鄭州交通職業學院畢 業 論 文論 文 題 目 ： 汽車節能技術研究所 屬 系 別 汽 車 運 用 工 程 系專 業 班 級 09級 汽 車 運 用 技 術 5班姓 名 崔 騰 飛學 號 200908010010510指 導 教 師 房 穎撰 寫 日 期 2012 年 5 月摘 要汽車節能技術是用于改進汽車能源消耗的技術。除了推廣應用替代燃料之外，解決能源短缺問題的根本措施是大力開發和推廣應用汽車節能技術。長期以來，人們一直致力于汽車節能技術的研究開發，不同歷史時期，出現了眾多的技能技術。本文就是圍繞現在汽車節能技術展開討論。文章首先引出了汽車節能的重要性，然后界定了能源和節能的概念；接著闡述了汽車能源消耗的若干主要因素；其次介紹了目前汽車節能技術的應用現狀以及不久的將來汽車節能技術的發展趨勢和改進部分；最后針對目前汽車節能技術的應用現狀，詳細提出了提高汽車節能效率的主要途徑和方法，諸如注重發動機結構、完善汽車傳動系統、控制車輛自重，合理選材以及駕駛員應養成良好的駕駛習慣等等。關鍵詞：汽車， 能源， 節能， 因素， 途徑AbstractAuto saving technology is used to improve fuel consumption of technology. Besides promotion application alternative fuels besides, solve the energy shortage is the fundamental measures vigorously developing and application auto saving technology. For a long time, people have been devoted to the research and development of automobile energy-saving technology, different historical period, appeared numerous skills technology. This paper is the car around now discuss energy-saving technology. This article first raises the importance of auto saving, then define the concept of energy and energy conservation; Then elaborate on the car several key factors energy consumption; Secondly introduces the present situation of the application of car energy-saving technologies and the near future auto saving technical development trend and improve parts; Finally in view of the present situation of the application of car energy-saving technology, detailed car are put forward to improve efficiency, the main ways and methods such as attention engine structure, perfect auto transmission system, control vehicle self-respect, selection and the driver should develop good driving habits, etc. Keywords: automobile, energy, energy saving, factors, way 目 錄1 引言 .12 能源和節能的概念 .13 汽車能量消耗的主要因素 .13.1 熱量轉變為機械功時的損失 .23.2 指示功率轉變為有效功率時的機械損失 .23.3 