汽车理论教程3

汽车理论第十讲主讲教师：杨志华学时：482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返回目录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的途径。3aeT13600uPFasaT1.023600ubQFugesa1.02PbQugTCbF第三节影响汽车燃油经济性的因素C为常数；为总行驶阻力，FfwFFF。等速百公里油耗由此可见，影响等速行驶燃油经济性的因素有以下三个：燃油消耗率b行驶阻力∑F传动效率ηT4aeT13600uPFasaT1.023600ubQFugesa1.02PbQugTCbF第三节影响汽车燃油经济性的因素影响燃油经济性的因素有以下三个：1.燃油消耗率b最大负荷使用负荷负荷率＝燃油消耗率与发动机负荷率及发动机自身有关。C为常数；为总行驶阻力，FfwFFF。等速百公里油耗汽车理论吉林大学远程教育学院1.燃油消耗率b最大负荷使用负荷负荷率＝在给定发动机的前提下，一般来说，负荷率越高，燃油消耗率越低。这一点从万有特性图上可以看出来。与发动机设计及负荷率有关。ABA’B’可以看出，相同的输出功率下：B点的负荷率比A点高，燃油消耗率比A点低。ua=150km/h汽车理论吉林大学远程教育学院d从发动机功率平衡图上，则可以看出：相同的车速下，后备功率越大，负荷率越低。也就是说，动力性和燃油经济性存在一定的矛盾：发动机后备功率大时，动力性好，但此时负荷率低，燃油消耗率高；如果追求低燃油消耗率，则要求负荷率高，也就是后备功率低，动力性相应下降。a-Ⅴ挡行驶，后备功率小、负荷率高；d-Ⅳ挡行驶，后备功率大、负荷率低。还可以从后备功率的角度分析负荷率72.行驶中消耗的发动机功率（或行驶阻力∑F）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。减轻汽车质量、降低空气阻力有利于节省燃油。与总行驶阻力∑F成正比∑第三节影响汽车燃油经济性的因素ePsFQeP行驶阻力∑F等速行驶时，行驶阻力包括滚动阻力Ff和空气阻力Fw。为降低滚动阻力，可以减轻整车质量，选用低滚动阻力系数的轮胎；为降低空气阻力，可以减小车身迎风面积，降低车身空气阻力系数，同时降低行驶车速。需要注意的是，降低车速可以降低行驶阻力；但同时也会降低负荷率，导致发动机燃油消耗率上升。所以不一定车速越低越省油。ua=80km/hua=50km/hFf=Gf15.212aDwAuCF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。然而，汽车在实际使用中，不可能始终处在等速行驶。由于路况和交通流量等因素的变化，车辆除了等速行驶之外，还会有加速、减速制动和怠速停车等工况。空调、灯光、音响等汽车附件也经常使用。频繁的加速、减速制动，会增加油耗。不熄火的怠速停车，会在不增加行驶里程的情况下消耗燃油。另外，各种汽车附件消耗的能量，最终也来自燃油。所以，影响汽车燃油经济性的因素，除了上述讨论的燃油消耗率、行驶阻力和传动效率外，还有停车怠速油耗、汽车附件消耗和制动能量损失。11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综上所述，影响汽车燃油经济性的因素共有六个：燃油消耗率、行驶阻力、传动效率、停车怠速油耗、汽车附件消耗和制动能量损失。下面，我们从使用和结构两个方面，来讨论提高汽车燃油经济性的一些途径。所谓“使用方面”，是指车辆已经设计、制造出来，结构不能再改变；而“结构方面”指的就是设计环节。13一、使用方面1.车速低速时FW↓，Ff↓但负荷率↓，b↑中等车速经济性相对较好高速时负荷率↑，b↓但FW↑，Ff↑，∑F↑Qs↑第三节影响汽车燃油经济性的因素auQsTCbF142.挡位选择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。车速一定时，一定用高挡，后备功率↓负荷率↑b↓Qs↓第三节影响汽车燃油经济性的因素fwT()/PP15b负荷率FFbFsQ货车以100t·km计算成本，折算到每吨货物的油耗将降低。整车整备质量装载质量质量利用系数3.带挂车运输1）提高生产率30％～50％；2）降低油耗20%～30%。较大带挂车运输时带挂车运输第三节影响汽车燃油经济性的因素164.正确地保养与调整第三节影响汽车燃油经济性的因素17（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。第三节影响汽车燃油经济性的因素183）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。第三节影响汽车燃油经济性的因素汽车理论第十一讲主讲教师：杨志华学时：4820二、汽车结构方面1.缩减轿车总尺寸和减轻质量第三节影响汽车燃油经济性的因素可见，对于轿车来说，尺寸和质量越大，油耗越高。另外，此处强调“轿车”是合理的。因为对于大客车或者货车来说，降低总尺寸和质量，不易实现；起的作用也不大。21汽车越轻，油耗越低；柴油车的油耗明显低于汽油车。第三节影响汽车燃油经济性的因素22车型整备质量/kg油耗量（综合）路虎发现V64.0270015.2劳斯莱斯幻影V126.7249515.9梅赛德斯-奔驰E55183512.9伊兰特1.6自动舒适型12109.0夏利N39006.0奥拓6704.0几种不同车型的油耗第三节影响汽车燃油经济性的因素/[()]1L100km23思考大型轿车G大，Ff、FW、、均大；装用大排量发动机，负荷率低，b大；致使Qs增大AudiA8采用全铝承载式车身，质量减轻15％，百公里油耗降低5%～8%。