第三章第二节燃油经济性

1、 在保证动力性的条件下，汽车以尽量少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，称作汽车的的燃油消耗量经济行驶的能力，称作汽车的燃油经济性。燃油经济性。 基本概念基本概念: 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素第二节第二节 汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性中国民用车保有量09年7619.31万辆08年6222.8万辆05年1852万辆2009年中国石油净进年中国石油净进口量口量21888.5万吨，石万吨，石油表观消费量油表观消费量40837.5万吨；原油净进口量万吨；原油净进口量19862.0万吨，原油表万吨，原油

2、表观消费量观消费量38810.9万吨万吨。全年成品油表观消费。全年成品油表观消费量量2.21亿吨。其中，汽亿吨。其中，汽油、柴油、煤油表观消油、柴油、煤油表观消费量分别为费量分别为6704.9万吨、万吨、13859.8万吨和万吨和1497.0万吨。万吨。 09年我国机动车保有量1.7亿n2006年最新的数据显示，世界原油探明储量为年最新的数据显示，世界原油探明储量为1804.9亿吨。其中，亿吨。其中，中东地区中东地区的原油探明储量为的原油探明储量为1012.7亿吨，亿吨，约占世界总储量的约占世界总储量的2/3。在世界原油储量排名的前十位。在世界原油储量排名的前十位中，中东国家占了五位，依次是中

3、，中东国家占了五位，依次是沙特阿拉伯沙特阿拉伯、伊朗伊朗、伊、伊拉克、拉克、科威特科威特和和阿联酋阿联酋。伊拉克入侵科威特、海湾战争、。伊拉克入侵科威特、海湾战争、伊拉克战争、巴以冲突，非洲一些国家的内战、日本阻伊拉克战争、巴以冲突，非洲一些国家的内战、日本阻挠中俄挠中俄“安大线安大线”石油管道项目，以及涉及中国主权的石油管道项目，以及涉及中国主权的南沙群岛问题等，其背后都存在着深刻的资源因素。南沙群岛问题等，其背后都存在着深刻的资源因素。 n沙特阿拉伯已探明的储量为沙特阿拉伯已探明的储量为355.9亿吨，居世界首位亿吨，居世界首位 。n加拿大原油探明储量为加拿大原油探明储量为245.5亿吨，

4、居世界第二位。亿吨，居世界第二位。n伊朗已探明的原油储量为伊朗已探明的原油储量为186.7亿吨，居世界第三位。亿吨，居世界第三位。 n美国原油探明储量为美国原油探明储量为29.8亿吨亿吨 。n中国原油探明储量为中国原油探明储量为21.9亿吨亿吨 。石油直接影响国家经济，原油每上涨石油直接影响国家经济，原油每上涨5美元，世界经济下美元，世界经济下降降0.3个百分点。个百分点。n石油（原油）经过加工提炼，可以得到的产品大致可分为四大类： 一石油燃料 汽油、喷气燃油、柴油、燃料油二 润滑油和润滑脂 三 蜡、沥青和石油焦 四 溶剂和石油化工（橡胶、塑料）产品 燃油经济性尽量少的燃油消耗一定的动力性条件

5、下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资源降低CO2等的排放汽车发动机的燃料经济性汽车发动机的燃料经济性：通常由有通常由有效燃油消耗率效燃油消耗率be或有效效率或有效效率e 来评价。因来评价。因其不能反映发动机在具体汽车上的功率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，所以，它利用情况及行驶条件的影响，所以，它不能直接用于评价整车的燃料经济性。不能直接用于评价整车的燃料经济性。有效燃油消耗率be ：发动机每输出1kWh的有效功所消耗的燃油量，单位为g/(kWh)。显然，有效燃油消耗率越低，经济性越好。车用柴油机：200g/(kWh) -260g/(kWh)汽油机

