汽車使用性能與檢測 戴建營 教案3.1-3.3

《汽車使用性能與檢測》教案第三章汽車的燃油經(jīng)濟性第一節(jié)汽車燃油經(jīng)濟性的評價指標一、本項目教學時間安排節(jié)次課堂講授課堂討論實踐實訓合計任務一單位行駛里程的燃油消耗量0.20.300.5任務二消耗單位燃油所行駛的里程數(shù)0.20.300.5任務三單位運輸工作量的燃油消耗量0.20.300.5任務四知識拓展0.5000.5二、本項目重點、難點及應注意的問題1．本項目重點（1）單位行駛里程的燃油消耗量。（2）消耗單位燃油所行駛的里程數(shù)。2．本項目難點（1）我國汽車燃油經(jīng)濟性的評價指標。（2）掌握什么是等速百公里油耗。（3）循環(huán)行駛試驗和規(guī)定。3．本項目教學中應注意的問題（1）汽車燃油經(jīng)濟性通常用單位行駛里程的燃油消耗量、消耗單位燃油所行駛的里程數(shù)或單位運輸工作量的燃油消耗量來衡量。三、本項目應講授的內(nèi)容1.單位行駛里程的燃油消耗量2.消耗單位燃油所行駛的里程數(shù)3.單位運輸工作量的燃油消耗量四、課堂討論及實踐實訓課堂討論：1.什么是汽車燃油經(jīng)濟性？汽車燃油經(jīng)濟性是指汽車在一定的使用條件下,以最少的燃油消耗量完成單位運輸工作的能力,它是汽車的主要使用性能之一。通常,燃油的消耗費用占到汽車運輸成本的37%左右,燃油經(jīng)濟性的提高就意味著汽車運輸成本的降低和經(jīng)濟效益的提高。什么是等速百公里油耗等速百公里油耗是常用的一種汽車燃油經(jīng)濟性的評價指標,指汽車在一定載荷(我國規(guī)定轎車為半載,貨車為滿載)下,以最高擋在水平良好路面上等速行駛100km的燃油消耗量。通常每隔10km/h或20km/h速度間隔測量一組燃油消耗量,匯總出各種速度下等速行駛100km的燃油消耗量,然后在圖上連成一曲線,該曲線稱為等速百公里油耗曲線,如圖3—1所示。什么是循環(huán)行駛試驗？汽車的等速行駛工況不能全面反映汽車的實際運行情況,特別是在城市道路運行時頻繁出現(xiàn)的加速、減速、怠速、停車等工況。因此,在對實際行駛車輛進行跟蹤測試統(tǒng)計的基礎(chǔ)上,各國都制定了一些典型的循環(huán)行駛試驗工況來模擬汽車實際運行工況,并以百公里燃油消耗量(或MPG)來評價相應工況的燃油經(jīng)濟性。循環(huán)行駛試驗工況規(guī)定了車速和時間等行駛規(guī)范,如換擋時刻、制動時刻、行車速度和加速度等。因此,在道路上試驗比較困難,一般多規(guī)定在室內(nèi)汽車底盤測功機(滾筒檢測臺)上進行測試。而規(guī)定在路上進行試驗的循環(huán)工況均很簡單。3.循環(huán)行駛試驗有什么規(guī)定？我國規(guī)定轎車及總質(zhì)量<2000kg的貨車按二十五工況進行循環(huán)試驗;城市客車和雙層客車(包括城市鉸接式客車)按四工況進行循環(huán)試驗;總質(zhì)量≥2000kg的貨車按六工況進行循環(huán)試驗。歐洲經(jīng)濟委員會(ECE)規(guī)定,測量車速為90km/h和120km/h的等速百公里燃油消耗量和按ECER.15循環(huán)工況的百公里燃油消耗量,各取1/3相加作為混合百公里燃油消耗量來評定汽車燃油經(jīng)濟性。美國環(huán)境保護局(EPA)對城市循環(huán)工況(UDDS)及公路循環(huán)工況(HWFET)的燃油經(jīng)濟性(MPG)的測量做了規(guī)定,并按下式計算綜合燃油經(jīng)濟性。綜合燃油經(jīng)濟性城市循環(huán)燃油經(jīng)濟性公路循環(huán)燃油經(jīng)濟性4.