汽车运用工程课件第3章

汽车燃料经济性第3章3.1汽车燃料经济性的评价3.1.1汽车燃料经济性汽车燃料经济性是指汽车在一定使用条件下，以最少的燃油消耗量完成单位运输工作的能力。3.1.2发动机燃料经济性有效热效率ηe

ηe是发动机的有效功We（J）与所消耗燃料热量Q1之比值：

2.有效燃料消耗率bebe是单位有效功的耗油量（简称耗油率），通常以每千瓦小时的耗油量（g/（kW·h））表示。ηe、be之间的关系为3.1.3整车燃料经济性评价指标1.燃油汽车燃料经济性评价指标为了评价汽车的燃料经济性，常使用单位行程的燃料消耗量（L/100km），即行驶100km所消耗的燃油升数；或单位运输工作的燃料消耗量（L/100tkm），即每行驶100tkm（吨公里）所消耗的燃油升数，作为评价指标。汽车燃料经济性也可用汽车消耗单位量燃料所经过的行程km/L，即每燃烧1升燃油行驶的公里数，作为评价指标。也可采用燃料消耗量Q(单位为L/100km)与有效载荷Ge(单位：t)之间的关系曲线，评价在不同道路条件下汽车燃料经济性，称之为平均燃料运行消耗特性。2.燃气汽车燃料经济性评价指标使用单位行程的燃料消耗量，即行驶100km所消耗的燃油升数；或单位运输工作的燃料消耗量或者消耗单位量燃料所经过的行程来评价其燃料经济性。3.纯电动汽车的能耗经济性指标（1）续驶里程

（2）单位里程容量消耗

（3）单位里程能量消耗

。（4）单位容量和单位能量消耗行驶里程

（5）电动汽车能量利用率

3.1.4汽车燃料经济性评价方法不控制的道路试验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消耗的影响。可用于全面评价汽车使用燃料经济性，是一种非常接近实际情况的试验。2.限定条件的平均使用耗油量

在某一地区选择一条或数条典型干线公路(2级公路)，路段长度不少于50km，试验时采用路线常用车速40～50km/h尽可能保持等速，并记录制动次数、换档次数、时间和行程以及试验中遇到的特殊情况。3.道路循环试验汽车完全按规定的车速、时间规范进行的道路试验方法被称为“道路循环试验”。试验规范中规定了换档时刻、制动时间、速度、加速度、制动减速度等数值，从而控制了汽车运行条件，属于控制的道路试验。4.等速油耗试验试验时，汽车用最高档等速行驶，从车速20km/h开始，以车速10km/h的整倍数，直至该档最高车速的80％，至少测定5点。5.多工况燃油消耗量是汽车按照规定的多工况循环试验得出的百公里油耗。（1）欧洲NEDCNEDC（NewEuropeanDrivingCycle）工况是欧洲由市区运转循环和市郊运转循环两部分组成。NEDC循环存在的问题：一是测试方法简单粗暴，多数时间处于匀速状况下。二是测试时间短，里程少，典型的过把瘾就走。三是基本不考虑环境温度对车辆运行的影响。（2）EPAEnvironmentalProtectionAgency,美国环保署。EPA制定的测试工况标准包括4种循环，分别为：市区工况FTP－75（FederalTestProcedure）、高速工况HWFET(Highwaydriving)、激烈驾驶工况US06(Aggressivedriving)和可选的空调使用工况SC03(Optionalairconditioningtest)。（3）日本JC08标准

日本的标准借鉴了美国EPA标准中复杂多变的工况设计，模拟了车辆在城市中拥堵时频繁启停的状态，包括冷启动和热启动两个阶段，并按照冷启动25%热启动75%的加权进行成绩统计。（4）我国乘用车燃料经济性试验方法规范

乘用车仿照NEDC循环使用城市工况（1504循环）、郊区工况循环以及综合工况循环三种方法测试乘用车的燃油消耗量。（5）我国商用车燃油消耗试验规范（6）“世界轻型车测试程序”（WLTP）