6、：280g/(kWh)-320 g/(kWh)n 用一升普通汽油能跑多少公里？ 给领导开奥迪的师傅说：大约10公里； 开桑塔纳的出租车司机说：13公里，甚至更多； 开奇瑞QQ的年轻小白领说：我能开20公里； 一名驾驶最普通的CG款摩托车的农民说：我开四五十公里不成问题； 还能更多么？一升油的极限是多少？ Honda节能竞技大赛告诉我们：目前的记录是3435.325 公里。这相当于北京到重庆的直线往返距离。评价指标每百公里的燃油消耗量一定的燃油量行驶的里程等速百公里燃油消耗量曲线循环行驶试验工况反映实际的汽车行驶情况2.1 2.1 燃油经济性的评价指标燃油经济性的评价指标我国及欧洲：行驶我国及欧

7、洲：行驶100km100km所消耗所消耗的燃油升数，单位为的燃油升数，单位为L/100kmL/100km。美国：每加仑燃油能行驶的英里美国：每加仑燃油能行驶的英里数，单位为数，单位为MPGMPG或或mile/mile/USgalUSgal。 等速行驶百公里燃油消耗量等速行驶百公里燃油消耗量 常用的一种评价指标，指汽车在额定常用的一种评价指标，指汽车在额定载荷下，以最高档在水平良好路面上等载荷下，以最高档在水平良好路面上等速行驶速行驶100km100km的燃油消耗量。常测出每隔的燃油消耗量。常测出每隔10km/h10km/h或或20km/h20km/h速度间隔的等速百公里速度间隔的等速百公里燃油

8、消耗量，然后在图上连成曲线，称燃油消耗量，然后在图上连成曲线，称为等速百公里燃油消耗量曲线，用来评为等速百公里燃油消耗量曲线，用来评价汽车的燃油经济性。价汽车的燃油经济性。)100/kmLQS（)/(hkmua档V档IV档III等速百公里油耗等速百公里油耗n中国汽车工业协会和中国汽车技术研究中心联合公布了首次汽车产品节能评价结果，984款在我国生产销售的轿车被纳入评价，并按油耗从低到高逐一排序。n油耗最高的是排量3.6升的上海通用赛威自动挡，其市郊和市区百公里油耗分别为9.27升和17.32升，综合油耗为百公里12.2升。n排量越小的车却未必是油耗越少。比如排量不足0.8的江南奥拓，百公里综合

9、油耗居然超过了排量1.2的乐驰；而排量不到1.4的波罗劲情，百公里综合油耗也超过了排量近1.6的起亚锐欧。n目前我国在售轿车的平均油耗约为百公里8.06升。 2.2 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素结构因素结构因素 使用因素使用因素燃料能量100%发动机发动机自身损耗62.4%（69.2%）传动系空气阻力2.6%（10.9%）车轮怠速停车17.2%（3.6%）附件2.2%（1.5%）滚动阻力4.2%（7.1%）制动5.8%（2.2%）18.2%（25.6%）12.6%（20.2%）传动系损耗5.6%（5.4%）中型轿车城市（公路）循环行驶工况的能量平衡中型轿车城市（公路）循环行

10、驶工况的能量平衡汽车结构汽车结构1.汽车质量：汽车质量：轻量化，小型化和使用轻量化，小型化和使用轻型材料，如铝材和塑料，即质量利轻型材料，如铝材和塑料，即质量利用系数增加。用系数增加。n工程塑料：工程塑料：据估计，未来十年内，汽车的重量还将降低据估计，未来十年内，汽车的重量还将降低20%以上，而这正是工程塑料应用的舞台。工程塑料在以上，而这正是工程塑料应用的舞台。工程塑料在汽车上的应用主要包括内饰件、外装件和功能结构件。汽车上的应用主要包括内饰件、外装件和功能结构件。例如燃油箱、方向盘、刮雨器，输油管、动力阀等。低例如燃油箱、方向盘、刮雨器，输油管、动力阀等。低的气味挥发、耐冲击性。的气味挥发