汽車審驗及檢測具體活動目標一般包括哪幾個？知識目標：知道汽車燃油經(jīng)濟性的評價指標,并能夠正確敘述各指標的含義技能目標：掌握汽車燃油經(jīng)濟性的評價指標。情感目標：具有環(huán)境保護和節(jié)能減排意識。五、課堂要培養(yǎng)的價值體現(xiàn)思考：如何建立節(jié)能減排和環(huán)境保護意識舉措？六、本項目思考題1.高速行車和城市道路行車哪些更經(jīng)濟？2.談談你對燃油車退市的看法。七、本項目作業(yè)題見《汽車使用性能與檢測》教材中的“學習測試”內(nèi)容。八、本項目參考書目1.欒庭森.汽車使用性能與檢測技術(shù)．哈爾濱工業(yè)大學出版社，2021.第二節(jié)汽車燃油經(jīng)濟性的影響因素一、本項目教學時間安排節(jié)次課堂講授課堂討論實踐實訓合計任務一汽車結(jié)構(gòu)方面的影響0.40.601任務二汽車使用因素的影響0.50.501二、本項目重點、難點及應注意的問題1．本項目重點（1）影響汽車燃油經(jīng)濟性的因素。2．本項目難點（1）汽車自身的因素和使用方面的因素。3．本項目教學中應注意的問題（1）設(shè)計與制造出性能良好的、燃油消耗低的汽車是很重要的。（2）人們常通過改善汽車的技術(shù)狀況、提高駕駛員的操作技術(shù)水平來降低燃油消耗量,提高汽車的燃油經(jīng)濟性三、本項目應講授的內(nèi)容1.汽車結(jié)構(gòu)方面的影響2.汽車使用因素的影響四、課堂討論及實踐實訓課堂討論：1.影響汽車燃油經(jīng)濟性的因素有哪些？影響汽車燃油經(jīng)濟性的因素較多,概括起來有汽車自身的因素和使用方面的因素。汽車自身的因素,如汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、先進性和制造質(zhì)量等。從使用方面來說,主要包括不同的道路條件(城市、郊區(qū)、一般公路、高速公路),不同的交通情況(路上車輛、行人的密集程度),不同的駕駛水平和不同的駕駛習慣,汽車的維修質(zhì)量以及周圍的環(huán)境因素等。汽車結(jié)構(gòu)方面的具體影響是什么？1.發(fā)動機(1)發(fā)動機的種類。電控燃油噴射式汽油發(fā)動機可以精確地控制可燃混合氣的空燃比,保證各缸供應混合氣的均勻性,同時汽油的霧化效果較好,燃油利用率高。采用電控燃油噴射式汽油機有利于提高汽車的燃油經(jīng)濟性,同時又可降低污染排放量。柴油機與汽油機相比,熱效率高,特別是在部分負荷時,柴油機的有效燃油消耗率較低。柴油機的燃油消耗(按容量計算)比汽油機要節(jié)省20%~45%,而且柴油價格較低,排污較少。因此,柴油機的性能不斷改善之后,擴大柴油機的使用范圍是當前的發(fā)展趨勢。(2)發(fā)動機的壓縮比。發(fā)動機的壓縮比提高時(現(xiàn)在轎車汽油發(fā)動機壓縮比一般為9.3~10.5),熱效率增加,使發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性得以改善,發(fā)動機燃油消耗率有所降低。但汽油機壓縮比提高到一定程度后,易產(chǎn)生爆燃,并且會增加氮氧化物(NOx)的排放量。所以汽油機壓縮比的提高有一定的限度。(3)選用變排量發(fā)動機。在保證動力性足夠的前提下,選用小排量發(fā)動機,可以提高發(fā)動機的功率利用率,降低汽車的耗油量。但在高級轎車上,為了滿足汽車最高車速和加速時間的要求,選用排量較大、功率較大的發(fā)動機。