为什么大型轿车油耗较高？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。第三节影响汽车燃油经济性的因素iFjF242.发动机1）提高现有发动机的热效率和机械效率（热损失占化学能65％左右）；2）扩大柴油发动机的应用范围；3）增压化；4）广泛采用电子计算机控制技术。第三节影响汽车燃油经济性的因素25想一想柴油机有哪些特点？提到柴油机时，人们也许首先想到黑烟、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。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。第三节影响汽车燃油经济性的因素尤其在欧洲国家，“轿车柴油化”已经得到普遍接受。26车型发动机排量/L最高车速加速时间/s油耗量270CDIL5（柴油）2.6852309.26.74240V6（汽油）2.5972369.210.8柴油机可节能和降低排污。奔驰CLK双门跑车第三节影响汽车燃油经济性的因素/()1kmh/[()]1L100km27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；发动机质量26kg;中置横放。1升油耗概念车发动机柴油机热效率比汽油机高30%；用于轿车可降低油耗30%；在西欧新注册的汽车中，2001年柴油车的份额为32%，2005年柴油车的份额上升到了49.5%。第三节影响汽车燃油经济性的因素28我国一汽2002年推出捷达柴油轿车，但我国柴油硫含量高，使用中排放物的烟度和微粒排放量较大。目前我国柴油轿车有：捷达SDI、宝来TDI1.9L、奥迪A62.5TDI、开迪SDI。TDI是英文TurboDirectInjection的缩写，意为涡轮增压直接喷射（柴油发动机）。SDI是英文SuctionDirectInjection的缩写，意为自然吸气直接喷射（柴油发动机）。第三节影响汽车燃油经济性的因素29挡位越多，油耗越低；无级变速最理想。3.传动系目前很多轿车采用的是带液力变矩器的自动换挡变速器（AT），挡位一定时可依靠液力变矩器实现一定范围内的无级变速，其效率仍需进一步提高才能做到真正省油。第三节影响汽车燃油经济性的因素思考为什么挡位越多越省油？301）发动机的最经济工况－最小燃油消耗特性发动机负荷特性曲线的包络线是发动机提供一定功率时的最低燃油消耗率曲线。最低燃油消耗率曲线可以利用发动机负荷特性曲线找到发动机提供一定功率（）时最经济工况下的转速（n3）。PePe第三节影响汽车燃油经济性的因素311）发动机的最经济工况－最小燃油消耗特性把各功率下最经济工况运转的转速标明在外特性曲线图上，便得到“最小燃油消耗特性”（A1A2A3）。A1A3A2Pe第三节影响汽车燃油经济性的因素最小燃油消耗特性曲线即，发出同样的功率，该曲线上的工作点比曲线外面（左侧或右侧）的任何一点都更省油。32aa0377.0unAuinri2）变速器传动比与最小燃油消耗特性曲线的关系n—车速（ua）一定时，燃油消耗率最低（bmin）时对应的发动机转速；第三节影响汽车燃油经济性的因素A1A3A2Pe'ePn0n1n2n3'en76140360013aDaTeAuCGfuP33aa0377.0unAuinrin—车速（ua）一定时，燃油消耗率最低（bmin）时对应的发动机转速；第三节影响汽车燃油经济性的因素A1A3A2Pe'ePn0n1n2n3'en当车速ua一定时，由发动机转速即可确定传动比，变速器以工作，汽车的燃油经济性最好。对于有级式变速器，挡数越多，发动机工作转速越有可能接近。无级变速时可以做到任何车速下发动机都在最经济转速工作。'en'i'i2）变速器传动比与最小燃油消耗特性曲线的关系'en'en34思路由此功率，根据负荷特性，确定经济转速给定车辆，已知车速（坡度或者加速度），可以确定发动机功率：tumuGiuAuCGfuPdd360036007614036001aa3aDaTe由转速和车速，计算传动比。aa0377.0unAuinriPe353）无级变速器的调速特性第三节影响汽车燃油经济性的因素36机械无级变速器（CVT）第三节影响汽车燃油经济性的因素37双模式无级变速器第三节影响汽车燃油经济性的因素所谓“双模式”，指的是液力变矩器和金属带式无级变速器共同工作。液力变矩器仅工作于起步工况，正常行驶时是脱离的。这样，兼顾了起步时的平顺性和一般行驶时的燃油经济性。384.汽车外形与轮胎第三节影响汽车燃油经济性的因素汽车外形与燃油消耗空气阻力系数CD以0.42为基准，可见：无论在何种行驶条件下，随着CD的降低，节油率都明显提高。39滚动阻力与燃油消耗第三节影响汽车燃油经济性的因素而随着滚动阻力的增加，油耗也上升。40不同轮胎与燃油消耗第三节影响汽车燃油经济性的因素一般认为，考察强度、耐磨性、耐久性、动力性和经济性等各方面因素，子午线轮胎的综合性能最好。本节要点燃油经济性的影响因素：燃油消耗率、行驶阻力、传动效率、停车怠速油耗、汽车附件消耗和制动能量损失。使用方面提高燃油经济性的途径：中速行驶、尽量使用高挡、合理拖挂、正确的保养与调整。结构方面提高燃油经济性的途径：缩减尺寸与轻量化、提高发动机设计水平、增加传动系档位数（并提高效率）和优化汽车外形与轮胎。42下一节本节内容结束第三节影响