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1、,第三章 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性,汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性是指汽車以最少的燃油消耗完成單位運(yùn)輸工作量的能力。 在當(dāng)前和今后相當(dāng)長的一段時期，汽車燃料仍將以石油產(chǎn)品為主。提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，可以節(jié)約石油資源，減輕國家對進(jìn)口石油的依賴性。此外，由于汽車運(yùn)輸?shù)挠秃恼计囘\(yùn)輸成本的20%以上，因此節(jié)約燃油就意味著汽車運(yùn)輸成本的降低，經(jīng)濟(jì)效益的提高。同時，減少燃油消耗可以降低發(fā)動機(jī)所排出的有害氣體的量和排放量，是保護(hù)環(huán)境的重要措施。,本章結(jié)尾,前章結(jié)尾,回目錄,前章結(jié)尾,回目錄,本章結(jié)尾,前章結(jié)尾,回目錄,前章結(jié)尾,回目錄,本章結(jié)尾,前章結(jié)尾,回目錄,前章結(jié)尾,回目錄,本章結(jié)尾,前章結(jié)尾,回目錄,前章結(jié)尾,回目錄,

2、本章結(jié)尾,前章結(jié)尾,回目錄,前章結(jié)尾,回目錄,本章結(jié)尾,前章結(jié)尾,回目錄,前章結(jié)尾,回目錄,本章結(jié)尾,前章結(jié)尾,回目錄,第三章 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性,第一節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的評價指標(biāo)第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算第三節(jié) 影響汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的結(jié)構(gòu)因素第四節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn),汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性常用汽車在一定工況下行駛某一單位行程的燃油消耗量或汽車在一定工況下完成某一單位運(yùn)輸工作量的燃油消耗量評價。其數(shù)值越小，汽車燃油經(jīng)濟(jì)性越好。我國燃油經(jīng)濟(jì)性的評價指標(biāo)：百公里燃油消耗量 （L/100km），即行駛100km所消耗燃油的升數(shù)；百噸公里（千人公里）燃油消耗量（L/100tkm或L/1000人km），即完成

3、100tkm（1000人km）運(yùn)輸工作量所消耗燃油的升數(shù)。 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性也可用消耗某一單位量燃油所能行駛的里程作為評價指標(biāo)，稱為汽車經(jīng)濟(jì)性因數(shù)。美國汽車燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)為：MPG或mile/usgal，即每加侖燃油所能行駛的英里數(shù)。 汽車在使用過程中，載荷和道路條件對汽車燃油消耗量的影響很大。因此，可采用平均燃油運(yùn)行消耗特性，即：不同道路條件下，單位行程燃油消耗量Q（L/100km）與汽車有效載荷 （t）之間的關(guān)系曲線。,第一節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的評價指標(biāo),第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,在汽車設(shè)計與開發(fā)工作中，常需要在樣車制成前，根據(jù)發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)得到的特性曲線和汽車的功率平衡圖，估算汽車的燃

4、油經(jīng)濟(jì)性。以作為汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇的依據(jù)。,一、汽車燃油消耗方程式,發(fā)動機(jī)每小時燃料消耗量,式中： 發(fā)動機(jī)有效油耗率 發(fā)動機(jī)有效功率,（kg/h）與汽車百公里耗油量 （L/100km）的關(guān)系為：,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,式中： 燃油密度，kg/L； 汽車行駛速度，km/h。,燃油密度汽車行駛速度,根據(jù)以上二式得：,發(fā)動機(jī)有效功率可根據(jù)汽車的功率平衡方程式求出： 其中：滾動阻力功率：坡度阻力功率： 令 ，稱為道路阻力系數(shù)。 則道路阻力功率為： 空氣阻力功率： 加速阻力功率：,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,由此得發(fā)動機(jī)輸出有效功率 （kW）為：,汽車的燃油消耗量 （L/100km）與發(fā)動機(jī)的有

