汽车燃油经济性 论文.docx

1、汽车燃油经济性 论文汽车运用工程课程报告汽车行驶经济性浅析小组名单：发动机经济性燃油经济性驾驶行为和发动机维护汽车轮胎使用经济性汽车行驶的相关政策组长暨统稿人： 发动机的经济性2010/12/5中文摘要科技进步和经济的发展使人们的生活水平日益提高。汽车这种交通工具作为经济发展的标志,与人们的关系越来越密切。然而,汽车在给生活带来种种方便的同时,也造成了环境污染,带来了噪声、温室效应等一系列问题。目前,科学家们已经开发了天然气、液化气等多种可供汽车使用的清洁燃料。除此之外，还可以研制先进的发动机、汽车的燃油经济性、驾驶行为和发动机的维护、轮胎的合理使用以及合理的政策的引导，使汽车的使用愈发经济环

2、保。关键词：汽车经济性；发动机；燃油；轮胎AbstractTechnological progress and economic development, peoples living standards are improving.This mode of transport vehicles as a sign of economic development, and people are getting closer.However, the car in to the convenience of life, but also caused environmental pollutio

3、n, bringing the noise, the greenhouse effect and other issues.Currently, scientists have developed a natural gas, liquefied petroleum gas and other clean fuels for motor vehicles.In addition,You can also develop advanced engine,Vehicle fuel economy,Driving behavior and engine maintenance,The rationa

4、l use of tires, and reasonable policy guidance, so that car use increasingly economic environment.Key words：Automotive economy; engine; fuel; tires正文科技进步和经济的发展使人们的生活水平日益提高。汽车这种交通工具作为经济发展的标志,与人们的关系越来越密切。然而,汽车在给生活带来种种方便的同时,也造成了环境污染,带来了噪声、温室效应等一系列问题。目前,科学家们已经开发了天然气、液化气等多种可供汽车使用的清洁燃料。除此之外，还可以研制先进的发动机、汽车

5、的燃油经济性、驾驶行为和发动机的维护、轮胎的合理使用以及合理的政策的引导，使汽车的使用愈发经济环保。下面就从以上这几个方面来展开，浅析汽车使用的经济性。1.发动机节能技术发展在我国及欧洲, 汽车的燃油经济性是指每行驶一百公里所消耗燃料量的升数（L/100km）或公斤数(kg/100km)。提高发动机的指示热效率、机械效率与汽车传动系的机械效率, 减小汽车行驶阻力以及发动机、底盘与道路三者的合理匹配, 是改善汽车燃油经济性的基本途径11.1.提高指示热效率采用直喷式柴油机，由于热力循环的不同致使汽油机的指示热效率比柴油机的低20%，实践证明, 使用油耗要比汽油车低30%左右, 而且维修费用低。采

6、用废气涡轮增压回收废气能量，废气涡轮增压是利用发动机排气能量来提高进入气缸内新鲜充量的密度, 以提高平均有效压力, 从而达到提高功率降低汕耗的目的。增压后燃油消耗率一般下降5%。究其原因, 是减少了相对传热损失与泵气损失, 提高了指示热效率与机械效率改善燃烧过程, 提高燃烧效率，采用电子控制柴油机的喷射系统, 汽油机的空燃比与点火正时, 可变配气正时等都有利于提高热效率。减少传热损失开发绝热发动机，提高热效率的另一种办法是开发无需冷却系统的绝热发动机, 它可将冷却损失的能量转换成为有效功。随着工业陶瓷的迅速发展, 发动机的受热零件大都能用陶瓷制造。1.1.提高机械效率：减少活塞环数目，减少运动

7、件之间的摩擦损失，控制最佳的润滑油工作温度，保持着良好的技术状态1.2.发动机与汽车的经济性匹配：对发动机、底盘、道路三者进行合理匹配Ricardo公司研究人员犷通过汽车模拟研究发现, 如发动机与变速器匹配得当, 其燃油经济性能理论上可提高30%。改变发动机工作气缸数目，汽车大多数时处在低, 中等负荷下运行, 而在高负荷下运转的时间很少。可变工作气缸数目发动机是根据汽车使用工况的不同, 通过中断停止工作的气缸供油或断路充量更换的方式改变多缸机的工作气缸数目。1.3.运用多种技术提升汽车的燃油经济性1.1.1.采用多气门机构 增加进排气门流通面积，从而减小了进排气阻力 ，提高了充气效率；可以使火

