燃油車燃油經(jīng)濟性分析綜述

1、燃油車燃油經(jīng)濟性分析燃油車燃油經(jīng)濟性分析 n 燃油經(jīng)濟性評價指標燃油經(jīng)濟性評價指標n 燃油經(jīng)濟性的計算燃油經(jīng)濟性的計算n 燃油經(jīng)濟性的影響因素分析燃油經(jīng)濟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)濟行駛的能力油消耗量經(jīng)濟行駛的能力。u改善汽車的燃油經(jīng)濟性有何意義？可以降低汽車的使用費用（汽車使用者）減少國家對進口石油的依賴性、節(jié)省石油資源（國家戰(zhàn)略）降低了發(fā)動機產(chǎn)生的CO2(溫室效應氣體)的排放量，起到防止地球變暖的作用。（保護環(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)濟性。一、一、 汽車燃油經(jīng)濟性

2、的評價指標汽車燃油經(jīng)濟性的評價指標n 兩類：（1）一定運行工況下汽車行駛百公里的燃油消耗量。（2）一定運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)濟性指標的單位為L/100km。其數(shù)值越大，汽車燃油經(jīng)濟性越差。n在美國 ，燃油經(jīng)濟性指標的單位為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)濟性越好。1mile=1.6093km, 1USgallon=3.785Ln等速百公里油耗是常用的一種評價指標，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際運行情況，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)行駛試驗工況循環(huán)行駛試驗工況來模擬實際汽車運行狀況，以其來評定燃油經(jīng)濟性（也用于排放測試）。特點：特點：多在室內(nèi)底盤測功機多在室內(nèi)底盤測功機( (轉(zhuǎn)鼓試驗臺轉(zhuǎn)鼓試驗臺) )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。循環(huán)工況可在路上試驗?？捎糜跍y試，也用于仿真計算。可用于測試，也用于仿真計算。n 規(guī)定了汽車行駛規(guī)范，例如，何時換擋、何時制動以及行車的速度和加速度等數(shù)值。n 表現(xiàn)形式為車速時間的關(guān)系曲線。通常由多個等速、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)運轉(zhuǎn)循環(huán)和市郊運轉(zhuǎn)循環(huán)組成。市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)是由四個小的市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)單元組成，每個循環(huán)單元測試時間為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)濟性城市循環(huán)工況燃油經(jīng)濟綜合燃油經(jīng)濟性45. 055. 01美國環(huán)境保護局(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)濟性的循環(huán)行駛工況圖我國法定的測定燃油經(jīng)濟性的循環(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方法輕型汽車燃料消耗量試驗方法用循環(huán)工況用循環(huán)工況二、 汽車燃油經(jīng)濟性的計算 n 在汽車設計與開發(fā)工作中，常需要根據(jù)發(fā)動機臺架試驗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)濟性進行估算。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)動機轉(zhuǎn)速n、發(fā)動機功率Pe。車速ua 和發(fā)動機轉(zhuǎn)速 n 的轉(zhuǎn)換關(guān)系發(fā)動機應提供的功率 (Pf+Pw)/tn根據(jù)n及功率P，在萬有特性圖上(利用插值法)可確定相應的燃油消耗率b。 設設已知汽車的車已知汽車的車速速 =150km/h，發(fā)動，發(fā)動機功率機功率 =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等速行駛時單位時間內(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算在汽車加速行駛時，發(fā)動機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速度區(qū)間，每個區(qū)間的燃油消耗量可根據(jù)該區(qū)間的平均單位時間燃油消耗量與行駛時間之積來求得。)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小區(qū)過程分為若干個小區(qū)間，計算各區(qū)間的油間，計算各區(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。每個小區(qū)間起始或終了時刻車每個小區(qū)間起始或終了時刻車速對應的單位時間燃油消耗量速對應的單位時間燃油消耗量以速度每增加1km/h為 一個小區(qū)間為例。汽車速度每增加1km/h所需時間（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、每個區(qū)間的燃油消耗量為n整個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算減速行駛時，節(jié)氣門松開（關(guān)至最小位置）并進行輕微制動，發(fā)動機處于強制怠速狀態(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間與怠速燃油消耗率Qi的乘積。減速時間 t（s）為 4怠速停車時的燃油消耗量 若怠速停車時間為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)，其整個試驗循環(huán)的百公里燃油

