第二章 汽车燃料经济性

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1、1/16Fuel Economy2/162 汽车燃料经济性2.1 汽车燃料经济性评价指标 2.2 汽车燃料经济性计算 2.3 影响汽车燃料经济性因素3/16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。4/16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34 45

2、；美国交通运输部门消耗 国内石油产品的52；我国的 交通运输和邮电通讯业消耗的 石油产品约占其总量的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，汽车用汽油和柴油 缺口分别达25和60。5/16汽车运输油耗占运输成本的20 以上。采用燃油附加费改代原有养路费 征稽，是和国际惯例接轨的重大举措， 有利于我国运输车辆总体提高效益。但 是与按车型征收规定养路费相比，征收 燃油附加费的办法使得专业运输车辆的 燃料成本大幅度增加。据某地区统计，改收燃油附加费 同原有的养路费相比成本增加37.5 44.5，甚至高达60以上。6/16实行养路

3、费、过路费、过桥费和运管费四费 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 新和换代的速度。所以，节约燃料就意味着汽车运输 成本的降低，经济效益的提高。显然，研究汽车燃料 经济性对汽车节能的意义重大，例如，同1970年相比 ，1993年美国汽车平均油耗下降了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 ，并成为汽车制造业和交通运输行业的重要课题。7/16汽车燃料经济性：指汽车以最少的燃料消

4、耗完成单位运输工作量的能力，它是汽车使 用的主要性能之一。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。8/16评价指标常选取单位行程的燃料消耗量，即L/100km ，或单位运输工作的燃料消耗量，即L/100tkm、 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

5、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。9/16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) 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 。10/16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

6、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。11/16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(10000 16000km)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

7、，试验费用巨大，所 以很少采用。12/16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。13/16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

8、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 是专用试验场道路上进行类似 的油耗试验。14/16汽车完全按规定的车速车速- -时间时间规范 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，

9、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。15/16等速百公里燃料经济性试验规 范规定： 试验在纵坡不大于0.3的良好路面 上，测量路段长度500m(或1000m) 。 气温035，气压740770mmHg ，相对湿度5095，风速小于3m/s 。汽车技术状况良好。试验前，汽车 必须充分预热，使发动机出水温度80 90，变速器及驱动桥润滑油温度 不低于50。试验时，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500m(或1000m)测

10、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次试验结果的平均值为等速行驶 的耗油量。16/16在室内试验可不受外界气候条件 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，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

11、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。17/162.2 汽车燃料经济性的计算 方法 1.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18/16发动机万有特性 （等高线）19/1620/162. 加速行驶工况燃 油消耗量的计算21/1622/163. 等减速行驶工况燃 油消耗的计算23/164. 怠速停车时的 燃油消耗量5. 整个循环工况的百公里燃油消耗量24/162.3 燃油经济性的影响因素25/16汽 车 速 度：中等速度为佳 档 位：高档位为佳 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、

12、滑行距离、制动系 发咬、轮胎气压、点火提前角 、混合气浓度。26/16等速百公里油耗27/16汽车结构轻量化：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。 发动机改进：提高热效率和机械效率扩大发动机使用范围发动机增压发动机电控 传动系：增加档位数、使 用无级变速器 汽车外形和轮胎：降低CD 和子午线轮胎28/16最小燃油消耗特性： 发动机负荷特性的曲线族 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。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 转速）。 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 最小燃油消耗特性。29/16

13、30/1631/161. 如何利用汽车行驶方程式求轮式汽车的极 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？32/161. 如何利用汽车行驶方程式求轮式汽车的极限 加速度？33/162. 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机功率有 何不同？ 前者使用的是发动机的外 特性。即后者利用阻力功率反推求得发动机输出功率34/1635/162.3 燃油经济性的影响因素36/16汽 车 速 度：中等速度为佳 档 位：高档位为佳 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

14、距离、制动系 发咬、轮胎气压、点火提前角 、混合气浓度。37/16等速百公里油耗38/16汽车结构轻量化：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。 发动机改进：提高热效率和机械效率扩大发动机使用范围发动机增压发动机电控 传动系：增加档位数、使 用无级变速器 汽车外形和轮胎：降低CD 和子午线轮胎39/16最小燃油消耗特性： 发动机负荷特性的曲线族 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。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 转速）。 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 最小燃油消耗特性。40/1641/1642/161. 如何利用汽车行驶方程式求轮式汽车的极 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？43/161. 如何利用汽车行驶方程式求轮式汽车的极限 加速度？44/162. 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机功率有 何不同？ 前者使用的是发动机的外 特性。即后者利用阻力功率反推求得发动机输出功率45/16