吉林大学汽车理论第二章 燃料经济性

1、2022-5-32022-5-31/35许洪国200710302022-5-3Fuel Economy2022-5-32022-5-32/35许洪国200710302022-5-32 汽车燃料经济性 Fuel Economy汽车燃料经济性评价指标 FE evaluation index汽车燃料经济性计算 FE Calculation影响汽车燃料经济性因素 Effects of factors on FE2022-5-32022-5-33/35许洪国200710302022-5-3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

2、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。4/35许洪国200710302022-5-3The auto fuel economy in operation The auto fuel economy in operation It is a kind of usage function, means auto for completing the ability of the minimal expenses that pay the uni

3、t transport quantity. It is comprehensive index that evaluates the auto transport enterprise to conduct the economic gains. In the average transport cost of the our country operation auto, the auto circulates the ratio that the material fee( fuel fee, lubricant, the tire fee.etc.) have biggest(40% i

4、s above). It consume and economical research, have the important function towards raising the auto fuel economy in operation.5/35许洪国200710302022-5-3 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3445；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,

5、汽车用汽油和柴油缺口分别达25和60。6/35许洪国200710302022-5-3FE evaluation index At current and very long term from now, the auto fuel still will regard the petroleum products as principle. For example, the industry flourishing and national transportation of Western Europe consumes 34-45% of the petroleum product; The

6、 American transportation section consumes 52% of the local petroleum product; The petroleum product that the transportation and the post and telecommunication industries of the our country consume about has 16% of its total amount, the gasoline consume annually has 36% of its total depletion quantit

7、y, the diesel about has 27%. In 2000 our country auto the transport anticipates the indentation with the oil about 20 million tons, the auto amount to 25% and 60%s respectively with the gasoline and the diesel indentations.7/35许洪国200710302022-5-3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

8、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37.544.5，甚至高达60以上。8/35许洪国200710302022-5-3 The auto transport oil consumes to have 20% of transport the cost above. Adopt the fuel tax changes the generation to keep the travel expenses to advertise for the

9、originally possessed, is to raise the measures with the graveness that international usual practice BE in line with, be advantageous to the total exaltation performance of the our country conveyance vehicle, be advantageous to promoting the auto technique progress. But with press the car type to col

10、lect provision to keep the travel expenses to compare, collect the way of the fuel tax to make the profession transport the significant increment of the fuel cost of the vehicle. Statistics according to the area of the certain place, change to collect the fuel surcharge to keep the travel expenses t

11、o compare the cost to increase 37.5% 44.5 % together and originally possessed, even be up to 60% above.9/35许洪国200710302022-5-3 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

12、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。10/35许洪国200710302022-5-3 The execution keeps the road fee, the special road travel fee and the bridge fee that take four fees to unite as one, after using the fuel surcharge to act for, the some province v

13、apor carries the additional fee rate of the company fuel to amount to 60%, increasing to expend 13,2million dollars. The for-rent company pays to keep 220 of travel expenses at first, the expenses increases to 1170 after changing for the fuel surcharge, only this and no more item increment expenses

14、4.300%. After the fuel surcharge replace to keep the travel expenses, necessarily the speed that the push auto renews and changes the generation. So, the FE means that the auto transport cost lower, the exaltation of the economic performance. Obviously, the research auto FE to the meaning that auto

15、economize on energy-saving, for example, compared in 1970 together, in 1993 American automobile average the oil consumed to descend 33%. For this, international community all lower the auto and can consume(3L/100km) to be a basic national policies, and become important topic of the auto manufacturin

16、g industry and the transportation profession.2022-5-32022-5-311/35许洪国200710302022-5-3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e 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12/35许洪国200710302022-5-3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

17、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。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13/35许洪国200710302022-5-3 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

18、)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。14/35许洪国200710302022-5-3 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15/35许洪国200710302022-5-3 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

19、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(11.6万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。16/35许洪国200710302022-5-3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

20、。 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。17/35许洪国200710302022-5-3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。18/35许洪国200710302022-5-3完全按规定

21、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。19/35许洪国200710302022-5-3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

22、温035,气压740770mmHg,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8090,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。20/35许洪国200710302022-5-3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

