汽车节油技术论文.doc

毕业设计（论文）题 目： 汽车节油技术探讨 系（院）： 机电与汽车工程系 专业： 汽车运用 姓 名： 郑永乐 学号： 0909020205 校内指导教师： 李松焱 职称： 副教授 校外指导教师： 职称： 2 0 1 2 年 0 5 月2 0 日 【摘要】全文介绍了从优化汽车的设计来实现节油，从汽车的设计方面又可以分为从优化供油系统的设计、改变供油量、优化燃烧系统、优化传动系统等途径从发动机的设计方面来实现节油。本文介绍了怎样通过汽车诊断与检测技术来检查我们的汽车，合理的根据自己汽车的技术状况来合理的选择节油技术来进行节油。讲解了如何在日常出车前对车辆进行调整和定期的维护、保养使汽车保持在最佳状况下从而实现节油，怎样选用国产或进口的燃油添加剂来调节燃油品质，从燃料方面来节省燃油,以及怎样合理的利用驾驶技术来实现节油。【关键词】优化设计 汽车节油技术 调整保养 驾驶水平目录前言3第1章 概论41.1汽车节油的重要意义41.2国内汽车节油的潜力41.3汽车节油效果的评价指标4第2章 优化汽车内部系统设计实现节油52.1优化供油系统设计52.2优化燃烧系统设计52.3优化传动系统设计5第3章 改善整车外形及材料实现节油53.1改善车厢的空气动力性能53.2利用减小滚动阻力的轮胎实现节油63.3采用新型材料实现节油6第4章 供油量的改变实现节油64.1依喷射（喷油嘴）位置分类64.2依喷油方式分类:74.3依空气流量检测方式分类74.4喷射供油系统的改装74.5供油电脑晶片8第5章 正确的调整和保养汽车有利于节油95.1保养空气滤清器95.2清除燃烧室积碳95.3维护消声器95.4检查火花塞95.5调整轮胎压力95.6保证制动性能95.7定期保养发动机9第6章 提高驾驶员的驾驶水平有利于节油106.2驾驶时的驾车技巧和方法10第7章 节油技术的合理选用117.1按功效选用117.2按季节选用117.3按地域选用11第8章 结论12参考文献1212前言随着能源的日渐紧张和对环境保护的日益迫切，节能工作更加深入；同时，由于工业生产上经济效益需求的提高，作为降低作业成本的直接有效措施，节能工作也应更前进一步。尤其对我国这样一个发展中的大国来说，如何有效地利用和节约资源，使之更好地适应国民经济持续、快速、健康发展的需要，已成为我国一项重要的战略问题。目前，节油技术在汽车设计、制造以及使用方面已得到了广泛的应用，并朝着多元化的趋势发展。我国对提高燃油经济性早已提出要求，各汽车厂商及使用者在降低油耗上也做了相当的努力，获得了可观的成果。新出台的汽车产品发展政策明确提出：汽车及相关产业要注重发展和应用新技术，提高燃油经济性。随着我国汽车燃油经济性标准的颁布实施，汽车生产者和使用者不得不就如何降低燃油消耗进一步采取对策。下面就国内外降低汽车燃油消耗量的途径加以综述及分析，讨论降低汽车燃油消耗量的方法与潜力。第1章 概论1.1汽车节油的重要意义能源是人类赖以生存和发展的物质基础。现代文明标准之一的汽车一刻也不离不开石油。据统计，一辆汽车年平均消耗石油约五吨。到目前为止，全世界汽车保有量已突破10亿辆，我国已突破一亿辆，可见，汽车是消耗石油的大户。汽车的主要能源是石油产品汽油和石油。据推测，全世界石油的存储量约为3000亿吨，其中600亿吨已开采，1000亿吨一杯探明。20世纪70年代末期，全世界石油的年产量为33亿吨到目前已增长到50亿吨。照此计算，以探明的石油仅能开采20年左右。节能的目的，就是减少国家整个经济发展对能源的需求，以尽可能少的能源消耗来获得尽可能多的经济效益。可见节能的目的，要求从开发到利用的过程中获得更高的能源利用率。节能从某种意义上说也是最便宜最迅速地获得能源供应的“新能源”。因此人们说：“节能是开发第五能源，是不产生放射性废料，没有什么污染的能源”。1.2国内汽车节油的潜力我国汽车工业由于产品没有及时更新换代，因此在动力性与经济性指标上与国外产品有一定差距。一般汽油机消耗比外国同类产品约高10%15%，柴油机约高10%13%，这表明我国汽车工业在节油技术方面还比较落后，大有节能潜力可挖，以提高能源的利用率。近年来，我国政府有关部门和各学术组织，多次召开了以汽车节油为中心的会议。各汽车制造厂都开发了节油产品，缩小与国外差距。如果采取节油措施后，按节油5%计算，则每年可节油约八十万吨，这可是相当可观的数字。