汽车节能技术与原理 第3版课件 第2章 发动机的节能原理与技术
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汽车节能技术与原理一
1.指示性能指标
2.有效性能指标
(1)有效功率 发动机通过飞轮对外输出的功率，称为发动机的有
效功率，用Pe表示，单位为千瓦(kW)。 (2)有效转矩 发动机通过飞轮对外输出的转矩称为发动机的有效 转矩，以Te表示，单位为牛顿· 米(N· m)。 (3)燃油消耗率 发动机每发出1kW的有效功率，在1h内所消耗的 燃油的质量(g)，称为燃油消耗率(g/kW· h)，用ge表示。
(3)起动性能 发动机起动性能的好坏除与发动机的结构有关外， 还与发动机工作过程相联系，它直接影响汽车的机动性能、操作 者的安全和劳动强度。
2.1.3 发动机特性
1.发动机的速度特性
2.发动机的负荷特性 3.发动机的万有特性
1.发动机的速度特性
(1)汽油机的速度特性 测定汽油机速度特性曲线时，除了保持节
第1章 概
述
第2章 发动机的节能原理与技术
第1章 概
述
1.1 汽车节能的重要意义
1.2 国内外汽车节能概况 1.3 汽车节油效果的评价指标 1.4 影响汽车实际油耗的因素
1.1 汽车节能的重要意义
1.2 国内外汽车节能概况
表1-1 美国汽车油耗标准
1.2 国内外汽车节能概况
表1-2 日本汽车燃料经济性改善目标(单位：L/100km)
1.3 汽车节油效果的评价指标
1.4 影响汽车实际油耗的因素
1.使用条件
2.驾驶员驾驶习惯 3.车辆保养 4.燃油差异 5.车辆本身的差异 6.车辆磨合
1.使用条件
2.驾驶员驾驶习惯
3.车辆保养
4.燃油差异
5.车辆本身的差异
6.车辆磨合
第2章 发动机的节能原理与技术
2.1 发动机的工作性能及评价指标
汽车节能技术与原理概述
2.3.8 汽油机燃油喷射与点火系统的电子控制技术119
2.3.9 柴油机燃油喷射系统的电子控制技术130 2.3.10 电子节气门技术136
2.3.11 陶瓷发动机140
2.3 发动机节能技术57
2.3.12 EcoBoost发动机技术144
2.3.1 发动机稀燃技术57
2.3.2 发动机的增压技术68
4.8 轮胎的合理使用与节油269
4.9 汽车的合理维护与节油272
4.9.1 发动机维护与节油272
4.9.2 汽车底盘维护与节油278
4.9.1 发动机维护与节油272
4.9.2 汽车底盘维护与节油278
第5章 代用燃料汽车282
5.1 天然气汽车282
5.2 液化石油气汽车319 5.3 醇类燃料汽车330 5.4 电动汽车347 5.5 混合动力汽车HEV371 5.6 太阳能汽车392
4.4 合理选择运行速度232
4.5 合理控制行车温度234
4.6 汽车滑行与节油237
4.7 燃料和润滑油的合理使用与节油239
4.7.1 内燃机燃油性能及合理选用239
4.7.2 车用润滑油的性能及合理选用248
4.7.1 内燃机燃油性能及合理选用239
4.7.2 车用润滑油的性能及合理选用248
2.2.3 可燃混合气含量与发动机工况的合理匹配26
2.2.4 提高循环热效率48
2.2.5 提高发动机的压缩比55
2.3 发动机节能技术57
2.3.1 发动机稀燃技术57
2.3.2 发动机的增压技术68 2.3.3 燃油掺水节油技术83 2.3.4 发动机可变气缸排量技术89 2.3.5 发动机可变配气正时技术92 2.3.6 可变进气歧管技术107 2.3.7 可变压缩比技术113
汽车节能技术电子教案3版第一章
《乘用车燃料消耗量限值》分两个阶段实施
• 对于新开发车型，第一阶段的执行日期为 2005年7月1日。
• 第二阶段的执行日期为2008年1月1日，不符合该 标准的车辆国家将不予与认证，从而从总体上控 制了我国汽车燃料消耗，促进了汽车燃料经济性 的提高。
2010年12月，《第三阶段乘用车燃料消耗量评价方法及指标》草案正式出 台。
表1-3 日本燃料经济性改善目标（L/100km）
为了大幅度推进新能源汽车的广泛应用，日本从2009年四月初对新能 源汽车实施“绿色税制“的优惠税制，像纯电动汽车、清洁柴油车、 混合动力车这一类被定义为“新一代的汽车”同天然气燃料汽车以及 获得国家标准的“低排放““低消耗“的车辆均可以适用这绿色优惠 税制。
