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第七章汽车的经济性第一节汽车的经济性及其评价第二节汽车燃油经济性的影响因素汽车燃料经济性是指汽车以最少的燃料消耗完成单位运输工作量的能力。汽车发动机燃料经济性通常用有效燃料消耗率ge或有效效率评价。但它们都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，它们不能直接用于评价汽车燃料经济性为了评价汽车的燃料经济性，常选取单位行程的燃料消耗量(L/100km)或单位运输工作的燃料消耗量(L/100tkm，L/tpkm)作为评价指标。前者用于比较相同容量的汽车燃料经济性，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料经济性的影响；后者常用于比较和评价不同容载量的汽车燃料经济性。其数值越大，汽车的经济性越差。汽车燃料经济性也可用汽车消耗单位量燃料所经过的行程km/L作为评价指标，称为汽车经济性因数。第一节汽车的经济性及其评价下一页返回由于汽车在使用过程中，载荷和道路条件对汽车燃料的消耗影响很大，也可采用燃料消耗量Q(单位为L/100km)与有效载荷Ge(单位：t)之间的关系曲线，评价在不同道路条件下汽车燃料经济性，称之为平均燃料运行消耗特性一、汽车的经济性评价指标1.单位行驶里程的燃油消耗量当燃油按质量计算时，用符号Qm表示燃油消耗量，其单位为kg/100km。当燃油按容积计算时，用符号QV表示燃料消耗量，其单位为L/100km单位行驶里程的燃油消耗量只考虑了行驶里程，没有考虑车型与载重量的差别，所以只能用于比较同类型汽车或同一辆汽车的燃料经济性，也可用于分析不同部件(如发动机、传动系等)装在同一汽车上，对燃料经济性的影响。第一节汽车的经济性及其评价上一页下一页返回2.单位运输工作量的燃油消耗量若燃油以质量计算时，载重汽车单位为kg/(100t·km)，客车为k郊(1000人·km)若燃油以容积计算时，其单位为L/100t·km，客车为L/(1000人·km)不同类型、不同装载质量汽车的燃料经济性，可以用不同的指标来比较3.消耗单位燃油所行驶的里程消耗单位燃油所行驶的里程的评价方法，主要是美国采用的，其单位是MPG或mile/USgal，指的是每消耗一加仑燃油能行驶的英里数(1mile=1.61km，1USgal=4.55L)。其数值越大，汽车燃油经济性越好第一节汽车的经济性及其评价上一页下一页返回二、汽车燃油经济性的计算在汽车设计时，常需要在实际的试验样车制成之前，先根据所选用的发动机台架试验得到的油耗曲线与汽车功率平衡图，对汽车进行燃油经济性的估算。其中包括汽车等速百公里油耗的计算，等速、加速、减速和停车整个行驶过程的油耗的计算1。汽车等速百公里油耗的计算汽车以等速ua在路上行驶时，发动机相应工况的有效燃油消耗率为b[g·(kW·h)-1]，而此时汽车行驶100km所消耗的功率为P'(kW)，则等速百公里油耗QV(L/100km)为式中，r为燃料的重度，N/L，汽油取6.96～7.15N/L，柴油取7.94～8.13N/L；b为有效油耗率，g/(kW·h)第一节汽车的经济性及其评价上一页下一页返回有效油耗率b与发动机的负荷率U有关。所谓负荷率，是指在某一转速下，节流阀部分打开时，所发出的功率与该转速下节流阀全开时最大功率之比。有效油耗率b与负荷率U的关系曲线，即为负荷特性曲线。发动机负荷特性是从台架试验上获得的，因此，由功率平衡图与负荷特性，可找出行驶时发动机的油耗。2.汽车等加速行驶油耗的计算方法在分析汽车燃油经济性时，除等速百公里油耗曲线外，还常用计算法确定按某试验循环行驶时的总平均百公里耗油量。为此必须进行加速、减速及停车怠速的耗油量计算。减速及停车怠速时的油耗量，可根据试验得到的怠速油耗量来估算。由前面讨论知猫。汽车行肿的油QV(L/100km)。