汽车节能技术

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
燃油经济性影响因素
各种汽车的燃油经济性是有差异的，影响汽车燃油经济性的 重要因素是发动机性能，但还有其它因素影响，包括汽车的构 造、驾驶技术和道路情况等。 （1）目前国内的轿车发动机都是高速汽油发动机，发动机的 热效率越高燃油利用率越高，也就越省油。而发动机的热效率 随压缩比的增加而增加，现在轿车汽油发动机压缩比一般在 9.3-10.5之间。同时，还采用配气系统可变装置（可变气门升 程、可变凸轮轴转角、可变进气管长度等）和稀燃技术，来达 到节油目的。
附注∶加仑分为美加仑（u.s.gal）和英加仑（gal），
1美加仑=0.8327英加仑=3.7853升
1英里（mile）=1.609公里（km）
燃油经济性的指标
等速行驶燃油消耗量是指汽车在额定载荷下，以最高档在水平 良好路面上等速行驶100公里的燃油消耗量。一般乘用车的燃 油经济性指标常以等速行驶的百公里耗油量来表示。
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第二，优化和转移发动机的工况点。这是指尽可能地使发动机运行在 最低比油耗的工况区域。此举的节能潜力不可小看。混合动力车之所 以节能效果明显，也与此有关。从BMW公司2001年产320d手动变速 轿车4缸2.0升TDI柴油机的万有特性曲线可见： 在整个工况范围内， 只有一个极小的区域能够 达到最低燃油消耗率； 在同一台发动机中， 最高燃油消耗率可以达到 最低燃油消耗率的一倍， 甚至更多；
汽车节能技术2（1）
Automobile Energy Density Technology
第二章 汽车的节能技术
随着油价节节攀升和石油危机的到来，当今各国纷纷 制定出汽车的油耗标准，有的国家规定汽车油耗率必须 逐年降低，迫使汽车制造厂采取轿车小型化、减轻自重、 减小空气阻力、柴油机化、稀薄燃烧技术、分层燃烧技 术、润滑减磨、子午线轮胎、传动系统最佳匹配等许多 节油措施，使汽车的油耗大大降低。对我国而言，随着 汽车大规模进入家庭，私车保有量的日益增多，汽车节 油也显得越来越迫切。
第二节 发动机节能技术
第二节 发动机节能技术
为了提高发动机的热效率,关键是组织好进、排气过程、喷 油过程、燃烧过程，减少各种损失。主要措施有：提高压缩 比，稀燃技术，直喷技术，增压、中冷技术，可变进气技术， 改善进排气过程，改善混合气在气缸中的流动方式，改进点 火配置提高点火能量，优化燃烧过程，电控喷射技术，高压 共轨技术，绝热发动机技术等。
第一节 影响燃油经济性的因素
以上所述是理论，下面我们看看显示生活中的什么 情况影响油耗。
1、进气系统的故障，会导致油耗的增加；如空气滤 清器经久不换，导致进气不够，油耗一定会增加的；还 有，节流阀体很久没有清理，也会让油耗增加。
2、点火系统的故障比如火花塞有积碳。 3、油路故障，比如喷油嘴脏了，供油系统有问题等。
第一节 影响燃油经济性的因素
发动机的工作过程中影响油耗的两个最根本因素是 空燃比和发动机负荷，这两个值都有一个理论上的最 佳值，汽车在实际工作过程中，空燃比和发动机负荷 的实际值越接近理论值，汽车就越省油。发动机在负 荷为90%、过量空气系统为1.05时燃烧效率最高。发 动机负荷大家都比较了解，我再稍微解释一下空燃比， 这个参数实际上就是衡量混合器浓度的一个量，1为标 准浓度混合气，大于1的为偏稀，小于1偏浓。
汽车燃油消耗方程式
kg/100k
Q s3 .6 1 g e40 c G C D 2 A .1 1 V a 2 5 g G d daV t m
式中： ge ——燃油消耗率，g/（kW·h） Va ——车速，km/（h） ηc ——传动效率 G ——汽车质量，kg φ ——滚动系数 CD ——空气阻力系数 A ——迎风面积，m2 dVa ——直线行驶加速度m/S2
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（3）由于现代汽车速度的增高，汽车的外型对燃油经济性 也有重要影响，车速越快影响越大，这就是人们常说的“风 阻”。减小空气阻力主要是通过减少汽车的迎风面积和空气 阻力系数来实现，一般而言迎风面积取决于汽车的体积，空 气阻力取决于车身造型。为此，汽车车身紧凑化和流线型是 提高燃油经济性的途径。目前许多轿车的空气阻力系数在 0.28-0.3左右，对减少燃油消耗起到很大作用。
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2.2.1 发动机节能原理
1、汽油机的理想循环 --等容加热循环
1-2的压缩过程 绝热压缩；
2-3的燃烧过程 等容加热；
3-4的膨胀过程 绝热膨胀；
4-1的排气过程 等容放热。
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2、车用柴油机的理想循环 --混 合加热循环
1-2的压缩过程 绝热压缩； 2-3的燃烧过程 等容加热； 3-4的燃烧过程 等压加热； 4-5的膨胀过程 绝热膨胀； 5-1的排气过程 等容放热。 混合加热循环的热效率:
一般而言，与传统的化油器发动机相比，装用电控燃油喷射 系统的发动机功率提高5％一10％。燃料消耗降低5％一15％， 废气排放量减少20％；由于扭矩特性的明显改善，瞬时响应 快，汽车的加速性能大大提高，怠速平稳,冷车起动更容易， 暖机更迅速。
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2.2.3 稀燃技术
车用汽油机稀燃及实现技术稀燃是指发动机在空燃比Ａ/Ｆ大 于理论空燃比情况下的燃烧 .稀燃时 ,燃料可以燃烧完全 ,有害 排放物ＣＯ ,ＨＣ ,ＮＯＸ 和ＣＯ2 都较少 .由于稀燃时燃烧室 内的主要成份为Ｏ2和Ｎ2 ,它们的比热比较小 ,多变指数ｋ较 高 ,因而热效率高 ,燃油经济性好 .实现稀燃技术的关键是点火 瞬时在火花塞处形成易于着火的浓混合气 ,空燃比Ａ/Ｆ =1 2～ 1 3.5 ,其余处为稀薄混合气 .可以提高稀燃能力 ,缩短火焰 发展期和燃烧持续时间 ,但稀燃使火焰传播速度变慢 .因此 ,应 采取相应的措施来促进缸内混合气分层及加快火焰的传播 。
