汽车理论第二章汽车的燃油经济性ppt课件.ppt

第一节 汽车燃油经济性的评价指标,评价指标,每百公里的燃油消耗量,一定的燃油量行驶的里程,等速百公里燃油消耗量曲线,循环行驶试验工况,反映实际的汽车行驶情况,一定运行工况下汽车行驶,等速百公里燃油消耗量：指汽车在一定载荷（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。,几种常见轿车最大功率与最大转矩,几种常见轿车动力性与经济性参数,第二节 汽车燃油经济性的计算,发动机的万有特性曲线Pe n b,功率平衡曲线,燃油经济性的计算,介绍汽车在等速、等加速、等减速和怠速等工况下百公里燃油消耗量的计算方法。,设已知汽车的车速 =150km/h，发动机功率 =43kW，可在万有特性图上确定燃油消耗率b=270g/(kWh)。,一、等速行驶工况燃油消耗量的计算,万有特性曲线,车速ua,阻力功率P,燃油消耗率,燃油消耗量,P 阻力功率(kw),b 燃油消耗 (g/kw.h),g 6.96-7.15N/L,单位时间内的燃油消耗量,g/kw.h,mL/s,等速行驶燃油消耗量的计算,行程s (m),车速ua (Km/h),所用时间t (s),等速行驶s (m )燃油消耗量ml,等速行驶s =100km 燃油消耗量L,二、等加速行驶工况燃油消耗量的计算,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,等加速行驶燃油消耗量的计算(ua1 ua2),以速度增加1km/h为间隔，将汽车加速过程分为若干个小区间，计算各区间的油耗并将其相加，即得加速油耗。,每个小区间起始或终了时刻车速对应的单位时间燃油消耗量,将ua2-ua1分成若干个小区间,每个区间计算燃油消耗量,将所有区间的燃油消耗量相加,等加速行驶工况燃油消耗量,将ua2-ua1分成若干个小区间(如每隔1Km/h为一区间),速度增加1Km/h所需的时间(s),发动机的功率P,计算每个区间的燃油消耗量,燃油消耗率b,小区间起始和终了时的车速,区间燃油消耗量,每个小区间起始或终了时刻车速对应的单位时间燃油消耗量,将所有区间的燃油消耗量相加,如第一个区间的燃油消耗量为,如第二个区间的燃油消耗量为,等加速行驶工况燃油消耗量,等加速区间内行驶的距离,三、等减速行驶工况燃油消耗量的计算,等减速行驶,发动机处于怠速状态,等减速行驶燃油消耗量,怠速燃油消耗率,等减速行驶时间,减速时间t (s),减速过程燃油消耗量 (mL),怠速燃油消耗率,等减速过程行驶的距离 (m),四、怠速停车时的燃油消耗量的计算,怠速停车燃油消耗量,怠速燃油消耗率,怠速停车时间,五、整个循环工况的百公里燃油消耗量的计算,循环工况,等速,等加速,怠速停车,等减速,百公里燃油消耗量,整个循环行驶的距离,第三节 影响汽车燃油经济性的因素,汽车等速百公里燃油消耗量,总行驶阻力,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。,2.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,3.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,影响汽车燃油经济性的因素,汽车的使用,汽车的结构,汽车的使用,行驶车速,挡位的选择,挂车的应用,保养与调整,燃油消耗率,后备功率的变化,发动机的负荷增加,质量利用系数大,发动机的性能,汽车的行驶阻力,一、汽车的使用,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 ， ,Qs,2.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 ,货车以100tkm计算成本，折算到每吨货物的油耗将降低。,3.带挂车运输,1）提高生产率3050；2）降低油耗20% 30%。,较大,带挂车运输时,带挂车运输,4.正确地保养与调整,（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。,（3）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。,1.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,二、汽车的结构,缩减轿车总尺寸和减轻质量,汽车越轻，油耗越低；柴油车的油耗明显低于汽油车。,几种不同车型的油耗,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,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。,Audi A8采用全铝承载式车身，质量减轻15，百公里油耗降低5%8%。,全铝车身框架结构使第三代新型奥迪A8豪华轿车的车身实现了高度轻量化。车身重量仅为231千克，是钢制的同样车身的40%。,2.