1.3汽车节油效果的评价指标汽车节油效果的好坏，一般有节油率来表示。节油率=（油耗定额实际油耗）油耗定额100%第2章 优化汽车内部系统设计实现节油2.1优化供油系统设计现代内燃机正在向提高功率，改善燃油经济性和符合环境保护法规的方向发展，供油系统可以通过以下几个方式来提高燃油效率。1）采用增压技术。这种技术不仅能提高发动机功率，还能降低燃油消耗量和减少有害排放物。2）改善燃油经济性。为了达到这一目的，车用柴油机越来越多的采用燃料直喷燃烧系统，并要求有较高的喷油压力和喷油率。3）精确控制喷油过程参数。随着电控技术在供油系统中的广泛应用，实现了内燃机在每个工况点的喷油过程参数（喷油定时、喷油率、持续时间）的控制，从而达到最低油耗，控制了排放污染和噪声污染，使供油系统达到最佳化。2.2优化燃烧系统设计内燃机技术的发展在很大程度上与燃烧技术的发展密切相关。燃烧室结构是影响燃烧过程的主要因素，它涉及到活塞顶和缸盖的形状，火花塞的位置，进、排气门的尺寸和数量，以及进气口的设计等一系列问题。设计者对燃烧室形状、燃烧室布置以及喷射系统进行了优化设计，具体目标是：1)在全部工况下都能实现快捷、稳定、连续的燃烧；2)在油门全开时有高的容积效率；3)由燃烧室内壁传走的热量损失少；4)排放污染物低；5)抗爆性能好。2.3优化传动系统设计汽车的机械损失主要包括运动部件摩擦损失和驱动功率损失，这两类损失越战中机械损失的90以上，发动机附件所消耗功率占发动机总功率为510。目前，某些汽车上装有一种带有离合器的风扇，它随水温的变化而改变工况。该措施可降低燃油消耗6左右。此外，还可以在降低运动副的摩擦系数和提高传动效率方面做文章，即主要通过减少活塞组、曲轴与连杆、配气机构、传动系统、各驱动装置的机械损失来实现。另外，使用在润滑油中添加各种减摩剂，也可使各运动副摩擦系数降低。目前使用的减摩剂主要有二硫化钼、石墨和有机钼、有机硼、GRT、YGC节能减磨剂等。还有一些摩擦改进剂，如磷酸钼、磷酸酯、油酸环氧酯等。第3章 改善整车外形及材料实现节油3.1改善车厢的空气动力性能通常汽车速度越快，空气阻力也越大，从而消耗在克服空气阻力上的功率也就越多。在一般车速行驶时，发动机功率的2030消耗于空气阻力。所以，无论是对轿车，还是对载货汽车来说，都应在车体设计上尽可能地减少空气阻力，主要采取的办法是： (1)设计合理的车身外形。对发动机、前保险杠、水箱、翼子板、挡风玻璃、车门、车身、车尾形状进行空气动力学优化设计，使整车综合性能达到最佳。 (2)加装导流装置。通常在车身上加装导流板、导风罩等，目前还在一些小轿车上加装了防止因空气浮力而引起汽车牵引力不足的压风板，在大型货车上使用了装在牵引车项上的导风板及装在牵引车与半挂车之间的导风罩等。3.2利用减小滚动阻力的轮胎实现节油车轮滚动阻力与路面、车速、轮胎的构造、材料和气压有关。发动机输出功率的约30-40用于克服轮胎的滚动阻力，在平整路面上，轮胎的滚动阻力由轮胎空气阻力、轮胎变形阻力、轮胎与路面间的滑动阻力三部分组成，其中变形阻力占滚动阻力总值的90以上。子午线轮胎是早已被国内外公认的一种可以减小滚动阻力的轮胎。据专家计算，每年可减少油耗700万吨左右，它的滚动阻力系数要比一般斜交线轮胎低2530左右，而且其弹性好，运动阻力小，在使用中节油效果明显。为了更大范围地减少滚动阻力，轮胎正朝着高气压比、无内胎化方面发展，并取得了一些积极的进展3.3采用新型材料实现节油 由于汽车质量的大小影响到滚动阻力、爬坡阻力、加速阻力，因此汽车质量与其燃油消耗有着极为密切的关系。一般说来，当汽车每减轻1时，每升汽油可多行驶0.011，如果该车行驶10万，则减轻1可节省11L汽油，若减轻500，则可省油5500L。德国专家称：如果减轻质量10，则可降低油耗89，汽车行驶所消耗能量为78。由此可见，汽车轻量化与节省燃油的关系是十分密切的。第4章 供油量的改变实现节油供油系统分为化油器和燃油喷射系统两种，但是就动力输出、燃油效率、废气污染、可靠度等各方面来说，化油器比起燃油喷射系统可说是一无是处，所以化油器的时代已经过去，它已成为历史名词，无讨论的价值。所以，我们谈发动机供油系统就是单指燃油喷射系统。燃油喷射系统是由燃油输送系统、感应器系统、电脑控制系统所组成。它的工作原理简单来说就是利用汽油增压泵将汽油加压以后，从油箱送进高压油路，经过燃油压力调整器的调节，使系统中的供油压力保持在2.02.5 ，也就是将送到喷油嘴的汽油压力保持在2.02.5之间。