《汽车经济性》PPT课件.ppt

第二章 汽车的燃油经济性,含义：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。,第二章 汽车的燃油经济性,21 汽车燃油经济性的评价指标1、行驶百公里燃油消耗量单位为L100km，即行驶100km所消耗的燃油升数(城市百公里，公路百公里，吨百公里）美国为MPG或mileUSgal，美国加仑3.785升,第二章 汽车的燃油经济性,21 汽车燃油经济性的评价指标2、等速百公里燃油消耗量等速行驶百公里燃油消耗量是常用的一种评价指标，它指汽车在一定载荷（我国标准规定轿车为半载、货车为满载），以最高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。,21 汽车燃油经济性的评价指标,第二章 汽车的燃油经济性,21 汽车燃油经济性的评价指标3、多工况燃油消耗量各国都制定了一些典型的循环行驶试验工况来模拟实际汽车状况，并以其百公里燃油消耗量（或MPG）评定相应行驶工况的燃油经济性。我国的6工况；9工况；4工况；15工况美国环境保护局（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,六工况,第二章 汽车的燃油经济性,第二章 汽车的燃油经济性,第二章 汽车的燃油经济性,4、燃油消耗量的限值与法规：美国针对轿车制定了“公司平均燃油经济性标准”1989年要求为27.5mile/USgal我国机械工业部于1984年发布了货车与客车燃油消耗量限值标准。1985年6T9T的汽车为吨百公里 1990年为美国1978年乘客车为15.71l/100km 1989年10.28l/100km,燃油经济性目标,1.2005或2010年时，欧洲轿车CO2排放量已规定为120g/km，相当的燃油消耗量应为5.17L100km（汽油机）和4.56L100 km（柴油机）。2.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3L100 km。,22 汽车燃油经济性的计算,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、减速和怠速停车等行驶工况的燃油消耗量计算方法。1等速行驶工况燃油消耗量的计算根据等速行驶车速ua及阻力功率P，在万有特性图上（利用插值法）可确定相应的燃油消耗率b。从而计算出以该车速等速行驶时单位时间内的燃油消耗量Qt(mL/s）为,式中，b为燃油消耗率（g/(kWh)）；为燃油的重度=g，为燃油密度(Kg/L),g为重力加速度(m/s2),g汽油可取为6.967.15 NL，柴油可取为7.948.13NL。,22 汽车燃油经济性的计算,整个等速过程行经s（m）行程的燃油消耗量Q（mL）为,折算成等速百公里燃油消耗量Qs(L100km)为,22 汽车燃油经济性的计算,2等加速行驶工况燃油消耗量的计算若加速度为（m/s2），则发动机提供的功率P（kW）应为,22 汽车燃油经济性的计算,而汽车行驶速度每增加1km/h所需时间t（s）为,22 汽车燃油经济性的计算,Qt2为车速为ua12km/h时，即t2时刻的单位时间燃油消耗量（mL/s）。依此，每个区间的燃油消耗量为,22 汽车燃油经济性的计算,3等减速行驶工况燃油消耗量的计算减速行驶时，油门松开（关至最小位置）并进行轻微制动，发动机处于强制怠速状态。其油耗量即为正常怠速油耗。,22 汽车燃油经济性的计算,4怠速停车时的燃油消耗量若怠速停车时间为ts(s)，则燃油消耗量Qid（mL）为 QidQits5整个循环工况的百公里燃油消耗量,23 影响汽车燃油经济性的因素,一、汽车运行油耗方程式,Ef,Ei,Ee,Ed,Ef:供发动机燃油包含的能量；Ei:发动机指示功；Ee:发动机有效功；Ed:驱动轮上的有用能量i=Ei/Ef;m=Ee/Ei;T=Ed/Ee;R=i*m*T=Ed/Ef,23 影响汽车燃油经济性的因素,一、汽车运行油耗方程式Qt=100Qs/(GaS)Ga:载重量（T）Qs:s距离中油耗(升）Qt为吨百公里油耗设油的密度为千克/升,热值 hn 千焦/千克Qt=100 Ef/(GaS hn)=100 Ed/(GaShn)/R假设汽车匀速运动阻力为F0 Ed=F0SQt=100F0/(Gai m T)/(hn)=K0F0/(Gai m T)(其中K0=100/(hn),汽车能量消耗平衡图,23 影响汽车燃油经济性的因素,二、提高燃油经济性的一些途径：1、使用方面：（一）行驶车速（二）档位选择（三）挂车的应用：如“解放”牌CA10B汽车经常拖挂4.55t挂车，行驶于坡度小于8、最大坡度小于11的道路上，生产率可提高3050%，油耗可降低2030（以100tkm计）。（四）正确地保养与调整,23 影响汽车燃油经济性的因素,二、提高燃油经济性的一些途径：2、汽车结构方面（一）缩减轿车总尺寸和减轻质量（二）发动机1）提高现有汽油发动机的热效率与机械效率；2）扩大柴油发动机的应用范围3）增压化（目前常提供选用的增压汽油机，采用增压的柴油机已很普遍）。