发动机性能,发动机的性能,机械损耗,热损失,提高机械和热效率,柴油机的效率高,增压发动机的应用,发动机电喷技术,65%化学能,想一想,柴油机有哪些特点？,提到柴油机时，人们想到的是黑烟、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。,柴油机可节能和降低排污。,奔驰CLK双门跑车,单缸SDI柴油发动机；排量0.299L；压缩比16.5:1；最大转矩18.4Nm/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% 。,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TDI 1.9L、奥迪A6 2.5 TDI 、开迪SDI 。,TDI是英文Turbo Direct Injection 的缩写，意为涡轮增压直接喷射（柴油发动机）。SDI是英文Suction Direct Injection 的缩写，意为自然吸气直接喷射（柴油发动机）。,3.传动系性能,传动系的挡位,分级式变速器,发动机的负荷,无级式变速器,挡位越多，油耗越低；无级变速最理想。,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）。,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）。,A1,A3,A2,Pe,最小燃油消耗特性曲线,90%,100%,4.汽车外形与轮胎,汽车的外形,轮胎,空气阻力系数,空气阻力,滚动阻力系数,滚动阻力,CD值的降低与燃油节省程度,滚动阻力与燃油消耗量的关系,第四节 新能源汽车的研究,新能源汽车系指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。 新能源汽车包括的范围较广，大致可分为电动汽车、气体燃料汽车和双燃料汽车等。 1.电动汽车 电动汽车包括纯电动汽车(BEV) 、混合动力(电动)汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)。 2.气体燃料汽车 气体燃料汽车是指以液化石油气(LPG)、天然气(CNG/LNG)或煤气等气体为燃料的发动机的汽车。 3.双燃料汽车 双燃料汽车是指具有两套燃料供给系统。,充入汽车的电能100%,充电过程损耗17%,电机损耗 7%,机械传动损耗 1%,变流损耗 3 %,辅助机件损耗5 %,67%能量推动汽车,车轮,电动汽车能量转换效率,一、纯电动汽车,电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统和辅助系统等三部分组成。,比亚迪e6是全球首款纯电动出租车，提倡“减排、低碳”。比亚迪e6百公里能耗为21.5度电左右，且电能储备输出的动力非常强劲，在动力输出方面，可达75千瓦，扭矩则达450牛米，10秒内可达到最高车速140KM/h。,比亚迪电动车爆炸案,2012年5月26日凌晨，在深圳市滨海大道，一辆超速行驶的GTR跑车撞上了一辆行驶中的比亚迪电动出租车e6，出租车瞬间燃起大火，车内的出租车司机和两个乘客在大火中当场死亡。起火的比亚迪电动车是深圳正在运营的上百辆出租车中的一辆，这一恶性事故使比亚迪电动汽车的质量和安全性备受质疑。,二、混合动力电动汽车,混合动力车是汽车是使用两个或两个以上不同的动力源来推进车辆行驶的车辆，混合动力汽车的英文（Hybrid-Electric Vehicel，HEV）。按发动机和电动机的耦合方式不问，可分为串联式混合动力汽车(SHEV)、并联式混合动力汽车(PHEV)、混联式（中、并联式）混合动力汽车（PSHEV）三种形式。,三、燃料电池汽车,采用燃料电池作电源的电动汽车称为燃料电池电动汽车即Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV)。其动力源是用燃料电池发动机-电动机系统。燃料电池驱动系统是FCEV的核心部分，不同燃料作为动力源，发电机系统组成是有差别的。目前，多以压缩氢气或液化氢气作为基本燃料。,燃料电池原理,阳极反应为：H22H+2e-阴极反应为：1/2O2+2H+2e- H2O总反应为：H2+1/2O2H2O,质子交换膜燃料电池(PEMFC),改良式燃料电池所需器材,利用废电池的碳棒当作电极，因为碳棒(石墨)的表面有许多细小的毛孔，所以可以吸附部分的气体，是制作简易燃料电池很方便的材料，方便又环保！,所需器材透明塑料罐、废四号碳锌电池、电算机、LED灯,改良式燃料电池开始放电,利用电源供应器电解一段时间后，使正极附着氧气，负极附着氢气，燃料电池所需的燃料便有了！,接上LED灯可明显看到燃料电池发电了,接上计算机也可以使用,燃料电池汽车基本结构,通用Hy-wire,氢动三号由200块相互串联在一起的燃料电池块组成的电池组产生电力，通过68升的氢气储存罐向燃料电池组提供氢气。电池组所产生的电能输入电动机后，通过功率为60千瓦/82马力三相异步电机驱动车辆行驶，并几乎不产生任何噪音。,