WLTP测试全称WorldLightVehicleTestProcedure，即世界轻型汽车测试规程，有日本、美国、欧盟等共同制定，其严格度来说比NEDC高了不少。

WLTPNEDC动态测试循环时间1800s（30min）1180s（约20min）循环测试距离23.25km11.04km测试阶段4种（低、中、高、超高速）2种（市区和高速）模拟市区与高速路段的比例52%/48%66%/34%测试平均车速46.5km/h34km/h最高测试车速131.3km/h120km/h测试驾驶方式根据不同测试人员的习惯变化加速、换档等采用固定模式备注由于不同测试人员的驾驶方式有差异，所测试车辆的设计标准要远高于WLTP测试标准-（7）几种测试循环的比较

按照严格程度和更接近真实行驶工况比较，EPA＞WLTP＞NEDC。（8）中国典型城市公交驾驶循环（CCBC）

（9）型商用车辆瞬态车辆循环（C-WTVC）

C-WTVC循环是以世界统一的重型商用车辆瞬态车辆循环（WTVC，orldTransientVehicleCycle）为基础，调整加速度和减速度形成的驾驶循环。（10）汽车燃料消耗量测定方法

可通过道路试验、转鼓试验和模拟试验3种方法来进行。5.纯电动汽车能量消耗试验方法（1）欧洲标准

欧共体国家使用ECER101（燃油消耗及电动车电量消耗及里程）（2）国标

按照《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法(GB/T18386)》6.混合动力电动汽车能量消耗量试验方法混合动力汽车的种类目前主要有3种。一种是以发动机为主动力，电动马达作为辅串联混合动力电动汽车原理助动力的“并联方式”；一种是，在低速时只靠电动马达驱动行驶，速度提高时发动机和电动马达相配合驱动的“串联、并联方式”；还有一种是只用电动马达驱动行驶的电动汽车“串联方式”，发动机只作为动力源，汽车只靠电动马达驱动行驶，驱动系统只是电动马达，但因为同样需要安装燃料发动机，所以也是混合动力汽车的一种。3.2汽车燃料经济性分析3.2.1汽车燃料经济性计算1.利用功率平衡计算燃料经济性（1）汽车燃料消耗方程式

根据每小时燃料消耗量Gr(kg/h)，可利用式（3-1）确定燃料消耗量Q(L/100km)为（2）用功率平衡与负荷特性图解计算汽车等速百公里油耗

由负荷特性可查得行驶时发动机的油耗。3.减速以及停车怠速的耗油量的计算减速及停车怠速时的耗油量，可根据试验得到的怠速油耗量(L/h)和循环中的减速行驶与停车怠速运转的时间，求得它们的耗油量。加速工况的耗油量的计算

汽车以等加速在道路阻力系数

的道路上行驶的燃料经济性，可用汽车在当量道路阻力系数

下稳定行驶的燃料经济性近似表示。

在等加速行驶的油耗曲线下面画上加速过程曲线(在纵坐标上加上时间坐标)，则在对应于

等的速度间隔中，其平均加速度为5.定额计算法计算某一具体条件下的汽车燃料消耗量也可采用定额计算法,它是一种能反映运输工作量的计算方法。6.汽车运行条件修正系数月平均气温(℃)>2828～5<5～-5<-5～-15<-15～-25<-251.021.01.031.061.091.13海拔高度,100m≤5>5～15>15～25>25～35>351.001.031.071.131.20道路类别公路等级和条件城市道路等级修正系数1类平原、微丘一、二、三级公路

1.002类平原、微丘四级公路平原、微丘一、二、三、四级公路1.103类山岭、重丘一、二、三级公路重丘、一、二、三、四级公路1.254类平原、微丘级外公路级外道路1.355类山岭、重丘四级公路

