燃油車燃油經(jīng)濟(jì)性分析綜述

1、燃油車燃油經(jīng)濟(jì)性分析燃油車燃油經(jīng)濟(jì)性分析 n 燃油經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)燃油經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)n 燃油經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算燃油經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算n 燃油經(jīng)濟(jì)性的影響因素分析燃油經(jīng)濟(jì)性的影響因素分析概 述u定義：定義：在保證動力性的條件下，汽車以盡量少的燃在保證動力性的條件下，汽車以盡量少的燃油消耗量經(jīng)濟(jì)行駛的能力油消耗量經(jīng)濟(jì)行駛的能力。u改善汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性有何意義？可以降低汽車的使用費(fèi)用（汽車使用者）減少國家對進(jìn)口石油的依賴性、節(jié)省石油資源（國家戰(zhàn)略）降低了發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的CO2(溫室效應(yīng)氣體)的排放量，起到防止地球變暖的作用。（保護(hù)環(huán)境）u各國政府、汽車制造商和汽車使用者都重視汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。一、一、 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性

2、的評價(jià)指標(biāo)汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的評價(jià)指標(biāo)n 兩類：（1）一定運(yùn)行工況下汽車行駛百公里的燃油消耗量。（2）一定運(yùn)行工況下一定燃油量能使汽車行駛的里程。n在我國及歐洲，燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的單位為L/100km。其數(shù)值越大，汽車燃油經(jīng)濟(jì)性越差。n在美國 ，燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的單位為MPG或mile/USgal，指每加侖燃油能行駛的英里數(shù)。數(shù)值越大，汽車燃油經(jīng)濟(jì)性越好。1mile=1.6093km, 1USgallon=3.785Ln等速百公里油耗是常用的一種評價(jià)指標(biāo)，指在一定載荷下，以最高檔在水平良好路面上等速行駛100km的燃油消耗量。 測出每隔10km/h或20km/h等速百公里燃油消耗量，在圖上連成曲線，稱

3、為等速百公里油耗曲線。缺陷缺陷：等速工況并沒有全面反映汽車的實(shí)際運(yùn)行情況，特別是在市區(qū)行駛中頻繁出現(xiàn)的加速、減速、怠速停車等工況。n制定一些典型的循環(huán)行駛試驗(yàn)工況循環(huán)行駛試驗(yàn)工況來模擬實(shí)際汽車運(yùn)行狀況，以其來評定燃油經(jīng)濟(jì)性（也用于排放測試）。特點(diǎn)：特點(diǎn)：多在室內(nèi)底盤測功機(jī)多在室內(nèi)底盤測功機(jī)( (轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺) )上測試；一些很簡單的上測試；一些很簡單的循環(huán)工況可在路上試驗(yàn)。循環(huán)工況可在路上試驗(yàn)。可用于測試，也用于仿真計(jì)算?？捎糜跍y試，也用于仿真計(jì)算。n 規(guī)定了汽車行駛規(guī)范，例如，何時(shí)換擋、何時(shí)制動以及行車的速度和加速度等數(shù)值。n 表現(xiàn)形式為車速時(shí)間的關(guān)系曲線。通常由多個(gè)等速、加速、減速

4、、怠速工況組成。h/120km31h/90km31ECE31混合油耗歐洲經(jīng)濟(jì)委員會（ECE）：1992年前年前90km/h ，120km/h 和按 ECE-R.15 市區(qū)循環(huán)工況的百公里油耗，各取1/3相加作為混合百公里油耗。歐洲目前目前：NEDC (New European Driving Cycle )由市區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)和市郊運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)組成。市區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)是由四個(gè)小的市區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)單元組成，每個(gè)循環(huán)單元測試時(shí)間為195s，包括怠速，啟動，加速以及減速停車等。性公路循環(huán)工況燃油經(jīng)濟(jì)性城市循環(huán)工況燃油經(jīng)濟(jì)綜合燃油經(jīng)濟(jì)性45. 055. 01美國環(huán)境保護(hù)局(EPA)：城市循環(huán)工況（UDDS）， 公路循環(huán)工

5、況（HWFET）平均車速34.1km/h，最高91.2km/h平均車速77.4 km/h，最高車速96.4km/h我國法定的測定燃油經(jīng)濟(jì)性的循環(huán)行駛工況圖我國法定的測定燃油經(jīng)濟(jì)性的循環(huán)行駛工況圖我國的循環(huán)行駛工況我國的循環(huán)行駛工況GB192332003 輕型汽車燃料消耗量試驗(yàn)方法輕型汽車燃料消耗量試驗(yàn)方法用循環(huán)工況用循環(huán)工況二、 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算 n 在汽車設(shè)計(jì)與開發(fā)工作中，常需要根據(jù)發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)得到的萬有特性圖萬有特性圖與汽車功率平衡汽車功率平衡，對汽車燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行估算。n 循環(huán)工況（包含等速、加速、減速和怠速停車等工況）的燃油消耗量計(jì)算。 1、等速行駛工況燃油消耗量利用萬有特性圖上