有效功率轉變為汽車動功率時的傳動損失 .24 目 前 重 點 開 發 、 推 廣 的 汽 車 節 能 技 術 .34.1 混合動力汽車技術 .34.2 高效汽油機、柴油機技術 .34.3 高效載重汽車及發動機技術 .34.4 轎車、輕型車的柴油化技術 .35 汽車節能應采取的主要途徑 .45.1 注重發動機結構 .45.1.1 冷卻系對熱效率的影響 .45.1.2 發動機換氣過程對油耗的影響 .55.1.3 發動機的負荷率影響 .65.2 完善車輛結構 .75.2.1 變速箱 .75.2.2 后橋 .85.2.3 輪胎 .85.3 控制車輛自重，合理選材 .95.4 提高底盤傳動效率 .95.4.1 加強對傳動機構的調整、保養 .105.4.2 合理選用與加注車輛齒輪油 .105.4.3 加強對行路機構的保養和調整 .105.4.4 制動器工作狀況的調整 .115.5 養成良好的行駛狀況和駕駛習慣 .116 汽車節能技術的新發展趨勢 .116.1 混合動力汽車技術 .126.1.1 氫燃料與電驅動混合動力技術 .126.2 均質壓然發動機技術 .126.3 其他類型發動機（非活塞式內燃機）技術 .126.4 先進高效的傳動系技術 .126.5 先進柴油車技術 .126.6 燃料電池汽車技術 .137 結語 .13參考文獻 .14致 謝 .1511 引言大家知道，汽車工業的飛速發展是人類文明的一大驕傲。與此同時，汽車對能源的消耗和廢氣的排放也日漸成為人類發展的一大障礙。汽車工業對可持續發展應做出的貢獻就是減少燃油的消耗量、降低排放。采用先進科學的節能措施減少汽車廢氣對大氣的污染、改善人類生態環境、節省石油資源。隨著國家節能政策的逐步實施，國家對汽車燃油經濟性標準的要求越來越嚴格，同時隨著燃油價格的持續上漲，消費者對汽車產品的燃油經濟性也越來越關注。 除了汽車保有量增加這個原因外,造成我國汽車燃油消耗量巨大的另一個原因是我國的汽車技術整體比歐美、日本等發達國家落后 1020 年,歐洲的柴油機技術和美國、日本的混合動力汽車的研制成功以及可替用燃料的不斷研制，把汽車能耗進一步降低，而我國老舊車比例高達 25%,汽車每百公里平均耗油比發達國家高 20%以上。我國現在行駛的乘用車很多是從國外引進的上世紀 80 年代的車型,即使是最近幾年生產的汽車,節油技術的采用也非常有限。隨著當前我國國民經濟和汽車工的快速發展,以及由此帶來的能源消耗和環境問題的日益突出,交通節能減排工作的重要性不斷增加，而汽車節能減排則又是其中的重要組成部分,重要性不言而喻。考慮到當前我國的汽車節能技術發展的實際狀況,除了要積極推進以混合動力、燃料電池、柴油、醇類汽車等為代表的新能源汽車技術的不斷發展外,另一個推進汽車節能減排工作的措施就是大力研究開發適合我國現階段汽車行業技術現狀以及適合大量在用汽車的高性能汽車節能產品 1。2 能源和節能的概念中華人民共和國節約能源法中規定了能源和節能的概念。能源，是指煤炭、原油、天然氣、電力、焦炭、煤氣、熱力、成品油、液化石油氣、生物質能和其他直接或者通過加工、轉換而取得有用能的各種資源。節能，是指加強用能管理，采取技術上可行、經濟上合理以及環境和社會可以承受的措施，減少從能源生產到消費各個環節中的損失和浪費，更加有效、合理的利用能源。節能是國家發展經濟的一項長遠戰略方針 2。3 汽車能量消耗的主要因素汽車依靠發動機發出的動力，通過傳動裝置推動汽車前進，而發動機是依靠燃2料在氣缸內燃燒，放出熱量，使燃氣的溫度和壓力增加，體積膨脹，推動活塞做功而獲得動力。在此過程中，燃料燃燒后只有一小部分能量轉化為有用功，其余大部分以不同形式分別損失在發動機本身和汽車傳動裝置中。汽車能量轉換時的損失情況，可分為以下三點：3.1 熱量轉變為機械功時的損失燃料發出熱能的損失，主要是排氣、散熱、漏氣等造成的。發動機工作時氣缸內熱量的利用程度，用指示功率表示，它是指氣體膨脹推動活塞在單位時間內所做的功。指示功率=（推動活塞做功的有效熱量）/（燃料總熱量）上式說明，推動活塞所做功的有效熱量越多，發動機的指示功率越高，則熱量損失越少。一般四行程汽油機的指示功率為 0.25-0.35，熱量損失達 65%-75%；柴油機的指示功率為 0.4 左右，熱量損失達 60%。