可以沂似计算加谏时油耗：第一节汽车的经济性及其评价上一页返回汽车的燃油经济性主要受汽车行驶时遇到的阻力F、发动机有效燃油消耗率b和机械效率的影响，这些因素取决于汽车的结构和使用条件。下面分别从汽车结构和使用两个方面，讨论影响燃油经济性的因素，从而可以看出提高燃油经济性的一些途径。一、汽车结构的影响设计与制造出性能良好，燃油消耗低的汽车是很重要的。通过对汽车各个主要部件的改进，可以大大节约用油。下面介绍发动机、传动系及汽车外形等方面，对汽车经济性的影响。1.发动机的影响(1)发动机类型的影响。为了节省能源，控制排气污染，允分发挥燃料的热效率，近年来对于发动机进行了多方面的研究。目前来看，比较成熟的技术有汽油喷射发动机。第二节汽车燃油经济性的影响因素下一页返回汽油喷射发动机可以精确地控制混合气的浓度；保证各缸供应混合气的均匀性；由于汽油是以一定压力喷入过油管中，所以雾化效果较好，燃油利用率高柴油机的压缩比较汽油机的大，所以热效率高，特别是在部分负荷时，柴油机的有效燃油消耗率b较低。柴油机的燃油消耗(按容量计算)，比汽油机要节省20%～40%，而且柴油价格较汽油低。但是柴油机质量大、排量大、噪声和振动较大。因此，不断完善柴油机的性能、打一大柴油机的使用范围是今后柴油机的发展趋势。(2)发动机压缩比的影响。发动机的压缩比提高时，热效率增加，使发动机动力性、经济性得以改善，发动机油耗率有所降低。汽油机压缩比提高到一定程度后会产生爆燃，并且会增加NOx的排放量。所以压缩比的提高有一定的限度，提高汽油机压缩比的措施主要有：1)改进燃烧室和进气系统，提高发动机结构的爆燃极限第二节汽车燃油经济性的影响因素上一页下一页返回2)使用爆燃传感器，自动延迟产生爆燃时的点火提前角。3)喷水抗爆4)开发高辛烷值汽油。(3)发动机负荷率的影响。由发动机的负荷特性可知，在转速一定的条件下，负荷率在80%～90%时，有效耗油率最低。发动机在中等转速较高负荷率下工作时，其燃料经济性较好。一般汽车在水平良好路面上，以常用速度行驶时，只利用到相应转速下发动机最大功率的20%左右。由此可见，在汽车大部分使用中，发动机的负荷率都是较低的，因此，在保证动力性足够的前提下，汽车上尽量选用小排量发动机，以提高发动机的功率利用率，降低汽车的耗油量2.变速器档数的影响在一定的行驶条件下，变速器应尽量用较高挡位，这样发动机的负荷率较高，有效燃料消耗率较低，所以汽车燃油消耗量较低。第二节汽车燃油经济性的影响因素上一页下一页返回变速器挡位增多以后，选择恰当的挡位机会增多，这样使汽车处于燃油消耗量较低的机会增多。但挡数太多会使变速器结构复杂，操作不便。3.汽车质量的影响汽车质量影响到滚动阻力、上坡阻力和加速阻力，因此影响燃油经济性，减小汽车质量是降低油耗最有效的措施之一。减小汽车质量方面采取的措施主要有：采用高强度轻材料，如高强度低合金钢、铝合金、塑料和各种纤维强化等材料制造汽车零件；改进汽车结构，如采用前轮驱动、承载式车身等，以及各种零件的薄壁化和小型化。4.汽车外形与轮胎的影响改善汽车外形，减小空气阻力系数，可以减少中高速行驶的空气阻力，有显著的节油效果。某轿车空气阻力系数由0.5下降到0.3，可使油耗降低22%第二节汽车燃油经济性的影响因素上一页下一页返回汽车轮胎的选用，主要影响动力性和经济性。公认子午线轮胎综合性能好，尤其滚动阻力小，与一般斜交胎相比可节油6%～8%二、汽车使用因素的影响1。发动机的启动升温的影响油路、电路、怠速和点火提前角的正确调整及发动机预热，是顺利启动的前提。常温启动发动机时，要首先检查化油器油面高度，关闭百叶窗，完全开启阻风门，轻踏加速踏板，尽量一次启动成功。再次启动时间不得超过5s，两次启动间隔不得超过10s。三次启动不成功时，必须进行检查，排除故障。启动后应迅速转入怠速。启动时应忌重踏和反复踏加速踏板。冬季在室外停放的车辆冷启动前，应注意发动机的允分预热。关闭百叶窗，根据温度适当关闭阻风门，轻踏几次加速踏板，启动发动机。启动后，以稍高的转速运转一二分钟后，逐渐推开阻风门，抬起离合器踏板，继续运转一分钟左右，再缓慢减速到怠速运转升温。