气动力对汽车燃油经济性的影响

这个问题可以通过气动阻力占总阻力的比例和消耗于气动阻力的功率来说明。

1.气动阻力占总阻力的比例

假设汽车在平直路面上等速行驶，并考虑到前、后车轮载荷和滚动阻力系数的差异，汽车的行驶总阻力F可表达为

式中 右侧第一项为气动阻力；

右侧第二项为前、后车轮总的滚动阻力；

G_F、G_R——分别作用在前、后轴上的车重分配值；

F_YF、F_YR——分别作用在前、后轴上的气动升力；

f_F、f_R——分别为前、后轮胎的滚动阻力系数。

气动阻力占总阻力的比例如图5-1所示。图中表明，在车速u_a=80km/h时，气动阻力与滚动阻力几乎相等；当u_a=150km/h时，气动阻力占总阻力的比例接近70%，气动阻力相当于滚动阻力的2～3倍。

2.消耗于气动阻力的功率

当考虑汽车等速行驶每百公里油耗时，汽车的功率平衡式（5-2）可写为

从式中右边的第一项可知，消耗于气动阻力的功率与车速的三次方成正比，占了发动机所做的功中相当大的一部分，速度越高，消耗于气动阻力的功率就越大（如图5-2所示）；而消耗于克服滚动阻力的功率反而随车速的增加而明显减小。

图5-1 气动阻力占总阻力的比例

图5-2 消耗于气动阻力的功率

3.燃油经济性的评定方法(www.xing528.com)

在我国及欧洲，燃油经济性指标的单位为L/100km，即汽车行驶100km所消耗的燃油升数。等速行驶百公里燃油消耗量是一种经济性的常用指标，它是指汽车在一定载荷（我国标准规定轿车为半载、货车为满载）下，以最高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。

但是，等速行驶工况并不能全面反映汽车的实际运行情况，特别是在市区行驶中频繁出现的加速、减速、怠速停车等工况。因此，在对实际行驶车辆进行跟踪测试统计的基础上，各国都制订了一些典型的“循环行驶试验工况”来模拟实际汽车运行工况，并以百公里燃油消耗量来评定相应行驶工况的燃油经济性。

欧洲经济委员会（ECE）规定：要测量车速为90km/h和120km/h的等速百公里燃油消耗量以及按ECE-R.15循环工况的百公里燃油消耗量，并各取1/3相加作为混合百公里燃油消耗量来评定汽车燃油经济性。

图5-3给出了联合国欧洲经济委员会和我国法定的商用车与城市客车测定燃油经济性的循环行驶工况图。

4.影响情况

燃油经济性的计算最简单的方法是：汽车等速百公里耗油量。在汽车空气动力学中通常只考虑等速百公里耗油量，即

式中 g_e——发动机相应工况有效油耗率；

γ——燃油的重度（汽油可取为6.96～7.15N/L，柴油可取为7.94～8.13N/L）。其中用于气动阻力的燃油消耗量为

图5-3 测量汽车燃油经济性的行驶工况规范

上式表明，气动阻力的燃油消耗量与气动阻力系数和车速的平方成正比，车速越高，用于克吸气动阻力的燃油消耗量就越大。

图5-4给出了几种车辆的等速每百公里耗油量。小型客车用于克服气动阻力的燃油消耗量为50%左右，比例最大；其次是普通货车，占32%左右。

研究资料表明，国产汽车通过降低汽车气动阻力系数C_D，油耗降低的效果为：大型载货汽车、全挂牵引车，同样以80km/h的车速行驶，当气动阻力系数降低30%时，可降低油耗12%～13%；当气动阻力系数降低20%时，可降低油耗7%～9%；当气动阻力系数降低10%时，可降低油耗3%～5%。

图5-5为Audi100轿车通过变动车身形状而具有不同的燃油节省试验结果。当C_D值由0.42降至0.30时，其混合百公里燃油消耗量可降低9%，而以150km/h等速行驶的油耗则可降低25%左右。

20世纪60年代轿车的C_D值在0.45左右，现代不少轿车的C_D值已降低到0.30左右，今后C_D值仍会继续下降。