3.2 指示功率轉變為有效功率時的機械損失發動機工作時活塞所承受的力，經過連桿使曲軸旋轉，經飛輪輸出動力。由于部分指示功率要消耗在發動機本身的摩擦損失上，所以從飛輪上實際輸出的有效功率要小于指示功率。為表明發動機指示功率的利用程度，可用機械效率表示。機械效率=（有效功率）/（指示功率）汽油發動機的機械效率約為 0.7-0.9，說明發動機的功由活塞經曲軸到飛輪時，摩擦損失達 10%-30%。表 3-1 為柴油機和汽油機熱量分配表。 表 3-1 柴油機和汽油機熱量分配表熱量分配 轉變為有效功的熱量 /%冷卻水帶走的熱量/%廢氣帶走的熱量/%不完全燃燒損失的熱量/%其他熱損失/%柴油機汽油機30-3519-2525-3230-4020-2521-250-26-1310-207-16注：其他熱損失包括機件摩擦損失和發動機外表面熱輻射損失等。3.3 有效功率轉變為汽車傳動功率時的傳動損失發動機發出的有效功率，經過傳動裝置傳到驅動輪時，由于一部分有效功率損失在傳動裝置中，所以驅動功率又小于有效功率。為表明有效功率的利用程度，可用傳動效率來表示。傳動效率=（驅動輪功率）/（有效功率）不同車輛的傳動效率大約為 80%-95%，即有 5%-20%的有效功率消耗于傳動裝置中。直接檔因為是動力直接從中間軸傳遞，在變速器內部不經過齒輪傳遞，所以光3從傳動效率應來說，直接檔比其它檔位稍高。發動機及附件能耗占 60%，克服空氣阻力的能量占 21%，能量轉化為機械能傳到輪胎，用于克服輪胎滾動阻力做功的能量占 13%。汽車節能的關鍵是降低熱能損失和降低摩擦。4 目 前 重 點 開 發 、 推 廣 的 汽 車 節 能 技 術4.1 混合動力汽車技術混合動力汽車技術具有非常突出的節能效果，技術相對成熟，而且在國際上已經實現產業化和商業化。此外，混合動力技術對所有以內燃機為動力的汽車，具有普遍的適用性，具有幾乎可以實現在任何節能技術的基礎上，進一步大幅度提高節能效果的可能性。因此，國家應重點支持混合動力技術的開發、產業化和推廣應用。根據技術的難易程度，建議首先在城市公交客車上自主研發開發和推廣應用混合動力技術，然后，利用自主研發和引進技術相結合的方式，在轎車上應用混合動力技術。建議實現混合動力汽車的產量占汽車總產量的 5%以上。為此，國家需要在以下一個方面，予以支持：混合動力汽車用電池技術與專用電機的開發和產業化；發動機電控技術與電機控制技術的開發和產業化；整車性能優化控制技術與制動能量回收技術的開發和產業化；在起步階段，給予混合動力汽車適度的政策激勵 4。4.2 高效汽油機、柴油機技術內燃機的技術進步是汽車節能的關鍵。在內燃機節能技術方面，國家應重點支持以下幾個方面：汽油機缸內直噴技術及稀薄、分層燃燒技術；柴油機高壓噴射技術（如：高壓共軌燃油噴射技術等） ；柴油機多次噴射技術；可變氣門正時技術；廢氣渦輪增壓技術；可變氣缸技術。4.3 高效載重汽車及發動機技術我國目前載重汽車品種短缺，技術相對落后。發展高效的載重汽車，是在現代物流高度發展的形勢下，提高運輸效率，降低車用能源消耗的重要措施。因此，國家應重點支持載重車用大功率高效率柴油機的開發和產業化工作，以及系列化載重汽車的開發和產業化。4.4 轎車、輕型車的柴油化技術柴油化是實現節能的重要途徑，隨著汽車進入家庭的步伐加快，轎車和輕型車等燃油消耗非常可觀。建議國家應重點支持，轎車和輕型汽車柴油化的工作，應關4注以下兩個方面：輕型高速柴油機技術的研究開發；車用柴油品質的提高和質量保證；整車輕量化技術，整車輕量化是汽車節能的重要措施，應積極開展新型高強度、輕質材料（如：鎂合金、非金屬材料等）的研究和應用工作 5。5 汽車節能應采取的主要途徑5.1 注重發動機結構發動機的油耗對汽車的油耗有決定性的影響，而發動機的油耗取決于發動機的結構。發動機的壓縮比高、有完善的供油系統及合理的燃燒室形狀、采用電子點火系統等都能降低發動機的比油耗 6。下面就以上幾方面對比油耗的影響逐一分析：5.1.1 冷卻系對熱效率的影響發動機中通過缸壁傳給冷卻水的熱量,在各過程中的比例大致為:膨脹過程 70%-80%,排氣過程 15%-20%,壓縮過程 5%-10%。可見冷卻損失大部分發生在膨脹過程中，此過程的溫度和壓力下降，造成發動機的功率損失。發動機的工作溫度，對發動機的熱效率有很大影響。