1、绪论一、汽车理论的主要内容（1）汽车动力学及汽车性能运动的关系。各项行驶性能。汽车的有效性与安全性（2）汽车的有效性 q动力性q燃油经济性/燃料经济性q汽车动力装置参数的选择q平顺性q通过性汽车理论讲义（第1版）1绪论（3）汽车的安全性（结构上讲，狭义）制动性 操纵稳定性二、汽车的安全性（广义）（1）主动安全性（2）被动安全性汽车理论讲义（第1版）2绪论结束！绪论结束！汽车理论讲义（第1版）3第二章第二章 汽车的动力性汽车的动力性n1-1 汽车动力性指标n1-2 汽车的驱动力和行驶阻力n1-3 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力n1-4 汽车驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图n1-5 汽车
2、的功率平衡汽车理论讲义（第1版）4第一章 汽车的动力性n预备知识预备知识 汽车传动系的功能、汽车传动系的功能、组成、构造及工作原理。组成、构造及工作原理。发动机的转速特性。发动机的转速特性。n中心思想中心思想 介绍动力性的基础介绍动力性的基础知识（知识（评价指标、受力评价指标、受力、行驶条件）。行驶条件）。根据力的平衡、功根据力的平衡、功率的平衡来分析和评价率的平衡来分析和评价汽车的动力性好坏。汽车的动力性好坏。汽车理论讲义（第1版）5引 言 n定义：定义：汽车在良好路面上直线行驶时，由纵向外力决定的所能达到的平均行驶速度。n关于定义的讨论：关于定义的讨论：q道路良好路面：水平或坡路q运动直线
3、行驶q外力纵向外力决定的运动q能力所能达到的q有效性运输效率最基本、最重要的性能。汽车理论讲义（第1版）6引 言 n本章的内容与目的本章的内容与目的 分析汽车行驶时的受力，建立行驶方程式，并通过计算或以图表的形式按动力性评价指标的要求确定动力性。汽车理论讲义（第1版）7第一节第一节 汽车的动力性指标汽车的动力性指标 三个指标三个指标：n 最高车速最高车速水平良好路面n 加速时间加速时间原地起步加速时间、超车加速时间 （1）原地起步时间t由一档或二档起步，逐渐换至最高档，行驶到预定距离或车速所需时间。（2）超车加速时间t在最高或次高档由某一较低车速30、40km/h全力加速至某一高速所需的时间。
4、（3）用车速时间曲线全面反应加速能力。汽车理论讲义（第1版）8第一节第一节 汽车的动力性指标汽车的动力性指标 汽车理论讲义（第1版）9第一节第一节 汽车的动力性指标汽车的动力性指标 n上坡能力上坡能力最大坡度，良好路面，满载行驶。（1）显然，是指一档最大爬坡度。（2）轿车的最大坡度基本满足使用要求，货车、越野车的爬坡能力是个很重要的指标。（3）军用车辆的战术技术要求中，常规定在一定坡道上车辆应达到一定的速度。汽车理论讲义（第1版）10第一节结束！第一节结束！汽车理论讲义（第1版）11第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 行驶方程式运动状况力驱动力 Ft行驶阻力F平衡关系F
5、Fitautmaxmax)(汽车理论讲义（第1版）12第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 n讨论 驱动力发动机转矩经传动系至驱动轮。行驶阻力滚动、空气、加速、坡度。汽车理论讲义（第1版）13第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 一、汽车的驱动力一、汽车的驱动力 rTFttTgtqtiiTT*0riiTFTgtqt*0汽车理论讲义（第1版）14第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 n由发动机的转速特性来确定转矩由发动机的转速特性来确定转矩（1）转速特性曲线 （外特性曲线，和部分特性曲线）tqT9550nTPtqe汽车理论讲义（第
6、1版）15第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力汽车理论讲义（第1版）16第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力（2）发动机制造厂提供的发动机特性曲线是在试验台上未带空气滤清器、水泵、风扇、消声器、发电机等条件下测得的。带上全部附件设备时的发动机特性曲线称为使用特性曲线。汽车理论讲义（第1版）17第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力（3）台架试验发动机工况相对稳定 实际使用发动机工况相对不稳定 由于对变工况下发动机特性研究的还不够，所以仍是用稳定工况下发动机台架试验结果。汽车理论讲义（第1版）18第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