在大部分情況下,發(fā)動機在負荷率較低的工況下工作,此時燃料消耗率較高,使得汽車燃油經(jīng)濟性降低。如果能夠根據(jù)汽車及發(fā)動機的運行工況的需要,自動控制參加工作的氣缸的數(shù)目,使工作的氣缸在經(jīng)濟負荷下運行,可提高汽車燃油經(jīng)濟性。(4)采用斷油控制技術(shù)。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速或車輛行駛速度超過限定值時,燃油系統(tǒng)停止供油,稱為超速斷油控制。超速斷油可以防止因發(fā)動機轉(zhuǎn)速或車輛行駛速度的進一步升高而引起危險,同時對汽車燃油經(jīng)濟性及排放性均十分有利。(5)采用配氣系統(tǒng)可變裝置(可變氣門升程、可變凸輪軸轉(zhuǎn)角、可變進氣管長度等)和稀燃技術(shù)來達到節(jié)油目的。當節(jié)氣門關(guān)閉而發(fā)動機轉(zhuǎn)速在設(shè)定轉(zhuǎn)速以上工況(強制怠速)時,燃油系統(tǒng)停止供油,稱為減速斷油控制。發(fā)動機強制怠速工況占汽車運行時間的10%~40%,實施減速斷油控制可以有效節(jié)約燃油,同時可以減少污染物的排放。2.傳動系(1)適當增加變速器擋位數(shù)。增加變速器擋位數(shù),就增加了選用合適擋位使發(fā)動機處于經(jīng)濟工況下運行的機會,有利于提高燃油經(jīng)濟性。目前轎車變速器普遍采用6擋,有些轎車采用7擋。重型貨車有采用更多擋位數(shù)的趨勢,某些車型擋位數(shù)已達12個以上甚至16擋和24擋,這有助于發(fā)揮發(fā)動機的潛在動力。但擋位數(shù)的增加,使傳動系結(jié)構(gòu)復雜,導致操縱不便。(2)采用超速擋。超速擋又稱經(jīng)濟擋,處于超速擋行駛可以提高發(fā)動機負荷率,降低燃油消耗率。(3)采用無級變速器。擋位數(shù)無限的無級變速器,在任何工作條件下都為使發(fā)動機處于最經(jīng)濟工況下工作提供了可能性。如果無級變速器能夠始終維持較高的機械效率,則汽車的燃油經(jīng)濟性將顯著提高。3.汽車整備質(zhì)量汽車總質(zhì)量影響滾動阻力、上坡阻力和加速阻力,進而影響燃料經(jīng)濟性。減少汽車整備質(zhì)量是降低油耗最有效的措施之一。減少汽車整備質(zhì)量可采取的措施主要有:采用高強度輕材料,如高強度低合金鋼、鋁合金、塑料、陶瓷和各種纖維強化等材料制造汽車零件;改進汽車結(jié)構(gòu),如采用前輪驅(qū)動、承載式車身等;減小車身尺寸,不隨意增加附加裝置等。4.汽車外形與輪胎改善汽車外形,減小空氣阻力系數(shù),可以減少中高速行駛時產(chǎn)生的空氣阻力,有顯著的節(jié)油效果。某轎車通過變動車身形狀而具有不同空氣阻力系數(shù)的試驗表明,空氣阻力系數(shù)由0.42下降到0.3,可使混合百公里油耗降低9%,而使150km/h等速行駛的油耗降低25%左右。輪胎的選用會影響汽車的燃油經(jīng)濟性、操縱性、安全性、舒適性等。胎面上的花紋是輪胎與路面直接接觸的部位,其類型直接影響著輪胎的附著性能、噪聲、滾動阻力等。子午線輪胎的綜合性能好,其滾動阻力小,比斜交胎節(jié)油6%~8%。汽車使用因素的具體影響是什么？1.發(fā)動機技術(shù)狀況發(fā)動機技術(shù)狀況良好,不僅使汽車具有良好的動力性,同時也使其具有良好的燃油經(jīng)濟性。保持發(fā)動機良好技術(shù)狀況的主要措施如下:(1)定期檢查并保持足夠的氣缸壓力。定期更換空氣濾清器濾芯,檢查進氣系統(tǒng)狀態(tài),定期檢查氣缸壓力。