第二节汽车燃油经济性的影响因素上一页下一页返回汽车行驶过程中，经常遇到停车熄火后重新启动(热启动)的情况。此时，发动机的温度较高，启动时轻踏加速踏板，然后马上转入怠速运转。2.汽车起步加速的影响试验表明，发动机水温上升到40℃以上起步，具有较好的节油效果。机体温度低时，燃料雾化不良，燃烧不完全；另外机油钻度大，摩擦损失功率增加，因而费油。冬季汽车起步后10km以内，车速不要超过30～40km/h，并根据气温适当延长低挡行驶时间，直到水温和各总成温度上升至正常后，再进入正常行驶。满载车在良好路面上起步时，使用2挡，阻力较大时或拖带挂车及半挂车时，用1挡起步。汽车坡道起步时，加速踏板、离合器、驻车制动器的操作配合应协调，不使车辆倒退熄火，达到平稳地顺利起步。第二节汽车燃油经济性的影响因素上一页下一页返回3。档位的选择和变换的影响汽车在良好路面上行驶，在一定的行驶状态下，即可使用次高挡，也可用最高挡，但用最高挡时较节约燃料。为了节约燃料，在节气门开度不超过90%的条件下，应尽可能使用最高挡。汽车上坡行驶时，应及时减挡。减挡过早，不能允分利用汽车惯性爬坡；减挡过晚，车速降低过多，常需要多换一次挡，增加油耗4。汽车行驶速度的影响汽车满载在良好路面上行驶时，存在一个使得等速燃料消耗最小的车速，即技术经济车速。车速高于或低于经济车速，汽车等速油耗均上升不同车型的经济车速可通过试验得到。5。离合器的运用的影响两脚离合器换挡是规范化操作，而经验丰富的驾驶员常采用一脚离合器换挡法。第二节汽车燃油经济性的影响因素上一页下一页返回试验表明，良好道路起步连续换挡至40km/h，一脚离合器换挡法可节约燃料0.4mL，时间缩短1s；在坡道减挡，一脚离合器换挡法由五挡到四挡，节约燃料1.65mL，缩短时间0.56s6。加速踏板的影响汽车行驶时，加速踏板要轻踏，柔和控制，减少加速泵供油的机会。避免空轰加速踏板。某车试验表明，每空轰一次加速踏板，就要耗油3～5mL。节气门开度不宜过大，以避免加浓装置参加工作而增加油耗7。行车温度的影响汽车行车温度，包括发动机冷却水温度、机油温度、发动机罩内气温、变速器和驱动桥齿轮油温度等。水温过低，会使燃料不易雾化，各缸进气不均，燃烧室壁散热损失增加，燃烧速度下降，造成发动机功率和转矩下降，油耗增加；另外，机油的流动性和飞溅润滑能力下降，增加了机械损失。第二节汽车燃油经济性的影响因素上一页下一页返回水温过高，会使机体过热，充气量下降，容易出现爆燃、早燃等异常燃烧现象；供油系容易发生气阻，造成功率下降，油耗增加，且在高温下机油压力和钻度下降；并加速机油因氧化和热分解而发生的变质，加快发动机的磨损。正常发动机的水温，有利于燃料的雾化和混合气的分配均匀，使得发动机有良好的燃料经济性和动力性，并保证机油的钻度和润滑能力，减少发动机的磨损。8。汽车滑行的影响汽车滑行可分为减速滑行、加速滑行和下坡滑行。汽车行驶中，当前方遇障碍，以及预见性停车和到达停车场时，预先将变速器置空挡的滑行，称为减速滑行。当车辆接近上述障碍时，车速已降低，可不采取制动而顺利通过或停车，这样就可达到节约燃料和保证安全的目的。第二节汽车燃油经济性的影响因素上一页下一页返回汽车以高挡加速至较高车速后，空挡滑行至较低的车速，然后再挂高挡加速，这种加速和空挡滑行交替进行的方法，称为加速滑行方法。试验结果表明，在平均车速相同的情况下，采用最佳的加速滑行模式与等速相比，满载时的节油率达16.7%～11.8%，空载时的节油率达23.4%～21.3%。一般加速滑行不适合拖带挂车的汽车列车，因汽车列车的负荷率已较高，采用加速滑行方法加速时，负荷率很高，比油耗高，节油效果不明显，甚至油耗增加。此外，加速滑行操作法，使驾驶员的劳动强度增加，对安全不利。汽车加速滑行只能在道路宽直、无视线遮挡、行人和车辆稀少的条件下采用；要求汽车的技术状况良好，滑行距离应达加速距离的1.5倍以上；加速滑行的最大车速，不应超过经济车速范围的上限；加速时应缓慢踏加速踏板，至全开的80%～90%，以免混合气加浓装