第二章 汽车的燃油经济性.
汽车理论教程343页PPT
Qs
Peb
1.02ua g
Pe
1
T
ua 3600
F
Qs 1.02buag360u0aT
F C b F
T
C为常数； F 为总行驶阻力， FFf Fw。
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。 负荷率＝使用负荷 最大负荷
15
第三节 影响汽车燃油经济性的因素
4.正确地保养与调整
16
第三节 影响汽车燃油经济性的因素
（1）制动器间隙要合适
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。
Ff=Gf
Fw
CD Aua2 21.15
ua=80km/h ua=50km/h
3.传动效率ηT
传动效率越高，油耗越低。
提高传动系统（尤其是变速器、驱动桥和传 动轴）的设计水平、制造装配工艺、按规程 进行维修保养，以及尽可能使用直接挡行驶 等措施，都可以提高传动效率。
以上讨论的是等速油耗的影响因素。
汽车理论
第十讲
主讲教师：杨志华
学时：48
第二章 汽车的燃油经济性
第三节 影响汽车燃油经济性的因素
本节将分析影响汽车燃油经济性的 各个因素。
从而进一步寻求在使用和设计两方 面提高汽车燃油经济性因素
等速百公里油耗
Qs
Peb
《汽车理论》第二章 汽车的燃油经济性
发动机提供的功率
滚动阻力功率 空气阻力功率 加速阻力功率
P
1
T
( Gfu a 3600
CD A 76140
u a3
mu a
3600
du ) dt
等加速行驶燃油消耗量的计算(ua1 ~ ua2)
将ua2-ua1分成 若干个小区间
等加速行驶工况 燃油消耗量
每个区间计算 燃油消耗量
将所有区间的 燃油消耗量相加
§ 美国：每加仑燃油能行驶的英里 数，单位为MPG或mile/USgal。
一、等速行驶百公里燃油消耗量
常用的一种评价指标，指汽车在额定 载荷下，以最高档在水平良好路面上等 速行驶100km的燃油消耗量。常测出每隔 10km/h或20km/h速度间隔的等速百公里 燃油消耗量，然后在图上连成曲线，称 为等速百公里燃油消耗量曲线，用来评 价汽车的燃油经济性。
第二章 汽车的燃油经济性
在保证动力性的条件下，汽车以尽量少 的燃油消耗量经济行驶的能力，称作汽车的 燃油经济性。 基本概念:
汽车燃油经济性的评价指标 汽车燃油经济性的计算 重点内容: 等速行驶汽车燃油经济性的计算 影响汽车燃油经济性的因素
汽车发动机的燃料经济性：通常由有 效燃料消耗率be或有效效率ηe 来评价。因 其不能反映发动机在具体汽车上的功率 利用情况及行驶条件的影响，所以，它 不能直接用于评价整车的燃料经济性。
例题
某汽车以80km/h的速度匀速行驶，10min 消耗燃油20N，已知此时发动机的有效燃油 消耗率b=290g/(kW·h)，求发动机发出的功 率。（已知燃密度=0.724kg/L）。
2.3 影响汽车燃油经济性的因素
影响汽车 燃油经济性的因素
汽车的使用 汽车的结构
汽车理论各章知识点
第一章汽车的动力性1汽车动力性：指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
2汽车动力性主要由三方面指标来评定：1）汽车的最高车速µamax：是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速2）汽车的加速时间t：表示汽车的加速能力。
常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力原地起步加速时间指汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并以最大的加速强度（包括选择恰当的换挡时机）逐步换至最高挡后到某一预定的距离或车速所需的时间。
超车加速时间指用最高档或次高挡由某一较低车速权利加速至某一高速所需的时间3）汽车的最大爬坡度ⅰmax：是指Ⅰ挡最大爬坡度。
汽车的上坡能力实用满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的最大爬坡度ⅰmax表示的。
3汽车的驱动力：地面对驱动轮的反作用力Ft（方向与Fo相反）即是驱动汽车的外力，此外力称为汽车的驱动力。