若氣缸壓力不足,不僅使發(fā)動機動力性下降,也使燃燒速度減慢,使燃油經(jīng)濟性下降。(2)保持發(fā)動機正常的工作溫度。水溫過高會使發(fā)動機過熱,減少充氣量,出現(xiàn)爆震等現(xiàn)象,同時供油系統(tǒng)易產(chǎn)生氣阻,不但使功率降低,而且還會增加燃油消耗;水溫過低,會影響燃油的汽化質(zhì)量,使各缸混合氣不均勻,燃燒速度下降,同樣造成發(fā)動機功率及轉(zhuǎn)矩下降,增加燃油消耗。(3)保持燃油供給系的技術(shù)狀況良好。定期對燃油供給系進行檢查和調(diào)整,比如對噴油器和節(jié)氣門體進行定期清洗,對燃油濾芯進行定期更換,保持汽車良好的技術(shù)狀況,能提高汽車的燃油經(jīng)濟性。(4)保持點火系的技術(shù)狀況良好。保證足夠的點火能量和合適的點火時刻,有利于降低發(fā)動機燃油消耗率,提高汽車的燃油經(jīng)濟性。(5)保持潤滑系的技術(shù)狀況良好。定期更換潤滑油及濾芯,保持潤滑系良好的技術(shù)狀況,有利于降低發(fā)動機燃油消耗率,提高汽車的燃油經(jīng)濟性。2.保持汽車的滑行性能良好滑行性能通常用滑行距離和滑行阻力系數(shù)來表示?；芯嚯x越長,說明道路阻力越小,傳動系效率越高。如果進行正確的調(diào)整與維護,保持汽車良好的滑行性能,則底盤消耗的能量少,燃油消耗率下降,可以使汽車具有良好的燃油經(jīng)濟性。反之,如果傳動系齒輪嚙合間隙過小,軸承、油封過緊,前輪定位失準,輪胎氣壓過低,制動間隙過小等,都會使汽車滑行性能下降、行駛阻力增加,使汽車燃油經(jīng)濟性變差。3.提高駕駛技術(shù)良好的駕駛技術(shù)能夠大大降低汽車的燃油消耗量,提高汽車的燃油經(jīng)濟性。不同技術(shù)水平的駕駛員在相同條件下駕駛同一類型的汽車,其燃油消耗量可相差20%~40%。因此,駕駛技術(shù)對汽車的燃油經(jīng)濟性有重要影響。(1)行車擋位的選擇和變換。在良好的路面上,在一定行駛狀態(tài)下和一定的車速范圍內(nèi),用高擋和次高擋行駛均可時,應選擇高擋。汽車在上坡行駛時,應及時減擋。減擋過早,不能充分利用汽車慣性爬坡;減擋過晚,車速降低過多,常需要多換一次擋,增加燃油消耗量。(2)行車速度。汽車滿載,在良好路面上行駛時,存在一個可使等速燃料消耗量最小的車速,即技術(shù)經(jīng)濟車速。車速高于或低于技術(shù)經(jīng)濟車速,汽車等速油耗均上升。不同車型的技術(shù)經(jīng)濟車速可通過試驗得到。將技術(shù)經(jīng)濟車速前后燃料消耗較低的車速劃為一組,稱為技術(shù)經(jīng)濟車速范圍。行車速度保持在此范圍內(nèi)可節(jié)省燃油。(3)合理利用滑行技術(shù)。汽車滑行可分為減速滑行、加速滑行和下坡滑行。汽車行駛中,當前方遇障礙,以及預見性停車或到達停車場時,預先將變速器置空擋的滑行稱為減速滑行。當車輛遇到上述情況時,車速已降低,可不采取制動而順利通過或停車,這樣就可達到節(jié)約燃料和保證安全的目的。汽車以高擋加速至較高車速后,空擋滑行至較低的車速,然后再掛高擋加速,這種加速和空擋滑行交替進行的方法稱為加速滑行法。加速時,雖然行駛阻力增加,但人為地提高發(fā)動機的負荷率,降低了有效燃油消耗率,燃油消耗量增加不多。而發(fā)動機空擋滑行時,單位時間的燃油消耗量很小,兩者相加,采用加速滑行比等速行駛節(jié)省燃油。試驗結(jié)果表明,在平均車速相同的情況下,采用最佳的加速滑行模式與等速相比,滿載時的節(jié)油率達11.8%~16.7%,空載時的節(jié)油率達21.3%~23.4%。