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1、汽车行业-汽车的燃油经济性-52页 第二章 汽车的燃油经济性 燃油经济性好： 可以降低汽车的使用费用、节省石油资源； 降低CO2(温室效应气体)的排放量。 减少排放污染 节约燃料、保护环境 第二章 汽车的燃油经济性 本章要点 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方法 试验循环 重点内容: 等速行驶汽车燃油经济性的计算 影响汽车燃油经济性的因素 第一节 汽车燃油经济性的评价指标 汽车的燃油经济性常用一定运动工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。 我国及欧洲：行驶100km所消耗的燃油升数，单位为L/100km。 美国：每加仑燃油能行驶的英里数
2、，单位为MPG或mile/USgal。 日本：每升燃油能行驶的公里数，Km/L 第一节 汽车燃油经济性的评价指标 一、等速行驶百公里燃油消耗量 常用的一种评价指标，指汽车在一定载荷(我国标准规定轿车为半载、货车为满载)下，以最高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。 常测出每隔10km/h或20km/h速度间隔的等速百公里燃油消耗量，然后在图上连成曲线，称为等速百公里燃油消耗量曲线，用来评价汽车的燃油经济性。 汽车等速百公里燃油消耗量曲线 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 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 1.欧洲
3、经济委员会（ECE） 要测量车速为90km/h和120km/h的等速百公里燃油消耗量和按ECE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。 2.美国环境保护局(EPA) 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： 第二节 汽车燃油经济性的计算 1、等速行驶工况燃油消耗量的计算 根据等速行驶车速ua及阻力功率P，在万有特性图上（利用插值法）可确定相应的燃油消耗率b。 第二节 汽车燃油经济性的计算 计算出以该车速等速行驶时单位时间内燃油消耗量Qt
4、（单位为mL/s）为 把加速过程分割为若干个区间,每个区间的燃油消耗量可根据其平均的单位时间燃油消耗量与行驶时间之积来求得。 各区间起始或终了车速所对应时刻的单位时间燃油消耗量Qt（mL/s） 从汽车行驶初速ua1加速至ua1+1km/h所需燃油量 3. 等减速行驶工况燃油消耗量的计算 减速行驶时，油门全松开并进行轻微制动，发动机处于强制怠速状态，其油耗量即为正常怠速油耗Qi。所以，减速工况燃油消耗量等于减速行驶时间与怠速油耗的乘积。减速时间t（s）为 其中，ua2、ua3为起始及减速终了时的车速（km/h）；du/dtd为减速度（m/s2）。 3. 等减速行驶工况燃油消耗量的计算 减速过程燃
5、油消耗量（mL）为 Qi-单位时间怠速燃油消耗量(mL/s) 减速区段内汽车行驶的距离（m）为 4. 怠速停车时的燃油消耗量 若怠速停车时间为ts（s），则燃油消耗量(mL)为 Qid=Qits 5. 整个循环工况的百公里燃油消耗量 对于由等速、等加速、等减速、怠速停车等工况组成的循环，整个试验循环的百公里燃油消耗量（L/100km）为 其中，?Q为所有过程油耗量之和（mL）；s为整个循环的行驶距离（m）。 第三节 影响汽车燃油经济性的因素 其中，C常数；F行驶阻力 发动机的燃油消耗率， 既取决于发动机的种类、设计制造水平；也与汽车行驶时发动机的负荷率有关。还与工况及附件使用有关。 第三节 影
6、响汽车燃油经济性的因素 一、使用方面 （一）行驶车速 由发动机外特性曲线可知, 汽车在接近于低速的中等车速时燃油消耗量最低，高速时随车速增加而迅速增加。 （二）档位选择 应尽量使用高档位。 （三）挂车的应用 货车拖挂挂车，使油耗降低（按100t?km计算）。原因有二个： 带挂车后阻力增加，发动机的负荷率增加，使燃油消耗率b下降； 汽车列车的质量利用系数（即装载质量与整车整备质量之比）较大。 （四）正确地保养与调整 汽车的调整与保养会影响到发动机的性能与汽车行驶阻力,所以对百公里油耗有相当的影响。 二、汽车结构方面 （一）缩减轿车总尺寸和减轻质量 轿车质量减少10%，可节油3-4%。应用轻质材料
7、、复合材料。 （二）发动机 （1）提高现有汽油发动机的热效率与机械效率； （2）扩大柴油发动机的应用范围； （3）增压技术； （4）电控制技术。 二、汽车结构方面 （三）传动系 （1）主减速器传动比i0：影响常用车速下的油耗。 （2）传动效率的影响 （3）档数的影响 增加档位数：轿车5-6，中型货车6-7，重型货车10-16档 采用无级变速器：在任何车速下使发动机处于经济工作区。 二、汽车结构方面 采用无级变速器 二、汽车结构方面 （四）汽车外形与轮胎 （1）降低CD值是节油的有效途经 （2）轮胎 滚动阻力系数f减小10%，节油0.6-1.2%。汽车对轮胎提出各种要求，如耐磨性，耐久性及要求它