7、汽车的驱动力与行驶阻力 n传动系的机械效率传动系的机械效率 （1）Pe发动机发出的功率PT传动系中损失的功率（2）PT的讨论它由传动系中的部件变速器、传动轴、万向节、主减速器等的功率损失组成。分类：机械损失摩擦损失、液力损失消耗于润滑油受多种因素的影响，但对汽车进行初步的动力分析时可把它看作一个常数。可查表。eTeTeTPPPPP1T汽车理论讲义（第1版）19汽车理论讲义（第1版）20第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n车轮的半径1.自由半径无载2.静力半径静载3.滚动半径动载s转动n圈，实际车轮滚动距离。车轮滚动圈数。一般不计差别，统称为车轮半径r，即srrrnsrr
8、2rsrrr汽车理论讲义（第1版）21汽车理论讲义（第1版）22第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力 n汽车的驱动力图 驱动力车速关系曲线 atuF riiTFtgtqt00377.0iirnuga汽车理论讲义（第1版）23第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力二、汽车的行驶阻力二、汽车的行驶阻力（）前两项在任何行驶条件下均存在，后两项在一定行驶条件下才存在。n滚动阻力滚动阻力产生产生：轮胎内部摩擦产生弹性迟滞损失，损失的能量消失在轮胎各组成部分相互间的摩擦及橡胶、帘线等物质分子间摩擦，即弹性物质的迟滞损失。jifFFFFF汽车理论讲义（第1版）24汽
9、车理论讲义（第1版）25第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力由力平衡：raFrTFTrFzfpfp11汽车理论讲义（第1版）26第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力令 滚动阻力系数则 只要知道f，就可求出滚动阻力，即无法在真正的受力图上表示出来，它只是一个数值。raf rTWfFWFfWfFffpp11或WfFffF汽车理论讲义（第1版）27第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力与一样，在受力图上画不出来。rTFttftXTTFr2ftftXFFrTrTF2tFfF汽车理论讲义（第1版）28第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车
10、的驱动力与行驶阻力n滚动阻力系数f=f(路面、车速、轮胎)，由实验测定或由经验公式估算。n在动力性分析中常不考虑由于转弯增加的阻力。汽车理论讲义（第1版）29第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力汽车理论讲义（第1版）30第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力汽车理论讲义（第1版）31第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力汽车理论讲义（第1版）32第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力汽车理论讲义（第1版）33第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n空气阻力空气阻力 直线行驶时受到的空气作用力在
11、行驶方向的分力。1.压力阻力压力阻力：形状、干扰、内循环、诱导阻力，是指法向压力合力在行驶方向上的分力。2.摩擦阻力摩擦阻力：由于空气粘性在车身表面产生的切向力合力在行驶方向上的分力。一般轿车：形阻（58%），干扰（14%），内（12%），诱导（7%），摩擦（9%）。n在汽车行驶范围内，与气流相对速度的动压力成正比，即 F汽车理论讲义（第1版）34第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n空气阻力系数，与雷诺系数有关n空气密度，一般为1.2258n相对速度，无风时为n迎风面积，方向投影面积 （）速度增大，对应给予足够的重视。（）可以通过查表或测量得到。221rDwuACFDC
12、ru42mNssmua/auA汽车理论讲义（第1版）35汽车理论讲义（第1版）36汽车理论讲义（第1版）37第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n坡度阻力坡度阻力 n坡度坡度：因为较小，所以故sinGFitgshiitgsinGiGtgGFisin汽车理论讲义（第1版）38第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n道路阻力与道路阻力系数道路阻力与道路阻力系数 当不大时，道路阻力系数 道路阻力 sincosGfGFFFifitgsin1cos，)(ifGGiGfFifGF 汽车理论讲义（第1版）39第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力
