汽车理论第二章 汽车的燃油经济性

Q
Pb s 3600 Pb s (mL) 367 .1g ua 1000 102 g ua
等速行驶s (m )燃油消耗量ml
Pb Qs (L/100km) 1.02 gua
等速行驶s =100km 燃油消耗量L
二、等加速行驶工况燃油消耗量的计算
滚动阻力功率
发动机提供 的功率
空气阻力功率
3.带挂车运输
1）提高生产率30％～50％；
2）降低油耗20% ～ 30%。
带挂车运输时
F 负荷率 b
F b F
Qs
货车以100t· km计算成本，折算到每吨货物的油耗将降低。
带挂车运输
装载质量 质量利用系数 较大 整车整备质量
4.正确地保养与调整
（1）制动器间隙要合适
ua 2 ua 3
(mL)
ua 2 ua 3
等减速过程 行驶的距离 (m)
2 2 ua 2 ua 3 sd 25.92 du / dtd
四、怠速停车时的燃油消耗量的计算
怠速停车 燃油消耗量
怠速燃油消耗率
怠速停车时间
Qid Qi t s
五、整个循环工况的百公里 燃油消耗量的计算
等加速区间内行驶的距离
1 du 2 sa ua1t t 2 dt
t (ua 2 ua1 )du / dt
2 2 ua 2 ua1 sa 25.92 du / dt
1 1 du 1 2 sa ua1 (ua 2 ua1 ) ((ua 2 ua1 ) ) du / dt 2 dt du / dt 2 2 ua 2 ua1 du / dt
三、等减速行驶工况燃油消耗量的计算
等减速行驶
发动机处于怠速状态
等减速行驶 燃油消耗量
怠速燃油消耗率
等减速行驶时间
减速时间 t (s)
ua 2 ua 3
ua 2 ua 3 t 3.6du / dt
ua 2 ua 3 Qd Qi 3.6du / dt
怠速燃油 消耗率
减速过程燃油消耗量
2012款 奥迪A6L 2.5 FSI
2010款 宝马 760Li 2010款 奔驰 S600 5.5T V12 2010款 法拉利458 4.5L V8 2010款 布加迪威航8.0T W16
226.0 km/h
250.0 km/h 250.0 km/h 325.0 km/h 407.0 km/h
1 Q2 (Qt1 Qt 2 )t 2
1 Q3 (Qt 2 Qt 3 )t 2
1 Qn (Qt ( n1) Qtn )t 2
Qa Qi Q1 Q2 Qn
等加速行驶工况燃油消耗量
i 1
n
n 1 1 Qa (Qt 0 Qtn )t Qti t 2 i 1
Peb Qt 367.1 g
将ua2-ua1分成 若干个小区间
每个区间计算 燃油消耗量
等加速行驶工况 燃油消耗量
将所有区间的 燃油消耗量相加
将ua2-ua1分成若干个小区间(如每隔1Km/h为一区间)
速度增加1Km/h 所需的时间(s)
1 t du 3.6 dt
计算每个区间的燃油消耗量
油耗降低5%～8%。
全铝车身框架结构使第三代新型奥迪A8豪华轿车的车身实现了高 度轻量化。车身重量仅为231千克，是钢制的同样车身的40%。
2.发动机性能
提高机械和热效率
机械损耗 65%化学能
柴油机的效率高 增压发动机的应用 发动机电喷技术
发动机的性能
热损失
想一想
柴油机有哪些特点？
提到柴油机时，人们想到的是黑烟、臭味和嘈杂的噪声。 使用柴油发动机的拖拉机、坦克、轮船等给人粗大笨拙 的印象，似乎难登大雅之堂。
等速 等加速
CHINA
循环工况
等减速
ECE-R.15
百公里 燃油消耗量
怠速停车
Q 100 Qs
s
整个循环行驶的距离
第三节 影响汽车燃油经济性的因素
汽车等速百公里燃油消耗量
总行驶阻力
Fuab Pb CFb Qs 1.02 gua 1.02 gua T
F F
f
Fw 。
最高车速
180.0 km/h 180.0 km/h 174.0 km/h 190.0 km/h 205.0 km/h
加速时间(0100km) 12.9 秒 12.8 秒 10.1 秒
工信部综合 油耗