节能从某种意义上说，也是最便宜、最迅速地获得能源供 应的“新能源”。世界各工业发达国家都非常重视节能工 作。
1.2 国内外汽车节能概况
受石油危机的影响，汽车节油工作受到了世界 各国的普遍重视，许多国家都把节能作为一项国策。
美国
美国政府1975年制定了强制性汽车燃油效率政策，同年， 美国国会通过了能源政策与控制法案，并制定出机动车燃 油公告及燃油节约法规，即《企业平均燃料经济性》法规， 简称CAF（Corporative Average Fuel Economy）。
到2020、2030年时，中国的机动车燃料消耗量需求将分别达到 2.3亿吨和3.7亿吨，分别占当年全国石油总需求的57％和87％。 可见，汽车是消耗石油的大户。
根据国际能源机构的预测，到目前为止全球石油已探明可采石 油储量1.8亿万桶，这意味着按现有石油消费水平，世界石油仅 供开采46年。为了保证能源的可持续发展，只有尽可能地节约 能源，才能延缓石油枯竭的时间，并赢得充足的时间，以完成 新能源的替换工作。
《汽车节能技术》课件 第2章 汽车发动机节能技术
燃油经济性的影响因素相互制约☐图中显示完善的燃烧过程要求采用最佳的供油提前角方能使有效燃料消耗率最低，而此时NO x及HC排放并不是最低，推迟供油时间可以降低NO x及气缸最大爆发力，却使有效燃料消耗率、排气温度及HC排放增加。
一、影响汽车发动机热效率的因素☐汽油机定容加热循环的热效率：☐低速柴油机定压加热循环的热效率：☐高速柴油机混合加热循环的热效率：☐ε—压缩比，k—绝热指数，λ—压力升高比，ρ—预胀比。
影响汽车发动机热效率的因素☐三种理想循环热效率公式说明：⏹要提高发动机的热效率，应尽量提高压缩比ε和绝热指数k；⏹在混合加热循环中，当加热量和压缩比不变时，应尽量提高压力升高比λ(此时预胀比ρ下降)。
和节流损失泄漏损失机械损失等不可避免损失的存和节流损失、泄漏损失、机械损失等不可避免损失的存在，发动机的热效率远远小于理想循环的热效率。
32p s定容加热理想循环（Otto 循环）与实际加热循环Q 1Q 2压力升高比，Q11-2的压缩过程：绝热压缩；2-3的燃烧过程：等压加热；3-4的膨胀过程：绝热膨胀；4-1的排气过程：等容放热。
Q2Q1’’Q1’Q2实际循环的热效率发动机的有效功率各参数依次：汽缸数；气缸工作容积；燃料低热值；化的表达式为：充满气缸工作容积的气体质量的比值，用同样大小气缸容积下，进入气缸实际空气量增多。
混合☐在高速可压缩的流动系统中，决定气流流动性质的重要参数是马赫数Ma，气流流动平均马赫数是进气门气流平均速度与该处音速之比，即：☐进气中气缸内的质量平衡关系为：☐联立可见☐由于近似关系：☐可见气流流动平均马赫数与气门直径的关系：试验数据说明在正常配气相位条件下当>05☐试验数据说明，在正常配气相位条件下，当Ma m>0.5左右，充量系数急剧下降。
可以看出，马赫数是一个反映充气效率流动损失而受到影响的参数，充气效率的高低决定于马赫数的大小。
设计发动机时，尽可能使马赫数在最高转速时不超过0.5。
汽车节能技术2(1)PPT课件
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第一节 影响燃油经济性的因素
（4）汽车的传动系对汽车的燃油经济性有重要影响。变速 器档位越多，不但汽车换档平顺，而且使发动机增加了处于 经济工况下运行的机会，有利于提高燃油经济性。因此现代 汽车都是趋向于5档或以上变速器，或者采用无极变速，保证 在任何条件下具有使发动机在最经济工况下工作的可能性。 在速度不变的情况下，接合高速档时，传动比小发动机转速 低，接合低速档时，传动比大相应的发动机转速高。由发动 机负荷特性可知，当发动机负荷相同时，一般是转速越低燃 油消耗率越小。在一定的行驶条件下，传动系的速比越小， 汽车的燃油经济性越高，因此汽车的经济行驶都在高档位。
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第一节 影响燃油经济性的因素
汽车燃油经济性是在保证汽车动力性、排放性的基础上， 以尽可能少的燃油消耗行驶的能力。 在我国和欧洲，燃油经济性通常用一定运行工况下汽车行驶百 公里的燃油消耗量或一定燃油量使汽车行驶的里程来衡量。 它表示汽车在一定使用条件下，以最小的燃油消耗量完成一定 行驶里程数的能力。 车燃油经济性有两种测定法：一是行驶试验法；另一种是在平 坦道路上和一定条件下进行等速油耗试验。
.