4）广泛采用电子计算机控制技术,23 影响汽车燃油经济性的因素,二、提高燃油经济性的一些途径：2、汽车结构方面（三）传动系：传动系的档位增多后，增加了选用合适档位使发动机处于经济工作状况的机会，有利于提高燃油经济性。档数无限的无级变速器，在任何条件下都提供了使发动机在最经济工况下工作的可能性。,23 影响汽车燃油经济性的因素,发动机的最经济工况最小燃油消耗特性,23 影响汽车燃油经济性的因素,有了发动机的“最小燃油消耗特性”，可进一步确定无级变速器的调节特性。无级变速器的传动比i与发动机转速n及汽车行驶速度之间有如下关系,锁止离合器,钢带式无级变速器,P884CVT是双模式（Dual Mode），即与液力变矩器共同工作的无级变速器。,装用P884CVT时的燃油经济性有较明显提高，动力性也有所改善。,23 影响汽车燃油经济性的因素,二、提高燃油经济性的一些途径：2、汽车结构方面（四）汽车外形与轮胎Audi100轿车通过变动车身形状而具有不同CD值时的试验结果。当CD值由042降低到03时，其混合百公里燃油消耗量可降低9，而以150km/h等速行驶的油耗则可降低25左右。滚动阻力每减小1N燃油消耗量减少001L100km，或估算为f减少10，省油。午线轮胎的综合性能最好。由于它的滚动阻力小，与一般斜交轮胎相比，可节油6-8。,CD 值对燃油消耗的影响,滚动阻力及轮胎对燃油消耗的影响,新一代高效率节能汽车的研究,“新一代汽车伙伴关系”（Partnership for A New Generation of Vehicles，简称PNGV）。PNGV是由政府有关机构、国家实验室、大学、汽车协会、三大汽车公司及有关配套厂商参加，联合开发研制美国新一代汽车的合作组织。PNGV汽车计划的目标是要求三大公司在2004年提供新一代汽车的生产型样车（Production Prototype）。样车的基本要求是在当今典型轿车（指1994年型Chrysler Concord、Ford Taurus、Chevrolet Lumina三种轿车）的价格与各方面性能的基础上，将其按EPA循环工况测得的燃油经济性指标提高3倍，即由26.6mile/gal（相当于8.84L100km）提高到80 mile/gal（相当于3L100km）。若采用其他代用燃料，则指标为80 mile/114,132B.t.u.。生产型样车是指其加工方法、应用材料、部件都符合大量生产要求的样车。,新一代高效率节能汽车的研究,在技术策略上目前工程技术界较为一致的看法是：采用复合动力的电力驱动装置、制动能耗回收利用装置和大幅度降低汽车整备质量、滚动阻力系数、空气阻力系数及附属设备能耗等。,PNGV的一些措施,1.整备质量减轻3050。2.EVS16上的GM EVI电动车轮胎的f值已低到0.0048。3.进一步改进车身形状可降低CD值。EVS16上GM EVI的CD为0.194.降低汽车空调等附件消耗的能量，在采用隔热材料、隔热玻璃及其他技术措施后，有可能由1kW降低到600W。,复合动力汽车例子,世界上商品化最成功的复合动力汽车是丰田公司的5坐轿车Prius。它于1997年投产，到1999年10月已销售3万余辆，价格为215万日元，2000年将转向美、加市场。该车的发动机是一个基于Atkinson 循环、高膨胀比的高效汽油机，最高转速只有4000r.p.m.，泵气损失、磨擦损失均较低。该车具有制动能量回收系统。Prius轿车较传统车辆效率提高了100，其中80效率的提高来自发动机工作效率的提高，20的效率提高来自制动能量回收系统。Prius轿车的排放也得到了极大的改善，CO2的排放量只有传统发动机的50，CO、HC和NOX只有传统发动机的10。Prius轿车整备质量为1240kg，按日本10.15城市循环油耗为3.6L100km。,PNGV对样车的要求与概念车,车身为热塑性注塑件，重量降低46全铝直喷柴油机Cd0.199，Cd=0.163碳纤维保险杠，铝基、铝、镁、钛复合材料低滚动阻力轮胎,FreedomCAR(Cooperative Automotive Reseach),Americas transportation freedomsFreedom from petroleum dependenceFreedom from pollutant emissionsFreedom to choose the vehicle you wantFreedom to drive where you want,when you wantFreedom to obtain fuel affordably and conveniently,技术目标,最高能量效率60（目前汽车发动机热效率为23），电力驱动系统寿命15年，2010年目标每一千瓦45美元，2015年为30美元。整车结构和子系统重量降低50。,