汽车节能技术与原理[1]
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
汽车节能技术与原理
日本：60年代起高度重视节能型汽车的发展
“鼓励先进、淘汰落后” 分重量级燃油经济性标 准
即在每一个重量级的车型中，以“最经济型车”燃 油标准为目标
英国政府
（1）政府实施不同燃料类型征收不同燃料税政 策
（2）按不同油耗和排量征收车辆税
（3）为购买替代能源车辆的消费者以及改造现 有车辆实现节能减排者提供政府补贴。
（3）汽车节能的发展
20世纪70年代的汽车节能工作状况:节能在我国还没有 得到真正足够的重视。 20世纪80年代的节能发展状况:开始从驾驶操作、车辆 保养、节油器等方面研究节能。 20世纪90年代至今的节能发展状况:我国的节能工作纳 入了法制化的轨道，在汽车节能新技术、节能管理等方 面得到很大发展，但汽车在动力性与经济性指标上与国 外产品尚有一定差距。 近期节能环保汽车的发展趋势：多元化发展、多种技术 相互融合、阶段性不均衡发展、强强联合、政府扶持 。
汽车节能技术与原理
1.1 能源的分类
按能源的来源可分为太阳能、地球自身能 和 天体引力能。
按在自然界中的存在方式可分为一次能源、二 次能源。
按被社会利用情况可分为被大规模使用的常规 能源、正在积极研究开发、推广的新能源。
按能否自然得到补充可分为再生能源、非再生 能源。
按使用中对环境的影响可分为清洁型能源，非 清洁型能源。
节约能源是解决上述矛盾的必然选择
1.3 国内外汽车节能概况
一.国外
美国：1975年开始制定了强制性汽车燃油效率政策。 （1）1985年小客车油耗比1975年降低31.5% （2）1995年要比1985年再降低12.5% （3）2007年签订能源法案鼓励新能源汽车的研制与购买 。 （4）投入大量的资金在公路建设与养护上以降低油耗
汽车节能技术的原理及应用
汽车节能技术的原理及应用录1、汽车燃料经济性评定指标及试验方法 11.1 能源和节能 11.2 汽车燃料经济性评定指标 11.3 汽车燃料经济性试验方法 21.3.1 道路试验法 31.3.2 统计法 42、影响汽车燃油经济性的主要因素及汽车节能途径 52.1 汽车燃料的能量消耗 52.1.1 热量转变为机械功时的损失 52.1.2 指示功率转变为有效功率时的机械损失 52.1.3 有效功率转变为汽车去动功率时的传动损失 52.2 影响汽车燃料经济性主要因素及节能途径 62.2.1 发动机72.3 车辆结构112.3.1 整车匹配对整车燃料经济性的影响112.3.2 轮胎对整车燃油经济性的影响142.3.3 空气阻力对燃油经济性的影响172.3.4 重量对整车燃油经济性的影响192.4 底盘传动效率对燃油经济性的影响212.4.1 润滑油、齿轮油的选用对燃油经济性的影响212.4.2 底盘各部分的调整对燃油经济性的影响232.4.3 行驶状况和驾驶习惯对燃油经济性的影响24 概述随着国家节能政策的逐步实施，国家对汽车燃油经济性标准的要求越来越严格，同时随着燃油价格的持续上涨，消费者对汽车产品的燃油经济性也越来越关注。
奥铃技术中心借工程研究院要求各事业部进行油耗摸底的机会，并结合工程研究院组织的整车降油耗技术讲座，特做此材料，供大家参考学习。
汽车燃料经济性评定指标及试验方法1.1 能源和节能《中华人民共和国节约能源法》中规定了能源和节能的概念。
能源，是指煤炭、原油、天然气、电力、焦炭、煤气、热力、成品油、液化石油气、生物质能和其他直接或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源。
节能，是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理的利用能源。
节能是国家发展经济的一项长远战略方针。
1.2 汽车燃料经济性评定指标汽车的燃料经济性是指汽车在一定的使用条件下，完成单位运输量所消耗燃料的多少，是汽车的主要使用性能之一。
汽车节能技术
1共轨喷油系统：先将柴油或其他传递压力的介质，以高压火中压状态储存在油轨的容器里，然后利用电池阀将油轨中的压力油引入喷油器中完成喷射。
2分层充气：采用浓稀分层燃烧方式，在火花塞附近的局部区域供给适应点火的浓混合气，而在其他区域供给相当稀的混合气。
3掺水乳化油：是油包水型，油为连续相，水为分散相，水以微小的颗粒分散悬浮在油中。
4可变汽缸排量技术：在中低负荷情况下，使部分汽缸停止工作，增加工作汽缸的负荷率，使工作点落入低燃油消耗率和低排放工作区域，在大功率时让全部汽缸工作又不影响发动机的动力性。
5汽车的燃油经济性：是指汽车在一定的使用条件下，以最小的燃料消耗量完成单位运输工作的能力。
