摩托车燃油经济性的影响因素.doc

摩托车燃油经济性的影响因素 力帆集团技术中心-丁志红一 前言摩托车的燃油消耗是衡量摩托车性能的一项重要指标，其油耗高低与排放有着直接的联系，而国家对摩托车排放污染物有严格的规定。因此，减少燃油消耗已成为各研发、生产单位的重点公关课题。另外，摩托车燃油消耗直接体现摩托车的使用成本，是消费者购买，使用时重点关心的问题。因此，本文以四冲程摩托车为例，从各方面对影响油耗的因素及相关对策进行分析，讨论。二 影响摩托车燃油经济性的因素及改进措施影响摩托车燃油经济性与发动机的功率匹配，自生结构，使用因素等有直接关系。（一）摩托车整车和发动机的功率匹配1.功率平衡公式及功率平衡分析当摩托车行使时，其驱动功率与滚动阻力功率、行驶阻力功率、坡道阻力功率、加速阻力功率之和相平衡，既有下式Pe=（Pf+Pw+Pi+ Pj）/T=（Gfvcos/3600+CDAv3/767140+ Gvsin/3600+Gvsin/3600/gdv/dt）/T-式中：Pe 发动机驱动功率；Pf 滚动功率；Pw 行使阻力功率；Pi 坡道阻力功率；Pj 加速阻力功率；G 摩托车加速阻力功率；f 整车滚动阻力系数；路面坡度；v 车速，km/h；CD 空气阻力系数； A 迎风面积,m2；g 加速度， m/s；T 机械传动效率。从式中可以看出，当摩托车加大油门行驶时，随着时间的增加、速度的递增，其加速度逐渐趋向于0，即dv/dt 0，故Pj 0，以即摩托车逐渐趋向于驱动功率与阻力功率相平衡的匀速行驶，这样可以从图示中看出，ab段距离表示Pj，当v增大时，ab段距离趋向于0；同理，摩托车减小油门行驶时，也逐渐趋向于匀速行驶。因此，从以上分析可知，在摩托车行驶时，最终存在驱动功率与阻动功率相平衡关系，即：Pe=（Pf+Pw+Pi）/T=（Gfvcos/3600+CDAv3/767140+ Gvsin/3600）/T -摩托车功率平衡图 此外，式同时表明，阻动功率与摩托车总重量G，迎风面A等自身结构有关系，且与摩托车行驶速度V有关。2.发动机功率的选择与燃油消耗的关系 从以上分析可知，发动机功率选择应尽量的少，只要能满足摩托车的动力性需要，在用最高档时，上述阻力功率的80%90%即可。因为从发动机的负荷特性可知，只有在节气门开度较大时，负荷率较高的情况下，发动机才有最低的燃油消耗率，摩托车的燃油经济才最好。当然，其功率选择过小，不仅使摩托车的动力性下降，而且发动机的负荷率过高，会导致摩托车的燃油消耗量上升。相反，其功率选择过大，在满足摩托车动力性要求前提下还有富裕功率，则在中低速下发动机的负荷率过低，使摩托车的燃油消耗量增大，经济性能变差。（二）发动机结构目前国内外生产、销售的摩托车其发动机型式以四冲程为主，故以四冲程摩托车为例，主要有以下的改进措施以提高燃油经济性。1.多气门结构及可变气门控制技术多气门结构通常使用在250ml以上的四冲程发动机上，常用的有3、4、5等气门结构，最常见是两个进气门、两个排气门系统，采用DOHC的双凸轮轴分别驱动进、排气门开闭时间更容易控制，更精确。当汽缸直径一定，进 排气口面积增大时，可大幅度提高进排气效率，降低燃油消耗量。此外，在大排量的赛车上采用5气门结构，其燃烧室容积集中在火花塞下部更为紧凑，挤气面积大，燃烧时间短，暴燃倾向减小，有利于压缩比的提高。近几年，国内一些先进的摩托车企业运用于汽车上可变气门控制技术应用到摩托车上，采用分段凸轮控制技术，为发动机在整个工作范围内提供合适的气门开启，关闭时刻和升程，从而改善发动机进排性能，提高各种转速和负荷下的动力性，经济性，降低排放。有代表性的有HONDE CB400的VTEC发动机，铃木GSF400V发动机。2.提高压缩比摩托车发动机普遍采用较高压缩比设计，以改进其燃油经济性，以往汽油机压缩比一般在69之间，目前摩托车发动机压缩比大都在8.510之间，如五羊125-A，其压缩比为9.2，建设雅马哈的“天剑”YBR125为10，而赛车为1112，如HONDE CB400的压缩比为11.3。尽管压缩比较高，摩托车发动机由于缸径小，转速高，燃烧速度快，仍无暴燃现象。3.短行程设计摩托车发动机采用短行程设计，一提高转速和功率，其S/D=0.660.90，少数达0.64，因此转速一般为950012000r/min，配合多气门结构，便能在高转速下保持较高的充气效率，实现高功率，低油耗。（三）燃料供给系统1.化油器改进化油器油针结构、直径均可改善化油器的供油特性，改变空燃比的变化，在不影响发动机动力情况下使其油耗下降，但化油器技术在国外经过一百多年的发展已经达到相当高的技术水平，其固有的特点很难再有大的突破。2.电控化油器电控化油器技术作为一种过渡技术，在一定程度起到节油，降低排放的作用。近几年国内外的一些厂家也开始采用，如LF125-9，LF125-17等摩托车。通过主要的电子元件控制器，电磁阀和传感器来提供较为理想的混合气，比普遍的化油器平均节油约20%。