浅谈汽车的油耗和经济车速

浅谈汽车的油耗和经济车速
【摘要】在低碳经济、低碳生活最来越受到重视和关注的今天,汽车的油耗也越来越受到人们特别是驾驶员的关注。

一般认为,油耗跟汽车的车速有最为直接的关系。

本文就怎样确定汽车的经济车速从而有效降低汽车油耗进行了阐述。

【关键词】汽车油耗车速
怎样有效降低汽车的油耗,一直是汽车驾驶员普遍关心的问题。

而将汽车控制在一个比较经济的速度内行驶被认为是降低油耗的一个重要手段。

有人认为:“汽车的经济车速由汽车所使用的发动机的经济转速换算而得,是一个无需深究的问题”。

诚然汽车发动机的经济转速是决定汽车经济车速的一个重要因素,但汽车是在变化范围很大的各种阻力下行驶,假如外界条件迫使发动机的实际工况,不能很好的覆盖其经济转速区,而是相差较远,那么,单纯以发动机的经济转速换算汽车的经济车速就不合理了。

因此,汽车的经济车速取决于发动机的实际使用情况。

而在决定其使用工况的诸多因素中,除上坡加速二因素外,均与车速的高低有关。

为了讨论汽车的经济车速,先谈车速对油耗的影响。

一、影响汽车油耗的几个主要因素
第一,汽车在道路上行驶,其经济性必受道路的制约。

路面质量的好坏可由道路阻力系数Ψ来评定。

试验表明,Ψ随车速V a的升高而增加,只不过在不同的车速变化范围内,其变化规律是不同的。

在既定路面上,Ψ增加所带来的油耗上升,本质上是车速Va上升结果。

因此,适当控制车速,会使道路的阻力系数Ψ基本不变,这样可提高汽车的经济性。

第二,汽车运行中空气阻力的影响是客观存在的。

空气阻力的大小正比于Va2,自然的消耗在克服空气阻力上的功率将正比于Va3。

可见,车速Va的上升而带来的空气阻力的上升对汽车的百公里油耗量的影响会更加显著,不难计算当车速从20公里/小时上升到60公里/小时时,由于空气阻力的影响,会使汽车油耗上升8—9倍,这表明从减少空气阻力的角度出发,应当使车辆在较低的车速下行驶,尤其是对长途货运车辆来说较低的车速带来的燃油节约会更加明显。

第三,汽车行驶时车速的大小直接影响到发动机有效比油耗ge的高低。

ge衡量发动机燃油经济性的一个重要指标。

这里谈的Va对ge的影响,事实上是指转速n对ge的影响,因为Va=0.000377rn/最终传动比/对应档位传动比。

式中:Va为车速,单位是公里/小时;r为车轮半径。

单位是毫米;n为发动机的转速,单位是转/
分。

发动的外特征曲线告诉我们:在定负荷下,ge的最小值不在高速区,也不在低速区,而在某一中高速区,该转速区的高低随发动机的不同而有所差异。

这个内燃机的普遍规律决定了汽车车速不能太高,或者太低,否则,ge值都会增加而导致百公里油耗的增加。

另一方面,实际运行的车辆经常处于中等负荷范围内工作,这就考虑发动机的功率利用程度,既负荷率U。

图1曲线揭示了在定负荷下测定的ge--n 变化曲线。

曲线表明:
图1
1.在各种负荷下,ge的值均在某一中间转速下最低,但该转速各不相同。

2.负荷率增加时曲线下移,其相应的最小ge值变低,并且在较高的转速下得到。

3.全负荷时ge-n曲线反而回升(这是由于混合气过浓燃烧不完全的缘故)1000ge(克/马力.小时)20%。

4.接近满负荷时某一负荷率的最小ge值在各种负荷率中最低(一般地U=80-90%)。

图1曲线族说明发动机的燃料经济性与外界无关。

总体说来,随着负荷率的上升ge值将下降,反映在图线上整个曲线下移。

在汽油机的各种负荷中,ge最底值是在各种加浓装置开始工作前的负荷率,该负荷率成为经济负荷率,并将它所对应的最低ge值的转速称为发动机的最佳经济转速ne,显然ne值的高低仅于发动
机的性能有关而与道路无关。

经济转速只表示发动机的燃油经济性,并不表示汽车的经济性。

如果要反映汽车的燃油经济性,就必须将以上三点综合研究。

也只有这样才能讨论汽车的经济车速。

二、汽车的经济车速的确定
汽车在不同Ψ值的道路上行驶,其经济车速是不同的,这是由于发动机的有效比油耗ge随负荷率U的增加而下降,并且U只与Ψ、Va有关。

因此,如果在定道路,定车速的条件下,负荷率也随之确定。

当U确定以后,便可由该车发动机在此负荷率下ge-n曲线,查出该车在任一Ψ值道路上行驶时每种车速所对应的发动机负荷率下降的ge值,就可以连成图2所示的一族曲线。

图2
这里注意图1、图2表面上虽然都是描述ge与Va(或n)的关系曲线,但二者有本质的不同。

图1是负荷率一定时测得的ge-n曲线,若间断改变负荷率U就得到一族ge-n曲线。

当汽车在道路上行驶时,车速在va1-va2的变化过程中是连续的,假若Ψ值既定,那么负荷率U随车速Va的变化自然也是变化的,并且ge随Va 的变化的曲线也只可能有一条,相应的依次改变道路即Ψ值的大小,就会得到一族图2所示的ge-Va曲线了。

