汽車節(jié)能技術(shù)研究論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 情況的改變而變化，所以掌握好行車溫度，減少不必要的熱量損失，對(duì)汽車節(jié)油有著很重要的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度對(duì)油耗的影響非常大，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)有合適工作溫度，現(xiàn)在通常采用風(fēng)扇離合器，適時(shí)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度[7]。 換氣過(guò)程可以用充氣效率和換氣損失來(lái)評(píng)價(jià)。改善換氣過(guò)程的目的，是使充氣過(guò)程中充氣效率提高和換氣損失減少。目前，汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為，汽油機(jī)7000r/min，柴油機(jī)5000r/min。發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，換氣過(guò)程的持續(xù)時(shí)間大大縮短，工質(zhì)流速明顯提高，充氣效率明顯下降、換氣損失也會(huì)增加，影響混合氣形成和燃燒，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能惡化。所以，換氣過(guò)程對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能影響很大，改善換氣過(guò)程主要通過(guò)以下幾方面：首先是進(jìn)、排氣門，時(shí)面值是評(píng)價(jià)氣門流通能力的參數(shù)，其定義為氣門的瞬時(shí)開啟截面積在氣門開啟期間內(nèi)的積分。傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)通常采用一進(jìn)一排的兩氣門結(jié)構(gòu)。增大氣門直徑可以擴(kuò)大氣門流通路截面積，進(jìn)氣閥盤直徑可達(dá)活塞直徑的45%50%，進(jìn)氣門比排氣門一般大15%20%；但由于受到結(jié)構(gòu)限制，進(jìn)一步增大比列已經(jīng)很困難。為了進(jìn)一步增大進(jìn)氣門流通截流面積，普遍采用多氣門技術(shù)。多氣門中應(yīng)用最多的是四氣門，即兩個(gè)進(jìn)氣門和兩個(gè)排氣門。此外，三氣門和五氣門也可見到。一般情況下，四氣門較容易布置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣門流通截面積可以提高30%50%，充氣效率的提高使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率得到明顯提高，經(jīng)濟(jì)性也有所改善。多氣門（四氣門或五氣門）技術(shù)還具有易實(shí)現(xiàn)可變技術(shù)、單個(gè)氣門運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量減小、有利于發(fā)動(dòng)機(jī)高速化等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于低速工況而言，由于氣體流速相對(duì)較低而減弱了缸內(nèi)工質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)帶來(lái)不利的影響，但可以在發(fā)動(dòng)機(jī)低速工況下通過(guò)關(guān)閉某一進(jìn)氣道來(lái)實(shí)現(xiàn)加速氣流運(yùn)動(dòng)，獲得需要的氣流形式與渦流強(qiáng)度，這便是進(jìn)氣系統(tǒng)的可變技術(shù)。其次是配氣機(jī)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)的基本功能是在運(yùn)動(dòng)慣性力許可的前提下，盡可能的提高氣門的流通能力，即提高氣門的時(shí)面值。由于運(yùn)動(dòng)慣性力與配氣機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量以及運(yùn)動(dòng)加速度有關(guān)，改進(jìn)配氣機(jī)構(gòu)主要是減小配氣機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量、摩擦阻力以及優(yōu)化凸輪型線等，以更有利于配氣機(jī)構(gòu)的高速化。進(jìn)、排氣道的改進(jìn)也是減小進(jìn)、排氣系統(tǒng)阻力的重要措施之一。進(jìn)氣道不僅要保證高的流通性能，而且還要滿足發(fā)動(dòng)機(jī)組織工質(zhì)運(yùn)動(dòng)的要求。例如，直噴式柴油機(jī)中，常通過(guò)進(jìn)氣道產(chǎn)生一定強(qiáng)度的進(jìn)氣渦流，以提高可燃混合氣的形成，改進(jìn)燃燒。這就要求對(duì)進(jìn)氣道進(jìn)行特別的設(shè)計(jì)。排氣道的改進(jìn)不僅可以減小排氣系統(tǒng)的阻力，對(duì)增壓機(jī)還可以提高廢氣可利用程度。此外，進(jìn)、排氣系統(tǒng)中的空氣濾清器、排氣消音器、以及催化轉(zhuǎn)化器等，在保證主要功能的同時(shí)，要盡量降低氣體流動(dòng)阻力，減少對(duì)換氣過(guò)程產(chǎn)生不良影響。合理確定配氣定時(shí)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)一個(gè)完善的換氣過(guò)程，進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能是十分重要的。由于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)工況對(duì)應(yīng)著不同的最理想配氣定時(shí)，最理想的情況是實(shí)現(xiàn)配氣定時(shí)隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化而實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。“柔性配氣定時(shí)”，即在各種工況下通過(guò)電控實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的配氣定時(shí)，是今后發(fā)展的方向之一。配氣定時(shí)通過(guò)進(jìn)、排氣門開閉時(shí)刻和開閉時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)控制，通常是延遲進(jìn)氣門關(guān)閉、提前打開排氣門，反映到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角上即進(jìn)氣遲閉角和排氣提前角。為了獲得最佳的發(fā)動(dòng)機(jī)性能，在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速和大負(fù)荷下希望進(jìn)氣遲閉角和排氣提前角加大，有較大的氣門升程和較大的氣門疊開角；而在低轉(zhuǎn)速和小負(fù)荷下，則希望進(jìn)氣遲閉角和排氣提前角較小，有較小的氣門疊開角。