5、效油耗率、汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)、汽車行駛的道路條件、汽車運(yùn)動狀況等影響因素間的關(guān)系，稱為汽車燃油消耗方程式。,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,二、汽車等速百公里燃油消耗量的計算,汽車等速百公里燃油消耗量指汽車在一定的載荷下，以最高擋在水平良好路面上等速行駛100 km的燃油消耗量，是汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的常用評價指標(biāo),發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性、汽車的功率平衡圖和汽車燃油消耗方程式是求解汽車等速百公里燃油消耗量的依據(jù),汽車等速行駛時，加速阻力功率 為零，燃油消耗量 （L/100km）為。,負(fù)荷特性曲線給出了在發(fā)動機(jī)某一轉(zhuǎn)速時，不同有效輸出功率或負(fù)荷率U下的有效油耗率。負(fù)荷率指在某一相同轉(zhuǎn)速下

6、節(jié)氣門部分打開時發(fā)動機(jī)發(fā)出的功率與節(jié)氣門全開時發(fā)出的功率之比。,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,在初步確定了汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)、汽車行駛的道路條件等影響因素的前題下，可繪出汽車的功率平衡圖和汽車車速（km/h）與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）的關(guān)系圖。據(jù)此可得到汽車以給定車速行駛時的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、輸出功率（kW）或負(fù)荷率U（%）。負(fù)荷率U為：式中： 某轉(zhuǎn)速下節(jié)氣門部分打開時發(fā)動機(jī)發(fā)出的功率，kW； 某轉(zhuǎn)速下節(jié)氣門全開時發(fā)動機(jī)發(fā)出的功率，kW。,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,等速百公里燃油消耗量曲線,若用同樣方法，依次求出每隔l0km/h速度間隔的若干個車速下的等速百公里燃油消耗，

7、從而在 - 坐標(biāo)系中得到若干個點(diǎn)，連接各點(diǎn)即可繪出該車在給定條件下的等速百公里燃油消耗量曲線。即可用于評價該車在給定條件下的燃油經(jīng)濟(jì)性。,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,求出不同道路阻力系數(shù)下的等速百公里燃油消耗量曲線或不同擋位下的等速百公里燃油消耗量曲線，則可據(jù)此評價道路條件變化或汽車某結(jié)構(gòu)參數(shù)（如擋位）的變化對汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的影響,不同道路阻力的等速百公里油耗曲線,反映不同類型汽車在各種不同使用條件下的運(yùn)行循環(huán)有多種，但均由勻速行駛、加速行駛、減速行駛、停車、怠速等運(yùn)行狀況構(gòu)成。因此，要計算汽車循環(huán)工況百公里燃油消耗量，必須進(jìn)行勻速、加速、減速以及停車、怠速工況的耗油量計算。,第二節(jié) 汽車燃

8、油經(jīng)濟(jì)性的計算,三、汽車循環(huán)工況百公里燃油消耗量計算,1. 汽車勻速行駛工況燃油消耗量 對于運(yùn)行循環(huán)中汽車以勻速工況行駛的各個階段，可根據(jù)以上介紹的方法,求出各勻速階段的等速百公里燃油消耗量 、 （L/100km），而后根據(jù)各個階段的長度 、 （100km），求出各個勻速行駛階段的燃油消耗量 、 （L）。顯然：,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,2. 加速行駛工況燃油消耗量,等加速,汽車等加速行駛工況燃油消耗量為,其中： ，稱為道路阻力系數(shù)； ，稱為當(dāng)量道路阻力系數(shù)。 比較可見，汽車以等加速度 在道路阻力系數(shù)為 的道路上行駛時的燃油經(jīng)濟(jì)性，可以用汽車在道路阻力系數(shù)為的

9、道路上穩(wěn)定行駛時的燃油經(jīng)濟(jì)性近似表示。,在汽車加速過程中，汽車的行駛速度是不斷變化的。因此，如計算汽車以 的等加速度使汽車速度從 上升到 的過程中的燃油消耗量時，可以按速度每增長 （km/h），把汽車的整個加速過程分為n個小區(qū)間 、 ，每個加速區(qū)間的持續(xù)時間 （s）為： 在每個小區(qū)間中汽車的行駛速度可以近似用車速的平均值代表。同時，由等加速度時的當(dāng)量道路阻力系數(shù)和車速，通過功率平衡圖和發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性可得車速在每一小區(qū)間內(nèi)發(fā)動機(jī)穩(wěn)定工作時的有效油耗率，顯然區(qū)間劃分越細(xì)計算結(jié)果的近似程度越好。,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,這樣，車速從 上升到 的小區(qū)間 的燃油消耗量 （L/100km）和絕對油耗