8、花塞中央布置，以缩短火焰传播距离，提高发动机的抗爆性，因而可以采用更高的压缩比，提高汽油机的燃油经济性。1.3.1.采用可变配气系统技术 控制发动机充量交换过程的特性参数主要是三个：气门开启相位，气门开启持续角度和气门升程2。进气门开启相位提前，一方面为进气过程提供了较多的时间，特别有利于解决高转速时进气时间不足的问题；另一方面，气门叠开角增大，有更多的废气进入进气管，随后又同新鲜充量一起返回气缸，造成了较高的内部排气再循环率，可降低油耗和 NOx 排放，但同时也导致起动困难、怠速不稳定和低速工作粗暴。进气门关闭相位推迟，一方面在高转速时有利于利用高速气流的惯性提高体积效率；另一方面在低转速时

9、又会将已经吸入气缸的新鲜充量重又推回到进气管中。气门升程增大，一方面在高负荷时有利于提高体积效率；另一方面在低负荷时又不得不将节气门关得更小，造成更大的泵气损失和节流损失。 1.3.2.汽油机稀薄燃烧技术稀薄燃烧是提高汽油机燃油经济性的重要手段3。近些年来， 对以分层稀薄燃烧缸内直喷汽油机和均质压燃汽油机为代表的新型稀薄燃烧模式的研究， 极大地提高了汽油机的燃油经济性稀薄燃烧的优缺点稀薄燃烧的优点：稀薄燃烧系统能使有效的燃油发挥出最大的效率，使汽油机燃烧室内的燃烧更加完全，不但大大地降低了汽油机的燃油消耗率，也大大地改善了汽油机的尾气排放。缸内直喷式汽油机(GDI)超稀薄空燃比的利用和工作方式

10、的改变有不少优点，如取消节流降低了泵气损失，燃油蒸发引起了缸内温度的降低，提高了汽油机可工作的压缩比；燃油在进气行程中对进气的冷却，提高了充气效率等。这些优点可以使发动机的燃油经济性提高25% 左右，动力输出也比进气道喷射的汽油机增加了将近10%。GDI发动机除了温室气体CO2排放较少外，由于其冷却启动迅速快捷，很少需要冷启动加浓，因而可以大幅度降低冷启动时未燃碳氢(UBHC)的排放。稀薄燃烧的缺点：1、成本高，由于稀薄燃烧系统的结构较为复杂，对喷油系统的要求也相当严格， 使喷油系统的结构也较为复杂，由此使制造成本明显增加。2、NOx排放量增加，NOx虽然采用了较稀的空燃比，因气缸内的反应温度

11、较低而降低，但由于分层混合气由浓到稀将不可避免地出现过量空气系数为1 附近的偏浓区域，会导致这些地方的NOx生成增加。另外，较高的压缩比和较快的反应放热率也会引起NOx的升高。一般来说，缸内直喷式汽油机在稀空燃比工作条件下造成的富氧气氛使得传统的三元催化转换器的转化效率降低，同时排气温度较低也不利于它的起燃，限制了它在缸内直喷汽油机上的应用。稀燃催化剂的开发将直接影响到GDI发动机NOx排放问题的解决。1.3.3.采用增压技术发动机增压后，平均指示压力 大大增加，而其平均机械损失压力 却增加不多，因此，机械效率提高；由于增压适当加大了过量空气系数，使燃烧过程得到一定改善，其指示热效率往往也会有

12、所提高；增压机大多作泵气正功，也会使指示热效率提高；如果增压和非增压发动机功率相同，则增压发动机可以减少排量，显然，这样使机械损失减少，燃油消耗率降低。另外，由于发动机排量减少，整台发动机体积、质量都会减少，这样降低整车油耗也有利；发动机采用增压后，还可以在保证原有功率和一定转矩下，适当降低转速。这样，由于机械损失和磨损减少，对改善燃料经济性有利。 由于增压柴油机有较充足的过量空气系数，有害气体排放量（HC、CO）一般为非增压机的1/31/2 ；由于增压适当加大了过量空气系数，使燃烧过程得到一定改善，其指示热效率往往也会有所提高；如果采用增压中冷技术，可显著减少 NOx 排放 ；而发动机增压也