加速滑行一般不適合拖帶掛車的汽車列車,因汽車列車的負荷率已較高,采用加速滑行方法加速時,負荷率很高,比油耗高,節(jié)油效果不明顯,甚至造成油耗增加。此外,采用加速滑行操作法,使駕駛員的勞動強度增加,對安全不利。汽車加速滑行只能在道路寬直、無視線遮擋、行人和車輛稀少的條件下采用;要求汽車的技術(shù)狀況良好,滑行距離應達加速距離的1.5倍以上;加速滑行的最大車速不應超過技術(shù)經(jīng)濟車速范圍的上限;加速時應緩慢踏加速踏板,至全開的80%~90%。在高速公路行駛時不能使用加速滑行法。在坡度小于5%的緩直坡道或陡坡接近坡尾,可空擋滑行;在路況熟悉的波狀起伏微丘地帶,可在臨近坡頂時空擋滑行過坡頂,至臨近坡尾再掛擋加速沖過第二個坡道,注意在這種道路滑行時,發(fā)動機不得熄火。在長而陡的坡道上,嚴禁熄火空擋滑行。應在高擋不熄火滑行,利用發(fā)動機阻力,并采用間歇制動來控制車速。如果熄火空擋滑行,長時間用行車制動器控制車速,制動器容易發(fā)熱,使制動效能下降,甚至失效或燒毀制動摩擦片。(4)合理采用拖掛運輸方式。采用拖掛運輸方式可提高運輸生產(chǎn)率,降低成本。汽車采用拖掛后,總的燃油消耗量會增加,但分攤到每噸貨物上的燃油消耗量則是下降的。4.汽車燃油經(jīng)濟性的影響因素目標一般包括哪幾個？知識目標：能夠正確敘述影響汽車燃油經(jīng)濟性的主要因素。技能目標：能掌握提高汽車燃油經(jīng)濟性的技巧。情感目標：具有環(huán)境保護和節(jié)能減排意識。五、課堂要培養(yǎng)的價值體現(xiàn)思考：如何再提升燃油經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上提高環(huán)境保護意識？六、本項目思考題1.如何看待工程車的收益與燃油經(jīng)濟性和環(huán)境保護的關(guān)系？七、本項目作業(yè)題見《汽車使用性能與檢測》教材中的“學習測試”內(nèi)容。八、本項目參考書目1.欒庭森.汽車使用性能與檢測技術(shù)．哈爾濱工業(yè)大學出版社，2021.第三節(jié)汽車燃油經(jīng)濟性的檢測一、本項目教學時間安排節(jié)次課堂講授課堂討論實踐實訓合計任務一轎車燃油經(jīng)濟性的檢測方法0.50.501任務二模擬城市工況循環(huán)燃料消耗量試驗0.50.501任務三等速行駛?cè)剂舷牧吭囼?.50.501任務四客車和載貨汽車燃油經(jīng)濟性的檢測方法0.50.501任務五車用油耗儀的工作原理及使用0.50.523二、本項目重點、難點及應注意的問題1．本項目重點（1）轎車燃油經(jīng)濟性的試驗項目、試驗條件（2）客車和載貨汽車燃油經(jīng)濟性的檢測方法。（3）車用油耗儀的工作原理及使用2．本項目難點（1）模擬城市工況循環(huán)燃料消耗量試驗。（2）等速行駛?cè)剂舷牧吭囼?。?）多工況循環(huán)燃料消耗量試驗.（4）車用油耗儀的工作原理3．本項目教學中應注意的問題（1）轎車和總質(zhì)量<2000kg的載貨汽車的燃油經(jīng)濟性檢測依照國家標準GB/T12545.12008《乘用車燃料消耗量試驗方法》進行?？蛙嚭涂傎|(zhì)量≥2000kg的載貨汽車的燃油經(jīng)濟性檢測依照國家標準GB/T12545.2-2001《商用車輛燃料消耗量試驗方法》進行。三、本項目應講授的內(nèi)容1.轎車燃油經(jīng)濟性的檢測方法。2.客車和載貨汽車燃油經(jīng)濟性的檢測方法。四、課堂討論及實踐實訓課堂討論：轎車燃油經(jīng)濟性的試驗項目項目有什么？