第一节 影响燃油经济性的因素
要解决豪华型轿车在低工况下的燃油经济性问题，最 有效的办法是缩小低工况下发动机实际功率和标定功率之间 的差别，从而提高发动机的负荷率。
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第一节 影响燃油经济性的因素
（2）汽车质量越大滚动阻力越大，滚动阻力越大耗油越大， 这是一个常识。减少汽车装备重量，提高汽车装载重量，可以 减少运载物体单位重量的燃油消耗，也就是提高了汽车的燃油 经济性。这里的“重量”也就是指汽车技术指标中的“质量” 概念，常见的汽车“装备质量”和“装载质量”，也就是指重 量。 减少汽车尺寸和质量是提高燃油经济性的有效措施，汽车要 合理设计和精心地计算分析，要采用高强度材料和轻质材料。 统计表明，整车质量为1360kg的汽车，当汽车总质量减少 10%，油耗降低8.8%。
第一节 影响燃油经济性的因素
（4）汽车的传动系对汽车的燃油经济性有重要影响。变速 器档位越多，不但汽车换档平顺，而且使发动机增加了处于 经济工况下运行的机会，有利于提高燃油经济性。因此现代 汽车都是趋向于5档或以上变速器，或者采用无极变速，保证 在任何条件下具有使发动机在最经济工况下工作的可能性。 在速度不变的情况下，接合高速档时，传动比小发动机转速 低，接合低速档时，传动比大相应的发动机转速高。由发动 机负荷特性可知，当发动机负荷相同时，一般是转速越低燃 油消耗率越小。在一定的行驶条件下，传动系的速比越小， 汽车的燃油经济性越高，因此汽车的经济行驶都在高档位。
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第一节 影响燃油经济性的因素
汽车燃油经济性是在保证汽车动力性、排放性的基础上， 以尽可能少的燃油消耗行驶的能力。 在我国和欧洲，燃油经济性通常用一定运行工况下汽车行驶百 公里的燃油消耗量或一定燃油量使汽车行驶的里程来衡量。 它表示汽车在一定使用条件下，以最小的燃油消耗量完成一定 行驶里程数的能力。 车燃油经济性有两种测定法：一是行驶试验法；另一种是在平 坦道路上和一定条件下进行等速油耗试验。
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第一节 影响燃油经济性的因素
要解决豪华型轿车在低工况下的燃油经济性问题，最 有效的办法是缩小低工况下发动机实际功率和标定功率之间 的差别，从而提高发动机的负荷率。
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第一节 影响燃油经济性的因素
（2）汽车质量越大滚动阻力越大，滚动阻力越大耗油越大， 这是一个常识。减少汽车装备重量，提高汽车装载重量，可以 减少运载物体单位重量的燃油消耗，也就是提高了汽车的燃油 经济性。这里的“重量”也就是指汽车技术指标中的“质量” 概念，常见的汽车“装备质量”和“装载质量”，也就是指重 量。 减少汽车尺寸和质量是提高燃油经济性的有效措施，汽车要 合理设计和精心地计算分析，要采用高强度材料和轻质材料。 统计表明，整车质量为1360kg的汽车，当汽车总质量减少 10%，油耗降低8.8%。
汽车节能技术与原理二
3.2.8 润滑油的使用
3.2.9 辅助设备
3.2 整车的节能技术
表3-1 汽车结构因素改进对提高燃油经济性的作用
3.2.1 改进传动系统
1.多轴驱动汽车驱动轴的自由离合
2.采用机械多档变速器 3.采用无级变速器 4.使用超速档
1.多轴驱动汽车驱动轴的自由离合
2)消除了机件空转，延长其使用寿命。
3.采用无级变速器
(1)液力自动变速器(HAT) 液力自动变速器技术已十分成熟，应
用最为广泛，目前占据着自动变速系统的主导地位。 (2)机械无级自动变速器(CVT) 机械式无级变速器是20世纪70年 代中后期，由荷兰的Van Doorne’s Transmission b.v.公司(简称V DT)研制成功的(所以也称为VDT-CVT变速器)，并于1987年开始 投放市场。
图3-3 汽油发动机万有特性曲线
2.加速行驶工况燃油消耗量的计算
图3-4 加速过程中燃油消耗量计算
3.等减速行驶工况燃油消耗量的计算
4.怠速停车时的燃油消耗量计算
5.整个循环工况的百公里燃油消耗量
6.装有液力传动装置的汽车燃油经济性的计算
图3-5 发动机与液力变矩器的共同工作 曲线和发动机的每小时燃油消耗量曲线
6.装有液力传动装置的汽车燃油经济性的计算
图3-6 装有液力变矩器汽车的 ( )曲线
3.2 整车的节能技术
3.2.1 改进传动系统
3.2.2 减小汽车行驶阻力 3.2.3 减轻汽车整备质量 3.2.4 自动滑行超越离合器 3.2.5 磁粉式电磁离合器 3.2.6 车用自励式缓速器 3.2.7 汽车定压源能量回收系统
2)消除了机件空转，延长其使用寿命。
3)减少行车阻力，增加汽车的滑行能力。
《汽车电子控制技术(第3版)》第2章 发动机电子控制系统
间接检测方式又可分为速度-密度（Speed Density）方 式和节气门-速度（Throttle speed）方式。速度-密度方式根 据进气管绝对压力和发动机转速计量发动机每循环的进气量， 而节气门-速度方式则根据节气门开度和发动机转速计量发动 机每循环的进气量，从而计算所需的喷油量。