7.7 L/100km 6.9 L/100km 6.8 L/100km 9.4 L/100km 9.4 L/100km
77kw/5250rpm
136kw/6000rpm 132kw/6500rpm 145/6200kw/rpm 130kw/6000rpm 400/5650kw/rpm
155N· m/3750rpm
232N· m/4400rpm 225N· m/4500rpm 242N· m/4400/rpm 230N· m/30005000rpm 750N· m/1500/rpm
设已知汽车的车速
u a =150km/h，发动
机功率 Pe =43kW，
可在万有特性图上 确定燃油消耗率
b=270g/(kW· h)。
一、等速行驶工况燃油消耗量的计算
万有特性曲线
车速ua
阻力功率P
燃油消耗率
g/kw.h
燃油消耗量
mL/s
Pe
1
T
( P Pw ) P
f
1 Gfu a CD A 3 P ( ua ) T 3600 76140
几种不同车型的油耗 车型
路虎发现 V6 4.0
整备质量 /kg 2700 2495
1835
油耗量（综合）
/[L(100km)1 ]
15.2
劳斯莱斯 幻影 V12 6.7
梅赛德斯-奔驰 E55
15.9
12.9
伊兰特1.6自动舒适型
夏利N3 奥拓
1210
900 670
9.0
6.0 4.0
思考
为什么大型轿车油耗较高？ 致使Qs
9.5 秒
4.6 秒 4.6 秒 3.4 秒 2.5 秒
7.5 L/100km
15.2 L/100km 14.5 L/100km 13.4 L/100km 24.1 L/100km
第二节 汽车燃油经济性的计算
发动机的万有特性曲线 Pe ~ n ~ b
燃油经济性的计算
功率平衡曲线
介绍汽车在等速、等加速、等减速和怠速等工况下百公 里燃油消耗量的计算方法。
减轻汽车质量、降低空气阻力有利于节省燃油。
3.怠速油耗、附件油耗、制动能量损耗
改进发动机设计、改善用车交通环境可以提高汽车的燃油经济性。
第三节 影响汽车燃油经济性的因素
汽车的使用 影响汽车 燃油经济性的因素
汽车的结构
一、汽车的使用
行驶车速
挡位的选择 汽车的使用 挂车的应用
燃油消耗率
后备功率的变化
影响燃油经济性的因素有以下三个
1.燃油消耗率b 燃油消耗率与发动机负荷率及发动机自身有关。
使用负荷（功率） 发动机负荷率＝ 最大负荷（功率）
2.行驶中消耗的发动机功率 Pe（或行驶阻力F ）
Pe 与总行驶阻力F成正比
F Qs
降低汽车重量G ，可以降低 Ff ；
降低汽车CDA，可以降低空气阻力 FW 。
270CDI 240
L5（柴油） V6（汽油）
1升油耗概念车发动机 单缸SDI柴油发动机； 排量0.299L；压缩比16.5:1； 最大转矩18.4N· m/2000r/min； 最大功率 6.25kW(8.5PS)/4000r/min；
174.0 km/h
200 km/h 219.0 km/h 222.0 km/h 250.0 km/h
2010款 奔驰 S600L
2010款 法拉利458 4.5L V8 2010款 布加迪威航8.0T W16
380/5000kw/rpm
425/9000kw/rpm 736/6000kw/rpm
830N· m/19003500rpm
发动机的功率P
小区间起始和 终了时的车速
1 Q1 (Qt 0 Qt1 )t 2
区间燃油消耗量
燃油消耗率b
每个小区间起始或终了时刻车 速对应的单位时间燃油消耗量
Peb Qt 367.1 g
将所有区间的燃油消耗量相加
如第一个区间的燃油消耗量为
如第二个区间的燃油消耗量为
1 Q1 (Qt 0 Qt1 )t 2
间隙过小，容易出现“自刹”现象，损耗发动机功率，
导致制动器发热，消耗燃油；
间隙过大，制动反应“迟钝”，导致制动距离加长。
（2）轮毂轴承预紧度调整要正常
预紧度过低，轮胎打摆，直线行驶性差；
预紧度过大，轴承发热，轴承磨损加快。 行驶中紧急制动（急刹车）、高速行车中猛打转向盘