發動機啟動時，由于水溫較低，燃油霧化不良，發動機不能正常工作，加之低溫時機油的黏度較大，摩擦損失功率增加，這些都會使油耗增加。發動機啟動后，有的駕駛員怕熄火，求升溫快，往往加大油門，這不僅嚴重浪費燃油，而且增加了發動機的磨損。為了節省燃油和保護發動機，應待發動機水溫升到40C 以上才能起步行駛。溫度 20C 時，汽油的蒸發率為 50%，而在 30C 時蒸發率為 75%。發動機溫度過低，燃料蒸發性差，混合氣霧化不良，油滴增多，各缸進氣不均勻，混合氣偏稀，不易燃燒或火焰傳播速度減慢，燃燒不充分，因而油耗增加。發動機溫度過高，空氣熱膨脹過大，降低了發動機的充氣系數，破壞了空燃比，使混合氣偏濃，燃料燃燒不完全，也導致燃料消耗增大。發動機工作溫度過高或者過低不但使燃料消耗增加，也會導致發動機磨損增加，使用壽命受到影響。如果溫度太高，會造成發動機的早期磨損。經理論計算和長期實踐證明，發動機正常工作的溫度是：水箱出口處水溫在75-85C 范圍內（水溫表的溫度保持在 80-90C 之間） ，發動機艙內溫度保持在30-40C。供給發動機的燃料所放出的熱量，在發動機中經過一系列復雜的過程，只有 20%-35%轉變為有用功，而其余的熱量將隨廢氣、冷卻介質等不同途徑排出發動機。向發動機供給的燃料所放出的熱量恒等于轉變為有效功和各散失的熱量之和，5稱為發動機的熱平衡。發動機熱平衡各部分組成的值是隨發動機轉速和負荷等情況的改變而變化，所以掌握好行車溫度，減少不必要的熱量損失，對汽車節油有著很重要的影響。發動機的工作溫度對油耗的影響非常大，為了使發動機有合適工作溫度，現在通常采用風扇離合器，適時調整發動機的工作溫度 7。5.1.2 發動機換氣過程對油耗的影響 換氣過程可以用充氣效率和換氣損失來評價。改善換氣過程的目的，是使充氣過程中充氣效率提高和換氣損失減少。目前，汽車用發動機的最高轉速為，汽油機7000r/min，柴油機 5000r/min。發動機高速運轉時，換氣過程的持續時間大大縮短，工質流速明顯提高，充氣效率明顯下降、換氣損失也會增加，影響混合氣形成和燃燒，使發動機性能惡化。所以，換氣過程對發動機的性能影響很大，改善換氣過程主要通過以下幾方面：首先是進、排氣門，時面值是評價氣門流通能力的參數，其定義為氣門的瞬時開啟截面積在氣門開啟期間內的積分。傳統的發動機通常采用一進一排的兩氣門結構。增大氣門直徑可以擴大氣門流通路截面積，提高充氣效率.在兩氣門結構中，進氣閥盤直徑可達活塞直徑的 45%-50%，氣門與活塞面積之比為 0.2-0.25，進氣門比排氣門一般大 15%-20%；但由于受到結構限制，進一步增大比列已經很困難。為了進一步增大進氣門流通截流面積，普遍采用多氣門技術。多氣門中應用最多的是四氣門，即兩個進氣門和兩個排氣門。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動機構，此種結構的進氣門流通截面積可以提高 30%-50%，充氣效率的提高使發動機的功率得到明顯提高，經濟性也有所改善。多氣門（四氣門或五氣門）技術還具有易實現可變技術、單個氣門運動件質量減小、有利于發動機高速化等優點。對于低速工況而言，由于氣體流速相對較低而減弱了缸內工質的運動，可能會帶來不利的影響，但可以在發動機低速工況下通過關閉某一進氣道來實現加速氣流運動，獲得需要的氣流形式與渦流強度，這便是進氣系統的可變技術。其次是配氣機構，配氣機構的基本功能是在運動慣性力許可的前提下，盡可能的提高氣門的流通能力，即提高氣門的時面值。由于運動慣性力與配氣機構的運動質量以及運動加速度有關，改進配氣機構主要是減小配氣機構的運動質量、摩擦阻力以及優化凸輪型線等，以更有利于配氣機構的高速化。進、排氣道的改進也是減小進、排氣系統阻力的重要措施之一。進氣道不僅要保證高的流通性能，而且還要滿足發動機組織工質運動的要求。例如，直噴式柴油6機中，常通過進氣道產生一定強度的進氣渦流，以提高可燃混合氣的形成，改進燃燒。這就要求對進氣道進行特別的設計。排氣道的改進不僅可以減小排氣系統的阻力，對增壓機還可以提高廢氣可利用程度。此外，進、排氣系統中的空氣濾清器、排氣消音器、以及催化轉化器等，在保證主要功能的同時，要盡量降低氣體流動阻力，減少對換氣過程產生不良影響。合理確定配氣定時，