13、n加速阻力加速阻力（1）克服其质量加速运行时的惯性力，。（2）平移质量惯性力与旋转质量惯性力偶矩，以计入。汽车质量换算系数，主要与飞轮转动惯量、车轮转动惯量及传动系的传动比有关。jFdtdumFj220221mriiImrITgf汽车理论讲义（第1版）40第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n经验公式估算经验公式估算 式中：2211gi05.003.021汽车理论讲义（第1版）41汽车理论讲义（第1版）42第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力三、汽车行驶方程式三、汽车行驶方程式 n上式可以通过对汽车各部分取隔离体进行受力分析推导得到，同时推出的表达式
14、。n只表示各物理量之间的数量关系。式中有些项，并不表示作用于汽车的外力，例如，。jiwftFFFFFdtdumGiACGfriiTDtgtq2a0u15.21ftFF,汽车理论讲义（第1版）43第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力n作用于汽车质心上的惯性力为 ，而不是，飞轮的惯性力矩作用在汽车横截面上，所以 只是进行动力性分析时代表惯性力和力矩总效应的一个数值而已。dtdumdtdumdtdumFj汽车理论讲义（第1版）44第二节结束！第二节结束！汽车理论讲义（第1版）45第三节第三节 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动-附着条件、汽附着条件、汽车的附着力车的附着力 一、汽车行
15、驶的驱动一、汽车行驶的驱动-附着条件附着条件1由行驶方程式知：驱动条件：（必要条件），否则（1）无法开动，（2）减速直至停车。2轮胎与地面的附着条件 iwftFFFFdtdumiwftFFFFzxFFFmax汽车理论讲义（第1版）46第三节第三节 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动-附着条件、汽附着条件、汽车的附着力车的附着力 式中 附着系数 不足够大，将引起驱动轮在路面滑转。的增大，只会使驱动轮加速旋转，地面切向反作用力并不会增加。所以，地面切向反作用力不能大于附着力。对于后轮驱动的汽车maxxFtF222zftxFrTTFfFFzt2汽车理论讲义（第1版）47第三节第三节 汽车行驶的驱动汽车行驶
16、的驱动-附着条件、汽附着条件、汽车的附着力车的附着力 因为多数情况下 ，所以 附着条件（必要条件）式中 作用于所有驱动轮上地面法向作用力3汽车的驱动汽车的驱动附着条件附着条件（必要与充分条件）f2ztFF ztFF zFztiwfFFFFF汽车理论讲义（第1版）48第三节第三节 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动-附着条件、汽附着条件、汽车的附着力车的附着力 二、汽车的附着力二、汽车的附着力 1式中 取决于路面、车速、车轮的运动状况 与汽车总体布置、行驶状况、坡度i有关2汽车加速上坡时的受力及 与 在坡度不大，路面良好，作用于前后轮上的惯性阻力矩很小，风压中心与整车质心大致重合时，有下面近似关系 z
17、xxFFF,zF1zF2zF汽车理论讲义（第1版）49汽车理论讲义（第1版）50汽车理论讲义（第1版）51第三节第三节 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动-附着条件、汽附着条件、汽车的附着力车的附着力3当 ，增大到一定程度，达到max，此时，汽车的附着力与各阻力有如下近似关系式wgzwgzFdtdumGLhLaGFFdtdumGLhLbGFsinsin21dtduFwdtdumGLhgsinfwFFdtdumGFsin汽车理论讲义（第1版）52第三节第三节 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动-附着条件、汽附着条件、汽车的附着力车的附着力故后轮驱动汽车前轮驱动汽车四轮驱动汽车 fgzfgzFFLhLaGFF
18、FLhLbGF2122zggFhLfhaGF11zggFhLfhbGFGGFFFzzcos214汽车理论讲义（第1版）53第三节第三节 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动-附着条件、汽附着条件、汽车的附着力车的附着力4附着利用率 或 100%只有当汽车前后驱动力的分配比值等于其前后法向反作用力的分配比值时，四轮驱动汽车才能真正利用此附着力。42FF41FF100%四轮驱动后轮50%前轮0%1汽车理论讲义（第1版）54第三节结束！汽车理论讲义（第1版）55第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图 一、驱动力一、驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图 1