11、、耐冲击性。n高强度钢：高强度钢：代替普通钢可使自身质量轻代替普通钢可使自身质量轻30%-40%。n铝合金铝合金：铸造性能好，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊：铸造性能好，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。接性能。 用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶片、发动机活塞等。风机叶片、发动机活塞等。n镁合金镁合金：n1）密度很小，比铝轻）密度很小，比铝轻1/3，但比强度高于铝合金。，但比强度高于铝合金。n2）疲劳极限高。）疲劳极限高。n3）与铝合金相比，能承受较大的冲击载荷。）与铝合金相比，能承受较大的冲击载荷。n4）耐腐蚀性好（特别耐煤油、汽油等矿物

12、油和）耐腐蚀性好（特别耐煤油、汽油等矿物油和硷类的腐蚀）。硷类的腐蚀）。n5）有良好的切削加工性。）有良好的切削加工性。n镁合金铸件包括：镁合金铸件包括：离合器外壳、变速器外壳、变离合器外壳、变速器外壳、变速器上盖、发动机罩盖、转向盘、座椅支架、仪速器上盖、发动机罩盖、转向盘、座椅支架、仪表盘框架、车门内板、轮辋、转向支架、制动支表盘框架、车门内板、轮辋、转向支架、制动支架、气门支架等，甚至还有缸盖和缸体。架、气门支架等，甚至还有缸盖和缸体。n钛合金：钛合金：有轻质、高强度等性能，在赛车有轻质、高强度等性能，在赛车上的应用已有许多年历史，目前的赛车几上的应用已有许多年历史，目前的赛车几乎都使用

13、了钛材。乎都使用了钛材。 在美国，已生产出用于赛车的钛制在美国，已生产出用于赛车的钛制进气阀、进气阀、排气阀、阀护圈和连杆排气阀、阀护圈和连杆等部件。日本最初等部件。日本最初使用钛材的汽车是使用钛材的汽车是“日产日产R382”型。型。 n目前，汽车用钛部件主要包括：目前，汽车用钛部件主要包括：n一、一、阀。阀。美国厂家利用钛合金制作进、排气阀较普遍，进美国厂家利用钛合金制作进、排气阀较普遍，进气阀使用气阀使用Ti6Al4V合金，排气阀使用合金，排气阀使用Ti6Al2Sn4Zn2Mo合金。利用钛合金制作汽车阀，不仅可以减轻合金。利用钛合金制作汽车阀，不仅可以减轻重量，延长使用寿命，而且可靠性高，

14、还可节省燃油。重量，延长使用寿命，而且可靠性高，还可节省燃油。 二、二、连杆。连杆。用钛合金制造连杆对减轻发动机重量最有效，用钛合金制造连杆对减轻发动机重量最有效，能大大提高性能。连杆所用材料主要是能大大提高性能。连杆所用材料主要是Ti6Al4V，其，其它如它如Ti4Al2Si4Mn、Ti7Al4Mo等也在研制中。等也在研制中。 三、三、曲轴及其它发动机部件。曲轴及其它发动机部件。日本正在试制日本正在试制Ti5Al2CrFe合金曲轴，这种曲轴因需要进行防粘接处理，目前还合金曲轴，这种曲轴因需要进行防粘接处理，目前还未实用化。其它发动机部件如未实用化。其它发动机部件如摇臂、阀簧和连杆的下螺栓摇臂

15、、阀簧和连杆的下螺栓等也可利用等也可利用Ti6Al4V合金制造。合金制造。 四、其它部件。汽车上的四、其它部件。汽车上的螺栓、螺母螺栓、螺母等连接件和等连接件和离合器圆离合器圆盘、压力板盘、压力板等变速器零部件，都可利用钛合金制造。采用等变速器零部件，都可利用钛合金制造。采用旋转成型法制造的钛合金离合器外壳，与钢制外壳相比，旋转成型法制造的钛合金离合器外壳，与钢制外壳相比，可以大大减轻飞轮的冲击破坏。可以大大减轻飞轮的冲击破坏。2.发动机的影响发动机的影响（1）发动机的种类：柴油机、汽油机（电喷、）发动机的种类：柴油机、汽油机（电喷、VVT-I、VTEC、高压共轨）、高压共轨）（2）发动机压缩