10、消耗量(L/100km)為 5整個循環(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 為整個循環(huán)的行駛距離（m）三、 影響汽車燃油經(jīng)濟性的因素 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)動機的種類、設計制造水平；另一方面，又與汽車行駛時發(fā)動機的負荷率有關(guān)。發(fā)動機負荷率低時，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)濟性的因素，找出提高燃油經(jīng)濟性的途徑（一）使用方面1行駛車速2擋位選擇3掛車的應用 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Qs最低，高速時隨車速增加Qs迅速加大。這是因為在高速行駛時，雖然發(fā)動機的負荷率較高，但汽車的行駛阻力增加很多而導致百公里油耗增加的緣故。（一）使用方面 低速時低速時FW ，F(xiàn)f 但負荷率但負荷率 ，b 中等偏低車速經(jīng)中等偏低車速經(jīng)濟性相對較好濟性相對較好 高速時負荷率高速時負荷率 ， 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)動機發(fā)出的功率相同，擋位越低，后備功率越大，發(fā)動機的負荷率越低，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)濟性角度出發(fā)要盡早從經(jīng)濟性角度出發(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，車速一定時， 一定一定用高擋，后備功率用高擋，后備功率負荷率負荷率b Qs fwT()/PP 3 3掛車的應用掛車的應用 運輸企業(yè)拖帶掛車，可提

13、高運輸生產(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，但分攤到每噸貨物上的油耗下降了（以100tkm計）。 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）。帶掛車省油原因：帶掛車省油原因：b 1發(fā)動機負荷率）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)動機的性能與行駛阻力，對油耗有相當影響。 常見底盤調(diào)整與保養(yǎng)項目：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；相對運動零部件滑磨表面光潔、間隙恰當；相對運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，行駛中負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)動機發(fā)動機 發(fā)動機是對燃油經(jīng)濟性最有影響的部件。 發(fā)動機的熱損失與機械損耗占

15、燃油化學能的65左右。 （1）提高現(xiàn)有汽油發(fā)動機的熱效率與機械效率。 （2）擴大柴油發(fā)動機的應用范圍（1996年西歐柴油轎車市場份額達21.5%）。 （3）增壓化（目前，增壓柴油機應用普遍，增壓汽油機可提供選用）。 （4）廣泛采用發(fā)動機電子控制技術(shù)（電控汽油噴射，柴油機高壓共軌系統(tǒng)，可變配氣相位控制，可變進氣流量控制等）。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)動機處于經(jīng)濟工作狀況的機會，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)濟性，變速器的擋位可多至1016個。n 但不能為了提

16、高性能而過多地增加變速器的擋數(shù)，因為這將使傳動系過于復雜，而且也不便于操作選用。n 無級變速器的應用 其擋數(shù)是無限，在任何條件下都提供了使發(fā)動機在最經(jīng)濟工況下工作的可能性；若無級變速器始終能維持較高的機械效率，則汽車的燃油經(jīng)濟性將顯著提高。 發(fā)動機的最經(jīng)濟工況最小燃油消耗特性 發(fā)動機負荷特性曲線發(fā)動機負荷特性曲線的包絡線是發(fā)動機提供一的包絡線是發(fā)動機提供一定功率時的最低燃油消耗定功率時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)動機負荷可以利用發(fā)動機負荷特性曲線找到發(fā)動機提供特性曲線找到發(fā)動機提供一定功率（一定功率（ ）時最經(jīng)濟）時最經(jīng)濟工況下的轉(zhuǎn)速（工況下的

17、轉(zhuǎn)速（n3）。）。PePe發(fā)動機的最經(jīng)濟工況最小燃油消耗特性 把各功率下最經(jīng)濟工況把各功率下最經(jīng)濟工況運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速標明在外特性曲運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速標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 當車速當車速 ua 一定時，由發(fā)動機轉(zhuǎn)速一定時，由發(fā)動機轉(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)濟性最好。工作，汽車的燃油經(jīng)濟性最好。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)動機都在最經(jīng)可以做到任何車速下發(fā)動機都在最經(jīng)濟轉(zhuǎn)速濟轉(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)動機最低轉(zhuǎn)速，發(fā)動機最低轉(zhuǎn)速，i與車速的關(guān)系曲線。與車速的關(guān)系曲