3.电控燃油喷射技术电控燃油喷射技术能大幅度降低燃油消耗、降低排放，提高动力性。国内许多摩托车企业为提高燃油经济性和达到国家日益严格的排放法规标准，与国内外科研机构和厂家作竟相合作推出电喷摩托车。二冲程采用电喷系统的有南方公司引进的美国BKM“CAT”系统，比亚桥佛山公司的意大利PLAGGIO“FAST”系统等；四冲程的有春兰引进的法国原SAGEM公司的“MC500”系统，广州摩托车集团公司与天津内燃机研究所合作开发的“FAI”电喷系统等。值得一提的是“FAI”电喷系统，通过微电脑（ECU）处理提供各种工况下最适合的混合气，经过燃油经济性，动力性能等试验，其燃油消耗比化油器摩托车可节油20%30%，不加任何催化剂装置，排放可轻松达到欧标准。动力性能方面，其低速扭矩，加速性能，最高车速等都比化油器摩托车有明显提高。所以电喷技术将是未来几年摩托车的发展趋势。4.空滤器多缸发动机采用多化油器的电子点火系统，多空滤器机构设计，使各汽缸进气互不干涉，也有利于提高发动机功率，降低排放。（四） 点火系统采用可变提前的电子点火系统，使点火提前角随着转速的变化而漂移，在各种转速下都能得到最佳的点火提前角，以适应各工况的要求，并可提高点火效率和燃烧效率，达到提高功率，降低油耗和排放的效果。电子无触电点火系统随着技术的发展经历了电容放电式无触点磁电机点火（CDI），模拟自动进角的（ACDI）点火，数字式全晶体管点火，微机控制的数字式点火（DCDI）等几个阶段。数字式点火能通过反馈信号获得各种工况下的最佳点火时间，目前国内已有厂家开发出DCDI点火装置。数字式点火控制技术与电喷技术联合使用，是目前节约燃油、提高功率、降低排放最理想的途径。（五）冷却系统发动机采用水冷技术，在提高动力性能的同时也一定程度降低燃油消耗。在国外，水冷技术在大排量发动机上广泛应用。但中小排量摩托车用发动机上基本上还是空白。应用水冷技术后，将具备功率大、扭矩高、噪音小、油耗低、排放好等特点，市场前景非常广阔。有如力帆集团在近两年开发的LF150-14，LF125-11等型号摩托车在业界宣起“摩托换代，力帆水冷”，预测在近几年将成为研究、生产的热点。（六）变速传动系统变速传动系统的传动效率，档位数和传动比大小直接影响着摩托车的燃油经济性。传动效率越高，损失于传动系统的功率则越小，摩托车的燃油经济性也越好。改善润滑油的品质合理使用（润滑油的用量和时间），对提高传动效率均有重要作用。根据摩托车功率平衡可知，摩托车也一定车速行使时，不同档位发动机的转速和负荷均有不同，发动机的有效燃油消耗也不一样。因此，档位越多，发动机在最底燃油消耗率区域工作的可能性就越大，摩托车的燃油经济性也越好，对于运动型摩托车，变速器最高档和次高档传动比都设计为小于1，其目就在于在良好路面上可提高发动机的负荷率，起到节油作用。对于无限多档位的无级变速器，则在任何条件下都提供了使发动机在经济区域工作的可能性，倘若无级变速器能维持较高的传动效率，无疑会使摩托车燃油经济性大幅度地提高。变速传动的总传动比中若最小比很小，发动机负荷率则较高，则有利于提高摩托车的燃油经济性。但最小传动比过小，最高档动力性会显不足，使加速和爬坡时被迫使用次高档，这样，高速时最高档利用率降低导致发动机负荷降低，反而使油耗增加，所以，最小档传动比的确定，需兼顾摩托车的动力性和经济性。（七）使用技术1.摩托车的行使速度从摩托车等速油耗曲线可知，其行使为中速时为最底；低速时，发动机负荷率底，油耗曲线上升：高速时虽发动机的负荷率较高，但摩托车的行使阻力（主要是空气阻力）增加很多，导致燃油经济性变差。所以，中速（经济车速）行使摩托车最省油。2.驾驶技术在同一道路条件和行使车速下，摩托车爆发的功率是相同的，但使用档位底则后备功率大，发动机负荷率低；反之，使用高档时摩托车省油。所以，在道路交通允许的情况下，一般尽可能使用高档位行使，在高档位行使能力未用尽之前，不应换入低档位，这是摩托车最经济的驾驶技术。即使在负荷小的情况下，加大节气门开度，使摩托车加速行驶以增大发动机的负荷率，然后再利用惯性滑行（空档，发动机怠速运转），既采用“加速滑行”的驾驶方法。在加速时提高发动机的负荷率使摩托车动能增加，而在滑行加以利用，所以合理使用“加速滑行”的驾驶方法可以节省燃油。3.摩托车的正确保养与调整摩托车的保养，调整、 润滑等正确与否，都会影响发动机的工作性能和摩托车的行使阻力，故对摩托车的百公里油耗也有很大影响。调整悬挂装置和行走系统的有关间隙，使其运转正常；轮胎气压保持在规定值内，前后轮在同一平面内运动等，以尽可能地减少摩托车的内部摩擦和行驶阻力。保养，调整燃油供给系统，会更直接影响到摩托车的燃油经济性。如在行驶使，由于颠簸导致化油器中燃油上下窜动，迫使 浮子升降运动，长期受浮子冲击使浮子臂上的舌片变形，使浮子升高，引起浮子室油面过高，造成混合气过浓，致使油耗过高。