汽车理论第二章 汽车燃油经济性（2.12.2）.ppt

1、,汽车燃油经济性,Fuel Economy,第二章,2 汽车燃油经济性,2.1 汽车燃油经济性评价指标 2.2 汽车燃油经济性计算 2.3 影响汽车燃油经济性因素,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济效果的综合性指标。 我国营运汽车的平均运输成本中，汽车运行材料费(燃料费、润滑油、轮胎费等)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。,第二章 汽车的燃油经济性,截止2006年底，我国已探明石油剩余经济可采储量为20.43亿吨，天然气剩余经济可采储量为24.49亿m3。,中国石

2、油的相当一部分依赖进口,自1993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来越大。2004年以来，中国的石油消费总量已经超过日本，位居世界第二位，仅次于美国。,世界汽车工业发展永恒的主题是节能 环保 安全,第二章 汽车的燃油经济性,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京都议定书。,在网上查找京都议定书的相关资料。,至2005年2月，全球已有141个国家和地区签署该议定书。,2005年2月16日，京都议定书正式生效。这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体排放。,汽车燃油经济性：指汽车以最少的燃料消耗完成单位运输工作量的能

3、力，它是汽车使用的主要性能之一。,2.1汽车燃油经济性的评价指标,影响汽车燃油经济性主要方面： 发动机本身经济性 行驶阻力 功率利用率匹配问题,P：汽车行驶时所消耗的功率与汽车结构参数Ga、CDA、T和Va及道路条件有关。这个功率是由发动机提供的，也决定了发动机的功率利用情况。也就是发动机的负荷情况。,汽车发动机的燃料经济性：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，所以，它不能直接用于评价整车的燃料经济性。,同一发动机装在不同底盘上，汽车经济性不样。 不同发动机装在同一底盘上，汽车经济性不一样。,所以汽车的燃油经济性

4、取决以下三个内容： 发动机本身燃油经济性（包括功率利用情况） 行驶条件 汽车结构参数。,为正确合理的评价汽车燃料经济性，按不同目的和使用条件,采用不同评价指标： 常选取单位行程的燃料消耗量，即L/100km，称为百公里油耗,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； 单位运输工作的燃料消耗量，即L/100tkm，称为吨百公里油耗。常用于比较和评价不同容载量的汽车燃料经济性。 上述评价指标数值越大，汽车燃料经济性越差。,燃料经济性的评价指标,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，即km/L作为评价指标，称为汽

5、车经济性因数。 例如，美国采用每加仑燃料能行驶的英里数，即MPG或mile/USgal。其数值越大，汽车燃料经济性越好。,百公里油耗和吨百公里油耗的表示：,Qs重量表示法（kg/100km）（N/100km） Qu容积表示法：L/100km 汽车运输企业常用L/100t.km为单位，表示每完成100t.km的客货运输量所消耗的燃油升数，客运一般10人折合为1t。,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，试验方法可分为以下几类： 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

6、验台)上的循环试验。,汽车燃料经济性试验方法,对各个影响因素都不加以控制的试验方法，称为“不控制的道路试验”。试验条件中，对被试车辆的维护、调整规范及所用燃料、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。为此，必须用车队进行长距离(1000016000km)的试验，才能获得可信度较高的数据。 这种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，可用于全面地评价汽车的使用燃料经济性，是一种非常接近实际情况的试验。但试验持续时间很长，试验费用巨大，所以很少采用。,我国过去汽车运输企业采用“使用油耗试验”就是一种“ 不控制

7、的道路试验”： 即在某地区的某汽车运输部门中，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。 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。 因此，它仅适合车型单一的运输企业使用。,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质量检查试验规定，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、风等并无规定。这就是一种控制的道路试验。国内外的这种汽车试验是专用试

8、验场道路上进行类似的油耗试验。,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。实验规范中规定换档时刻、制动时间，以及行车速度、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这类试验中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在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。,第一节 汽车燃油经济性的评价指标,1.等速工况,宝来轿车等速油耗 1.

9、8L 6.4M/7.0A/90km/h 8.5M/9.2A/120km/h 1.8T 6.1M/7.0A/ 90km/h 8.7M/9.2A/120km/h,注：M代表手动挡汽车； A代表自动挡汽车。,循环工况规定了车速时间行驶规范，例如，何时换挡、何时制动以及行车的速度和加速度等数值。 因此，它在路上试验比较困难，一般多规定在室内汽车底盘测功机(转鼓试验台)上进行测试；而规定在路上进行试验的循环工况均很简单。 图2-2给出了联合国欧洲经济委员会、美国及我国法定的测定燃油经济性的循环行驶工况图。,2.循环行驶试验工况,以L/100km计的1/3混合油耗为,第一节 汽车燃油经济性的评价指标,1）

10、欧洲经济委员会（ECE）,第一节 汽车燃油经济性的评价指标,2）美国环境保护局（EPA）,第一节 汽车燃油经济性的评价指标,3）中国相关规定,第一节 汽车燃油经济性的评价指标,3）中国相关规定,城市客车和双层客车四工况循环试验参数,注：,第一节 汽车燃油经济性的评价指标,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）,第一节 汽车燃油经济性的评价指标,第一节 汽车燃油经济性的评价指标,汽车燃油消耗量的小结,排量大的车，油耗高； 自重大的车，油耗高； 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。,思考：通过以上相关数据，可以得出哪些结论？,在室内试验可不受外界气候条