16、比：）发动机压缩比：9.0-10（3）发动机功率利用率的影响。）发动机功率利用率的影响。 在全面衡量发动机综合水平的情况下，选在全面衡量发动机综合水平的情况下，选择小排量的车型。择小排量的车型。（4）发动机燃烧过程。如稀薄混合气分层燃）发动机燃烧过程。如稀薄混合气分层燃烧。烧。3.传动系：增加档位数、使用无级变速器传动系：增加档位数、使用无级变速器4.汽车外形和轮胎：降低汽车外形和轮胎：降低CD和子午线轮胎和子午线轮胎n柴油车的优点：柴油车的优点： 1.柴油车比汽油车柴油车比汽油车省油省油，压燃式的柴油机比点燃式的，压燃式的柴油机比点燃式的汽油机具有更高的能量转换，能源消耗为汽油机的汽油机具有

17、更高的能量转换，能源消耗为汽油机的45%60%，加上柴油价格比汽油价格低，发动机相，加上柴油价格比汽油价格低，发动机相比汽油机少了复杂的高压点火装置，寿命也普遍比汽比汽油机少了复杂的高压点火装置，寿命也普遍比汽油机产品更长，因此柴油机的燃油经济性比汽油机更油机产品更长，因此柴油机的燃油经济性比汽油机更好。好。 同时，柴油机在同时，柴油机在安全性和环保性方面安全性和环保性方面相比汽油机也有相比汽油机也有突出的优势。突出的优势。 2. 柴油不易挥发，着火点较高，不易因偶然情况被点柴油不易挥发，着火点较高，不易因偶然情况被点燃或发生爆炸；二氧化碳的排放量也比汽油机大约低燃或发生爆炸；二氧化碳的排放量

18、也比汽油机大约低30%35%，柴油车的尾气排放比汽油车要好。，柴油车的尾气排放比汽油车要好。 3.柴油机在动力性方面也与汽油机的差距很小，有些柴油机在动力性方面也与汽油机的差距很小，有些性能参数甚至要好于汽油机，例如柴油机的性能参数甚至要好于汽油机，例如柴油机的低速扭矩低速扭矩比较大比较大，这表现在柴油车爬坡能力比汽油车要强，低，这表现在柴油车爬坡能力比汽油车要强，低速情况下加速也比汽油机快。速情况下加速也比汽油机快。 n汽油的标号汽油的标号 ：“辛烷值辛烷值”，辛烷值越高，使其爆燃的，辛烷值越高，使其爆燃的温度越高，越不容易爆燃。例如温度越高，越不容易爆燃。例如90号汽油，可以保证在号汽油，

19、可以保证在压缩比不大于压缩比不大于9的发动机上使用不产生爆燃现象。的发动机上使用不产生爆燃现象。n压缩比压缩比:是发动机在压缩时，将可燃混合汽压缩为原来是发动机在压缩时，将可燃混合汽压缩为原来的体积的比例。的体积的比例。n例如压缩比为例如压缩比为10的发动机就是将可燃混合汽压缩为原来的发动机就是将可燃混合汽压缩为原来体积的十分之一。一般来说在发动机的其他设计不变的体积的十分之一。一般来说在发动机的其他设计不变的情况下，压缩比越高的车功率越大，效率越高（越省情况下，压缩比越高的车功率越大，效率越高（越省油）。但是压缩比过高会造成稳定性下降，发动机寿命油）。但是压缩比过高会造成稳定性下降，发动机寿