13、是有其缺陷性的，发动机增压时要防止增压器超速及增压压力过高。涡轮增压器超速可能损坏压气机及涡轮旋转零部件，造成严重事故。增压压力过高则可能使汽油机发生爆燃；使柴油机机械负荷及热负荷过高。控制增压压力有三种办法4： 1.排气旁通 涡轮增压发动机的离心式压气机，通常在 14 发动机额定转速以下的转速范围内，出口空气压力增加甚微。高于该转速后，压力逐步上升，如果不采用排气旁通，则压力沿着虚线上升，会超过发动机能承受的最高增压压力。因此要采取排气旁通或别的措施，使其压力控制在允许值以下。在一定具体条件下，采用大的涡轮及涡壳，也可以使压力较低但这是不经济的。为了防止涡轮增压器的超速及增压压力过高，可以采

14、用提升阀等措施来控制排气旁通的通道。 用软管将压气机涡壳空腔与膜片作用器的空腔连接起来，传递压气机出口处空气压力变化信号。当发动机在正常的稳定状态下工作，增压压力不高，提升阀是关闭的。当增压压力超过某一规定值时，提升阀打开，部分排气不进入涡轮，而由旁通管直接排入大气中，因此涡轮转速不会上升，压气机出口压力也保持在限定值以下。 2.空气旁通将化油器的节气门通过杆件与空气直接进入气缸的旁通进气道中一阀门连接在一起。当节气门开度很小，例如小于13开度，那么旁通进气道中的阀门打开，大部分空气不经过压气机直接进入气缸中。当节气门开度大于13开度时，旁通进气道中阀门关闭，空气进入压气机，从而发动机在一定增

15、压压力下工作3.自动控制 该系统主要由微处理机、压力传感器、转速传感器及敲缸传感器组成。输入信号经过处理后，微处理器给电磁线圈发出指令，控制旁通阀开或者关。由于采用了微处理器控制，在发生敲缸征兆时，可以自动推迟点火提前角，避免爆燃， 因此采用这种控制系统的汽油机增压后，可以不降低压缩比，采用原先使用的汽油。 1.3.4.发动机其他节能技术分缸断油（闭缸技术）部分负荷时ECU通过设在燃油系统中的阀门切断右面 3 个气缸的燃油供应，只有左面 3 个气缸得到燃油供应并点火工作，一部分废气被送回进气管。进气总管中设有ECU控制的阀门，可将这两组气缸的进气歧管分隔开，所以回流废气可经进气管流入已经断油的

16、 3 个气缸，再经过专门为这一组气缸设置的排气管排出。全负荷时，各缸一起工作。进气总管中的阀门将两组气缸的进气歧管接通，各缸都得到新鲜空气和燃油供应。 停车起动运行电子控制 汽车在城市行驶工况中，怠速运行时间占总运行时间的比例可高达 2030，而怠速油耗占总油耗的 5 左右。因此，如果停车时关闭发动机，取消怠速，对改善整车燃料消耗损失大有好处。 使用停车-起动电子控制时，离合器脱开、汽车停住或只是以大约 2km/h 的速度爬行时，发动机在几秒钟内就自动关闭。重新起动发动机时只要将离合器踏板踩到底，并将加速踏板踩下达其行程 13 以内就可以了。 停车起动运行虽然节省了怠速燃油，但增加了起动燃油的

17、消耗。 发动机冷却风扇控制据实验资料，汽车在 90% 以上的运行时间仅靠迎面风就能保证正常冷却，并不需要风扇冷却。但是，传统的结构，只要发动机运转，风扇就被驱动，而驱动风扇消耗的功率与转速的三次方成正比，通常约占发动机有效功率的 510%，并且产生较大的风扇噪声。工程陶瓷在汽车上的应用工程陶瓷因具有良好的综合性能：高温强度、耐蚀性和耐磨性较高,低密度。用它代替耐热合金能大幅度提高热机效率、降低能耗、节约贵重金属。目前已广泛用于制造柴油机、燃气轮机和热交换器零件, 特别是采用 、 的汽车柴油机零件(活塞、气缸套、预燃烧室等), 其实用性优良。文章中简要介绍各种陶瓷的特性, 并着重以 为例叙述工程

