百公里油耗计算公式

百公里油耗计算公式

-

3.1.3汽车燃料经

济性的计算方法

本章要点

3.1汽车燃料经济性

3.2提高汽车使用燃料经济性的

途径和技术

3.3润滑材料的合理使用

3.4轮胎的合理使用

根据每小时燃料消耗量Gr(kg/h)，可利用式（3-1）确定燃料消耗量Q(L/100km)为



a

T

u

G

Q

981



(3-1)

hkg

gP

Gee

T

/,

1000



(3-2)

式中：ua－车速，km/h；

r－燃料密度，汽油可取6.96～7.15N/L；柴油可取7.94～8.13N/L；

p－发动机有效功率，kW；

ge－发动机有效油耗率，g/（kWh）。

将式(3-2)代入式(3-1)，可得



a

ee

S

u

gP

Q

02.1



，L/100km(3-3)

根据汽车功率平衡方程式为



jwir

T

e

PPPPP



1

cos

36003600

r

aar

r

Gf

uuF

P

sin

36003600

G

uuF

Paai

i









sincos

36003600



r

a

a

fG

u

uF

P

ψ=frcosα±sinα

当α较小时，cosα≈1,i=tgα≈sinα≈α，则

ψ=fr±i





G

u

Pa

3600



360015.213600

3



aDaw

w

AuCuF

P

dt

du

g

G

uF

P

aj

j

36003600





则



















dt

du

g

GAuC

G

u

PaD

T

a

e





15.213600

2

，

kW(3-4)

将式(3-4)代入式(3-2)，可得汽车燃料消耗方程式为



















dt

du

g

GAuC

G

g

QaD

T

e

S





15.213672

2

(3-5)

式中：T



－传动系机械效率；

G－汽车总重力(单位N),G=mg；

ψ－道路阻力系数，

if

r



；

D

C

－空气阻力系数；

A－汽车迎面面积，m2；

－汽车旋转质量换算系数。

汽车燃料方程式表明其燃料消耗量与影响因素(发动机燃料经济性、汽车结构参数、行驶条件等)的关系。它全面地

表述了汽车燃料经济性。

在汽车研究和开发中，常要在试验样车制成前，根据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

行燃料经济性估算，其中最简单和最基本的就是估算汽车等速行驶时的油耗。

由功率平衡图及负荷特性可找出行驶时发动机的油耗。图3-6所示为由发动机台架试验得到的某发动机使用负荷特性。

使用负荷特性给出了在发动机某一转速e

n

时，不同有效功率e

P

(或负荷率)下的有效油耗率e

g

曲线。负荷率，是指在某

一相同转速下油门部分打开时发动机发出的功率与全开时(最大)功率之比，通常以百分数表示。

若汽车以2

\'u

等速在平路上行驶，发动机应输出功率应等于汽车阻力功率P\'，(见图3-7a)，。此时，发动机负荷

率U\'为

%100\'







S

P

P

U

若对应车速a

u



的发动机转速为e

n



，则根据e

n



和U\'便能在负荷特性曲线上确定有效油耗率e

g



(见图3-7b)。



















dt

du

g

GAuC

G

u

PaD

T

a





15.21

\'

3600

\'

\'

2

0

377.0

ii

rn

u

k

e

a





式中：k

i

－变速器相应档位的速比；

0

i

－主减速器速比。

a

u



、

P



、e

g



、P\'、

\'

