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燃油消耗

科目:

  • 燃料消耗率
  • 馬達效率
  • 電源圖/蛋圖
  • 精簡資產圖

具體油耗:
我們通常用每公升行駛的公里數來表示車輛的油耗,例如:1:15。 車輛文件通常給出每 100 公里升數。 已經考慮了駕駛條件,即 行駛阻力 發揮重要作用。

對於技術人員來說,了解在一段時間內提供一定功率需要多少燃料成本是很有趣的。 此消耗量以每小時燃油公斤數 (B) 表示。 當我們查看每千瓦時,我們談論的是單位燃料消耗 (be),以克/千瓦時表示。

具體油耗可以包含在車輛的扭力-功率圖中。 此圖顯示,當引擎扭力剛超過其最大值時,滿載條件下的具體燃油消耗是最後的。

具有特定油耗的扭力功率圖 (be)

馬達效率:
我們在引擎效率最高的情況下獲得最低的燃油消耗率。 功率以瓦特或焦耳/秒錶示。 供給的功率是燃料的熱含量,等於燃料消耗率(be)*供給的功率(P)*燃燒比熱(H)。

電源圖/蛋圖:
在每台(新)引擎的測試階段,都會測量特定燃油消耗。 在該測量中,燃油消耗是在引擎試驗台或功率試驗台上以不同速度和可變引擎負載進行的。 透過逐漸更深地踩油門踏板來調整負載,這樣引擎每踩一步就多輸出幾千瓦的功率。 這樣就覆蓋了整個速度範圍。 

下圖所示為油耗圖,又稱「蛋圖」。 這些島嶼表示燃料消耗量,單位為克/千瓦時。 這些線(蛋形)連接特定燃料消耗相同的點。 最小的島嶼的轉速約為 3000 rpm。 油耗最低,240克/度。 我們稱之為「最佳點」。 在這樣的速度和負載下,引擎是最經濟的。 

BMW 3 升 6 缸引擎的功率/Ei 圖

Ei圖中各線的解釋:

  • 縱軸:扭力(Nm);
  • 橫軸:曲軸轉速;
  • 藍線:引擎的扭力曲線;
  • 綠線:電力線(kW);
  • 黑島:消費區

(綠色)功率線清楚地表明,隨著速度降低,扭矩(因此平均燃燒壓力)必須增加才能保持相同的功率。 我們也看到燃料消耗的減少。 在轉速約為 240 rpm 時,可實現每千瓦時 3000 克的最低油耗,輸出功率約為 85 千瓦。 該車的平均油耗為9公升/100公里。

這意味著引擎在必須提供大約 45% 的總功率時最為經濟。 在較低功率下,引擎效率低:幾乎不提供動力,但必須吸收所有內部摩擦損失。 實際上,這可能意味著車輛在 120 檔以 6 公里/小時的速度行駛時比以 90 檔的 4 公里/小時的速度行駛時更經濟。

縮小尺寸的功率圖:
直到最近,製造商還在使用大氣缸容量的引擎。在 VAG 組中,6.0 (W-) 12 缸引擎是奧迪 A8 和寶馬 M5 (E60) 等車型的典範,其自然吸氣 5 升 V10 引擎提供了高性能。中級車還配備了較大排氣量的發動機,例如2.0升自然進氣發動機。如今,製造商正在尋找各種可能的方法來大幅減少排放而不犧牲性能。我們看到越來越多的引擎的氣缸容量變得越來越小,而廢氣渦輪確保了良好的性能。我們在大眾高爾夫上看到了這樣的一個例子,其中帶有渦輪增壓的 1.0 升引擎比不帶渦輪的(較舊的)1.4 升引擎性能更好且更經濟:

  • 2005 年起大眾高爾夫 V,引擎排氣量: 1,4升,資產: 59千瓦, 消耗: 6,9升/100公里(1:14.5);
  • 2015 年起大眾高爾夫 VII,引擎排氣量: 1.0升,資產: 85千瓦, 消耗: 4,5升/100公里(1:22,2).

下面的蛋圖來自 大氣的 引擎汽缸容量為 2,5升 一個 加壓1,6升 引擎。 兩款引擎的最大扭力均為 240 Nm。 自然吸氣引擎在3000轉左右的扭力曲線比渦輪引擎平坦很多。 對於這兩款發動機,最大扭矩在大約 3000 rpm 時實現,但我們看到 平均有效活塞壓力 渦輪引擎的 (BMEP) 在扭力速度下高出 7 bar。 較高的 BMEP 可以減少氣體交換過程中的流量損失並提高效率。

蛋圖自然進氣引擎(2,5公升)
蛋圖發動機帶增壓1,6公升)