23、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21/35许洪国200710302022-5-32.2 2.2 汽车燃料经济性的计算方法汽车燃料经济性的计算方法1.1.等速行驶工况燃油消耗量的计算等速行驶工况燃油消耗量的计算燃油消耗率燃油消耗率ge：万有特性图上的等燃油消耗率曲线：万有特性图上的等燃油消耗

24、率曲线3600)15.21(13600)(12aaDTajwifTeudtdumAuCmguFFFFPeeebnPfg),(sincosf22/35许洪国200710302022-5-3kW，发动机功率ePhkmurna/,min/,或或汽汽车车速速度度发发动动机机转转速速constge发动机万有特性(等高线)Engine power output Pe, kWEngine speed n, r/minMV velocity, km/hEngine speed characteristics with constant specific fuel consumption23/35许洪国2007

25、10302022-5-3mL, )6 . 3/(102:aaeeustusgPQts油耗或行程单位时间油耗：km100/,02. 1LugPQaees单位行程油耗：smLgPgPQeeeet/1 .367100081. 910003600/，LNLNLNLN/8/13. 894. 7/7(/15. 796. 6（柴油）汽油）2. 2. 加速行驶工况燃油消耗量的计算加速行驶工况燃油消耗量的计算aiuitkm/h1.aaiauuconstu例如速度增量dtdu.dtdu.uta63163aut25/35许洪国200710302022-5-3km/h11aiaiauuudtdu.)uu(dtdu.)

26、uu(udtdu.uusaiaiaiaiaaiaii92259225632112212sQQQQtQQQsititii100)(21126/35许洪国200710302022-5-33. 3. 等减速行驶工况燃油消耗的计算等减速行驶工况燃油消耗的计算x.uudtdu.uustQQx.x.udtdu.uutaiaiaiaideiddeaaiai 9225922563163631212127/35许洪国200710302022-5-34. 4. 怠速停车时的燃油消耗量怠速停车时的燃油消耗量sidsttQQ路程整个行驶循环过程的总油耗量整个行驶循环过程的总sQsQQs1005. 5. 整个循环工况的

27、百公里燃油消耗量整个循环工况的百公里燃油消耗量28/35许洪国200710302022-5-32.3 2.3 燃油经济性的影响因素燃油经济性的影响因素eTaeesgFKugPQ02.1术状况、使用条件。传动系的结构型式、技工况等。如燃油喷射、压缩比、以及发动机的性能，（负荷）使用条件TatateeaDaDtuFuFfnPfgudtduACifmdtdumAuCmgmgfF,),(),(,15.21sincos2aTeuPKF29/35许洪国200710302022-5-3轿车燃料化学能与汽车耗能平衡图EPA75EPA7530/35许洪国200710302022-5-3汽车速度汽车速度: : 中

28、等负荷为佳中等负荷为佳(60-90(60-90km/h) )档档 位：位： 高档位为佳高档位为佳挂车挂车( (货车货车) )：负荷增加和质量利用系数增加负荷增加和质量利用系数增加维护与调整：维护与调整：汽车技术状况汽车技术状况, ,如前束、滑行距如前束、滑行距离、制动系发咬、轮胎气压、点离、制动系发咬、轮胎气压、点火提前角、混合气浓度等。火提前角、混合气浓度等。(km/h)auVIVIII等速百公里油耗等速百公里油耗60-90km/hMV speedFuel Consumption at constant speedQs (L/100km)3rd Gear 4th Gear 5th Gear

29、32/35许洪国200710302022-5-3汽车结构汽车结构轻量化：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33/35许洪国200710302022-5-3FE for Urban Driving CycleHybrid drive train34/35许洪国200710302022-5-3最小燃油消耗特性：发动机负荷特性最小燃油消耗特性：发动机负荷特性曲线族的包络线是发动

30、机提供一定功曲线族的包络线是发动机提供一定功率率( (负荷率负荷率) )时的最低燃油消耗率曲线。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利用这条包络线就可找出发动机提供一定功率时一定功率时的最经济工况（负荷和转的最经济工况（负荷和转速）。速）。把各功率下最经济工况的转速和负荷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，便得到率标明在外特性曲线图上，便得到最最低燃油消耗特性。低燃油消耗特性。35/35许洪国200710302022-5-3eg燃油消耗率eP发动机功率1n2n3n4n最低燃油消耗率曲线Engine specific fuel consumption ge,g/kWhEngine power output Pe, kW36/35许洪国200710302022-5-3eP功率n转转速速ePen