18、陶瓷的生产工艺、加工、结合技术及其在汽车上的应用。日本五十铃发动机厂研制的陶瓷发动机，采用制造气阀头、活塞顶、气缸套、歧管、涡轮增压器叶片、转子、轴承等，能经受1200高温, 取消了散热器和冷却装置, 其热效率提高48%。日野汽车工业在重型载货汽车用柴油机（排量15L）的基础上开发了陶瓷复合发动机系统。该发动机气缸套、活塞等燃烧室件中有40%左右是陶瓷件同时装用了排气能量再利用系统, 使功率提高10%,燃料消耗率降低30%5。2.燃油经济性概述汽车燃料经济性是在保证汽车动力性的基础上，以尽可能少的燃料消耗完成单位运输工作量的能力。通常用汽车行驶100公里所消耗的燃料量来评价,由于汽车运输中燃料

19、消耗的费用占总费用的42%左右,所以燃料经济性的提高就意味着汽车运输成本的下降和经济效益的提高。由于汽车的燃料消耗量与发动机类型、结构设计、制造工艺水平、调整状态、燃油品质、道路条件、交通状况、气候、驾车技术等许多因素有关,因此,燃料经济性的指标要根据道路试验或检测台试验结果来评定,也可以通过理论分析进行估算。2.1.燃油经济性指标2.1.1.评价指标评价指标用来评价各种车型的燃料经济性 ,在我国通常用汽车行驶100公里所消耗的燃料升数 ,即L/100km作为计量单位 ,记作Qs。其评定方法有如下规定:1-1、总质量215-610t的汽车货车,评价指标Qs取六工况燃料消耗量Qv,即Qs=Qv(

20、L/100km)。1-2、总质量为610-1510t的汽油货车,评价指标Qs取六工况燃料消耗量Qv与车45kmPh等速燃料消耗量Qc的加权值,即Qs=0.5Qv+0.5Qc(L/100km)。2.1.2.运行燃料消耗量指标汽车在运行使用中,其燃料的经济性指标是运行燃料消耗量指标,它是运输企业根据国家、地区或企业标准给驾驶者下达的完成某一运输生产任务所用燃料量的控制标准。运行燃料消耗量的计算按道路及交通情况、环境温度、海拔高度、载重数量的不同组合,分为不同运行条件。求出同一运行条件的燃料消耗量,然后将不同运行条件的燃料消耗量相加,得出总运行燃料消耗量。考核指标3-1、汽车制造厂或改装厂生产的其车

21、型燃料消耗量考核指标是比燃料消耗量q。Q=Qs/GL/100KM式中Qs该车型的评价指标,L/100kmG汽车标准总质量,t。若q=qL的考核通过,其中qL为国家规定的限值指标。3-2、对运输企业燃料消耗量的考核指标:以综合燃料消耗的Rs为考核定级指标Rs=(TjQbj)/(TjQsj)1式中:Tj某车型考核期完成的周转量,100tkmQbj企业某车型的基准单耗,L/100kmQsj某车型国家规定的基准单耗,分一级、二级,L/100km。用不同等级的Qsj代入上式,满足要求则通过相应级别的考核6。2.2.提高汽车燃料经济性措施2.2.1.汽车燃料的选用现用的汽车燃料有汽油和柴油两种，在提高汽车

22、燃料经济性方面只要注意各车种对两种燃料的合理选用就可，因此对该两种燃料不做叙述。一下主要叙述的是新能源对提供汽车燃料经济性的作用：氢燃料：是一种可再生的永久性能源，他可以用各种一次性能源，如太阳能、核能从水中分离出来。氢燃料热值高，为汽油的2.08倍。氢燃料发动机点火能量低，燃烧传播速度快，低温启动性能好，燃烧排放物主要是H2O、O2、N2和少量的NOX，是极为理想的节能环保的燃料。氢燃料的主要问题是沸点低，液态储存成本高，使用时易出现早燃、回火现象。优良的使用性能使氢燃料最具有发展前景，但要取代汽油仍需解决许多关键技术，大量的氢通过何种方式制取仍是研究的核心问题。甲醇：甲醇具有高辛烷值、低污