4汽车驱动力公式Ft=5汽车驱动力图6汽车的行驶阻力的分类1）滚动阻力Ff2）空气阻力Fw（汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力）空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分压力阻力又分为四部分：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力3）坡度阻力Fi（汽车重力沿坡道的分力表现为汽车的坡度阻力）道路阻力：由于坡度阻力和滚动阻力均属于与道路有关的阻力，而且均与汽车重力成正比，故可以把这两种阻力合在一起称作道路阻力4）加速阻力Fj（汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的惯性力）7汽车行驶方程式Ft=Ff+Fw+Fi+Fj (N)Ff=Wf f-滚动阻力系数 W-车轮负荷Fw=C D Au a²/21.15 C D-空气阻力系数A-迎风面积m²u a-汽车行驶速度km/hFi=Gsinα G-汽车重力Fj=δm d u/d t δ-汽车旋转质量换算系数 m-汽车质量kg d u/d t 行驶加速度m/s²第二章汽车的燃油经济性1汽车的燃油经济性：在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的油消耗量经济行驶的能力2汽车燃油经济性的评价指标：汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。
第二章 汽车的燃油经济性
二、汽车的结构
轿车的尺寸和质量
轿车的尺寸 和质量
Ff, Fw, Fi ,Fj
发动机负荷较低
微型车
铝和 复合材料
Q
铝合金车身
CFb
T
CD A 2 F G cos f ua 21.15
Lupo 3L TDI
1.2 TDIThis inline three cylinder
/wiki/Wikipedia:Contact_us
1 Gfua CD A 3 Giua mua du Pe ( ua ) T 3600 76140 3600 3600 dt
测量汽车燃油经济性的行驶工况图
欧洲经济委员会
ECE
汽车测功器循环油耗：利用底盘测功机(转鼓试验 台)在室内模拟各种工况进行测试。
测量汽车燃油经济性的行驶工况图
Pb Qs (L/100km) 1.02Ua g
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 加速阻力功率
1 Gfua CD A 3 mua du P ( ua ) T 3600 76140 3600 dt
等加速行驶燃油消耗量的计算(ua1 ~ ua2)
优点 改善燃油经济性
MVEG (Motor Vehicle Emissions Group)
燃料消耗, MVEG cycle, on Audi A4 V6 3.0L
tiptronic manual multitronic
9 9,5
10,2 l/100km
9,6 l/100km
9,5 l/100km
2 2 ua 2 ua 3 sd 25.92du / dtd
怠速停车时的燃油消耗量的计算
汽车的燃油经济性(共15张PPT)
5）减小轮胎的滚动阻力系数：滚动阻力损失在4.2%~
7.1%。
第15页，共15页。
✓最高车速：120km/h ✓最大加速度：0.833m/s2 ✓最大加速度：－1.389m/s2
100 Qs 11.007Q测
第6Байду номын сангаас，共15页。
商用车和城市客车变工况百公里燃油消耗量测 试工况
第7页，共15页。
2.2 汽车燃油经济性计算
汽车燃油消耗方程式 1） 等速行驶的汽车燃油经济性的计算
Q Pbs
102ua g
2）加速行驶工况燃油 消耗量的计算
转化为等速行驶工况计算
第8页，共15页。
3）减速行驶工况燃油消耗量的计算
减速过程，油门松开，发动机处于怠速状态，燃油消耗量 为正常怠速燃油消耗量。
t u a 2 u a 3 /3 .6 d/d u t
Q=t Qi Qi为单位时间燃油消耗量。
4）怠速停车时间的燃油消耗量 Qid Qits
Ue称为经济车速 U1—U2称为经济车 速范围
第3页，共15页。
➢等速百公里燃油消费量台架试验
Qs
100 2
Q测
第4页，共15页。
变工况百公里燃油消费量