10、量 （L）分別為： 整個等加速過程所消耗的燃油量 （L）為：,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,2）不等加速行駛工況燃油消耗量 不等加速行駛工況的燃油消耗量計算方法與以上介紹的等加速行駛工況的燃油消耗量計算方法類似。其主要區(qū)別在于：等加速行駛工況時，各個加速小區(qū)間的當(dāng)量道路阻力系數(shù)相同，即： ；而在不等加速行駛工況時，不同加速小區(qū)間的當(dāng)量道路阻力系數(shù)不相同， 即： 。因此，為求解不等加速行駛工況的燃油消耗量，首先要解決的問題是各個加速小區(qū)間的當(dāng)量道路阻力系數(shù)。 設(shè)各加速小區(qū)間 的速度變化為 （km/h），則該小區(qū)間的加速度可以用平均加速度 （ ）表示。即：,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,汽車在道路

11、阻力系數(shù)為 的道路上加速行駛時，加速小區(qū)間的當(dāng)量道路阻力系數(shù)為： 據(jù)此，用同樣的方法，可求出車速從 上升到 的小區(qū)間 的燃油消耗量 （L/100km）和絕對油耗量 （L）。 各個小區(qū)間的絕對油耗量相加，即可得到整個加速過程所消耗的燃油量。,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,3怠速停車時的燃油消耗量 若在汽車運(yùn)行循環(huán)中怠速停車的時間為 （h），則怠速停車時的燃油消耗量 （L）為： 式中： 怠速燃油消耗率，L/h。 4減速行駛工況的燃油消耗量 減速行駛時，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。所以，減速工況燃油消耗量等于減速行駛時間 （h）與怠速

12、油耗率 之積。即： 5整個循環(huán)工況的燃油消耗量 對于由等速、加速、減速、怠速停車等行駛工況構(gòu)成的汽車運(yùn)行循環(huán)，其整個運(yùn)行循環(huán)的平均百公里燃油消耗量（L/100km）為：式中： 所有過程的絕對油耗量（L）； S整個循環(huán)的行駛距離（km）。,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,計算某一具體運(yùn)行條件下的汽車燃油消耗量時可采用定額計算法。 汽車在某一具體條件下運(yùn)行時，其燃油消耗量的影響因素較以上理論計算時所考慮的因素多得多。除汽車的結(jié)構(gòu)因素和技術(shù)狀況外，道路條件、交通情況、載荷狀況、運(yùn)輸距離、環(huán)境條件（如氣溫、風(fēng)、雨、霧等）及駕駛水平等，都對汽車的燃油消耗量有很大影響。對于道路、載荷、氣溫、海拔高度等，因其

13、影響較大且可等級化和數(shù)量化，因此作為參數(shù)將其綜合在燃油消耗量計算公式中考慮；交通因素將在道路分類中予以考慮；而汽車技術(shù)狀況、駕駛水平等因素，盡管它們對運(yùn)行燃油消耗也有較大影響，但計算時將其視為一般正常水平，而不予以考慮；對風(fēng)、雨、霧等特殊環(huán)境因素，由于其影響是局部的、地區(qū)性的，且難于等級化和數(shù)量化，因此其影響可根據(jù)實(shí)際情況在制定燃油消耗定額時確定。 汽車運(yùn)行燃油消耗量計算公式由汽車基本運(yùn)行燃油消耗量和汽車運(yùn)行條件修正系數(shù)兩部分構(gòu)成，用于計算汽車在不同運(yùn)行條件下運(yùn)行時所消耗的燃油限額，以限制和考核汽車運(yùn)行燃料經(jīng)濟(jì)性。,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,四、汽車運(yùn)行燃油消耗量的計算,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)