轎車上普遍采用這種可變氣門正時(shí)技術(shù)。汽油機(jī)工作時(shí)進(jìn)入氣缸的是可燃混合氣體，絕熱指數(shù)與混合氣的濃度有關(guān)。較濃的可燃混合氣的絕熱指數(shù)較低，因而發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率也低。反之，當(dāng)可燃混合氣變稀時(shí)，絕熱指數(shù)的數(shù)值增加，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率也將提高，這便是采用稀薄燃燒的理論依據(jù)。適當(dāng)調(diào)稀可燃混合氣，能明顯降低燃油的消耗[8]。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率通常是指發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩大小。發(fā)動(dòng)機(jī)克服阻力矩必須消耗燃油，增加負(fù)荷就意味著增加發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工作循環(huán)的供油量。汽油機(jī)是通過(guò)節(jié)氣門位置來(lái)控制，柴油機(jī)是通過(guò)噴油泵齒條位置來(lái)控制（非電控發(fā)動(dòng)機(jī)），因此我們把汽油機(jī)節(jié)氣門不全開或柴油機(jī)噴油泵齒條位置小于標(biāo)定功率位置時(shí)，稱為部分負(fù)荷。反映到整車上，當(dāng)加速踏板踩到底時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)為全負(fù)荷，加速踏板部分踩下時(shí)為部分負(fù)荷。發(fā)動(dòng)機(jī)的比油耗隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化而變化，在負(fù)荷率約為80%90%時(shí)比油耗最低，低負(fù)荷和全負(fù)荷時(shí)比油耗都增加。在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷低時(shí)，由于功率利用率低，燃油消耗率增加。若希望汽車的動(dòng)力性好，則要求發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、扭矩大。但是在一般行駛時(shí)，由于路況較好，車速也受到一定限制。這就可能使大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于小負(fù)荷工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，造成燃油消耗增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在平路上以常用速度行駛時(shí)，往往只利用同轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的50%60%，只占發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的20%左右。汽車空載低速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用更低。因此，在滿足車輛動(dòng)力性要求的前提下，不宜裝用功率過(guò)大的發(fā)動(dòng)機(jī)。在合適的道路條件下，利用拖掛和半拖掛汽車運(yùn)輸，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率，使燃油消耗率下降[9]。以上分析側(cè)重于乘用車，特點(diǎn)是整車總質(zhì)量變化不大。載貨汽車主要是側(cè)重于整車的載貨能力，整車匹配不能完全按照以上分析進(jìn)行。若按照上面原則，傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比取得太小的話，雖然整車的油耗有可能降低，但是整車的超載能力會(huì)降低，駕駛過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)加速緩慢，爬坡無(wú)力等問(wèn)題。載貨汽車的傳動(dòng)系取值要綜合車輛使用的情況具體分析。整車燃料經(jīng)濟(jì)性的高低，除了受發(fā)動(dòng)機(jī)本身影響外，整車匹配和整車狀態(tài)的調(diào)整也對(duì)經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。結(jié)合我們的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，下面就整車的匹配、輪胎的選用、風(fēng)阻的降低和整車質(zhì)量幾個(gè)方面來(lái)分析車輛結(jié)構(gòu)對(duì)汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的影響。整車傳動(dòng)系統(tǒng)匹配的目的是，在滿足傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩匹配、空間布置、重量要求和符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)要求的同時(shí)，使整車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最佳狀態(tài)。變速箱是改變汽車速度的。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速相同時(shí)，不同檔位，車速不同，檔位越高時(shí)車速越高。對(duì)于同一檔位，車速越高，相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就越高，整車油耗就高。不同檔位，油耗是不一樣的。使用低速檔時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的后備功率大、牽引力大，功率利用率低，油耗要高于高速檔的油耗。不同的汽車，油耗不同，但用高速檔比低速檔油耗低，這個(gè)結(jié)論是不變的。多檔變速箱是降油耗的方式之一。變速箱檔位數(shù)增加，其速比級(jí)差減小，可選擇合適的變速箱速比，使發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率在80%90%最大功率范圍內(nèi)，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的比油耗也最低，又減少整車的燃料經(jīng)濟(jì)性。發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)低負(fù)荷和全負(fù)荷時(shí)比油耗都將會(huì)增加。圖51為不同檔位時(shí)換擋車速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系。圖51 不同檔位時(shí)換擋車速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系在動(dòng)力系統(tǒng)其它參數(shù)不變的條件下，若要選定最佳主減速器傳動(dòng)比，通常做出燃油經(jīng)濟(jì)性—加速時(shí)間曲線（此曲線通常呈C形，稱之為C曲線）。由于后橋速比增大時(shí)，