➢怠速工况 40s； ➢市内道路工况780s； ➢市郊道路工况400s。 石油是现代工业，特别是交通运输的主要能源。
1） 行驶速度：以中等偏低车速（经济车速）行驶，可节油。 1） 行驶速度：以中等偏低车速（经济车速）行驶，可节油。 等速百公里燃油消费量曲线 减速过程，油门松开，发动机处于怠速状态，燃油消耗量为正常怠速燃油消耗量。 式中，C为常数， FR 为行驶阻力，N； 5）整个循环工况的百公里燃油消耗量 还与怠速油耗、附件油耗、制动能量损耗有关。 现代中型轿车EPA城市和公路行驶工况能量平衡 变工况百公里燃油消费量 1） 行驶速度：以中等偏低车速（经济车速）行驶，可节油。 转化为等速行驶工况计算 市内道路工况780s； 平均车速：19km/h 1） 行驶速度：以中等偏低车速（经济车速）行驶，可节油。 4） 正确地维修与保养。 发动机负荷特性 万有特性 经济性 1） 等速行驶的汽车燃油经济性的计算
汽车理论第五版课后习题答案
第一章汽车的动力性1.1 试说明轮胎滚动阻力的定义，产生机理和作用形式。
定义:汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称为滚动祖力。
2)产生机理:由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支律路面上行驶时加载变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能全损失，即弹性物质的迟滞损失。
这种迟滞损失表现为一种阻力偶。
当车轮不滚动时，地面对丰轮的法向反作用力的分布是前后对称的;当车轮滚动时，由于弹性阻滞现象，处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于压缩过程的后部点的地面法向反作用力，这样，地面法向反作用力的分布前后不对称，而使他们的合力F Z相对于法线前移一个距离a，它随弹性迟滞损失的增大变大。
即滚动时有滚动阻力偶T f = F Z.•a阻碍车轮滚动。
3]作用形式: T f = Wf，T f = T f/r1.2 滚动阻力系数与哪些因素有关？答：滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。
1.3=494.312+0.13U a2由计算机作图有：1.4 空车、满载时汽车动力性有无变化？为什么？答：动力性会发生变化。
因为满载时汽车的质量会增大，重心的位置也会发生改变。
质量增大，滚动阻力、坡度阻力和加速阻力都会增大，加速时间会增加，最高车速降低。
重心位置的改变会影响车轮附着率，从而影响最大爬坡度。
1.5 如何选择汽车发动机功率？答：发动机功率的选择常先从保证汽车预期的最高车速来初步确定。
若给出了期望的最高车速，选择的发动机功率应大体等于，但不小于以最高车速行驶时的行驶阻力功率之和。
发动机的最大功率但也不宜过大，否则会因发动机负荷率偏低影响汽车的燃油经济性。
在实际工作中，还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有功率。
不少国家还对车辆应有的最小比功率作出规定，以保证路上行驶车辆的动力性不低于一定水平，防止某些性能差的车辆阻碍车流。
1.6 超车时该不该换入低一挡的排挡？答：超车时排挡的选择，应该使车辆在最短的时间内加速到较高的车速，所以是否应该换入低一挡的排挡应该由汽车的加速度倒数曲线决定。
汽车理论：第二章 燃油经济性作业(参考答案)
第二章 燃油经济性作业1、已知某汽车的总质量m =9600 kg ，D C =0.7，A =52m ，传动系效率T η=0.86，若燃油密度为 0.82mL g ，发动机燃油消耗率为 260h kW g ⋅，怠速油耗为 0.28mL ，该车在滚动阻力系数 f =0.03 的水平道路上以速度a u =50h km 等速行驶1 km 后，以2.02s m 的减速度等减速制动到停车，计算确定该过程汽车的燃油消耗量（mL ）。