间接测量常用进气歧管绝对压力式，即采用进气歧管绝 对压力传感器测量进气管的绝对压力以确定进气量。该系统 亦称为D型燃油喷射系统（D为德文压力Druck的字头）。
（13）空挡起动开关信号（Neutral Start Switch，NSW）： 在选装自动变速器的汽车上，用于检测自动变速器的挡位选 择开关是否处于空挡位置。
2. ECU
ECU又称 为电子控 制单元或 电子控制 组件，俗 称电脑。
ECU用于接收各种传感器和控制开关输入的发动机工 况信号，根据ECU内部预先编制的控制程序和存储的试验 数据，通过数学计算和逻辑判断确定适应发动机工况的喷 油时间和点火提前角等参数，并将这些参数转换为电信号 控制各种执行元件动作，从而使发动机保持最佳运行状态。
发动机传感器及开关信号的主要功用如下所述。
（1）空气流量传感器（Air Flow Sensor，AFS）或歧管压 力传感器（Manifold Absolute Pressure Sensor，MAP）： 用于检测吸入发动机气缸的进气量。AFS能直接检测发动机 的进气量，MAP只能间接测量发动机的进气量。
教学提示：汽车电子控制技术最早应用于发动机的 控制。发动机电子控制技术的广泛应用，极大地提 高了汽车发动机的技术性能。
教学要求：本章主要介绍电子控制技术在汽车发动 机上的应用。重点内容是电子控制汽油喷射技术、 电子控制点火技术以及发动机辅助控制技术。要求 学生了解控制原理，熟悉系统组成和工作特性。
间接测量常用进气歧管绝对压力式，即采用进气歧管绝 对压力传感器测量进气管的绝对压力以确定进气量。该系统 亦称为D型燃油喷射系统（D为德文压力Druck的字头）。
（13）空挡起动开关信号（Neutral Start Switch，NSW）： 在选装自动变速器的汽车上，用于检测自动变速器的挡位选 择开关是否处于空挡位置。
2. ECU
ECU又称 为电子控 制单元或 电子控制 组件，俗 称电脑。
ECU用于接收各种传感器和控制开关输入的发动机工 况信号，根据ECU内部预先编制的控制程序和存储的试验 数据，通过数学计算和逻辑判断确定适应发动机工况的喷 油时间和点火提前角等参数，并将这些参数转换为电信号 控制各种执行元件动作，从而使发动机保持最佳运行状态。
发动机传感器及开关信号的主要功用如下所述。
（1）空气流量传感器（Air Flow Sensor，AFS）或歧管压 力传感器（Manifold Absolute Pressure Sensor，MAP）： 用于检测吸入发动机气缸的进气量。AFS能直接检测发动机 的进气量，MAP只能间接测量发动机的进气量。
教学提示：汽车电子控制技术最早应用于发动机的 控制。发动机电子控制技术的广泛应用，极大地提 高了汽车发动机的技术性能。
教学要求：本章主要介绍电子控制技术在汽车发动 机上的应用。重点内容是电子控制汽油喷射技术、 电子控制点火技术以及发动机辅助控制技术。要求 学生了解控制原理，熟悉系统组成和工作特性。
汽车节能技术第2章发动机的节能原理与技术
力机械最本质的体现。
2.2 发动机的节能原理与途径
2.2.4提高循环热 效率
导致热效率 t
下降的因素： 1）工质向外传热
的损失
约损失6%
2.2 发动机的节能原理与途径
2.2.4提高循环热效率
导致热效率 t 下降的因素：
2）早燃损失及后燃损失 3）换气损失 4）不完全燃烧损失 5）缸内流动损失 6）工质泄露损失
4)化油器。多喉管式
2.2.1提高充气效率
2.减小对新鲜充气量的加热
增压发动机的燃烧室扫气、油冷活塞、， 柴油机进、排气管分v别置于缸盖两侧等措 施，都有利于减小对新鲜充气量的加热， 具有节能效果。
2.2.1提高充气效率
3.减小排气系统的阻力
减小排气系统中排气门座、排气道、排气 管、消声器的阻力，v对降低排气压力p、 减少排气损失均有利。
• 在实际应用中，当汽车等功率运行时，驾驶 员应尽量使用高速档，以便节油。汽油机变 负菏时，平均耗油率偏高．
2.1.3发动机特性
3.发动机的万有特性
万有特性曲线最内层 燃油消耗率be最低， 越向外燃油消耗率be 值越高，我们希望最 低油耗率be区域越宽 越好。
• 柴油机万有特性具有以下特点：最低耗油 率偏低，经济区域较宽；等耗油率曲线在 高、低速均不收敛，变化比较平坦。
2.2 发动机的节能原理与途径
2.2.2提高发动机机械效率
发动机机械效率：
Pe------有效功率 Pi------发动机指示功率 Pm------发动机机械损失功率
m
Pe Pi
1
Pm Pi
试验研究表明，当减少总摩擦损失的17%~21% 时，，可以提高整机经济性3%~7%。
2.2 发动机的节能原理与途径
2.2 发动机的节能原理与途径
2.2.4提高循环热 效率
导致热效率 t
下降的因素： 1）工质向外传热
的损失
约损失6%
2.2 发动机的节能原理与途径
2.2.4提高循环热效率
导致热效率 t 下降的因素：
2）早燃损失及后燃损失 3）换气损失 4）不完全燃烧损失 5）缸内流动损失 6）工质泄露损失
4)化油器。多喉管式
2.2.1提高充气效率
2.减小对新鲜充气量的加热
增压发动机的燃烧室扫气、油冷活塞、， 柴油机进、排气管分v别置于缸盖两侧等措 施，都有利于减小对新鲜充气量的加热， 具有节能效果。
2.2.1提高充气效率