8、保证动力，经济性等各种使用性能。现在公认子午线轮胎的综合性能最好。 二、汽车结构方面 美国密西根大学对改进汽车结构因素 与燃油经济性关系的研究结论 第四节 新一代高效率节能汽车的研究 1.原因 近年来，防止地球变暖、节约燃油、严格控制排气污染，已成为国际社会极为关心的热点议题。 要进一步改善汽车燃料化学能利用率，即提高汽车的效率。汽车的效率高，则油耗低、CO2排放量小。因此，当前汽车技术发展动向常概括为“高效率、低排放、性能优、价格低”。其中的性能是指除去燃油经济性以外的其他各种性能。 第四节 新一代高效率节能汽车的研究 2.PNGV 美国于1997年，在联邦政府的支持下，成立了“新一代汽车伙
9、伴关系” (Partnership for A New Generation of Vehicles)。PNGV是由政府有关机构、国家实验室、大学、汽车协会、三大汽车公司及有关配套厂商参加，联合开发研制美国新一代汽车的合作组织。PNGV的目标是要求三大公司在2004年提供新一代汽车的生产型样车。样车的基本要求是在当时典型轿车的价格与各方面性能的基础上，将其按EPA循环工况测得的燃油经济性指标提高3倍，即提高到80mileUSgal（相当于3L/100km）。 第四节 新一代高效率节能汽车的研究 2.PNGV 为达到PNGV提出的目标，在技术策略上目前工程技术界较为一致的看法是：采用复合动力的电
10、力驱动装置、制动能耗回收利用装置和大幅度降低汽车整备质量、滚动阻力系数、空气阻力系数及附属设备能耗等。 第四节 新一代高效率节能汽车的研究 3. 混合动力电动汽车效率高的原因 （1）混合动力电动汽车中，其储能部件（如蓄电池）在汽车的一般行驶中常能吸收、储存电能，而在需要大功率时提供电能，使电动机与发动机共同驱动汽车。因此汽车只需装备较小的发功机，且发动机可以常在高负荷、高效率下运转，燃油消耗率低。 第四节 新一代高效率节能汽车的研究 （2）复合动力系统可以在汽车停车等候或低速滑行等情况下关机，节省燃油。 （3）复合动力系统电力驱动部分中的电动机能变作发电机工作。当汽车要急减速时，可利用此发电机
11、制动汽车而将汽车的动能转换成电能存入蓄电池，所以复合动力系统可以具有“减速滑行、制动能量回收系统”的功能，从而进一步提高汽车燃油经济性。 第四节 新一代高效率节能汽车的研究 4.燃料电池汽车 复合动力装置并不是理想的技术方案，采用燃料电池(FueI Cell)电动车才是高效节能汽车的发展方向。 2002年9月布什政府制订了新的国家及企业合作的研究发展项目FreedomCAR计划来取代PNGV计划。FreedomCAR计划的战略目标是发展氢燃料电池汽车技术及相应的氢基础设施，降低美国对国外石油的依赖性，增强美国汽车工业的国际竞争力。 第四节 新一代高效率节能汽车的研究 4.燃料电池汽车 燃料电池
12、是一种将燃料的化学能用电化学方式直接转换成电能的电化学发电器。它的效率为内燃机的2-3倍，无污染、无噪声，排出的不是温室气体CO2而只是水。现存的问题是价格昂贵，体积、质量较大。 汽车速度每增加1km/h所需时间为 t（s） 整个加速过程的燃油消耗量为 加速区段内汽车行驶的距离sa（m）为 （mL） 同理，每个区间的燃油消耗量为 （mL） 汽车等速百公里燃油消耗量可表示为 现代中型轿车城市（公路）循环工况的能量平衡 100% 100% 合计 10% 10% 其他 5% 5% 减小滚动阻力 10% 10% 改进传动系统 10% 10% 减小空气阻力 15 15 提高发动机效率 20 % 15 采
13、用轻材料 30% 35 减小整车尺寸 1990 1985 对提高燃油经济性的作用 汽车结构因素 武汉科技大学车辆工程教研室 燃油经济性：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。 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。 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。 1. 欧洲经济委员会 1. 欧洲经济委员会 1. 欧洲经济委员会 2. 美国 2. 美国 3. 日本 2005 年前 10 工况运转循环 3. 日
14、本 2005 年后 10-15 工况运转循环 4. 中国 商用车 4. 中国 4. 中国 轻型汽车循环 与污染物排放测量相同 三、综合燃油消耗量 三、综合燃油消耗量 四、燃油经济性标准 所谓“公司平均燃油经济性”（CAFECorporate Average Fuel Economy），以英里/加仑为单位。每个制造厂每年销售的各型轿车或轻型货车，以其所占总销售量的百分比作为加权系数，乘以该型车辆的燃油经济性，再将各车型的加权燃油经济性总加起来，得到该厂的总平均燃油经济性值，此值应满足法规限值的要求。 1.美国油耗法规 “公司平均燃油经济性”（CAFE） 四、燃油经济性标准 2007年底新标准通过，到2020年达到35mpg,约6.7L/100Km 10.27L/100Km 四、燃油经济性标准 日本在其质量段范围内采用CAFE 方法，即某一汽车厂在某一质量段内销售的汽车，只要各车型的加权油耗的总和满足该质量段的限值要求即可。 2.日本的汽车燃油经济性标准 四、燃油经济性标准 2.日本的汽车燃油经济性标准 6.25L/100