解：1）滚动阻力功率kW2.3936000cos 5003.08.996003600cos =××××==αa f Gfu P 2）空气阻力功率kW75.5761405057.07614033=××==a D W Au C P3）坡度阻力功率kW 03600sin ==αa i Gu P 4）加速阻力功率kW 03600==dt dumu P a j δ5）发动机输出功率kW3.5286.00075.52.39)(1=+++=+++=j i W f T e P P P P P η 6）以速度a u =50h km 等速行驶1km 的燃油消耗量mL66.3315082.013.52260=×××==a s u bPs Q ρ7）以2.02m 的减速度等减速制动到停车的燃油消耗量mL 94.126.35028.0d d =××=∆=∆=dii d t u u Q t Q Q 8）整个过程汽车的燃油消耗量mL 6.33394.166.331=+=+=d s Q Q Q2. 已知某汽车的总质量m =9200kg ，D C =0.75，A =42m ，传动系效率T η=0.85，若燃油密度为0.75mL g ，发动机燃油消耗率为260h kW g ⋅，确定汽车在滚动阻力系数f =0.015、坡度角α= 15的上坡道路上以速度a u =30h km 等速行驶时的等速百公里燃油消耗量（100km L ）。
汽车燃油经济性
3. 汽车整备质量
它是汽车设计与制造中的重要技术指标。显然，在汽车最大 总质量相同的情况下，汽车的整备质量越小，相同运程的货运 量就越大，单位货运量（货物周转量）的油耗就越少。当整备 质量减少时，汽车的滚动阻力、坡度阻力和加速阻力都将减 少，则消耗在这些阻力上的能量相应减少，因而汽车的百公里 油耗将会减少。目前，在汽车上广泛采用轻质材料，改进汽车 结构，优化汽车设计，以减少汽车整备质量，来提高汽车的燃 油经济性。
车辆滑行距离要求（30km/h摘档滑行）
汽车整备质量M（kg） 单轴驱动车辆滑行距离（m） 双轴驱动车辆滑行距离（m）
M＜1000 1000≤M≤4000 4000＜M≤5000 5000＜M≤8000 8000＜M≤11000
M＞11000
≥130 ≥160 ≥180 ≥230 ≥250 ≥270
检测
评价
§2-1 汽车燃油经济性评价指标
1．单位行程的燃油消耗量 单位行程的燃油消耗量常用一定运行工况下汽车行驶百公 里的燃油消耗升数（L/100km）来表示。 它可用来评价相同容载量汽车的燃油经济性，也可用于分 析不同部件(如发动机、传动系等)装在同一种汽车上对汽车燃 油经济性的影响，其数值越小，则汽车的燃油经济性就越好。 我国及欧洲一般采用L/100km数作为汽车燃油经济性的评价 指标。
Qs
P.ge
10ua
Ｌ/100km
汽油ρ=0.71～0.73kg/L；柴油ρ=0.81～0.83kg/L。
等速行驶工况燃油消耗量计算
计算的基本依据
发动机万有特性图 或发动机负荷特性图 和汽车功率平衡图
等速时发动机应提供的功率为
Pe
1
T
(P f
Pw )
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§1 燃油经济性的评价指标
§1 燃油经济性的评价指标
§2 汽车燃油经济性的计算
§1 燃油经济性的评价指标
美国环境保护局(EPA)规定．要测量城市循 环工况（UDDS）及公路循环工况（HWFET） 的燃油经济性（单位为每加仑燃油汽车行驶 英里数mile/gal），并按下式计算综合燃油经 济性（单位：mile/gal）
§1 燃油经济性的评价指标
※等速行驶百公里燃油消耗 等速行驶百公里燃油消耗量是常用的一 种评价指标，指汽车在一定载荷(我国标准 规定轿车为半载、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。
§1 燃油经济性的评价指标
• 常测出每隔30km/h或20km/h速度间隔的等 速百公里燃油消耗量，然后在图上连成曲 线，称为等速百公里燃油消耗量曲线，用 它来评价汽车的燃油经济性，如图2-1所示。 • 等速工况并没有全面反映汽车的实际运行 情况，持别是在市区行驶中频繁出现的加 速、减速、怠速停车等工况。
综合燃油经济性 1 0.55 0.45 城市循环工况燃油经济性 公路循环工况燃油经济性
§1 燃油经济性的评价指标
§1 燃油经济性的评价指标
§1 燃油经济性的评价指标
循环工况规定了车速—时间行驶规范，例如， 何时换挡、何时制动以及行车的速度和加速度 等数值。
因此，它在路上试验比较困难，一般多规定 在室内汽车底盘测功机(转鼓试验台)上进行测 试；而规定在路上进行试验的循环工况均很简 单。
一、汽车等速行驶百公里油耗量和单位时间 油耗量 明确：ua Pe n