3.减小排气系统的阻力
减小排气系统中排气门座、排气道、排气 管、消声器的阻力，v对降低排气压力p、 减少排气损失均有利。
• 在实际应用中，当汽车等功率运行时，驾驶 员应尽量使用高速档，以便节油。汽油机变 负菏时，平均耗油率偏高．
2.1.3发动机特性
3.发动机的万有特性
万有特性曲线最内层 燃油消耗率be最低， 越向外燃油消耗率be 值越高，我们希望最 低油耗率be区域越宽 越好。
• 柴油机万有特性具有以下特点：最低耗油 率偏低，经济区域较宽；等耗油率曲线在 高、低速均不收敛，变化比较平坦。
2.2 发动机的节能原理与途径
2.2.2提高发动机机械效率
发动机机械效率：
Pe------有效功率 Pi------发动机指示功率 Pm------发动机机械损失功率
m
Pe Pi
1
Pm Pi
试验研究表明，当减少总摩擦损失的17%~21% 时，，可以提高整机经济性3%~7%。
2.2 发动机的节能原理与途径
第2章发动机的节能原理与技术
第2章发动机的节能原理与技术2.1 发动机的工作性能及评价指标2.1.1 发动机的工作性能发动机的工作性能包括动力性、经济性、运转性能和可靠性等几个方面。
其中动力性和经济性与节能的关系最为密切，也是发动机最为重要的两个性能，它们相互联系又相互制约。
在研究节能技术时，只有在满足动力性要求的前提下，经济性才有意义。
2.1.2 发动机的性能指标发动机性能指标主要有动力性能指标、经济性能指标及运转性能指标。
发动机的动力性和经济性指标又分为有效性能指标和指示性能指标两种。
1.指示性能指标2.有效性能指标3.有效功率4.有效转矩5.燃油消耗率6.运转性能指标（1）排气品质（2）噪声（3）起动性能2.1.3 发动机特性发动机的性能特性包括速度特性、负荷特性、万有特性等。
1.发动机的速度特性（1）汽油机的速度特性（2）柴油机的速度特性2.发动机的负荷特性3.发动机的万有特性（1）汽油机的万有特性（2）柴油机的万有特性2.2 发动机的节能原理与途径2.2.1 提高充气效率要提高充气效率ηv，需要改进内燃机的换气过程（包括进、排气过程）。
具体应从改进气门配气机构、凸轮外形、配气相位及减少进排气管道流动阻力等方面着手。
1.减少进气系统的流动损失（1）减少进气门座处的流动损失为了减少进气门座处的流动损失，可采取以下措施：1）增大进气门直径，选择合适的排气门直径。
2）增加节气门的数目。
3）改善进气门处流体动力性能，减少气门处流动损失。
4）采取较小的S/D值（短行程）。
（2）减小整个进气管道的流动阻力为了提高充气效率ηv，还要注意减小进气管、进气道、中间冷却器（增压发动机）、化油器（化油器式汽油机）、空气滤清器的阻力。
1）进气道。
2）进气管。
3）空气滤清器。
4）化油器。
2.减小对新鲜充气量的加热3.减小排气系统的阻力4.合理地选择配气相位（1）进气门迟关角（2）进、排气门重叠角的影响（3）排气提前角（4）配气相位的选择配气相位是否合理，应根据发动机的高速性能来决定，主要从以下几个方面综合评定：1）充气效率高，以保证发动机的动力性能。
《节能原理与技术》课件
节能的定义：减少能源消耗， 提高能源利用效率
节能技术：包括节能建筑、 节能交通、节能照明等
节能措施：包括节能政策、 节能教育、节能宣传等
节能原理的基本概念
节能原理：通过减少能源消耗， 提高能源利用效率，实现节能减 排
能源利用效率：指单位能源消耗 所能获得的有用能源量
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耗
混合动力汽 车：结合内 燃机和电动 机，提高燃
油效率
节能轮胎： 降低滚动阻 力，减少油
耗
节能驾驶技 术：合理控 制车速和加 速，减少燃
油消耗
公共交通： 鼓励使用公 共交通工具， 减少私家车 使用，降低
交通能耗
智能交通系 统：优化交 通流量，减 少拥堵，降
低能耗
其他领域节能技术
建筑节能技术：如保温材料、 太阳能利用等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
按照应用领域分类：如建筑节能 技术、交通节能技术、工业节能 技术等
按照节能效果分类：如高效节能 技术、中效节能技术、低效节能 技术等
常见节能技术介绍
节能照明技术：如LED照明、太阳 能照明等
节能建筑技术：如绿色建筑、节能 建筑材料等
节能交通技术：如电动汽车、公共 交通等
节能家电技术：如节能冰箱、节能 洗衣机等
节能工业技术：如节能生产工艺、 节能设备等
节能农业技术：如节水灌溉、节能 农业机械等
节能技术的选择与应用
节能技术的分类：包括节能技 术、节能材料、节能设备等
节能技术的选择：根据实际需 求和经济性进行选择
节能技术的应用：在生产、生 活、建筑等领域的应用
节能技术的发展趋势：智能化、 高效化、环保化等
节能技术：包括节能建筑、 节能交通、节能照明等
节能措施：包括节能政策、 节能教育、节能宣传等
节能原理的基本概念
节能原理：通过减少能源消耗， 提高能源利用效率，实现节能减 排
能源利用效率：指单位能源消耗 所能获得的有用能源量
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耗
混合动力汽 车：结合内 燃机和电动 机，提高燃