19、由行驶方程式或 在Ftua（驱动力图）的基础上，加上Ff和Fw曲线，即可作出汽车驱动力行驶阻力平衡图，并以它确定汽车的动力性。例子：图1-23为具有五档变速器汽车的驱动力行驶阻力平衡图。jiwftFFFFFdtdumGiACGfriiTDtgtq2a0u15.21汽车理论讲义（第1版）56第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图nFt5Ff+Fw交点的对应点为uamax。n当uaFf+Fw，可利用发动机的部分特性。汽车理论讲义（第1版）57第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图2加速度曲线
20、、加速度倒数曲线（1）利用图1-23可计算各档油门全开时的加速度曲线 （设Fi=0）注：有些汽车II档可能比I档加速度大，因为I档的 比较大。wftFFFmdtdu1汽车理论讲义（第1版）58第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图（2）由加速度图（u1u2：t）duadtj1Aduadttuujt2110汽车理论讲义（第1版）59第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图（3）加速时间曲线注：由汽车的加速时间，确定汽车的加速能力，在选择传动系最佳方案或选择合适的发动机排量时是十分有用的。汽车
21、理论讲义（第1版）60第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图3爬坡能力 一挡：0wftiFFFFGfGfFfcos15.212aDwfAuCGfFFwftFFFGsinGFFFwft arcsintgi 汽车理论讲义（第1版）61第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图二、动力特性图二、动力特性图 n 用途：用于分析汽车的动力性 令 为汽车的动力因数，以D表示。即 jiwftFFFFFdtdugGdtdumGiGfGFFFGFFjifwtGFFwtdtdugD汽车理论讲义（第1版）62第四
22、节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图n 动力特性图 Dua关系曲线 n 动力特性图的利用（1）uamax：动力特性图（D-ua）直接档与滚动阻力系数曲线（fua）的交点，即为uamax。（2）imax：ifDdtdu 0汽车理论讲义（第1版）63第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图即D曲线与f曲线间的距离就表示汽车的上坡能力。I档时，可上坡度较大，此时 误差较大。应按下式计算 根据 折算成最大爬坡度。fDiaxImmaxmaxmaxImsincos fDax222ImImmax11arc
23、sinffDfDaxaxmaxmaxitg汽车理论讲义（第1版）64第四节第四节 汽车的驱动力汽车的驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图（3）t：加速时用上述同样方法亦可求得加速度值，然后再折算为t。0ifDgdtdu汽车理论讲义（第1版）65第四节结束！汽车理论讲义（第1版）66第五节第五节 汽车的功率平衡汽车的功率平衡 一、汽车行驶时的动态平衡一、汽车行驶时的动态平衡 1.力 2.功率发动机功率汽车行驶阻力功率之和 机械传动损失全部运动阻力所消耗功率 二、功率的平衡二、功率的平衡 行驶方程式两边乘以ua，并经单位换算整理出汽车功率平衡方程式（kw）jiwftFFFF
24、FaDaTgtqudtdumGiACGfuriiT2a0u15.21汽车理论讲义（第1版）67第五节第五节 汽车的功率平衡汽车的功率平衡 三、汽车功率平衡图三、汽车功率平衡图n 档位 ，档位 域变宽。n ua斜率越来越大。n 直接档二曲线的交点为uamax。dtdumuACGiuGfupaDaaTe360076140u3600360013aau,au,wfTpp 1汽车理论讲义（第1版）68第五节第五节 汽车的功率平衡汽车的功率平衡 四、汽车的后备功率四、汽车的后备功率 n 为汽车的后备功率。n 克服滚动阻力、空气阻力后，用于加速和上坡。n 后备功率越大，则汽车的动力性越好。wfTeppp1汽