1.456类山岭、重丘级外公路

1.707.载货汽车运行燃料消耗量

载货汽车运行燃料消耗量计算式为大型载客汽车运行燃料消耗量计算式为轿车运行燃料消耗量计算公式为3.2.2汽车燃料经济性影响因素政策性措施（1）美国油耗法规CAFÉ美国油耗法规控制的是所谓‘公司平均燃油经济性’（CAFE—CorporateAverageFuelEconomy），以英里/加仑为单位。（2）中国汽车燃油消耗限值

GB27999《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》、GB30510《重型商用车辆燃料消耗量限值》、JT/T719《营运货车燃料消耗量限值及测量方法》等法规要求乘用车、重型商用车和道路运输车辆应分别满足燃料消耗标准第一、二、三、四阶段的限值要求。

201520202025年降幅-2020年降幅-2025

原始对应国标原始对应国标原始对应国标5.4%4.2%欧盟130g/km5.2L/km95g/km3.8L/km75g/km3L/km3.5%3.4%美国36.2MPG6.7L/km44.8MPG6L/km56.2MPG4.8L/km3.3%

日本5.2L/km5.9L/km20.3L/km4.9L/km

5.5%

中国6.9L/km5L/km4

（GB27999-2014）《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》年度CAFC/TCAFCWi（纯电动、燃料电池车、充电续驶里程大于等50公里的插电混合动力车）Wi（燃油车辆油耗不大于2.8L/100km）2016134%53.52017128%2018123%32.52019110%2020及以后100%21.5（GB27999）《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》征求意见稿，2019年度CAFC/TCAFC纯电动、燃料电池车、充电续驶里程大于等50公里的插电混合动力车Wi燃油车辆油耗不大于3.2L/100km2021123%2.01.42022120%1.81.32023115%1.61.22024100%1.31.12025及以后

1.01.0整车整备质量CM，kg车型燃料消耗量目标值，L/100km整车整备质量CM，kg车型燃料消耗量目标值，L/100km三排座以下三排座及以上三排座以下三排座及以上CM≤7504.34.51540＜CM≤16605.55.7750＜CM≤8654.34.51660＜CM≤17705.75.9865＜CM≤9804.34.51770＜CM≤18805.96.1980＜CM≤10904.54.71880＜CM≤20006.26.41090＜CM≤12054.74.92000＜CM≤21106.46.61205＜CM≤13204.95.12110＜CM≤22806.66.81320＜CM≤14305.15.32280＜CM≤251077.21430＜CM≤15405.35.52510＜CM7.37.5企业应主动采取整改措施等要求。1）新能源汽车积分与双积分制度。①乘用车企业平均燃料消耗量积分。实际值低于达标值产生正积分，高于达标值产生负积分。②新能源汽车积分（NEV积分）。车企每生产一辆新能源车，除了获得正常收益外，还可获得传统车企的补贴。车企新能源汽车达标后，可获得正积分，新能源汽车正积分可以抵扣同等数量的平均燃料消耗量负积分。车辆类型标准车型积分（A）A备注标准车型积分（B）B备注纯电动乘用车0.012×R+0.8（1）R为电动汽车续驶里程（工况法），单位为km。（2）P为燃料电池系统额定功率，单位为kW。（3）（3）纯电动乘用车续驶里程低于100km的，标准车型积分统一为1分。（4）标准车型积分上限为5分。（5）车型积分计算结果按四舍五入原则保留两位小数。0.006×R+0.8（1）R为电动汽车续驶里程（工况法），单位为km。（2）P为燃料电池系统额定功率，单位为kW。（3）纯电动乘用车续驶里程低于150km的，标准车型积分统一为1分。（4）纯电动乘用车标准车型积分上限为3.4分，混合动力乘用车标准车型积分上限为6分。（5）车型积分计算结果按四舍五入原则保留两位小数。插电式混合动力乘用车21.6燃料电池乘用车0.16×P0.08×P③企业平均燃料消耗量负积分、新能源汽车负积分必须抵偿归零。2）节能管理和营运管理。节能管理包括制定有关运行油耗的法规和标准，完善油耗考核奖惩制度，正确选择与合理使用车辆，正确选用燃润料与轮胎，推广节能新技术、新产品，进行驾驶人轮训等。营运管理包括掌握运输市场信息，建立现代化调度系统，搞好运输组织，提高现有车辆的实载率，大力研究结合全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和先进运输信息系统（ATS）的新型货运系统和客运系统。3）交通管理措施。包括改善交通基础设施，设计合理的管理模式，从而改进交通流的运行特性。2.提高汽车燃料经济性的结构措施（1）发动机的燃料经济性改善措施发动机节能技术油耗下降（%）排放下降（%）成本上升（元）排气可变正时1313280560可变气门升程25258001200无凸轮轴进气5102523004500环轴2400280600滚子挺柱120060200电子节温器121260100压缩比升0.51.53-1-250100可变压缩比520N/AN/A17004000增压515N/AN/A10002500GDI242410002000TWC改良121040340600弱混混合动力5103520005000中混混合动力15304820000320001）提高压缩比和变压缩比。2）改善进排气系统。3）配气相位和气门升程可变。4）采用稀混合气。5）发动机自动启停技术。6）可变排量发动机。7）混合动力。8）发动机增压。9）缸内直喷（GDI）。10）发动机智能热管理系统。（2）底盘和车身结构的优化1）汽车轻量化。2）减少滚动阻力。3）减少空气阻力。4）选择最佳传动比。5）选择发动机功率，优化匹配发动机和底盘传动系。3.提高汽车驾驶技术和保持车辆完好（1）发动机的起动升温