一般来说，提高发动机负荷率可以提高燃油经济性。
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普及型轿车对最高车速的要求较低，那怕是装备一台标定 功率只有30kW左右的发动机也可以勉强过得去，可是豪华 型轿车对最高车速要求很高，甚至超过220km/h，所以后 者装备的发动机功率可达前者的十倍，某些豪华型轿车装备 了12缸V型或W型发动机，功率超过300kW。但是，在城 巿行驶工况中，汽车怠速时间长，平均车速低，不可能达到 最高车速。即使是大功率豪华型轿车，在都巿中行驶时的功 率需求也只有7.5kW左右。此时，豪华型轿车只利用了发动 机标定功率的很小部分，甚至只有四十分之一。
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4、 磨合润滑不好，如车轮轴承部分缺少润滑油，致使磨擦 系数增加，从而油耗也会增加等。新车一开始的油耗一般不 如已跑了一段时间的车 5、 另外，一些电喷的发动机的关键传感器，比如空气流量 传感器、氧传感器若工作不正常也将影响ECU对喷油时间的 控制，造成油耗增加。当然，这个检测比较困难。
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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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（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%。
循环行驶工况对汽车的速度、加速度、行驶时间和距离等作了 详细的规定，这种循环行驶工况包括有多种工况条件下汽车的 燃油消耗状况，例如轿车多工况燃油消耗的测定有25个工况循 环，称为轿车25工况试验，包括怠速、加速、换档、匀速、减 速、怠速等循环行驶工况，还有微型汽车10工况、载货汽车6 工况试验等，它们比较客观地反映汽车的实际耗油量，因此通 常以循环行驶工况燃油消耗量作为汽车综合性评介指标。
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（2）汽油喷射系统组成 电控汽油喷射系统主要由下列四部分组成：
进气系统 供油系统 控制系统
点火系统
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2.汽油喷射的优点 （1）能实现空燃比的高精度控制。 （2）充气效率高。 （3） 瞬时响应快。 （4）起动容易，暧机性能好。 （5）节油和排放净化效果明显。 （6）减速断油功能，亦能降低排放，节省燃油。 （7）便于安装。
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2.wenku.baidu.com.2 汽油机电控喷射系统
电控汽油喷射系统（Electronic Fuel Injection System） 简称为EFI。
它利用各种传感器检测发动机的各种状态，经微处理器的判 断、计算，使发动机在不同工况下均能获得合适空燃比的混合气。
1.汽油喷射的基本概念 （1）汽油喷射 一定数量和压力的汽油经过喷油器直接喷入气缸或进气岐管。
t k11kk11
ε=V1/V2--压缩比,λ=P3/P2 -压力升高比， ρ=V4/V3 -预胀比，k--绝热指数.
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3.压缩比的影响 压缩比对上述三种理想循环的影响是相同的。 由热效率公式可知： ε，ηT 。 当压缩比较小时， 热效率随压缩比 的增加显著增大； 当压缩比较大时， 热效率随压缩比的增加增大较少。
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（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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（5）轮胎对汽车燃油经济性也有影响，因为在一定道路条 件下轮胎结构和表面形式对滚动阻力影响很大。现在汽车绝 大多数都用子午线轮胎，问题是胎纹和尺寸。现在兴用宽胎， 宽胎对汽车的平稳和驾控比窄胎好，但因滚动阻力比窄胎大， 因此耗油也大。 （6）汽车的技术状况、行驶路面环境及驾驶技术，都对汽车 燃油经济性有重大影响。例如以手动档为例，据资料表明驾 驶者如果能够根据汽车的运行条件合理操作，及时选定适合 的档位，节油幅度可达10—25％。
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发动机负荷率与节能
发动机的节能途径可以归纳为以下两大类： 第一，提高发动机本身的燃油经济性。这是指降低发动机 在各种工况下的比油耗。从热力学角度来看，有几条途径可 循：提高过量空气系数（提高热效率）；提高压缩比（提高 热效率）；提高进气管压力（减少泵气损失）；优化燃油喷 射（使燃烧更加完全）；优化汽油机点火定时或柴油机喷油 定时（提高热效率）；减少热损失（提高热效率）；降低摩 擦损失（提高机械效率）。
根据各国度量单位制及衡量习惯的不同，中国、日本和欧洲 大多数国家一般采用升/百公里（L/100km）表示法，以行 驶100公里所消耗的燃油量作为汽车燃油经济性的指标。美 英等国一般采用英里/加仑（mile/gal）表示法，简称MPG， 以消耗1加仑燃油量汽车所能够行驶的里程作为汽车燃油经济 性的指标。
第一节 影响燃油经济性的因素
最佳燃油经济性出现在柴油机和汽油机的较高负荷率区域， 因为此时的泵气损失较小。负荷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上下的中速范围，在汽油机中则在较低的转速范 围，即2000r/min左右；