25、车理论讲义（第1版）69第二章 汽车燃油经济性n预备知识预备知识 汽车传动系的功能、汽车传动系的功能、组成、构造及工作原理。组成、构造及工作原理。发动机的转速特性。发动机的转速特性。汽车的动力性汽车的动力性 n中心思想中心思想 介绍燃油经济性介绍燃油经济性评评价指标、计算方法价指标、计算方法、影、影响因素以及新一代高效响因素以及新一代高效节能技术。节能技术。汽车理论讲义（第1版）70引 言 问题问题n汽车排放的温室气体指什么？（汽车排放的温室气体指什么？（CO2）n现今对汽车的现今对汽车的要求越来越高？（石油资源、发要求越来越高？（石油资源、发动机排放的限制）动机排放的限制）n如何解决如何解决
26、问题？（在保证动力性和安全性的前问题？（在保证动力性和安全性的前提下，节能、环保）提下，节能、环保）汽车理论讲义（第1版）71引 言 在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃油消耗量经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，称作济行驶的能力，称作汽车的燃油经济性汽车的燃油经济性。燃油经济性好，可以降低汽车的使用费用、减少同家对燃油经济性好，可以降低汽车的使用费用、减少同家对进口石油的依赖性、节省石油资源；同时降低了发动机产生进口石油的依赖性、节省石油资源；同时降低了发动机产生的的COCO2(温室效应气体温室效应气体)的排放量，起到防止地球变暖的作用。的排放量，起到防止地球变
27、暖的作用。发动机的燃油消耗率与排放污染是有密切关系的，只能发动机的燃油消耗率与排放污染是有密切关系的，只能在保证排放达到有关法规要求的前提下来降低发动机的燃油在保证排放达到有关法规要求的前提下来降低发动机的燃油消耗率，援高汽车的燃油经济性。消耗率，援高汽车的燃油经济性。节约燃料、保护环境已成为全球关注的大事，汽车燃油节约燃料、保护环境已成为全球关注的大事，汽车燃油经济性受到各国政府、汽车制造业与汽车使用者的重视。经济性受到各国政府、汽车制造业与汽车使用者的重视。汽车理论讲义（第1版）72第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标1、人们通常如何评价？中欧、人们通常如何评价？
28、中欧L/100km，美国，美国MPG？2、常用的评价指标是什么（等速百公里燃油消耗量）？、常用的评价指标是什么（等速百公里燃油消耗量）？3、怎样才能使得评价指标全面反映汽车的实际工况（综合、怎样才能使得评价指标全面反映汽车的实际工况（综合评价指标、典型的循环行驶工况）？评价指标、典型的循环行驶工况）？ECE、EPA、China？4、市内测功器的循环行驶工况规范是怎样制定的（车速时、市内测功器的循环行驶工况规范是怎样制定的（车速时间行驶规范）？间行驶规范）？5、表、表2-1：P406、1997年，防止地球变暖的京都会议的主题是什么？（欧年，防止地球变暖的京都会议的主题是什么？（欧盟主张发达国家在
29、盟主张发达国家在2010年时，温室气体排放量比年时，温室气体排放量比1990年要年要减少减少15）汽车理论讲义（第1版）73第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标n 汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行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。的里程来衡量。在在我国及欧洲我国及欧洲，燃油经济性指标的单位为，燃油经济性指标的单位为L/100Km，即，即行驶行驶100km所消耗的燃油升数。其数值越大，汽车燃油经济所消耗的燃油升数。其数值越大，汽车燃油经济性越差。性越差。在
30、在美国美国，燃油经济性指标的单位为，燃油经济性指标的单位为MPG或或MileUSgal，指的是每加仑燃油能行驶的英里数。这个数字越大，汽车燃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。油经济性越好。汽车理论讲义（第1版）74第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标n 等速行驶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是常用的一种评价指标，指汽车在一定载荷指标，指汽车在一定载荷(我国标准规定轿车为半载、我国标准规定轿车为半载、货车为满载货车为满载)下，以最高档在水平良好路面上等速行下，以最高档在水平良好路面上等速行驶驶100km的燃油消耗