6常温起动：当大气温度或发动机温度高于5℃，起动发动机比较容易，一般不需要采取辅助措施，这种情况称为常温起动。
7冷起动：当气温或发动机温度低于5℃时称为冷起动。
8热起动：发动机温度在40℃以上时的起动，称为热起动。
9燃料电池：是一种利用燃料和氧化剂产生电能的系统。
10柴油发火性：是指柴油自燃的能力，是评价柴油性能的重要指标。
11抗爆性：是指汽油避免爆燃的能力。
12加速滑行：是指在平路行驶时，用暂时多耗油来提高车速，利用加速时储存的动力让汽车滑行。
13指示性能指标：以工作介质在汽缸内对活塞所做的功作为计算标准的指标称为指示性能指标。
14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。
15燃油消耗率：发动机每发出1KW的有效功率，在1h内所消耗的燃油质量，称为燃油消耗率。
16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。
17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。
18发动机的机械效率：19轮胎的驻波现象：当车速达到某一临界车速时，滚动阻力迅速增大，此时轮胎不再是圆形而是呈明显的波浪状，这种现象就是轮胎的驻波现象。
1可燃混合气成分对发动机性能的影响？答：可燃混合气成分通常用过量空气系数а来表示。
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
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
汽车节能技术的原理及应用
汽车节能技术的原理及应用录1、汽车燃料经济性评定指标及试验方法 11.1 能源和节能 11.2 汽车燃料经济性评定指标 11.3 汽车燃料经济性试验方法 21.3.1 道路试验法 31.3.2 统计法 42、影响汽车燃油经济性的主要因素及汽车节能途径 52.1 汽车燃料的能量消耗 52.1.1 热量转变为机械功时的损失 52.1.2 指示功率转变为有效功率时的机械损失 52.1.3 有效功率转变为汽车去动功率时的传动损失 52.2 影响汽车燃料经济性主要因素及节能途径 62.2.1 发动机72.3 车辆结构112.3.1 整车匹配对整车燃料经济性的影响112.3.2 轮胎对整车燃油经济性的影响142.3.3 空气阻力对燃油经济性的影响172.3.4 重量对整车燃油经济性的影响192.4 底盘传动效率对燃油经济性的影响212.4.1 润滑油、齿轮油的选用对燃油经济性的影响212.4.2 底盘各部分的调整对燃油经济性的影响232.4.3 行驶状况和驾驶习惯对燃油经济性的影响24 概述随着国家节能政策的逐步实施，国家对汽车燃油经济性标准的要求越来越严格，同时随着燃油价格的持续上涨，消费者对汽车产品的燃油经济性也越来越关注。
奥铃技术中心借工程研究院要求各事业部进行油耗摸底的机会，并结合工程研究院组织的整车降油耗技术讲座，特做此材料，供大家参考学习。
汽车燃料经济性评定指标及试验方法1.1 能源和节能《中华人民共和国节约能源法》中规定了能源和节能的概念。
能源，是指煤炭、原油、天然气、电力、焦炭、煤气、热力、成品油、液化石油气、生物质能和其他直接或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源。
节能，是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理的利用能源。
节能是国家发展经济的一项长远战略方针。
1.2 汽车燃料经济性评定指标汽车的燃料经济性是指汽车在一定的使用条件下，完成单位运输量所消耗燃料的多少，是汽车的主要使用性能之一。
汽车节能技术第2章发动机的节能原理与技术
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
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1、汽车燃油经济标识包括哪几部分：A生产厂家、型号、类别、燃油种类和传动形式B百公里耗油100km/L C车辆行驶1万英里（每年平均驾驶里程）的汽油费D二氧化碳的排放量E车辆税的级别及排量
2、影响机械效率的主要因素有哪些？它们是如何影响的：A 转速的影响，所有机型的机械效率都随转速或活塞的平均速度上升而下降（各摩擦副相对速度增加摩擦阻力加大、曲柄连杆活塞相对速度加大摩擦阻力加大、泵气损失加大、辅助装置的摩擦阻力和所需功率加大）B负荷的影响，负荷越小机械效率越低C润滑条件的影响，润滑油的粘度是影响机械效率的最重要因素……减小机械摩擦损失的途径：A降低活塞、活塞环、连杆等运动机件的摩擦和质量B降低滑动部件的滑动速度及高压面比，如减小曲轴轴颈尺寸缩短轴承宽度C减少润滑油的搅拌阻力D润滑油的改良，低粘度化E合理选择摩擦零件的材料，优化材料配对，提高摩擦表面加工精度。
