而导致百公里油耗增加的缘故。（一）使用方面 低速时低速时FW ，Ff 但负荷率但负荷率 ，b 中等偏低车速经中等偏低车速经济性相对较好济性相对较好 高速时负荷率高速时负荷率 ， b 但但 FW ，Ff ， Qs ePTsasbFCQgubPQ.02. 1.2

12、 2挡位选择挡位选择l 在一定道路上，汽车用不同排挡行驶，燃油消耗量是不一样的。l 在同一道路条件与车速下，发动机发出的功率相同，挡位越低，后备功率越大，发动机的负荷率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量就越大，而使用高挡时的情况则相反。 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，从经济性角度出发要尽早从经济性角度出发要尽早换入高挡；从动力性角度换入高挡；从动力性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()/PP 3 3挂车的应用挂车的应用 运输企业拖带挂车，可提

13、高运输生产率和降低成本。 拖带挂车后，虽然汽车总质量的增加造成总的燃油消耗量增加了，但分摊到每吨货物上的油耗下降了（以100tkm计）。 CA10B常拖挂4.55t挂车，生产率可提高3050，油耗可降低2030（以100tkm计）。带挂车省油原因：带挂车省油原因：b 1发动机负荷率）F较大。整车整备质量装载质量系数）加挂车后，质量利用24 4正确地保养与调整正确地保养与调整 影响发动机的性能与行驶阻力，对油耗有相当影响。 常见底盘调整与保养项目：汽车的前轮定位；制动器摩擦片与制动鼓（盘）有正常的间隙；轮胎气压正常；相对运动零部件滑磨表面光洁、间隙恰当；相对运动零部件有良好的润滑.（二）汽车结构

14、方面1 1缩减汽车总尺寸和减轻质量，缩减汽车总尺寸和减轻质量，A，ml大型车辆费油的原因是大幅度地增加了滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。为了保证高动力性而装用的大排量发动机，行驶中负荷率低也是原因之一。l研究表明，轿车减轻10%的质量，油耗降低3 % 4%。l减轻质量途径之一：增加汽车材料中的铝与复合材料的比例。l汽车越轻，油耗越低；最重车（汽车越轻，油耗越低；最重车（2500kg)的油耗比轻型车的油耗比轻型车（500kg）高约）高约35倍。倍。l柴油车的油耗明显低于汽油车。柴油车的油耗明显低于汽油车。2 2发动机发动机 发动机是对燃油经济性最有影响的部件。 发动机的热损失与机械损耗占

15、燃油化学能的65左右。 （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（1996年西欧柴油轿车市场份额达21.5%）。 （3）增压化（目前，增压柴油机应用普遍，增压汽油机可提供选用）。 （4）广泛采用发动机电子控制技术（电控汽油喷射，柴油机高压共轨系统，可变配气相位控制，可变进气流量控制等）。3 3传动系传动系n 传动系的挡位增多后，增加了选用合适挡位使发动机处于经济工作状况的机会，油耗越低。 轿车手动变速器已基本上采用5挡，也有采用6挡的。 大型货车有采用更多挡位的趋势，重型汽车和牵引车，为了改善动力性和燃油经济性，变速器的挡位可多至1016个。n 但不能为了提

16、高性能而过多地增加变速器的挡数，因为这将使传动系过于复杂，而且也不便于操作选用。n 无级变速器的应用 其挡数是无限，在任何条件下都提供了使发动机在最经济工况下工作的可能性；若无级变速器始终能维持较高的机械效率，则汽车的燃油经济性将显著提高。 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包络线是发动机提供一的包络线是发动机提供一定功率时的最低燃油消耗定功率时的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发动机提供特性曲线找到发动机提供一定功率（一定功率（ ）时最经济）时最经济工况下的转速（工况下的

17、转速（n3）。）。PePe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把各功率下最经济工况运转的转速标明在外特性曲运转的转速标明在外特性曲线图上，便得到线图上，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aa0377. 0unAuinri由最小燃油消耗特性，确定无级变速器i调节特性A1A3A2PeePn0n1n2n3enaa0377. 0unAuinriA1A3A2PeePn0n1n2n3en 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 即可确定传动比即可确定传动比 ，变速器以，变速器以 工作，汽车的燃油经济性最好。工作，汽车的燃油经济性最好。n如果合理调节传动比，如果合理调节传动比，无级变速器无级变速器可以做到任何车速下发动机都在最经可以做到任何车速下发动机都在最经济转速济转速 工作。工作。n其传动比变化规律称为无级变速器其传动比变化规律称为无级变速器（最低油耗）调节特性。（最低油耗）调节特性。eniien由最小燃油消耗特性，确定无级变速器i调节特性无级变速器的调速特性AE发动机最低转速，发动机最低转速，i与车速的关系曲线。与车速的关系曲