常温起动发动机时，尽量一次起动成功。每次起动时间不得超过5秒。三次起动不成功时，必须进行检查，排除故障。起动后应迅速转入怠速进行暖车。（2）汽车起步加速

启动后，应该进行暖车，使发动机温度迅速升到正常工作温度。（3）档位的选择和变换

汽车在良好路面上行驶，为了节约燃料，在油门开度不超过90％的条件下，应尽可能使用最高档。（4）汽车行驶速度

汽车满载在良好路面上行驶时，存在一个使得等速燃料消耗最小的车速，即技术经济车速。车速高于或低于汽车等速油耗均上升。（5）汽车底盘技术状况

常用滑行性能检查底盘的综合技术状况，它对汽车运行油耗的影响很大。汽车的滑行性能常用滑行和滑行阻力系数表示。滑行阻力系数不得大于0.014。3.3汽车燃料经济性试验3.3.1汽车燃料经济性试验相关标准轿车和总质量小于2000kg载货汽车的燃料经济性依照国家标准GB／T12545《乘用车燃料消耗量试验方法》进行；客车和总质量大于2000kg载货汽车的燃料经济性依照国家标准GB／T12545．2《商用车燃料消耗量试验方法》进行，混合动力汽车依照GBT19753-2013《轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》进行。为保证试验的顺利进行一些具体要求可参照国际标准GB/T12534《汽车道路试验方法通则》、GB18565《道路运输车辆综合性能要求和检验方法》、GB/T18566《道路运输车辆燃料消耗量检测评价方法》、行业标准JT∕T1013-2015《碳平衡法汽车燃料消耗量检测仪》等，乘用车燃料消耗量限值等。车

型每人平均质量行李质量代替重物分布座椅上座椅前的地板上吊在车顶的拉手上行李舱（架）载货汽车、越野汽车、专用汽车、自卸汽车、牵引汽车65-5510--客车长途60305010-13公共座客60-5010--站客60--555-旅游60225010-22轿车6055010-53.3.2试验设备1.容积式油耗仪工作原理：使被测的流体充满一定容量的测量室，通过充满测量室的次数可得出被测流体的总量，再除以测定时间间隔或行驶里程即可得平均燃料消耗量。定容式－通过测定消耗一定容量燃料所需要的时间来计算耗油量，不能连续测量、一般用于台架试验。容量式－通过累计发动机工作中所消耗的燃料总容量，用时间和里程来计算油耗量。它可以连续测量，其结构有四活塞联动式、往复活塞式、膜片式、油泡式等。2.质量式油耗仪质量式油耗仪通过测量消耗一定质量的燃油所用的时间来计算油耗，质量式油耗仪由称量装置、计数装置和控制装置构成。3.油耗传感器在燃油管路中的安装3.3.2道路试验1.基本试验条件（1）车辆条件试验车辆必须清洁，关闭车窗和驾驶室通风口，由恒温器控制的空气流必须处于正常调整状态，做各项燃料消耗量试验时，汽车发动机不得调整。（2）试验车辆载荷要求