3、稀燃技术的优点：等熵指数高、传热损失少、可提高汽油机的压缩比，尤其是直喷式发动机稀燃系统取消了节流、降低了泵吸损失，具有良好的瞬态响应能力、精确的空燃比控制、快速冷起动和减速快速断油能力及潜在系统进一步优化能力。
4汽油机克服增压困难采取的措施：A在电控汽油喷射式发
动机上实行汽油机增压，克服了化油器式发动机与涡轮增压器匹配的困难B应用点火提前角自适应控制来克服增压而增加爆燃的倾向C对增压后的空气采取中间冷却D采用增压压力调节装置。
5、增压发动机的性能是：A改善经济性B降低了排气污染和噪声C低速转矩特性变化，低速时增压压力不高D加速性能变差E起动、制动困难
6、乳化柴油的有点：对燃烧室几何形状的影响很小；调节机构需要的力比较小；惯性力没有改变；摩擦没有增加；噪声没有恶化；良好的可调节性；适中的制造费用；成批生产是不需要新的加工设备；发动机的主要尺寸基本保持不变。
7、柴油机时间控制式共轨喷油系统的优点：A喷油压力与发动机转速无确定关系，只取决与共轨腔中按要求调整的压力，因而彻底解决了传统喷油泵高、低速时喷油压力差别过大，性能难于兼顾的矛盾B根本解决了传统喷油泵脉动供油时输出的峰值转矩过大，不能控制小喷油量的矛盾C由于共轨腔压力可任意的调节，再加上可灵活控制电磁阀升程，于是能实现喷油压力和喷油率的柔性控制。
8、电子节气门的优点：A节气门开度的精确控制由ECU对应于驾驶状况来计算出最佳的节气门开度，由控制电动机驱动节气门来实现B集成多种控制功能C最佳的操控及稳定性D降低排放E海拔高度补偿
9、减小汽车行驶阻力的措施：A减小汽车的滚动阻力（路面状况对汽车滚动阻力的影响、汽车行驶速度对滚动阻力的影响、轮胎气压对滚动阻力的影响、轮胎类型对滚动阻力的影响）B减小汽车的空气阻力（汽车车身结构、改善汽车车身空气动力学性能的措施：外形优化设计、导流罩）
10、润滑油使用注意的事项：A同一级别的国内外润滑油使用效果一样B级别低的润滑油不能用于高性能发动机，以防润滑不足造成磨损加剧；级别高的润滑油可以使用于稍低性能的发动机但不可降档太多C在保证润滑条件下优选粘度低的润滑油，可以减小机件的摩擦损失，提高功率降低油耗D 保证正常油位，常检查，勤加油E不同牌号的润滑油不可混用，同一牌号不同厂家的润滑油不能混用F注意识别伪劣润滑油G定期更滑润滑油和机油滤清器滤芯。
选择润滑脂应注意：工作温度、速度、负荷、环境条件。
11、如何使用子午线轮胎：A使用子午线轮胎的汽车在急转弯时车身向外倾斜比普通轮胎大，因而在转向前尽量减速以免降低横向稳定性B汽车在装用子午线轮胎后一般要减小前轮前束C严格控制轮胎气压D不得将子午线轮胎和斜交轮胎混装在同一辆车上。
12、汽油机改成纯甲醇奥拓发动机的处理：提高压缩比、选择合适的火花塞和火花塞间隙、改善燃油分配均匀性及空燃
比特性、加大首道活塞环及一些薄弱零件的厚度。
柴油机改为甲醇迪塞尔发动机的处理：加大柱塞及喷油器孔的直径，改变油泵凸轮设计使其适应甲醇的最佳喷射规律、甲醇粘度低润滑性差，需要在甲醇中加入一定量的抗磨剂改善其润滑性能、加装稳压器，稳定油路压力，同时采用较大排量的喷油泵，提高输有压力防止气阻、在燃料系统中设置电动喷油泵和手动喷油泵，确保发生气阻时可以排除空气。
1、指示性能指标：以工质在气缸内对活塞做的功作为计
算基准的指标
2、有效性能指标：以发动机曲轴输出功为计算基准的指
标
3、平均马赫数：发动机进气门处气流的平均速度与该处
声速之比
4、比油耗：即燃油消耗率，发动机每发出1kw有效功
率，在1h内所消耗的燃油质量,称为燃油消耗率。
5、配气正时：由配气机构控制的进、排气门开闭时刻
和开启持续的时间
6、爆燃：可燃混合气压力过高且超过临界值在火花塞
点火之前就燃烧
7、汽车燃油经济性：汽车在一定的使用条件下以最小
的燃油消耗量完成单位工作运输的能力。
8、柴油的凝点：柴油遇冷开始凝固而失去流动性的最高
温度。
冷凝点：在规定条件下20毫升柴油开始不能通过过滤器时的最高温度。
闪点：柴油在一定实验条件下加热时当油料蒸汽与周围空气形成的混合气接近火焰时，开始发出闪火时的温度。
9、滴点：滴点是指其在规定条件下达到一定流动性时
的最低温度。
10、空鼓润滑：只在轴承内装满润滑脂，轮毂内腔仅薄薄地均匀涂抹一寸润滑脂防锈
11、负荷特性：在转速一定的情况下，发动机经济性能指标随负荷变化而变化的关系。
12、稀燃：稀薄燃烧的简称，指发动机在实际空燃比大于理论空燃比的情况下的燃烧，空燃比可达25:1甚至更高。