就是汽车在既定Ψ值的道路上行驶,驾驶员想由原来的车速达到某个新的稳定的车速行驶,外界条件就会迫使改变发动机的负荷率。

在连续改变负荷率的条件下由试验确定的ge-Va变化曲线,本身就融合了决定汽车油耗的两个因素:汽车行驶时克服各种阻力上的功率;发动机的有效比油耗与车
速的关系。

并且体现了占主导地位的是前者而不是后者。

由于对确定的发动机来说,他的最佳转速区就确定了与外界道路条件无关。

假若在道路上行驶的汽车,发动机的实际工况所确定的这个经济转速区相吻合,那么发动机本身所确定的这个经济转速区就失去了它的存在价值。

汽车行驶什么样的车速油耗最少,并不决定于发动机什么转速下ge最小,二是主要取决于道路,空气阻力的限制下,汽车那种车速所对应负荷率下的ge值最低。

如此说来,对掌握最小油耗的车速图2无疑是十分重要的曲线。

他至少说明了三点内容;
(1)当Ψ既定时,只可能存在一条ge-Va曲线,也只存在一个经济车速点vr;
(2)随着Ψ的下降,ge-Va曲线上移,但其对应的经济车速升高;
(3)同车速下Ψ值越小ge越高(这是由于同车速下在较好的路面上行驶的车辆,U必然变小,因此ge升高)。

图2曲线表明了在一定道路阻力系数Ψ下ge与Va的关系,故称为汽车的道路经济特性曲线,相应的最小ge的车速就是经济车速,它对应的转速称为发动机的道路经济转速,用nr表示。

值得注意的是nr与发动机的最佳经济转速ne的概念是不同的。

因为ne只取决于发动机,而ne除和发动机有关外,还与道路、空气阻力等外界条件有关。

汽车在某种道路上行驶可以有各种车速,但其中只可能有一种车速所限定的负荷率下ge值最低。

这个车速就是寻求的经济车速。

事实上,在Ψ既定道路上每种汽车稳定车速行驶,其发动机的负荷率取决于所要控制的车速,若要改变负荷率(体现于油门的松弛程度)车速必然变化。

更重要的当Ψ、Va一定时,不但U一定,而且ge也是一定的。

因为,ge只取决于U和n,当U 一定时ge还随n而变,这时Va一定意味着n一定,因此ge也就确定了。

并且ge 随U、n的变化规律是:负荷率越高(但不能超过经济负荷率),ge值越低,当转速在ne附近变化时ge较低。

这就告诉我们,车辆在行驶过程中,应尽量提高负荷率。

比如,在良好质量的路面上(Ψ较小),车辆在不超载的前提下,一般而言,负荷率尚且不足(可由油门的行程感觉到),此时完全可以提高车速Va行驶,由于较高的Va会带来较大的负荷率U,以便使ge值下降。

但还必须考虑到Va的增加会带来转速n 的增加,假若n远远超过ne,ge值又会明显增加。

就是说负荷率U不足,车速也不能无限制的增加,否则,百公里油耗反而上升。

可见U、Va、ge三者是相辅相成的,又矛盾、又渗透、又制约。

但是在良好的路面行驶的车辆,可以适当增加Va,以提高负荷率U使ge值下降,另一方面,由于Va的增加,可能会使n超过ne,此时ge略有上升,若综合两方面的效果,前者使ge值下降,后者使ge之上升,相互补偿后,总的ge值不变或略有下降时,Va又得到了提高,这个车速Va就大致认为是经济车速了。

可见汽车行驶在良好的路面上则会低一些。

这与图2曲线所示的结果是相符的。

就是说,相同的车辆在不同的道路上行驶其经济车速不能一同而论。

上面谈到的经济车速是一个车速点,它应当是汽车发动机、车况、道路诸条件的综合评定,由试验测得。

然而,汽车在行驶中,驾驶员很难知道道路阻力系数Ψ的,更不能将车速稳定一个点上,其车速只能在某一定范围内变动。

因此,如能根据道路状况和汽车的性能,经过实车试验,确定这个范围,对于指导行车,节约油料,将
具有重要意义。

参考文献:
[1]汽车运行经济车速.公路交通科技,1992,(04).
[2]谈经济车速与节油.汽车技术,1978,(04).
[3]汽车运行油耗的影响因素与汽车节能技术.汽车运输节能技术,2001,(2).。