e

g

和



代入式(3-3)，即可求出速度a

u



时汽车百公里油耗。

若每隔

hkm/10

求出相应的百公里油耗，便可做出汽车等速百公里油耗曲线aS

uQ

。

按同样的步骤也可作出汽车在有坡度

i

的道路上(

if

r



)行驶时的等速油耗曲线(见图3-7c)。

目前厂家提供的负荷特性常是在发动机没有带附件的条件下测得的，因此，应对计算所得到的等速油耗予以修正。

有时也用发动机万有特性来计算汽车等速油耗，见图3-8。还可以在动力特性图上画上“等百公里油耗曲线”，该

曲线称为行驶特性。它能全面反映汽车在各种档位下行驶时的百公里油耗。

由于转矩e

M

只能表示一台发动机性能产生的总的驱动效果，而不能表现发动机的工作特征，所以万有特性的纵

坐标轴机械损失的大小及有效压力

P



的比例标尺。因

P



能综合地反映发动机工作循环进行的完善程度、机械损失的大

小及其强化水平。同样，发动机转速ne也是作为计算驱动效果的绝对值，为了反映发动机高速水平，万有特性的横坐标

轴也常附有平均活塞速度的比例刻度。此外，有时在特性图上还画上表示发动机热负荷的“等单位活塞面积功率曲线”。

利用万有特性计算汽车在一定道路上行驶的等速油耗，首先是根据某一行驶车速a

u

求出相应发动机转速ne，即

a

k

eru

ii

n

377.0

0

,r/min

式中：k

i

－变速器传动比；

0

i

－主减速器传动比；

r－车轮半径，m。

由道路行驶阻力功率求出发动机的扭矩

Te

e

e

n

P

M



9549



，N·m

根据

e

M

、e

n

，在万有特性图上查出e

g

曲线值，并求出百公里油耗S

Q

为

r

gMii

Qeek

S

3672

0

,L/100km

同理,可求出对应不同行驶车速a

u

的汽车等速百公里油耗S

Q

。

选取不同的车速a

u

和档位,就可在功率平衡图或驱动力-行驶阻力平衡图或动力特性图等百公里油耗曲线图族。

上述的计算方法主要依靠发动机使用负荷特性图或者万有特性图完成的。汽车的等速行驶油耗也可采用经验拟合公

式来计算。

计算方法概括如下：

已知(ei

n

,i

P

,ei

g

),

i

1,2,……,

n

,以及汽车的有关结构参数和道路条件(r

f

和

i

)，求作出

)(

aS

ufQ

等速油耗

曲线。根据给定的各个转速e

n

和不同功率下的比油耗e

g

值,采用拟合的方法求得拟合公式

),(

2ee

nPfg

。

1)由公式

0

377.0

ii

rn

u

k

e

a



计算找出a

u

和e

n

对应的点(1

n

,1a

u

),(2

n

,2a

u

),......,(m

n

,am

u

)。

2)分别求出汽车在水平道路上克服滚动阻力和空气阻力消耗功率r

P

和w

P

。

360015.213600

3



aDaw

w

AuCuF

P

cos

36003600

r

aar

r

Gf

uuF

P

3)求出发动机为克服此阻力消耗功率e

P

。

4)由

e

n

和对应的

e

P

,从

),(

2ee

nPfg

计算

e

g

。

5)计算出对应的百公里油耗S

Q

为



a

ee

S

u

gP

Q

02.1



6)选取一系列转速1

n

，2

n

，3

n

，4

n

，......，m

n

,找出对应车速1a

u

，2a

u

，3a

u

，4a

u

，……，am

u

。据此计

算出

SmSSSS

QQQQQ,,,,,

4321



。

把这些S

Q

－a

u

的点连成线,即为汽车在一定档位下的等速油耗曲线,为计算方便,计算过程列于表3-6。

表3-6等速油耗计算方法

e

n

,r/min

计算公式

1

n

2

n

3

n

4

n...

m

n

a

u

,km/h

0

377.0

ii

rn

k

e

1a

u

2a

u

3a

u

4a

u

...

am

u

r

P

,

kW

3600

ar

umgf

1r

P

2r

P

3r

P

4r

P

...

rm

P

w

P

,

kw

76140

3

aD

AuC1w

P

2w

P

3w

P

4w

P

...

wm

P

e

P

T

rw

PP



)(

1

P

2

P

3

P

4

P...

m

P

e

g

,g/(kWh)1e

g

2e

g

3e

g

4e

g

...

em

g

S

Q

,L/100km



a

e

u

Pg

02.11S

Q

2S

Q

3S

Q

4S

Q

...