31、量。的燃油消耗量。常测出每隔常测出每隔30km/h或或20km/h速度间隔的等速百公里燃速度间隔的等速百公里燃油消耗量，然后在图上连成曲线，称为油消耗量，然后在图上连成曲线，称为等速百公里燃油消耗等速百公里燃油消耗量曲线量曲线，用它来评价汽车的燃油经济性，如图，用它来评价汽车的燃油经济性，如图2-1所示。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。在市区行驶中频繁出现的加速、减速、怠速停车等工况。汽车理论讲义（第1版）75第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标汽车
32、理论讲义（第1版）76第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标 图图2-2给出了联合国欧洲经济委员会、美国及我国法定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的测定燃油经济性的循环行驶工况图循环行驶工况图。欧洲经济委员会。欧洲经济委员会（ECE）规定，要测量车速为）规定，要测量车速为90km/h和和120km/h的等速百的等速百公里燃油消耗里和按公里燃油消耗里和按ECE-R.15循环工况的百公里燃油消耗循环工况的百公里燃油消耗量，并各取量，并各取1/3相加作为混合百公里燃油消耗量来评定汽车相加作为混合百公里燃油消耗量来评定汽车燃油经济性。美国环境保护局燃
33、油经济性。美国环境保护局(EPA)规定要测量城市循环规定要测量城市循环工况（工况（UDDS）及公路循环工况（）及公路循环工况（HWFET）的燃油经济性）的燃油经济性（单位为每加仑燃油汽车行驶英里数（单位为每加仑燃油汽车行驶英里数mile/gal），并按下式），并按下式计算综合燃油经济性（单位：计算综合燃油经济性（单位：mile/gal）汽车理论讲义（第1版）77汽车理论讲义（第1版）78第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标 循环工况规定了车速循环工况规定了车速时间行驶规范时间行驶规范，例如，例如，何时换挡、何时制动以及行车的速度和加速度等数何时换挡、何时制动以及行车的
34、速度和加速度等数值。值。因此，它在路上试验比较困难，一般多规定在因此，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室内汽车底盘测功机(转鼓试验台转鼓试验台)上进行测试；而上进行测试；而规定在路上进行试验的循环工况均很简单。规定在路上进行试验的循环工况均很简单。汽车理论讲义（第1版）79汽车理论讲义（第1版）80第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标 自自1973年年发生世界石油危机后，各国十分重视节约燃油，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
35、油经济性标准公司平均燃油经济性标准”（简称为（简称为CAF）。）。CAFE是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。标准，公司将被处以罚款。图图2-3是是CAFE值随时间变化的曲线值随时间变化的曲线。到。到1989年，要求年，要求CAFE值为值为27.5mile/USgal（相当于（相当于10.27L/100km）。此后）。此后再没有明确的规定。图中再没有明确的规定。图中1990年以后的阴影部分是美国议会年以后的阴影部分是美国议会讨论中提出的数值范围。讨论中提出的数值范围。汽车理论讲义（第1版）81汽车理
36、论讲义（第1版）82第一节第一节 汽车燃油经济性的评价指标汽车燃油经济性的评价指标 我国原机械工业部于我国原机械工业部于1984年发布了货车与客车燃油消耗年发布了货车与客车燃油消耗量限值标准。量限值标准。在在1997年防止地球变暖京都会议上，欧盟主张发达国家年防止地球变暖京都会议上，欧盟主张发达国家在在2010年时，温室气体排放量比年时，温室气体排放量比1990年要减少年要减少15。这必。这必然要求汽车燃油消耗应有相应的降低。然要求汽车燃油消耗应有相应的降低。有资料表明，到有资料表明，到2005年或年或2010年时，欧洲轿车年时，欧洲轿车CO2排放排放量已规定为量已规定为120g/km，相当的
37、燃油消耗量应为，相当的燃油消耗量应为5.17L/100km（汽油机）和（汽油机）和4.56L/100km(柴油机柴油机)。现在世界各国正在研制现在世界各国正在研制21世纪新一代超经济型轿车，世纪新一代超经济型轿车，其油耗指标接近于其油耗指标接近于3L/100km。汽车理论讲义（第1版）83第一节结束！第一节结束！汽车理论讲义（第1版）84第二节第二节 汽车燃油经济性的计算汽车燃油经济性的计算 在汽车设计与开发工作中，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、等速行