都会造成轴承早期磨损。
F 大型轿车 G大，Ff、FW、Fi、 j 均大；
装用大排量发动机，负荷率低，b大；
增大
1升油耗概念车减轻质量的措施 镁合金的空间结构；碳素纤维合成材料的外部表面；
车身总质量大约在74kg；轮毂采用钛合金；车轮轴承滚
子采用陶瓷；叶片弹簧采用玻璃纤维。
Audi A8采用全铝承载式车身，质量减轻15％，百公里
540N· m/6000/rpm 1250N· m/22005500/rpm
250.0 km/h
325.0 km/h 407.0 km/h
几种常见轿车动力性与经济性参数
车型
2011款 凯越 1.6 MT 2011款 卡罗拉 1.6MT 2013款 朗逸 1.6 MT 2012款 凯美瑞 2.0经典版 2012款 君越 2.4 SIDI
发动机的负荷增加
质量利用系数大 发动机的性能 汽车的行驶阻力
保养与调整
1.车速 u a
中等车速经济 性相对较好 低速时FW↓ ，Ff↓ 但负荷率↓ ，b ↑ 高速时负荷率↑ ， b ↓ 但 FW ↑ ，Ff↑ ， ↑Pe Qs↑
2.挡位选择
车速一定时，
( Pf Pw ) / T 一定
用高挡，后备功率↓ 负荷率↑b ↓Qs ↓ 使用高挡可节省燃油； 汽车起步加速过程中，从 经济性角度出发要尽早换 入高挡；从动力性角度出 发要用足低挡。
加速阻力功率
1 Gfu a CD A 3 mu a du P ( ua ) T 3600 76140 3600 dt
等加速行驶燃油消耗量的计算(ua1 ~ ua2)
以速度增加1km/h为 间隔，将汽车加速过 程分为若干个小区间， 计算各区间的油耗并 将其相加，即得加速 油耗。
每个小区间起始或终了时刻车 速对应的单位时间燃油消耗量
几种常见轿车最大功率与最大转矩
车型
2008款 飞度1.5 2011款 卡罗拉 1.6 最大功率 88kw/6600rpm 90kw/6000rpm 最大转矩 145N· m/4800rpm 154N· m/5200rpm
最高车速
180.0 km/h
2011款 朗逸 1.6
2011款 天籁2.5 2011款 雅阁2.4 2009款 皇冠 2.5 2010款 奥迪A6L 2.4 2010款 宝马 760Li
具有现代技术水平的柴油车，早已不是工作粗暴、吼声 隆隆、黑烟滚滚的“墨斗鱼”形象，其性能与汽油车没 有什么区别。
柴油机可节能和降低排污。 奔驰CLK双门跑车
车型 发动机 排量 /L 2.685 2.597 最高车速
/(km h 1 )
230 236
加速时间 油耗量 /s /[L(100km) 1 ] 9.2 9.2 6.74 10.8
第一节 汽车燃油经济性的评价指标
一定运行工况下汽车行驶
每百公里 的燃油消耗量 评价指标 一定的燃油量 行驶的里程
反映实际的汽车 行驶情况
Leabharlann Baidu
等速百公里 燃油消耗量曲线
循环行驶 试验工况
等速百公里燃油消耗量：指汽车在一定载荷（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。
P 阻力功率(kw)
单位时间内的燃油消耗量
Pb 9.8 Pb Qt (mL/s) g 3600 367 .1g
b 燃油消耗 (g/kw.h) ρg 6.96-7.15N/L
等速行驶燃油消耗量的计算
车速ua (Km/h)
行程s (m)
所用时间 t (s)
s 3600 ua 1000
Pb 9.8 Pb Qt (mL/s) g 3600 367 .1g
（3）轮胎气压要合适
气压过低，导
致车辆操控性降 低，燃油消耗增 大，轮胎磨损加 剧；轮胎气压过
高，接地面积减
小，轮胎中部出 现异常磨损。
二、汽车的结构
1.轿车的尺寸和质量 Ff , Fw , Fi ,Fj 轿车的尺寸 和质量 发动机负荷较低
微型车
铝和 复合材料
缩减轿车总尺寸和减轻质量
汽车越轻，油耗越低；柴油车的油耗明显低于汽油车。