23、染无排烟等特点，其完全燃烧，可减少20%-50%的HC排放，颗粒物及NOX排放也很低，但甲醇毒性很大，有腐蚀性。主要是从天然气、石油和煤炭中提取，其生产过程是从能源的一种状态转换到另一种状态，能源利用率低，无法大规模制取。乙醇：乙醇为清洁生物能源，他可以从谷物、纤维素等可再生资源中产生。纯乙醇具有非常低的碳氢化合物和有毒物排放，因此，乙醇是理想的清洁燃料。现阶段的主要问题是制作成本高，约是汽油的两倍，故有待发展。二甲醚：二甲醚十六烷值高，燃烧性能好，动力性能好。其燃烧排放无黑烟，排放物中NOX含量极少，CO和HC的含量也明显低于目前的优质汽油。二甲醚在常温、常压下是气态，可加压变成液态，易于储

24、存。随着二甲醚制作工艺发展，二甲醚将成为柴油发动机理想的替代燃料。液化石油气：液化石油气辛烷值较高，常温下是气态，与空气混合均匀，燃烧比较完全，可大幅降低CO和HC有害物的排放，基本上不排黑烟，且所排气体无气味。但液化石油气对发动机要求较高，动力性较汽油机差。由于其对环境污染小，因此现阶段在城市的士上得到广泛应用。生物柴油：生物柴油可用菜籽油等植物油加工制取，为可再生性能源。生物柴油十六烷值高，燃烧性能好，低温启动性能好，润滑性能好，零点低。但燃烧时容易生成积碳。生物柴油为清洁能源，含硫量低。其柴油车尾气中有害物质为普通柴油的1/10，颗粒物为20%，CO、CO2的排放量仅为10%，SO2为3

25、0%。由于生物柴油有如此好的综合性能，因此在北美和欧洲有广泛应用。2.2.2.润滑油的合理使用选用合适粘度的润滑油。在润滑油粘度的选择上许多人错误地认为,高粘度的润能形成较厚油膜,因而能增强润滑效果,减少磨损。其实不然,高粘度的润滑油低温起动性和泵送性差,起动后油速度慢,磨损反而会加剧。实验表明,发动机的磨损约有2/3发生在启动时的非完全流体润滑程中,因此,为保证可靠润滑,要选用粘度适当的润滑油。及时更换润滑油。添加机油与更换机油是两个不同的概念。添加机油发生在机油消耗达到一定程度时进行,而更换机油只发生在发动机定期保养时进行。在整车运行一段里程或时间后,由于各种原因导致机油的性能全面下降,不

26、再能够可靠保证发动机的良好运行和正常寿命,而必须采取更换发动机机油的措施。润滑油在使用过程中,由于污染、氧化等原因质量会逐渐下降,同时也会有一些消耗使数量减少,不断向润滑系中添加一些新油,只能弥补数量上的不足,而不能完全补偿润滑油性能的损失。随着时间的延长,润滑油的性能会变得越来越差,以致给发动机带来严重后果。为了确保发动机长期正常运行,降低磨损,必须在油品达到报废标准时及时更换润滑系统内的全部润滑油。根据发动机的结构特点选择润滑油。发动机结构特点决定了发动机工况的苛刻程度,对润滑油质量等级的选用起着决定性的影响,如汽油机进、排气系统中有附加装置,将使润滑油的工作条件变得更加恶化,必须选用质量

27、等级较高的润滑油。又如没有PCV(曲轴箱正压通风)装置的汽油机,要选用SC级油,而装了PCV后,就要选用SD级油;同样,装了EGR(废气再循环装置)和催化转换器的,选用的润滑油都要比没有装这类装置时提高一个质量等级。因此,在选用发动机润滑油前,必须熟悉本车发动机的结构特点。选用优质润滑油。劣质冒牌润滑油性能指标达不到规定的要求,会影响正常使用,轻者降低润滑效果,加剧磨损,增大燃油消耗,重者会引发机械事故(如烧瓦、拉缸等)。因此,一旦发现已使用了劣质冒牌润滑油时,应立即停用,并清洗润滑油道。在选购油品时一定要谨慎,目前润滑油市场比较混乱,质量水平参差不齐。据一项市场调查结果显示,在出售的润滑油(