14、濟(jì)性的計算,載貨汽車運(yùn)行燃油消耗量計算式,大型載客汽車運(yùn)行燃油消耗量計算式為,乘用車運(yùn)行燃油消耗量計算公式為,汽車整備質(zhì)量增量,該運(yùn)行條件下乘客人數(shù),汽車空駛基本燃油消耗量,該運(yùn)行條件下汽車行駛里程,K該運(yùn)行條件下各類修正系數(shù),該運(yùn)行條件下汽車行駛里程，km； 該運(yùn)行條件下汽車的載質(zhì)量，t； 該運(yùn)行條件下乘客人數(shù)，人； 汽車整備質(zhì)量增量，其值為汽車實(shí)際整備質(zhì)量M（包括掛車整備質(zhì)量）與標(biāo)準(zhǔn)給出的汽車整備質(zhì)量M。之差，t； 該運(yùn)行條件下的道路修正系數(shù)； 該運(yùn)行條件下的海拔高度(大氣壓力)修正系數(shù)； 該運(yùn)行條件下的氣溫修正系數(shù)，； 該運(yùn)行條件下的燃油密度修正系數(shù)。,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,修正

15、系數(shù) 、 、 可由下式計算： （汽油） （柴油）式中： P大氣壓力，kPa； T大氣溫度，； 氣溫20、氣壓100時，汽油的密度，g/mL； 氣溫20、氣壓100時，柴油的密度，g/mL。 道路條件修正系數(shù)、海拔高度(大氣壓力)修正系數(shù)和氣溫修正系數(shù)可分別從表中選取。,第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,道路分級和修正系數(shù),海拔高度（氣壓）修正系數(shù),氣溫區(qū)間及修正系數(shù),第二節(jié) 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計算,發(fā)動機(jī)的熱效率直接影響有效燃油消耗率，影響汽車的燃油消耗量。因而，凡是對發(fā)動機(jī)的燃燒過程和熱功轉(zhuǎn)換效率有影響的因素，都對汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性有重要影響。這些因素包括：發(fā)動機(jī)的種類、設(shè)計與制造水平、負(fù)荷率的大小

16、及使用方法等。,第三節(jié) 影響汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的結(jié)構(gòu)因素,一、影響汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)因素,1發(fā)動機(jī)種類 與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)的熱效率高、有效燃油消耗率較低。特別是在部分負(fù)荷時，柴油機(jī)的有效燃油消耗率比汽油機(jī)低得多。,2發(fā)動機(jī)的壓縮比 汽油機(jī)的熱效率與壓縮比的關(guān)系為： 式中：K絕熱指數(shù)。 顯然，發(fā)功機(jī)壓縮比增大時，熱效率提高，發(fā)動機(jī)動力性提高，發(fā)動機(jī)燃油消耗率降低。汽油機(jī)壓縮比的提高主要受爆震的限制。 改進(jìn)燃燒室和進(jìn)氣系統(tǒng)，提高發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的爆震極限；使用爆震傳感器，自動延遲產(chǎn)生爆震時的點(diǎn)火提前角；采用摻水燃燒抗爆技術(shù)；開發(fā)高辛烷值汽油等都是提高壓縮比的措施。,第三節(jié) 影響汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的結(jié)構(gòu)因素,3改善發(fā)動機(jī)燃燒過程 改進(jìn)燃燒室形狀，采用稀薄混合氣分層燃燒技術(shù)，利用電控燃油噴射系統(tǒng)精確控制供油量等措施可改善汽油機(jī)的燃燒過程，能顯著提高燃油經(jīng)濟(jì)性，又可降低排放污染。 稀混合氣可以提高發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的主要原因是，稀混合氣中的汽油分子有更多的機(jī)會與空氣中的氧分子接觸，以便于完全燃燒；同時，稀混合氣燃燒后最高溫度和壓力降低，缸壁傳熱損失較少，還可以增大壓縮比，提高熱效率。但若混合氣過稀，燃