20、命缩短。而且压缩比也不可能无限制地提高，因为可燃混缩短。而且压缩比也不可能无限制地提高，因为可燃混合汽在压缩过程中温度会急剧提高，如果在没有到活塞合汽在压缩过程中温度会急剧提高，如果在没有到活塞的上止点处温度就已经超过可燃混合汽的燃点，则可燃的上止点处温度就已经超过可燃混合汽的燃点，则可燃混合汽就会爆燃，这就是俗称的混合汽就会爆燃，这就是俗称的敲缸敲缸，可以听到明显的，可以听到明显的金属撞击声，严重的爆燃甚至会使发动机倒转，给发动金属撞击声，严重的爆燃甚至会使发动机倒转，给发动机造成致命的伤害。机造成致命的伤害。汽汽 车车 速速 度：中等速度为佳度：中等速度为佳档档 位：高档位为佳位：高档位为

21、佳挂挂 车：负荷增加和质量利用系数增加车：负荷增加和质量利用系数增加维护与调整：汽车的技术状况维护与调整：汽车的技术状况,如前束、滑如前束、滑行距离、制动系、轮胎气压、行距离、制动系、轮胎气压、点火提前角、混合气浓度。点火提前角、混合气浓度。n一、正确驾驶 1、当车速高于110km/h行驶时，燃油消耗将增加23%左右。 2、当车速高速（120km/h）行驶或急加速时，燃油消耗将增加33%左右，且自动档在急加速时更费油。 3、尽量减少车辆上不必要的物品，载重增加45kg，燃油消耗将增加2%左右。4、增加空气阻力（车顶加装广告牌或摆放行礼等），燃油消耗增加5%左右。二、车辆状态1、空气滤清器要保持

22、清洁、畅通状态，且按保养周期进行更换，否则会增加10%左右的燃油消耗。2、保持轮胎气压在标准范围内，如气压过低，会增加3.3%左右的燃油消耗。（充空气2.3-2.5，氮气可稍高一些）。标准气压：制造商大量测试后得出的最佳的适用于各种气候、各种路面的最安全胎压。3、使用专用机油(如：5w-30适用于-30至15,15w-40适用于-15至40)，否则可能增加2%左右的燃油消耗。4、定期进行四轮定位检查，如定位失准不仅会增加4%左右的燃油消耗，还可加速轮胎磨损。节油装置的使用n节油器、汽油清洁剂、节油贴（远红外材料）节油净化器装置示意图最小燃油消耗特性最小燃油消耗特性：发动机负荷特：发动机负荷特性

23、的曲线族的包络线是发动机提供性的曲线族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。一定功率时的最低燃油消耗率曲线。利用包络线就可找出发动机提供一利用包络线就可找出发动机提供一定功率时的最经济工况（负荷和转定功率时的最经济工况（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，便得荷率标明在外特性曲线图上，便得到到最小燃油消耗特性最小燃油消耗特性。二、循环行驶工况百公里燃油消耗量二、循环行驶工况百公里燃油消耗量 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。欧洲经济委员会（ECE）规定，要测量

24、车速为90km/h和120km/h的等速百公里燃油消耗量和按ECE-R.15循环工况的百公里燃油消耗量，并各取1/3相加作为混合百公里燃油消耗量来评定汽车燃油经济性。美国环境保护局(EPA)规定要测量城市循环工况（UDDS）及公路循环工况（HWFET）的燃油经济性（单位为每加仑燃油汽车行驶英里数mile/gal），并按下式计算综合燃油经济性：公路循环燃油经济性城市循环燃油经济性综合燃油经济性45. 055. 012.2 2.2 汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算发动机的万有特性曲线Pe n b功率平衡曲线燃油经济性的计算发动机的万有特性曲线发动机的万有特性曲线发动机的万有特性曲线发动机的

25、万有特性曲线等速行驶工况燃油消耗量的计算万有特性曲线车速ua阻力功率P燃油消耗率燃油消耗量(ml/s) 1 .367gPbQtP 阻力功率(KW)b 燃油消耗率(g/(KWh)g N/L单位时间内的燃油消耗量10003600aus(ml/s) 1 .367gPbQt等速行驶燃油消耗量的计算行程s (m)车速ua (Km/h)所用时间t (s)等速行驶s m 燃油消耗量(ml)102 100036001 .367aausgPbusgPbQguPbQa02. 1 s折算成等速百公里燃油消耗量折算成等速百公里燃油消耗量（L/100kmL/100km）： 2.2 2.2 汽车燃料经济性的计算方法汽车燃