油效率
节能轮胎： 降低滚动阻 力，减少油
耗
节能驾驶技 术：合理控 制车速和加 速，减少燃
油消耗
公共交通： 鼓励使用公 共交通工具， 减少私家车 使用，降低
交通能耗
智能交通系 统：优化交 通流量，减 少拥堵，降
低能耗
其他领域节能技术
建筑节能技术：如保温材料、 太阳能利用等
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添加标题
按照应用领域分类：如建筑节能 技术、交通节能技术、工业节能 技术等
按照节能效果分类：如高效节能 技术、中效节能技术、低效节能 技术等
常见节能技术介绍
节能照明技术：如LED照明、太阳 能照明等
节能建筑技术：如绿色建筑、节能 建筑材料等
节能交通技术：如电动汽车、公共 交通等
节能家电技术：如节能冰箱、节能 洗衣机等
节能工业技术：如节能生产工艺、 节能设备等
节能农业技术：如节水灌溉、节能 农业机械等
节能技术的选择与应用
节能技术的分类：包括节能技 术、节能材料、节能设备等
节能技术的选择：根据实际需 求和经济性进行选择
节能技术的应用：在生产、生 活、建筑等领域的应用
节能技术的发展趋势：智能化、 高效化、环保化等
汽车构造与原理第3版(上册 发动机) 教学课件 ppt 作者 蔡兴旺 主编 项目2 发动机的总体结构原理认识
T2 1 T1
项目2 发动机的总体结构原理认识
压缩比：
Va——气缸总容积； Vc——气缸燃烧室容积。
项目2 发动机的总体结构原理认识
示功图
图 1-4
四冲程发动机示功图
项目2 发动机的总体结构原理认识 2. 多缸四冲程汽油机结构与工作特点
项目2 发动机的总体结构原理认识
工作过程分析
（3）压缩行程的作用： 一是提高进入气 缸内混合气的压力和温度；二是可以有效 提高发动机的燃烧热效率。
项目2 发动机的总体结构原理认识
项目2 发动机的总体 结构原理认识
项目2 发动机的总体结构原理认识
教学目标要求、重点与难点
项目2 发动机的总体结构原理认识
任务2.1 汽油机起动困难的故障诊断 2.1.1 汽油机起动困难的故障案例
项目2 发动机的总体结构原理认识
2.1.3 汽油机基本结构与工作原理 1. 单缸四冲程汽油机基本结构及工作原理
项目2 发动机的总体结构原理认识 项目小结
1. 内燃机是将燃料在气缸内燃烧所产生的热 能转化为机械能的机器，它具有热效率高、 体积小、质量轻、便于移动和起动性好等优 点。现代汽车发动机基本都采用内燃机。
项目2 发动机的总体结构原理认识
2. 汽车发动机总体结构由机体组件、曲柄连 杆机构、换气系统、燃油系统、润滑系统、 冷却系统、点火系统（汽油机）和起动系统 所组成。 3. 四冲程发动机是活塞在气缸内上、下止点 间往复移动四个行程，完成进气、压缩、作 功、排气一个工作循环的发动机。
T2 1 T1
项目2 发动机的总体结构原理认识 2.1.4 汽车发动机的总体组成
焕气系统 燃料系统 点火系统 冷却系统 机体组件
曲柄连 杆机构 润滑系统 启动系统
汽车节能技术2
率定义为在一个确定的发动机转速下实际负荷跟
该转速下的最大负荷的比值；
最佳燃油经济性出现在一个很小的发动机转
速区域内，而在此区域内燃油经济性最佳的负荷
率大致为80~90%；
燃油经济性最佳的转速区域，在现代轿车柴
油机中是2500r/min上下的中速範围，在汽油机中
则在较低的转速範围，即2000r/min左右；
在与汽车相关的辅助设施及维修方面，改
善道路设施与公路结构最优化很重要。而 改进汽车传统的检修方式，用计算机诊断 系统达到汽车的修理合理化和检查修理方 式合理化，对于汽车有效地提高燃烧效率 很有帮助。同时，汽车维修设备质量的高 低、修理技术水平的好坏也会对汽车油耗 产生直接的影响。
在汽车使用环节，节油的途径与措施主要 有两个方面。
汽车在接近于低速的中等车速行驶时燃油消耗量 最低；高速时随车速的增加百公里燃油消耗量迅 速加大，这是因为高速行驶时，虽然发动机的负 荷率较高，但汽车的行驶阻力增加很多而导致百 公里燃油消耗量增加的缘故。同时，汽车在行驶 时，挡位选择也很重要。在一定道路上，汽车用 不同的挡位行驶，燃油消耗量是不一样的。在同 一道路条件与车速下，虽然发动机发出的功率相 同，但挡位越低，后备功率越大，发动机的负荷 率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量越 大，而使用高挡时的情况则相反。另外，汽车的 调整与保养也会影响到发动机的性能与汽车行驶 阻力，所以对百公里油耗有相当影响。
比比汽油机要高得多，因此柴油机比汽油
机的油耗要低得多。试验和使用证明，一
般装备柴油发动机的轿车比装备汽油发动
机的轿车节油18%左右，柴油发动机载货
汽车比汽油发动机载货车
和轿车的柴油化进程，在总质量为2t～5t的
载货汽车中，德国有95%左右已用柴油机，
汽车节能技术与原理
3. 石油消费快速增长
万吨 30,000
25,000
纯出口国
国内消费量
年均增长率6.7% 年均增长1173万吨
20,000 原油生产量
15,000
进口量
10,000
出口量
纯进口国
5,000
年均增长率2.0% 年均增长119万吨
2009年石油的进口量，2.03亿吨 依存度：51.3％
0 80
82
84