6、的等燃油消耗率曲線求燃油消耗率b。 需知發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n、發(fā)動機(jī)功率Pe。車速ua 和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 n 的轉(zhuǎn)換關(guān)系發(fā)動機(jī)應(yīng)提供的功率 (Pf+Pw)/tn根據(jù)n及功率P，在萬有特性圖上(利用插值法)可確定相應(yīng)的燃油消耗率b。 設(shè)設(shè)已知汽車的車已知汽車的車速速 =150km/h，發(fā)動，發(fā)動機(jī)功率機(jī)功率 =43kW，可，可在萬有特性圖上確定在萬有特性圖上確定燃油消耗率燃油消耗率b=270g/(kWh)。ePaun以ua等速行駛時(shí)單位時(shí)間內(nèi)的燃油消耗量 Qt（mL/s）為b -燃油消耗率，單位為g/（kWh）./13. 894. 7,/15. 796. 6,;kg/L/,1 .367.1 .367./36

7、00/.LNLNgsmLgbpbpgbPQt柴油燃油的重度，汽油）為燃油密度（smLgbpQt/,1 .367.以車速ua行駛s(單位m)行程的燃油消耗量(mL)為L/100km,.02. 1.100011000/100.102.L/100kmmL),6 . 3/(.102.gubPsgusbPQustgusbPtQQaasaat）為折算成百公里油耗（其中2. 等加速行駛工況燃油消耗量的計(jì)算在汽車加速行駛時(shí)，發(fā)動機(jī)還要提供為克服加速阻力所消耗的功率。n 方法：把加速過程分割為若干個(gè)速度區(qū)間，每個(gè)區(qū)間的燃油消耗量可根據(jù)該區(qū)間的平均單位時(shí)間燃油消耗量與行駛時(shí)間之積來求得。)360076140360

8、0(1)(13dtdumuAuCGfuPPPPaaDaTjwfTeet367.1PbQg 以速度增加以速度增加1km/h為間隔，將汽車加速為間隔，將汽車加速過程分為若干個(gè)小區(qū)過程分為若干個(gè)小區(qū)間，計(jì)算各區(qū)間的油間，計(jì)算各區(qū)間的油耗并將其相加，即得耗并將其相加，即得加速油耗。加速油耗。每個(gè)小區(qū)間起始或終了時(shí)刻車每個(gè)小區(qū)間起始或終了時(shí)刻車速對應(yīng)的單位時(shí)間燃油消耗量速對應(yīng)的單位時(shí)間燃油消耗量以速度每增加1km/h為 一個(gè)小區(qū)間為例。汽車速度每增加1km/h所需時(shí)間（s）為從行駛初速ua1加速至ua11km/h所需燃油量(mL)為由車速ua11km/h增加到ua12km/h所需的燃油量（mL）為依此，

9、每個(gè)區(qū)間的燃油消耗量為n整個(gè)加速過程的燃油消耗量（mL）為n加速區(qū)段內(nèi)汽車行駛的距離sa（單位為m）為tQtQQQniin11tt0ta21tuuusdd92.2521a22aa3. 等減速行駛工況燃油消耗量的計(jì)算減速行駛時(shí)，節(jié)氣門松開（關(guān)至最小位置）并進(jìn)行輕微制動，發(fā)動機(jī)處于強(qiáng)制怠速狀態(tài)，其油耗量即為正常怠速油耗。減速工況燃油消耗量等于減速行駛時(shí)間與怠速燃油消耗率Qi的乘積。減速時(shí)間 t（s）為 4怠速停車時(shí)的燃油消耗量 若怠速停車時(shí)間為ts（s），Qi 為怠速燃油消耗率(mL/s)，則燃油消耗量（mL）為 對于由等速、等加速、等減速、怠速停車等行駛工況組成的循環(huán)，其整個(gè)試驗(yàn)循環(huán)的百公里燃油