26、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：万有特性图上的等燃油消耗率曲线燃油消耗率：万有特性图上的等燃油消耗率曲线eeebnPfg),(/ 3600/1000367.19.81 10006.96 7.15/(7.94 8.13/eeeetP bP bQmLsNLNL，汽油）（柴油）ePkW发动机功率 ，hkmurna/,min/,或汽车速度发动机转速ebconst发动机万有特性发动机万有特性（等高线）（等高线）:(),102/3.6,/1001.02eeaaeesaPb ssQtmLuuPbQLkmu行程油耗其中单位行程油耗：21()3600

27、1()21.153600(,)aefwjTDaaTeeuPFFFCAuudumgfmdtbfPn 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hkmu/1th/kmu.constu1例如速度增量dtdu.dtdu.ut63163aut11/aiaiuuukm h 22111()()25.9225.9225.92aiaiaiaiaiaiiuuu uuuusdudududtdtdt11()21 0 0ititiisQQQtQQQQs3. 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11122223.63.625.9225.92aiaideidaiaiaiaideuuu

28、tduxdtQQ tuuuusduxdt4. 怠速停车时的燃油消耗量怠速停车时的燃油消耗量sidsttQQ 油耗量整个行驶循环过程的总QsQQs1005. 整个循环工况的百公里燃油消耗量整个循环工况的百公里燃油消耗量2.3 燃油经济性的影响因素燃油经济性的影响因素1.02eetesaTPbCFbQu2cossin21.15, , ,(, )(,),DatDaeetataTC AuduFmgfmgmdtdum f i CAudtbf P nf F uFu使用条件 （负荷） 以及发动机的性能，如燃油喷射、压缩比，工况等。传动系的结构型式、技术状况、使用条件。汽 车 速 度：中等速度为佳档 位：高档

29、位为佳挂 车：负荷增加和质量利用系数增加维护与调整：汽车的技术状况,如前束、滑行距离、制动系发咬、轮胎气压、点火提前角、混合气浓度。)100/kmLQS（)/(hkmua档V档IV档III等速百公里油耗等速百公里油耗汽车结构汽车结构轻量化：小型化和使用轻型材料，如铝材轻量化：小型化和使用轻型材料，如铝材和塑料，即质量利用系数增加。和塑料，即质量利用系数增加。发动机改进：发动机改进： 提高热效率和机械效率提高热效率和机械效率 扩大发动机使用范围扩大发动机使用范围 发动机增压发动机增压 发动机电控发动机电控传动系：增加档位数、使用无级变速器传动系：增加档位数、使用无级变速器汽车外形和轮胎：降低汽车

30、外形和轮胎：降低CD和子午线轮胎和子午线轮胎最小燃油消耗特性最小燃油消耗特性：发动机负荷特：发动机负荷特性的曲线族的包络线是发动机提供性的曲线族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。一定功率时的最低燃油消耗率曲线。利用包络线就可找出发动机提供一利用包络线就可找出发动机提供一定功率时的最经济工况（负荷和转定功率时的最经济工况（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，便得荷率标明在外特性曲线图上，便得到到最小燃油消耗特性最小燃油消耗特性。eg燃油消耗率eP发动机功率1n2n3n4n最低燃油消耗率曲线eP功率n转速ePen最小燃油消耗率曲线1. 如何利用汽车行驶方程式求轮式汽如何利用汽车行驶方程式求轮式汽车的极限加速度车的极限加速度？2. 在计算汽车动力性时所使用的发动机功在计算汽车动力性时所使用的发动机功率与计算汽车燃料经济性时所使用的发动率与计算汽车燃料经济性时所使用的发动机功率有何不同？机功率有何不同？gdtdugfgfgdtdumgfmgdtdumFFFmgFmgFFFFmgFFFFFFwifjjwiftjwift