38、驶、加速、减速和怠速停车减速和怠速停车等行驶工况的燃油消耗量计算方法。注意：单位换算、运动学公式注意：单位换算、运动学公式 汽车理论讲义（第1版）851 1等速行驶工况燃油消耗量的计算等速行驶工况燃油消耗量的计算 图2-4给出了一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。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。根据等速行驶车速ua及阻力功率P，在万有特性图上
39、(利用插值法)可确定相应的燃泊消耗率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（mL/s）为 汽车理论讲义（第1版）86汽车理论讲义（第1版）871 1等速行驶工况燃油消耗量的计算等速行驶工况燃油消耗量的计算 整个等速过程行经s（m）行程的燃油消耗量（mL）为折算成等速百公里燃泊消耗量（L/100km）为 汽车理论讲义（第1版）88 2 2等加速行驶工况燃油消耗量的计算等加速行驶工况燃油消耗量的计算 在汽车加速行驶时，发动机还要提供为克服加速阻力所消耗的功率。下面计算由ua1以等加速度加速行驶至ua2的燃油消耗量，参看图2-5。把加速过程分隔为着干区间。例如按速度每增加1km/h为
40、 一个小区间，每个区间的燃油消耗量可根据其平均的单位时间燃油消耗量与行驶时间之积来求得。各区间起始或终了车速对应时刻的单位时间燃油消耗量Q1（mL/s），可根据相应的发动机发出的功率与燃油消耗率求得汽车理论讲义（第1版）89汽车理论讲义（第1版）90 2 2等加速行驶工况燃油消耗量的计算等加速行驶工况燃油消耗量的计算 汽车行驶速度每增加1km/h所需时间（s）为从行驶初速ua1加速至ua11km/h所需燃油量（mL）为由车速ua11km/h再增加1km/h所需的燃油量（mL）为汽车理论讲义（第1版）91 2 2等加速行驶工况燃油消耗量的计算等加速行驶工况燃油消耗量的计算依此，每个区间的燃油消耗
41、量为整个加速过程的燃油消耗量（mL）为加速区段内汽车行驶的距离（m）为汽车理论讲义（第1版）92 3 3等减速行驶工况燃抽消耗量的计算等减速行驶工况燃抽消耗量的计算 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。所以，减速工况燃油消耗量等于减速行驶时间与怠速油耗的乘积。减速时间（s）为减速过程燃油消耗量（mL）为减速区段内汽车行驶的距离（m）为汽车理论讲义（第1版）93 4 4怠速停车时的燃油消耗量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（mL）为汽车理论讲义（第1版）94 5 5整个循环工况的百公里燃油消耗量整个
42、循环工况的百公里燃油消耗量 对于由等速、等加速、等减速、怠速停车等行驶工况组成的循环，如ECE-R.15和我国货车六工况法，其整个试验循环的百公里燃油消耗量(L/100km)为式中，为所有过程油耗量之和（mL）；s 为整个循环的行驶距离（m）Q汽车理论讲义（第1版）95第二节结束！第二节结束！汽车理论讲义（第1版）96第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素 汽车等速百公里燃油消耗量为由上式可知，等速百公里燃油消耗量正比于等速行驶时的行驶阻力与燃油消耗率，反比于传动效率。发功机的燃油消耗率，一方面取决于发动机的种类、设计制造水平；另一方面又与汽车行驶时发动机的负荷率有关。
43、从万有特性图上可知发动机负荷率低时，b值显著增大。汽车理论讲义（第1版）97第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素 当然，总的汽车燃油消耗还与加速、减速、制动、怠速停车等工况以及汽车附件（如空调）的使用有关。图2-6是一美国中型轿车在EPA城市和EPA公路循环工况中的燃油化学能与汽车各处消耗能量的平衡图。由图可以看出：汽车燃泊消耗除与行驶阻力行驶阻力(滚动阻力与空气阻力)、发动机燃油消耗率燃油消耗率以及传动系效率传动系效率有关之外，还与停车怠速油停车怠速油耗耗、汽车附件（空调等）消耗汽车附件（空调等）消耗及制动能量损耗制动能量损耗有关。在城市循环工况中，后三个因素的影响
44、相当大，它们消耗的能量总计达燃油化学能的25.2。但传统结构的汽车在这些方面尚未找到突破性的提高燃油经济性的措施。汽车理论讲义（第1版）98汽车理论讲义（第1版）99第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素一、使用方面一、使用方面1 1行驶车速行驶车速 由图2-1可以看出，汽车在接近于低速的中等车速时燃油消耗量Qs最低，高速时随车速增加Qs迅速加大。这是因为在高速行驶时，虽然发动机的负荷率较高，但汽车的行驶阻力增加很多而导致百公里油耗增加的缘故。2 2挡位选择挡位选择 在一定道路上，汽车用不同排挡行驶，燃油消耗量是不一样的。显然，在同一道路条件与车速下，虽然发动机发出的功