轿车为规定载荷的一半(取整数)；城市客车为总质量的65%；其他汽车为满载，乘员质量及其装载要求按GB/T12534-90的规定。（3）道路条件

试验道路应为清洁、干燥、平坦的，用沥青或混凝土铺成的直线道路。道路长2～3km，宽不小于8m，纵向坡度在0.1%以内。（4）气候条件

试验应在无雨无雾，相对湿度小于95%，气温0～40℃，风速不大于3m/s的天气条件下进行。（5）测试仪器精度

车速测定仪器和燃料流量计的精度为0.1%：计时器最小读数为0.1s。

2.直接档全油门加速燃料消耗量试验试验测试路段长度为500m，试验时，汽车挂直接档(没有直接档可用最高档)，以30±1km/h的速度，稳定通过50m的预备段，在测试路段的起点开始，油门全开，加速通过测试路段，测量并记录通过测试段的加速时间、燃料消耗量及汽车在测试段终点对的速度。3.等速行驶百公里燃油消耗量试验路上燃料经济性试验主要是等速行驶百公里燃油消耗量试验。试验路段设在路面良好、平直的道路上，长度500m（或1000m）。4.燃料消耗量的计算

采用容积法确定燃料消耗量，根据试验结果，以车速为横坐标，燃油消耗量为纵坐标，绘制等速燃料消耗量散点图，根据散点图绘制等速燃料消耗量的特性曲线。3.3.3室内台架试验多工况燃油消耗的测量试验基本上都在室内底盘测功机（转鼓式试验台）上进行。测试汽车固定在试验台上，从动轮置于固定台面，驱动轮置于转鼓上。起动发动机挂档后，汽车便驱动转鼓（及与其相连接的旋转质量与电力测功器）旋转。碳平衡法测燃油经济性的原理碳平衡法检测油耗的基本原理是质量守恒定律。燃油在发动机中燃烧，不论燃烧状况如何，燃油在发动机中燃烧所产生的尾气中碳元素的质量总和与燃烧前燃油中碳元素的质量总和相等。2.碳平衡法油耗检测设备使用定容法排放测试的设备，主要由汽车尾气取样系统（包括取样管、变频器和抽风机）、流量计、尾气分析仪、计算机（用于流量计算与控制、数据采集处理、检测流程控制及建立碳平衡计算模型）

共4个部分组成。3.测量步骤在检测时，首先将碳平衡油耗检测设备和底盘测功机预热。测功机预热完成后，操纵控制器，锁止滚筒，实验车驶入试验台。逆时针旋转加载电位器旋转，使测功机处于无加载状态（有特殊要求的除外）。车辆处于静止状态，将碳平衡油耗设备的取样管插入汽车排气管，接通抽风机取样汽车尾气（计算机根据汽车发动机的排量自动调节流量大小和稀释比，汽车尾气与外界空气同时被吸入流量计。）打开气体分析仪进行尾气取样，指挥驾驶人操纵汽车，按照试验循环规范进行加速、匀速和用车辆的制动器减速的多工况试验，测出稀释气体中CO、HC和CO2的浓度。计算机根据尾气分析仪的测量值、流量计的流量、稀释比和被检测车辆在底盘测功机上满载行驶的距离计算出百千米燃油消耗量。4.碳平衡法的油耗计算（1）计算过程的假设1）燃油燃烧的生成物全部从排