汽车结构方面的重要成果

在汽车结构方面，燃油经济性有以下影响因素。

一、轿车总尺寸和质量

实测数据说明，又大又重的豪华型轿车（有的达2.7 t以上）比小而轻的轻型或微型汽车（质量只有500 kg上下）的油耗几乎要高3～5倍。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大排量发动机的轿车行驶中负荷率低也是费油的原因之一。

20世纪50年代，微型汽车曾引起世人广泛的兴趣。为了节能与环保，现在小型、微型轿车再次受到各国关注。素以产销大排量轿车为特色的美国也开始研制和生产微型汽车。福特生产了Ka牌轿车，克莱斯勒展示了塑料车身复合式概念车CCV。一向只生产高级轿车的奔驰公司也生产了A-class与奔驰—斯沃琪的Smart轿车。在我国，富康、捷达、夏利与奥拓等小型、微型汽车也正受到普遍的欢迎。

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。20世纪90年代初，北美每辆轿车铝材的用量平均为79 kg，日本为61 kg，欧洲为53 kg；2000年欧洲每辆轿车的用铝量为95.3 kg；2000年美国轿车和轻型载货汽车平均用铝量为124 kg/辆；欧洲铝协会的目标是：2010年每辆轿车的用铝量达到180 kg。豪华轿车奥迪A8采用全铝承载式车身，质量减小15％，百公里油耗降低5％～8％。

复合材料在汽车上的用量也在逐年增加。20世纪90年代初，大量使用复合材料的所谓“复合材料汽车”在西欧的销量为25万辆左右。预计这种轿车在西欧的产量今后将以每年25％的比例增长。此类汽车在美国市场上的份额目前已达到30％以上。

二、发动机

发动机中的热损失与机械损耗占燃油化学能中的65％左右。显然，发动机是对汽车燃油经济性最有影响的部件。发动机的热效率直接影响发动机的有效燃料消耗率，从而影响汽车的燃料消耗量。发动机的热效率取决于发动机的种类、压缩比、负荷率、燃烧过程。

1.发动机的种类

柴油机比汽油机的热效率高，特别是在部分负荷时柴油机的有效燃料消耗率较低，这一点对车用发动机尤为有利。现在柴油车的百公里燃油消耗量（按容量计算）比汽油车要节省20％～50％，而且柴油价格低廉。因而，在柴油机的性能不断改进之后，扩大柴油机的使用范围是当前的发展趋势。

2.发动机的压缩比

提高压缩比曾是提高汽油机燃油经济性的主要措施。但是，压缩比过高不仅会引起爆燃和表面点火，而且会引起严重的排气污染。因此，只能适当提高压缩比以改善发动机的燃油经济性。为了控制排气中的有害气体成分，特别是在高温、高压条件下NOx的产生，将汽油机的压缩比限制在9以下。

3.发动机的负荷率(www.xing528.com)

由发动机的负荷特性可知，发动机在转速一定的条件下，负荷率较高，汽油机的加浓装置起作用之前有效燃油消耗率较低；发动机在中等转速、较高负荷率下工作时，其燃油经济性较好。根据试验，一般汽车在良好水平路面上以常用速度行驶时，只利用到相应转速下最大功率的50％～60％，等于发动机最大功率的20％左右。由此可见，在汽车实际使用的大部分时间内，发动机的负荷率都是较低的。

4.发动机的燃烧过程

改善汽油机燃烧过程的主要趋势是采用稀薄混合气分层燃烧，它的空燃比可达18以上，既能显著提高燃油经济性，也可降低排放污染。

上述问题是有关发动机课程中讨论的内容，在此不再详述。

三、传动系统

传动系统的挡位增多后，增加了选用合适挡位使发动机处于经济工作状况的机会，有利于提高燃油经济性。因此，近年来轿车手动变速器已基本上采用5挡，也有采用6挡的情况；轿车自动变速器广泛采用4挡或5挡，采用6挡的也日渐增多，甚至有采用7挡的；大型货车有采用更多挡位的趋势，如装载质量为4 t的货车装用了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16个。

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，若无级变速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。

四、汽车轮胎

汽车对轮胎提出各种要求，如强度、耐磨性、耐久性，还要求它保证动力、经济等各种使用性能。现在公认子午线轮胎的综合性能最好。由于它的滚动阻力小，与一般斜交轮胎相比，可节省燃油6％～8％。

五、汽车阻力系数和汽车迎风面积

空气阻力分别与汽车的迎风面积、空气阻力系数、车速的平方成正比。车速越高，空气阻力占整个行驶阻力的比例越大。因此，用降低空气阻力来提高燃油经济性在高速行驶时效果尤为显著。

降低空气阻力系数的方法主要是使车身形状近于流线型，并去掉车身表面的凸起部分。现在一般轿车的空气阻力系数为0.4左右。若对其进行优化，如表面光滑化（去掉车身外表面和窗玻璃之间的凸起）、车身底面平整化、减少轮胎鼓包的高低不平等，则可使空气阻力系数降低到0.22，以130 km/h等速行驶为例，把现在的一般空气阻力系数从0.44改善到0.22时，可提高燃油经济性27％。预计在不久的将来，实际使用轿车的空气阻力系数可达0.2。