1）等速行驶百公里油耗量为
be
§2 汽车燃油经济性的计算
2） 单位时间油耗量
Pb / 3600 Pb Qt ，mL / s 1000 g 367.1 g 9.811000 g 6.96 ~ 7.15 N / L(汽油）
§1 燃油经济性的评价指标
评价状态：
测定汽车燃料经济性的试验方法有多种。根 据对各种使用因素的控制程度，试验方法可分为 以下几类： 1)不控制的路上试验； 2）控制的路上试验(试验场试验）； 3）路上循环试验(包括等速油耗、加速油耗、 制动油耗、怠速油耗等)； 4)室内实验，如汽车底盘测功机(即转鼓试验 台)上的循环试验。
§1 燃油经济性的评价指标
自1973年发生世界石油危机后，各国十分重 视节约燃油，不少国家制定了控制燃油消耗 的法规。美国针对轿车制定了“公司平均燃 油经济性标准”（简称为CAFÉ）。CAFE是 指一个公司全部销售轿车的平均燃油经济性。 若不能达到该标准，公司将被处以罚款。
§1 燃油经济性的评价指标
2005年乘用车燃油消耗限值。
采用碳平衡法
§1 燃油经济性的评价指标
在1997年防止地球变暖京都会议上，欧 盟主张发达国家在2010年时，温室气体排 放量比1990年要减少15％。这必然要求汽 车燃油消耗应有相应的降低。 现在世界各国正在研制21世纪新一代超 经济型轿车，其油耗指标接近于 3L/100km。
§1 燃油经济性的评价指标
§1 燃油经济性的评价指标
※循环行驶工况油耗
图2-2给出了联合国欧洲经济委员会、美国及我国 法定的测定燃油经济性的循环行驶工况图。欧洲 经济委员会（ECE）规定，要测量车速为90km/h 和120km/h的等速百公里燃油消耗里和按ECER.15循环工况的百公里燃油消耗量，并各取1/3相 加作为混合百公里燃油消耗量来评定汽车燃油经 济性。
※汽车的燃油经济性常用一定运行工况 下汽车行驶百公里的燃加消耗量或一定 燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。
§1 燃油经济性的评价指标
评价指标 评价单位： 评价单位
评价状态
按定义：汽车相对于所完成的运输 工作耗油量的大小 可以说成：单位运输工作（行程、 运输周转量）的燃油消耗量
L/100km L/100tkm Mile／USgal
为了便于进行计算，按照转速n和车 速ua的转换关系在横坐标上画出汽 车(最高档)的行驶车速比例尺。此 外，计算时还需要汽车在水平路面 上等速行驶时，为克服滚动阻力与 空气阻力，发动机应提供的功率。
思考题
1、油耗率be的单位是什么，表示的 意义是什么？ 2、什么是负荷特性，负荷特性曲线 的变化趋势如何，意义是什么？ 3、负荷率是什么、油耗最低的负荷 率是什么？ 4、同一发动机转速下，油耗率最低 的节气门开度是多大？
第二章 汽车的燃油经济性
定义
汽车相对于所完成的运输工 作耗油量的大小，称为汽车的 燃油经济性
g 7.94 ~ 8.13N / （柴油） L
二、燃油消耗量的计算 1.等速行驶工况燃油消耗量的计算 根据给出的汽油发动机的万有特性曲线。在万有特性 图上有等燃油消耗率曲线。根据这些曲线，可以确定 发动机在一定转速n、发出一定功率Pe时的燃油消耗 率b。
§2 汽车燃油经济性的计算
§2 汽车燃油经济性的计算
图2-3是CAFE值随时间变化的曲线。到 1989年，要求CAFE值为7.5mile/USgal （相当于10.27L/100km）。此后再没有 明确的规定。图中1990年以后的阴影部 分是美国议会讨论中提出的数值范围。
§1 燃油经济性的评价指标
我国原机械工业部于1984年发布 了货车与客车燃油消耗量限值标准。
§常需要根据发动 机台架试验得到的万有特性因与汽车功率平 衡图，对汽车燃油经济性进行估算。本节将 介绍燃油经济性循环行驶试验工况的各工况， 如 等速行驶 加速行驶 减速行驶 怠速停车 等行驶工况的燃油消耗 量计算方法。
§2 汽车燃油经济性的计算
§1 燃油经济性的评价指标
•在我国及欧洲，燃油经济性指标的单位为 L/100Km，即行驶100km所消耗的燃油升数； 对于不同载重量燃油经济性指标的单位为 L/100tKm,即每t货物行驶100km所消耗的燃油 升数。 其数值越大，汽车燃油经济性越差。 •在美国 ，燃油经济性指标的单位为MPG或 Mile／USgal，指的是每加仑燃油能行驶的英 里数。这个数字越大，汽车燃油经济性越好。