45、率相同，但挡位越低，后备功率越大，发动机的负荷率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量就越大，而使用高挡时的情况则相反。汽车理论讲义（第1版）100第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素一、使用方面一、使用方面3 3挂车的应用挂车的应用 可提高运输生产率和降低成本（如降低燃油消耗量）。CA10B汽车经常拖挂4.5、5t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）。拖带挂车后，虽然汽车总的燃油消耗量增加了，但以100tkm计的油耗却下降了，即分摊到每吨货物上的油耗下降了。拖带挂车，节省燃油的原因有两个，一是
46、带挂车后阻力增加，发动机的负荷率增加，使燃油消耗率b下降；另一个原因是汽车列车的质量利用系数(即装载质量与整车整备质量之比)较大。汽车理论讲义（第1版）101第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素一、使用方面一、使用方面4 4正确地保养与调整正确地保养与调整 汽车的调整与保养会影响到发动机的性能与汽车行驶阻发动机的性能与汽车行驶阻力力，所以对百公里油耗有相当影响。一般驾驶员常用滑行距离来检查底盘的技术状况。当汽车的前轮定位正确，制动器摩擦片与制动鼓有正常的间隙，轮胎气压正常，各相对运动零部件滑磨表面光洁、间隙恰当并有充分的润滑油时，底盘的行驶阻力减小，滑行距离便大大增加
47、。阻力较小的装载质量为2.5t的汽车，在良好水平道路上以30km/h的车速开始摘挡滑行，滑行距离应达200 250m。当滑行距离由200m增至250m时，油耗可降低7。汽车理论讲义（第1版）102汽车理论讲义（第1版）103第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素二、汽车结构方面二、汽车结构方面1 1缩减轿车总尺寸和减轻质量缩减轿车总尺寸和减轻质量 大型轿车费油的原因是大幅度地增加了滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。为了保证高动力性而装用的大排量发动机，行驶中负荷率低也是原因之一。为了减轻质量，轿车选用材料中的铝与复合材料的比例日益增加。汽车理论讲义（第1版）104
48、汽车理论讲义（第1版）105第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素二、汽车结构方面二、汽车结构方面2 2发动机发动机 发动机的热损失与机械损耗占燃油化学能的65左右。（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（目前各国电喷式汽油机的产量已达世界汽油机总产量的90左右）。汽车理论讲义（第1版）106第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素二、汽车结构方面二、汽车结构方面3 3传动系传动系 传动系的挡位增多后，增加了选
49、用合适挡位使发动机处于经济工作状况的机会。因此，近年来轿车手动变速器巳基本上采用5挡，也有采用6挡的。大型货车有采用更多挡位的趋势，如装载质量为4t的五十铃货车装用了7挡变速器。由专职驾驶员驾驶的重型汽车和牵引车，为了改善动力性和燃油经济性，变速器的挡位可多至1016个。但不能为了提高性能而过多地增加有级式变速器的挡数，因为这将使传动系过于复杂，而且也不便于操作选用。汽车理论讲义（第1版）107第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素二、汽车结构方面二、汽车结构方面3 3传动系传动系 挡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；苦无级变速
50、器始终能维持较高的机械效率，则汽车的燃油经济性将显著提高。注意：自动变速和无级变速的内容有专门的课程讲授。汽车理论讲义（第1版）108第三节第三节 影响汽车燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素二、汽车结构方面二、汽车结构方面4 4汽车外形与轮胎汽车外形与轮胎汽车理论讲义（第1版）109汽车理论讲义（第1版）110第三节结束！第三节结束！汽车理论讲义（第1版）111第四节第四节 新一代高效率节能汽车的研究新一代高效率节能汽车的研究1.1.原因原因 近年来，防止地球变暖、节约燃油、严格控制排气污染，已成为国际社会极为关心的热点议题。有资料表明，查明的石油储藏，按现在的开采速度，只够世界使用50