(1)模擬城市工況循環(huán)燃料消耗量試驗。(2)等速行駛?cè)剂舷牧吭囼灐?.轎車燃油經(jīng)濟性的試驗條件是什么？(1)試驗車輛的一般條件。1)試驗車輛載荷。整車整備質(zhì)量加上100kg(包括測量儀器和人員的質(zhì)量)。2)試驗儀器。車速測定儀器和車用油耗儀,精度為0.5%;計時器,最小讀數(shù)為0.1s。3)試驗車輛的性能應符合制造廠規(guī)定。4)試驗車輛在試驗前應進行磨合,至少應行駛3000km。5)試驗前,試驗車輛的發(fā)動機機油溫度和冷卻液溫度達到環(huán)境溫度的±2℃范圍。車輛應在常溫下運行之后的30h之內(nèi)進行試驗。6)試驗車輛必須清潔,車窗和通風口應關(guān)閉;只能使用車輛行駛必需的設(shè)備。如果有手控進氣預熱裝置,應處于制造廠根據(jù)進行試驗時的環(huán)境溫度規(guī)定的位置。7)如果試驗車輛的冷卻風扇為溫控型,應使其保證正常的工作狀態(tài)。乘客艙應關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng),但其壓縮機應處于正常工作狀態(tài)。8)試驗車輛如果裝有增壓器,試驗時增壓器應處于正常工作狀態(tài)。9)如果四輪驅(qū)動的試驗車輛只使用同軸兩輪驅(qū)動進行試驗,應在試驗報告中注明。(2)潤滑油。使用制造廠規(guī)定的潤滑油。(3)輪胎。輪胎應選用制造廠作為原配件所要求的類型,并按制造廠推薦的輪胎最大試驗負荷和最高試驗速度對應的輪胎充氣壓力進行充氣。輪胎可以與車輛同時磨合或者花紋深度應在初始花紋深度的50%~90%之間。(4)試驗燃料。試驗燃料應符合車輛制造廠規(guī)定。(5)燃料消耗量的測量條件。1)距離的測量準確度應為0.3%,時間的測量準確度應為0.2s。燃料消耗量、行駛距離和時間的測量裝置應同步啟動。2)燃料通過一個精度為±2%的能測量質(zhì)量的裝置供給發(fā)動機,該裝置使車輛上的燃料記錄裝置進口處的燃料壓力和溫度的改變分別不得超過10%和±5℃。如果選用容積法測量,應記錄測量點的燃油溫度。3)可以設(shè)置一套閥門系統(tǒng)以保證燃油從正常的供油管路迅速流入測量管路。改變?nèi)加头较虻牟僮鲿r間不得超過0.2s。(6)環(huán)境條件。環(huán)境溫度應在5℃(278K)~35℃(308K)之間,大氣壓力應在91~104kPa之間,相對濕度應小于95%。3.模擬城市工況循環(huán)燃料消耗量試驗轎車二十五工況試驗循環(huán)程序號運轉(zhuǎn)次序工況序號加速度/(m/s2)車速/(km/h)程序時間/s工況時間/s累計時間/s手動變速器所用擋位1怠速1111111PM6s+K15s2加速21.040?154415Ⅰ(1)3勻速3158823Ⅰ(1)4減速4-0.6915?102525Ⅰ(1)5減速(離合器脫開)-0.9210?0328K26怠速5212149PM6s+K15s7加速60.830?1551254Ⅰ(1)8換擋0.940.9415256K9加速15?32561Ⅱ(2)10勻速732242485Ⅱ(2)11減速8-0.7532?1081193Ⅱ(2)12減速、離合器脫開-0.9210?0396K213怠速92121117PM6s+K15s14加速100.830?15526122Ⅰ(1)15換擋152124K16加速0.6215?359133Ⅱ(2)17換擋2135K18加速0.5235?508143Ⅲ(3)19勻速11501212155Ⅲ(3)20減速12-0.5250?3588163Ⅲ(3)21勻(3)22換擋14 -0.86 32?1