28、包括进口油品)中,劣质冒牌产品占有相当比例,而且主要分布在一些中等城市油品销售点及汽配门市部。因此,建议驾驶员在选购油品时,尽量通过正规渠道购买,不要图方便、便宜随便购买。润滑油使用一段时间后,由于机械杂质的污染和来自外界的灰尘,运转机件磨损下来的金属屑以及零件受侵蚀而形成的金属盐,使润滑油变质。润滑油变质后呈深黑色、泡沫多,并已出现乳化现象,用手指研磨,无粘稠感,发涩或有异味,滴在白试纸上呈深褐色,无黄色浸润区或黑点很多。若不及时更换会加速零部件的磨损,影响使用寿命,甚至发生安全事故,因此,经常检查润滑油是否变质并及时更换尤为重要。2.2.3.汽车维护技术良好的车况是汽车节油的基础。发动机技

29、术状态、汽车底盘技术状态都会影响汽车燃油经济性。因此日常的维护和保养对汽车的节油有着重要的影响。如果保养得当,汽车能节油15%20%。首先,发动机的技术状态直接影响着汽车的动力性和经济性。因此发动机要及时地清洁、保养,及时地排除故障,可以实现节油的目的。如果发动机工作不良,如怠速不稳、起动困难、冒黑烟或蓝烟等,一定会使耗油增加。发动机点火系统工作不正常,如点火电压不够等会使发动机燃烧效率下降,油耗增加。对于发动机的保养,注意以下几个方面:定期检查气门,看是否有密封不严、漏油等现象,气门与气门座结合不紧,耗油将增加5%7%;若进气管有大量的胶质积炭,进气管垫漏气,油耗将增加2%3%;定期保养火花

30、塞,点火系统的故障,如一缸不跳火,油耗将增加25%;定期清洁空气滤清器,空气滤清器缺乏保养会增加油耗的5%;蓄电池缺电,会影响起动,反复的起动会增加油耗5%。其次,底盘部件的保养对于节油也是很重要的。由于底盘的润滑不良或调整不当都会使运行阻力增加,油耗增加。汽车在平坦的路面上可以进行滑行,底盘部件的润滑不良或间隙不正确将影响滑行的距离,影响燃油的消耗。若平坦的沥青路面上,底盘部件保养不好的汽车和底盘保养调整较好汽车相比较,车速从50km/h的初速度开始滑行,调整好的可以多滑行100m。可以节约燃油3%5%。第三,轮胎的气压对汽车油耗有一定的影响。一般如果汽车轮胎的气压比标准值气压值降低49kP

31、a(0.5公斤力/cm),耗油将增加5%,而仅一侧的两轮气压力降低49千帕,将增加2.5%的油耗;前轮一侧轮胎气压降低49千帕,则增加1.5%的耗油量;当轮胎的气压低于标准值20%25%时,就会减少20%的行驶里程,使燃油增加10%。在负荷一定时,轮胎气压过高,下沉量较小,与地面的接触面积缩小,单位受到阻力增加,从而加速了胎面的磨损,缩短了轮胎的使用寿命。但是在此情况下,滚动阻力较小,有利于节油。当轮胎的压力过低时,下沉量增大,轮胎的胎面两侧负荷增大,胎肩早期磨损,滚动阻力增加,这对节油不利。因此,选择节油、节胎的最佳工作气压工作,要根据负荷的大小来控制轮胎的气压。注意不能超过轮胎的最大负荷。

32、在汽车的保养方面还要保证汽车的表面的清洁可以减少汽车的运动阻力,四轮定位的正确、保养“三滤”、按要求更换机油等都可以减少燃油的消耗。使用汽车要求使用的汽油也是提高汽车燃油经济性的主要方面。2.2.4.新能源汽车新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料，但采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括有：混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池汽车(FCEV)、氢发动机汽车以及燃气汽车、醇醚汽车等等混合动力汽车混合动力是指那些采用传统燃料的，同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同，主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合