11、件的限制；由于能控制试验条件，周围环境影响的修正系数可以减到最少；若能控制室温，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；可以同时进行燃油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，这种方法日益受到重视。 不易准确地确定道路滚动阻力与汽车空气阻力；室内冷却风扇产生的冷却气流与道路上行驶时的实际情况有差异；难以给出准确的惯性阻力。,用汽车测功机测量的油耗有以下优缺点,图35 SAE道路循环试验规范,图36 美国市内测功器行驶循环（UDDS）的速度时间曲线,第一节 汽车燃油经济性的评价指标,中国相关的新标准,新

12、开发车型，从2005年7月1日开始执行第一阶段限值要求，2008年1月1日起执行第二阶段限值要求。,在生产车型，从2006年7月1日开始执行第一阶段限值要求，2009年1月1日起执行第二阶段限值要求。,具体测量方法按照GB192332003轻型汽车燃料消耗量试验方法进行。,标准规定在模拟城市和市郊的运转循环下，用碳平衡法计算出燃料消耗量。,柴油机,第一节 汽车燃油经济性的评价指标,试验在专用的底盘测功器上进行。测出排气中以g/km（克每千米）计的CO2、CO及CH的排放量，用碳平衡法求得燃油消耗量。,汽油机,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，排气中碳质量的总和

13、与燃烧前燃油中碳质量的总和应该相等。,D 288K（15C）下燃油的密度（kg/L）。,第一节 汽车燃油经济性的评价指标,轻型汽车燃料消耗量试验方法试验用的运转循环,第一节 汽车燃油经济性的评价指标,限值按整备质量的不同分别给出表2-2 乘用车燃料消耗量限值,(L/100km),1型试验规范市区运转循环单元（一部）示意图（乘用车十五工况循环）,自1973年发生世界石油危机后，各国十分重视节约燃油，不少国家制定了控制燃油消耗的法规。美国针对轿车制定了“公司平均燃油经济性标准”（简称为CAF）。CAFE是指一个公司全部销售轿车的平均燃油经济性。若不能达到该标准，公司将被处以罚款。 图2-3是CAF

14、E值随时间变化的曲线。到1989年，要求CAFE值为27.5mile/USgal（相当于10.27L/100km）。此后再没有明确的规定。图中1990年以后的阴影部分是美国议会讨论中提出的数值范围。,我国原机械工业部于1984年发布了货车与客车燃油消耗量限值标准。 在1997年防止地球变暖京都会议上，欧盟主张发达国家在2010年时，温室气体排放量比1990年要减少15。这必然要求汽车燃油消耗应有相应的降低。 有资料表明，到2005年或2010年时，欧洲轿车CO2排放量已规定为120g/km，相当的燃油消耗量应为5.17L/100km（汽油机）和4.56L/100km(柴油机)。 现在世界各国正

15、在研制21世纪新一代超经济型轿车，其油耗指标接近于3L/100km。,2.2 汽车燃料经济性的计算方法,燃油燃烧消耗的有效燃油消耗率b和燃油热值、热效率有关:,汽车燃料消耗方程式的推导,也可将b带入上式：,从上可以出:Qs=f(Hu,e,t,Ga,CD,A,Va) 影响因素很多; 上式主要用于理论分析，计算太复杂.,考虑单位载重量的百公里油耗量：,多工况循环行驶燃油经济性的计算,1、等速行驶工况的燃油消耗量的计算： 2、加速行驶工况消耗量的计算： 3、等减速行驶工况燃油消耗量的计算： 4、 怠速停车工况燃油消耗量的计算： 5、 整个循环工况的百公里燃油消耗量,44,第二节 汽车燃油经济性的计算

16、,由 和 在万有特性图上可确定燃油消耗率b。,1.等速行驶工况燃油消耗量计算,发动机万有特性图 和汽车功率平衡图,计算的基本依据,等速时发动机应提供的功率为,45,第二节 汽车燃油经济性的计算,设已知汽车的车速 =150km/h，发动机功率 =43kW，可在万有特性图上确定燃油消耗率b=270g/(kWh)。,46,b燃油消耗率 ；燃油的密度（kg/L）； g重力加速度（m/s2）。 汽油g=6.967.15N/L；柴油g=7.948.13N/L。,第二节 汽车燃油经济性的计算,汽车以ua等速行驶时，燃油消耗量为,等速行驶 s 行程时，燃油消耗量,折算成等速百公里燃油消耗量,47,加速时发动机需提供的功率为,第二节 汽车燃油经济性的计算,2.等加速行驶工况燃油消耗量的计算,48,以速度增加1km/h为间隔，将汽车加速过程分为若干个小区间，计算各区间的油耗并将其相加，即得加速油耗。,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,第二节 汽车燃油经济性的计算,49,从行驶初速度 ua1+1km/h再加速1km/h所需燃油量,汽车行驶速度每增加1km/h所需时间,从行驶初速度ua1加速至ua1+1km/h所需燃油量,第二节 汽车燃