Sm

Q

由于等速油耗仅反映了汽车的稳态工况，而在实际行驶中汽车常为非稳态工况。因此，在分析汽车燃料经济性时，

除等速百公里油耗曲线外，还常用数值计算法确定按某行驶工况循环试验行驶时的总平均百公里油耗量。为此，必须进

行加速、减速以及停车怠速的耗油量的计算。

减速及停车怠速时的耗油量，可根据试验得到的怠速油耗量(

hL/

)和循环中的减速行驶与停车怠速运转的时间，求

得它们的耗油量。

由于加速过程中系统的加浓作用等，加速时发动机的有效油耗率e

g

比稳态工况的略大。为了计算方便，在计算加

速油耗时，仍常用稳态工况的e

g

值来换算。

等加速行驶时的油耗为











































15.213672

15.213672

02.1

2

2

aD

T

e

aD

T

e

a

ee

S

AuC

G

g

dt

du

g

GAuC

G

g

u

gP

Q













其中

if

dt

du

g

r







,

可见，汽车以等加速

dt

du

在道路阻力系数



的道路上行驶的燃料经济性，可用汽车在当量道路阻力系数



下稳定

行驶的燃料经济性近似表示。

在等加速行驶的油耗曲线下面画上加速过程曲线(在纵坐标上加上时间坐标)，则在对应于

,,,,

321



tt

tt

等

的速度间隔中，其平均加速度为

n

n

n

n

t

u

dt

du

t

u

dt

du

t

u

dt

du

t

u

dt

du

























3

3

3

3

1

1

2

2

1

1

1

1,,

而在31t

t和

时间间隔中的绝对油耗为

LtQuQ

a

,

106.3

1

111

5

1







LtQuQ

a

,

106.3

1

222

5

2







…………

LtQuQ

nnann

,

106.3

1

5







式中：1a

u

、2a

u

和an

u

─分别为在1

t

、2

t

和n

t

时间间隔的平均速度，km/h。

由此，即可求出整个加速过程中的绝对油耗为

LQQ

i

,

汽车加速过程的油耗计算方法是，首先把加速阻力作为道路阻力作出a

uQ

(

,,

21



)，再根据

a

uQ

(

,,

21



)和a

ut

(加速过程)图分别求出各不同加速度时的油耗值。分段越细，结果越准确。最后把各

段相加，就是整个加速过程耗油量，再加上等速、减速、停车怠速等各种行驶状态的耗油量，就可以按预定循环工况试

验程序估算出汽车燃料经济性。这种估算在设计试验样车阶段是十分必要的。

计算某一具体条件下的汽车燃料消耗量也可采用定额计算法,它是一种能反映运输工作量的计算方法。

汽车运行燃料消耗量的影响因素，除汽车结构、工艺水平、车况外，尚有道路、载荷、运距、环境条件(如气温、

风、雨、雾、交通情况等)及驾驶水平等，其中包括随机因素、自然因素和人为因素。为了全面地建立数学表达式，需

要考虑可等级化和数量化的因素，如道路、载荷、气温、海拔高度等。交通因素将在道路分类中予以考虑，而车况、驾

驶水平等因素，尽管它们对运行燃料消耗也有较大影响，但计算时将其视为一般正常水平，而不予以考虑。对风、雨、

雾等特殊环境因素，由于它们的影响是局部的、地区性的，而且也难于等级化和数量化，其影响可根据实际情况在制定

燃料消耗定额时确定。

汽车运行燃料消耗量的计算式用于计算汽车在不同运行条件下运行时所消耗的燃料限额，以限制和考核汽车运行燃

料经济性。它由汽车基本运行燃料消耗量和汽车运行条件修正系数两部分构成。

载货汽车运行燃料消耗量计算式为







n

i

iciba

KSmqWqqQ

1

100/

式中：a

q

─汽车空驶基本燃料消耗量，L/100km；

b

q

─货物(旅客)周转量的基本附加燃料消耗量，L/(100t·km)或L/(kP·km)；

c

q

─整备质量变化的基本附加燃料消耗量，L/(100t·km)；

i

W

─该运行条件下汽车的载质量，t；

m

─汽车整备质量增量，其值为汽车实际整备质量(包括挂车整备质量)与本标准给出的汽车整备质量0

m

之

差，t；

i

S

─该运行条件下汽车行驶里程，km；

K

－运行条件修正系数。

itihiri

KKKKK





式中：ri

K

─该运行条件下道路修正系数；

hi

K

─该运行条件下海拔高度(大气压力)修正系数,

)100(0021.01PK

hi,

P

的单位为

kPa

；

ti

K

─该运行条件下气温修正系数,

TTK

ti

),20(0025.01

的单位为℃；

i

K

－燃料密度修正系数，对于汽油

)742.0(8.01

gi

K





，对于柴油

)830.0(8.01

di

K





，dg

和

分别为汽

油和柴油气温为20℃、气压为100kPa时的密度，单位为g/mL。

大型载客汽车运行燃料消耗量计算式为







n

i

iciba

KSmqNqqQ

1

100/

式中：i

N

─该运行条件下乘客人数，P。

轿车运行燃料消耗量计算公式为







n

i

i

KqSQ

1

100/

式中：

q

─汽车空车质量综合基本燃料消耗量，L/100km。

气温和气压修正系数也可分别按表3-5和表3-6选取。道路条件修正系数可按表3-7选取。

表3-5气温区间及修正系数

月平均气温t(℃)>2828～5<5～-5<-5～-15<-15～-25<-25

T

K1.021.01.031.061.091.13

表3-6海拔高度（气压）修正系数

海拔高度,100m≤5>5～15>15～25>25～35>35

b

K1.001.031.071.131.20

表3-7道路分级和修正系数

道路类别公路等级和条件城市道路等级修正系数

1类

2类

3类

4类

5类

6类

平原、微丘一、二、三级公路

平原、微丘四级公路

山岭、重丘一、二、三级公路

平原、微丘级外公路

山岭、重丘四级公路

山岭、重丘级外公路

平原、微丘一、二、三、四级公路

重丘、一、二、三、四级公路

级外道路

1.00

1.10

1.25

1.35

1.45

1.70