➢发动机节能技术 ➢底盘节能技术 ➢车身节能技术 ➢使用节能技术
2）发动机节能途径
提高充量系数 废气涡轮增压 汽油机稀薄燃烧 汽油机燃油喷射与点火系统电子控制 柴油机燃油喷射系统电子控制 发动机其他节能技术
3）汽车底盘节能途径
汽车传动系与发动机匹配 自动变速器 超越离合器 制动能量回收
开源
•汽柴油消费结构调整 •发展新型汽车替代燃料
6. 汽车能源节流－汽车节能
某重卡，满载36.3吨 每小时消耗能源400kW.h
克服空气阻力导致能 量占损失21%
发动机及附件能耗占 60%
克服轮胎滚动阻力导 致能量占损失13%
传动系统损 失占2%
辅助载荷导致能 量损失占4%
1）影响汽车燃料经济性主要因素及节能途径
非连续可变气门升程， 汽油缸内直喷 涡轮增压及小型化
2.3%
1,522.5 轻量化-1%
0.3%
427
2.3%
1,638 风阻降低-10%
1.5%
476
3.5%
4,515 低滚阻轮胎
2.0%
371
连续可变气门升程，
4.8%
1,911 轻量化-5%
3.3%
2,506
《汽车节能技术》课件
1
未来发展趋势
汽车节能技术将继续发展，未来将出现更先进、更智能、更清洁的汽车。
2
社会意义
汽车节能技术可以降低能源消耗和环境污染，实现可持续发展和资源共享。
汽车节能技术
交通排放对环境造成了不可逆转的影响，而汽车节能技术可以为环境保护和 可持续发展做出贡献。本课件将为您介绍汽车节能技术的相关内容。
简介
1
发展历程
2
汽车节能技术从简单的轻量化设计到 复杂的电力驱动系统和智能驾驶技术，
经历了漫长的发展历程。
重要性
汽车节能可以降低能源消耗、减少环 境污染、提高驾驶安全性和舒适度。
节油技术
空气动力学设计
通过稳定的空气气流设计，降 低汽车的气动阻力，从而提高 油耗效率。
轻量化结构材料
采用更轻量的材料，如铝、碳 纤维、镁合金等，可以降低车 辆重量，减少油耗。
发动机优化设计
通过改进发动机工艺、燃烧室 和气缸重量等，提高燃油燃烧 效率，减少能源浪费。
变速器设计
采用更高级别和更智能的变速 器，调整车速和转速，提高驾 驶者的舒适度，并降低油耗。
智能行车辅助系统
具有自动变道、跟车巡航、自 动刹车、车道保持等功能，提 高驾驶的安全性和舒适度。
智能导航系统
车辆定位、路线规划和交通信 息显示等功能，可帮助驾驶者 更快速、便捷地到达目的地。
智能车联网
将汽车和互联网联系在一起， 实现车-车、车-人、车-路、车物的智能互联，提高驾驶者的 体验和车辆的效率。
新能源汽车技术
混合动力技术
结合传统发动机和电动机，可以降低汽车燃油消耗和排放，并提高动力性能。
燃料电池技术
利用氢气和氧气的化学反应，生成电力驱动车辆，不产生尾气和污染物，是一种理想的清洁 能源。
未来发展趋势
汽车节能技术将继续发展，未来将出现更先进、更智能、更清洁的汽车。
2
社会意义
汽车节能技术可以降低能源消耗和环境污染，实现可持续发展和资源共享。
汽车节能技术
交通排放对环境造成了不可逆转的影响，而汽车节能技术可以为环境保护和 可持续发展做出贡献。本课件将为您介绍汽车节能技术的相关内容。
简介
1
发展历程
2
汽车节能技术从简单的轻量化设计到 复杂的电力驱动系统和智能驾驶技术，
经历了漫长的发展历程。
重要性
汽车节能可以降低能源消耗、减少环 境污染、提高驾驶安全性和舒适度。
节油技术
空气动力学设计
通过稳定的空气气流设计，降 低汽车的气动阻力，从而提高 油耗效率。
轻量化结构材料
采用更轻量的材料，如铝、碳 纤维、镁合金等，可以降低车 辆重量，减少油耗。
发动机优化设计
通过改进发动机工艺、燃烧室 和气缸重量等，提高燃油燃烧 效率，减少能源浪费。
变速器设计
采用更高级别和更智能的变速 器，调整车速和转速，提高驾 驶者的舒适度，并降低油耗。
智能行车辅助系统
具有自动变道、跟车巡航、自 动刹车、车道保持等功能，提 高驾驶的安全性和舒适度。
智能导航系统
车辆定位、路线规划和交通信 息显示等功能，可帮助驾驶者 更快速、便捷地到达目的地。
智能车联网
将汽车和互联网联系在一起， 实现车-车、车-人、车-路、车物的智能互联，提高驾驶者的 体验和车辆的效率。
新能源汽车技术
混合动力技术
结合传统发动机和电动机，可以降低汽车燃油消耗和排放，并提高动力性能。
燃料电池技术
利用氢气和氧气的化学反应，生成电力驱动车辆，不产生尾气和污染物，是一种理想的清洁 能源。
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式发中动机为的常机系械数效；率p；m为eα为发K混动1和机V气的的充i 过气m量效(M空率P气；a系) 为数发。动机的指示热（效2率-3）； 为
K1
V
i
m
（2）有效转矩
发动机通过飞轮对外输出的转矩称为发动机的有效转矩， 以 表示，单位为牛顿米（Nm）。有效转矩与外界施加于发
动T机e 曲轴上的阻力矩相平衡，可以用测功机来测定发动机的
2.1.2 发动机的性能指标
➢发动机性能指标所包含的内容很广泛，主要有动力性能指标、经济性能指 标及运转性能指标。发动机的动力性和经济性指标有指示性和有效性指标两 种。
1、指示性能指标 ➢以工质在气缸内对活塞所作的功作为计算基准的指标称为指示性能指标， 简称指示指标。指示指标不受动力输出过程中机械摩擦和附件消耗等各种外 来因素的影响，直接反映由燃烧到热功转换的工作循环进行的好坏，因而在 发动机工作过程的分析研究中得到广泛应用。