10、消耗量(L/100km)為 5整個(gè)循環(huán)工況的百公里燃油消耗量siidtQQ.100sQQs式中,Q為所有子工況的油耗量之和（mL）； s 為整個(gè)循環(huán)的行駛距離（m）三、 影響汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的因素 n 汽車等速百公里燃油消耗量為 C常數(shù)；F行駛阻力 等速百公里燃油消耗量正比于等速行駛時(shí)的行駛阻力與燃油消耗率b ，反比于傳動效率。燃油消耗率b，一方面取決于發(fā)動機(jī)的種類、設(shè)計(jì)制造水平；另一方面，又與汽車行駛時(shí)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率有關(guān)。發(fā)動機(jī)負(fù)荷率低時(shí)，b值顯著增大。n汽車總?cè)加拖倪€與加速、減速、制動、怠速停車等工況以及汽車附件（如空調(diào)）的使用有關(guān)。TsasbFCQgubPQ.02. 1.分析影響汽車燃油

11、經(jīng)濟(jì)性的因素，找出提高燃油經(jīng)濟(jì)性的途徑（一）使用方面1行駛車速2擋位選擇3掛車的應(yīng)用 4正確地保養(yǎng)與調(diào)整（二）汽車結(jié)構(gòu)方面1縮減轎車總尺寸和減輕質(zhì)量2發(fā)動機(jī)3傳動系4汽車外形與輪胎1 1行駛車速行駛車速 汽車在接近于低速的中等車速時(shí)Qs最低，高速時(shí)隨車速增加Qs迅速加大。這是因?yàn)樵诟咚傩旭倳r(shí)，雖然發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率較高，但汽車的行駛阻力增加很多而導(dǎo)致百公里油耗增加的緣故。（一）使用方面 低速時(shí)低速時(shí)FW ，F(xiàn)f 但負(fù)荷率但負(fù)荷率 ，b 中等偏低車速經(jīng)中等偏低車速經(jīng)濟(jì)性相對較好濟(jì)性相對較好 高速時(shí)負(fù)荷率高速時(shí)負(fù)荷率 ， b 但但 FW ，F(xiàn)f ， Qs ePTsasbFCQgubPQ.02. 1.2

12、 2擋位選擇擋位選擇l 在一定道路上，汽車用不同排擋行駛，燃油消耗量是不一樣的。l 在同一道路條件與車速下，發(fā)動機(jī)發(fā)出的功率相同，擋位越低，后備功率越大，發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量就越大，而使用高擋時(shí)的情況則相反。 使用高擋可節(jié)省燃油；使用高擋可節(jié)省燃油； 汽車起步加速過程中，汽車起步加速過程中，從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)要盡早從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)要盡早換入高擋；從動力性角度換入高擋；從動力性角度出發(fā)要用足低擋。出發(fā)要用足低擋。車速一定時(shí)，車速一定時(shí)， 一定一定用高擋，后備功率用高擋，后備功率負(fù)荷率負(fù)荷率b Qs fwT()/PP 3 3掛車的應(yīng)用掛車的應(yīng)用 運(yùn)輸企業(yè)拖帶掛車，可提

13、高運(yùn)輸生產(chǎn)率和降低成本。 拖帶掛車后，雖然汽車總質(zhì)量的增加造成總的燃油消耗量增加了，但分?jǐn)偟矫繃嵷浳锷系挠秃南陆盗耍ㄒ?00tkm計(jì)）。 CA10B常拖掛4.55t掛車，生產(chǎn)率可提高3050，油耗可降低2030（以100tkm計(jì)）。帶掛車省油原因：帶掛車省油原因：b 1發(fā)動機(jī)負(fù)荷率）F較大。整車整備質(zhì)量裝載質(zhì)量系數(shù)）加掛車后，質(zhì)量利用24 4正確地保養(yǎng)與調(diào)整正確地保養(yǎng)與調(diào)整 影響發(fā)動機(jī)的性能與行駛阻力，對油耗有相當(dāng)影響。 常見底盤調(diào)整與保養(yǎng)項(xiàng)目：汽車的前輪定位；制動器摩擦片與制動鼓（盤）有正常的間隙；輪胎氣壓正常；相對運(yùn)動零部件滑磨表面光潔、間隙恰當(dāng)；相對運(yùn)動零部件有良好的潤滑.（二）汽車結(jié)構(gòu)

14、方面1 1縮減汽車總尺寸和減輕質(zhì)量，縮減汽車總尺寸和減輕質(zhì)量，A，ml大型車輛費(fèi)油的原因是大幅度地增加了滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力和加速阻力。為了保證高動力性而裝用的大排量發(fā)動機(jī)，行駛中負(fù)荷率低也是原因之一。l研究表明，轎車減輕10%的質(zhì)量，油耗降低3 % 4%。l減輕質(zhì)量途徑之一：增加汽車材料中的鋁與復(fù)合材料的比例。l汽車越輕，油耗越低；最重車（汽車越輕，油耗越低；最重車（2500kg)的油耗比輕型車的油耗比輕型車（500kg）高約）高約35倍。倍。l柴油車的油耗明顯低于汽油車。柴油車的油耗明顯低于汽油車。2 2發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī) 發(fā)動機(jī)是對燃油經(jīng)濟(jì)性最有影響的部件。 發(fā)動機(jī)的熱損失與機(jī)械損耗占

15、燃油化學(xué)能的65左右。 （1）提高現(xiàn)有汽油發(fā)動機(jī)的熱效率與機(jī)械效率。 （2）擴(kuò)大柴油發(fā)動機(jī)的應(yīng)用范圍（1996年西歐柴油轎車市場份額達(dá)21.5%）。 （3）增壓化（目前，增壓柴油機(jī)應(yīng)用普遍，增壓汽油機(jī)可提供選用）。 （4）廣泛采用發(fā)動機(jī)電子控制技術(shù)（電控汽油噴射，柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)，可變配氣相位控制，可變進(jìn)氣流量控制等）。3 3傳動系傳動系n 傳動系的擋位增多后，增加了選用合適擋位使發(fā)動機(jī)處于經(jīng)濟(jì)工作狀況的機(jī)會，油耗越低。 轎車手動變速器已基本上采用5擋，也有采用6擋的。 大型貨車有采用更多擋位的趨勢，重型汽車和牽引車，為了改善動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，變速器的擋位可多至1016個(gè)。n 但不能為了提

16、高性能而過多地增加變速器的擋數(shù)，因?yàn)檫@將使傳動系過于復(fù)雜，而且也不便于操作選用。n 無級變速器的應(yīng)用 其擋數(shù)是無限，在任何條件下都提供了使發(fā)動機(jī)在最經(jīng)濟(jì)工況下工作的可能性；若無級變速器始終能維持較高的機(jī)械效率，則汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性將顯著提高。 發(fā)動機(jī)的最經(jīng)濟(jì)工況最小燃油消耗特性 發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性曲線發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性曲線的包絡(luò)線是發(fā)動機(jī)提供一的包絡(luò)線是發(fā)動機(jī)提供一定功率時(shí)的最低燃油消耗定功率時(shí)的最低燃油消耗率曲線。率曲線。最低燃油最低燃油消耗率曲線消耗率曲線 可以利用發(fā)動機(jī)負(fù)荷可以利用發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性曲線找到發(fā)動機(jī)提供特性曲線找到發(fā)動機(jī)提供一定功率（一定功率（ ）時(shí)最經(jīng)濟(jì)）時(shí)最經(jīng)濟(jì)工況下的轉(zhuǎn)速（工況下的

17、轉(zhuǎn)速（n3）。）。PePe發(fā)動機(jī)的最經(jīng)濟(jì)工況最小燃油消耗特性 把各功率下最經(jīng)濟(jì)工況把各功率下最經(jīng)濟(jì)工況運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速標(biāo)明在外特性曲運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速標(biāo)明在外特性曲線圖上，便得到線圖上，便得到“最小燃油最小燃油消耗特性消耗特性”（A1A2A3）。）。A1A3A2Pe最小燃油消最小燃油消耗特性曲線耗特性曲線aa0377. 0unAuinri由最小燃油消耗特性，確定無級變速器i調(diào)節(jié)特性A1A3A2PeePn0n1n2n3enaa0377. 0unAuinriA1A3A2PeePn0n1n2n3en 當(dāng)車速當(dāng)車速 ua 一定時(shí)，由發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，由發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 即可確定傳動比即可確定傳動比 ，變速器以，變速器以 工作，汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性最好。工作，汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性最好。n如果合理調(diào)節(jié)傳動比，如果合理調(diào)節(jié)傳動比，無級變速器無級變速器可以做到任何車速下發(fā)動機(jī)都在最經(jīng)可以做到任何車速下發(fā)動機(jī)都在最經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速濟(jì)轉(zhuǎn)速 工作。工作。n其傳動比變化規(guī)律稱為無級變速器其傳動比變化規(guī)律稱為無級變速器（最低油耗）調(diào)節(jié)特性。（最低油耗）調(diào)節(jié)特性。eniien由最小燃油消耗特性，確定無級變速器i調(diào)節(jié)特性無級變速器的調(diào)速特性AE發(fā)動機(jī)最低轉(zhuǎn)速，發(fā)動機(jī)最低轉(zhuǎn)速，i與車速的關(guān)系曲線。與車速的關(guān)系曲