2.1.3 发动机特性
1.发动机的速度特性 2.发动机的负荷特性 3.发动机的万有特性
1. 发动机的速度特性
➢
发动机的有效功率Pe 、有效转矩Te 和燃油消耗率ge 随曲轴转速n 变化的
规律，叫做发动机的速度特性。而三者随曲轴转速变化的关系曲线，称做一
定油门开度下的发动机的速度特性曲线。
➢ 当节气门开度最大时它开度情况下所得到的特性曲线称之为部分特性曲线。
式中 为有效Pe转矩T（e 2N6m0n）；10为－3曲轴9转T5e速5n0（r（/mkinw））。
（2-1）
Te
n
根据发动机原理，有效功率也可按下式计算：
Pe
iVh pmen
30
(kW)
（2-2）
式中 为发动机的气缸数； 是每个气缸的工作容积（L）； 表示
完量成内一燃所个机谓工动平作力i均循性有环能效的的压冲一力程个即数 常为； 用单P指m位e 为标V气h发，缸动可工机用作的下容平式积均计所有算输效：出压的力有（效M功Pa，）它。是衡
2.1 发动机工作性能及评价指标
2.1.1 发动机的工作性能 2.1.2 发动机的性能指标 2.1.3 发动机特性
2.1.1 发动机的工作性能
发动机的工作性能包括动力性、经济性、运转性能和 可靠性等几个方面。其中动力性和经济性与节能的关系最 为密切，也是发动机最为重要的两个性能，它们相互联系， 又相互制约。在研究节能技术时，只有在满足动力性要求 的前提下，经济性才有意义。
2、有效性能指标 ➢以发动机曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标，简称有效指标。 有效指标被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣，因而在生产实践中获 得广泛应用。发动机的有效性能指标主要包括发动机的有效功率、有效转矩 和燃油消耗率。
（1）有效功率
发动机通过飞轮对外输出的功率，称为发动机的有效功率，用Pe表 示，单位为千瓦（kw）。它等于有效转矩与曲轴转角速度的乘积。发动 机的有效功率可以用台架试验来测定，也可以用测功机测定有效转矩和 曲轴转角速度，然后用下面的公式计算发动机的有效功率
2.11
0.16
0.25
排气颗 粒
0.08
0.05
（2）噪声
汽车噪声是城市的主要噪声源之一，发动机又是汽车的主要噪声源， 所以我们必须严格控制发动机噪声。我国的噪声标准中规定，客车车内 噪声级不得高于82分贝（dB）,汽车驾驶员耳旁的噪声级应不大于90分贝 （dB）。
（3）起动性能
发动机起动性能的好坏除与发动机的结构有关外，还与发动机工作 过程相联系，它直接影响汽车的机动性能、操作者的安全和劳动强度。 起动性能好的发动机在低温情况下能可靠起动，起动迅速，起动消耗的 功率小。我国国家标准规定，不采用特殊的低温起动措施，汽油机在－ 10℃、柴油机在－5℃以上的气温条件下起动发动机，15秒以内发动机要 能自行运转。
图2-1 汽油机不同节气门开度(全、 中、小负荷)时的速度特性曲线
➢ (2)柴油机的速度特性 测定柴油机速度特性时，除保持油量调节拉杆 位置不变外，各工况均须调整到各自的最佳供油提前角。
有效转矩。
（3）燃油消耗率
发动机每发出1千瓦（kW）的有效功率，在1小时（h）内所消耗的 燃油的质量（以克（g）为单位），称为燃油消耗率，用ge表示。显然，
燃油消耗率越低，发动机的经济性越好。燃油消耗率可按下列公式计算：
测定式；中为发g 动e为机发QP的动et 有机效1在0功（单3 率位g （/时kk间WW内） h的。) 燃油消耗量（kg/（h）2-，4）可通过试验
发动机排出的有害排放物主要有氮氧化合物（NOx）、碳氢化合物（HC）、 一氧化碳（CO）和一些排气颗粒。美国联邦汽车排放法规FTP是目前世界上最 严格的标准，它规定1994年后轿车的排放必须满足下列标准：
g/mile g/km
表2-1 美国联邦汽车排放法规（FTP）
CO
CH
NOx
3.4
0.25
0.4
➢ 由于节气门的开度可以无限变化，所以部分特性曲线有无数条，而外特性曲线只有一 条。
➢ 发动机的外特性是在发动机最好的工作状态下能使发动机发出最大功率的情况下测出 来的，所以它代表了发动机所具有的最高性能（燃油消耗率除外）。
(1)汽油机的速度特性 测定汽油机速度特性曲线时，除了保持节气门开 度不变以外，各工况均需调整到最佳点火提前角，而过量空气系数则要 按理想值来制备。
燃油消耗Q率t 也可按下式计算：
Pe
式中 为ge所燃3.i用6m燃W10料6j 的(g热/ k值W（ hk)J/kg）。
Wj
（2-5）
3、运转性能指标
发动机的运转性能指标主要指排气品质、噪声、起动性能等。由于这些性能 不仅与使用者利益相关，更关系到人类的健康，因此必须指定共同遵守的统一标 准，并给予严格控制，发动机的节能技术也必须首先遵守这一标准。 （1）排气品质
汽车节能技术与原理
➢第1章 概述 ➢第2章 发动机的节能原理与技术 ➢第3章 整车的节能原理与技术 ➢第4章 汽车使用节能技术 ➢第5章 代用燃料汽车
第2章 发动机的节能原理与技术
2.1 发动机的工作性能及评价指标 2.2 发动机的节能原理与途径 2.3 发动机节能技术 2.4 发动机的节能装置