同时由各感应器将发动机的进气量及运转状态以电压讯号的形式传送到供油电脑，ECU根据这些电压讯号加以分析，算出所需的喷油量，也就是算出喷油嘴的喷油时间，然后再将喷油讯号传送到喷油嘴的线圈，喷油嘴接收到喷油讯号后，将喷油阀打开，汽油便喷到进气门前方的进气歧管内，再随着进气门的打开进入气缸内。下面我们对喷射系统的分类进行说明：4.1依喷射（喷油嘴）位置分类(1)节气门体喷射式又称为单点喷射，即使用一支或二支喷油嘴，装在节气门上方，以较低的压力喷出汽油，汽油与流经节气门的空气形成混合气后，必须先通过进气歧管再由进气门进入气缸。但是油气流经进气歧管时，部份油气会在进气进歧管壁附着，并且会因进气歧管的形状、长度不同而造成各缸混合气体分配不均匀。因为油气从节气门到气缸必然会有的时间延迟，因此发动机加速时的反应会较慢 。(2)多点喷射，每缸的进汽门口之前各有一支喷油嘴，对准进气门，以25 的高压将汽油喷出，而与进气歧管的空气一起进入气缸，形成混合气。如此一来进入各气缸油气的混合比得以平均。4.2依喷油方式分类(1)连续喷射，又称机械喷射式，喷油嘴在发动机运转时不断的喷油，而喷油量的控制是经由改变供油压力来达成。(2)程序喷射式，使用电子式喷油嘴，需要喷油时将喷油嘴的线圈通电，使柱塞因为磁力的作用而往上提升，喷油嘴便可喷油。喷油量是由喷油时间的长短来控制，单位是微秒（ms）。由于机械喷射已经是过时的设计，因此目前市面上的车种几乎都采用效率及经济性较佳的程序式喷射。而单点喷射除了价格较低、结构简单外，就无任何可以和多点喷射媲美之处，况且它还有许多和化油器相同的缺点（效率低、各缸油气分配不均），因此多点喷射（MPI）可说是现代喷射供油系统的主流。4.3依空气流量检测方式分类 进气量的检测方式分为直接和间接两大类，一种是以进气歧管绝对压力传感器测出的进气歧管压力和发动机转速间接计算求得。另一种则是以空气流量计直接测得。较常见的空气流量计有三种：翼板式、热线式、卡门涡流式。目前市场上是以MAP及热线式空气流量计为主，供油量的计算、供油量的多少是以喷油嘴燃料喷射时间的长短来计算，供油电脑（ECU）根据空气流量、发动机转速、及各个感应器所提供的补偿讯号，利用原先设定的供油程式算出所需的供油时间，这个供油程式我们可以用图形的方式来表现。ECU所算出的燃料喷射时间是基本喷射时间、补偿喷射时间和无效喷射时间的总和，单位是微秒（ms），1ms0.001秒。其中喷油嘴在单位时间内所喷出的汽油量是由喷油嘴的本身口径大小及喷油压力大小所决定。(1)基本喷射时间 基本喷射时间是由进气量（此处是指重量）和发动机转速所决定。当你踩下油门踏板时，控制的是节气门的开启角度，开度越大进气量越大，供油电脑根据空气流量计测出的进气量及当时的发动机转速来和预先所设定的供油程式比较后，算出所需和供油量相对的喷射时间。(2)补偿喷射时间 补偿喷射就是一般人所称的提速，它是由各种感应器检测出发动机当时的工作状况及负荷，将讯号传给电脑（ECU）以后，算出所需额外的供油量，用以维持发动机稳定、顺畅的运转。补偿喷射程式的设定是一个复杂的工作，也因车而异。供油系统的改装，发动机的最佳空燃比为14.7:1，但若在高转速、高负荷时若想要得到较高的发动机动力，通常要将空燃比提高到12:113:1。供油系统的改装就是要在适当的时候适量的提高供油量，让空燃比适度变大，这适时与适量也是判断供油系统的优劣吗。4.4喷射供油系统的改装改装可分为改硬体和改软体两大类，改硬体的目的是要提高单位时间的供油量。改软体主要是改变它的供油程式，由于原车的供油程式是考虑了废气控制、油耗经济性、运转稳性定、发动机材料耐用性所得的设定，所以在马力的输出表现上，往往无法达到注重性能的使用者的需求，例如大家最殷切需求的高转速、高负荷时的表现，往往呈现供油量不足的窘况，这时就有赖改装软体来达成。以下我们就针对供油系统的改装项目，一一说明。(1)调压阀 在多点喷射油路系统中的压力调整器，它负责给喷油器提供一个固定的压力，压力越大那么相同的喷射时间喷出的汽油量越多。调压阀是安装在压力调节器之后的回油管上，经过调整可将喷油嘴的喷油压力提高（一般约可提高20%），进而达到不改动供油模式的情况下增加喷油量（约可增加5%10%）。加装调压阀是供油系统的改装中最花费最便宜的，其安装也相当容易，只不过在调整压力时，需借助汽油压力表才能量测调出的压力。事实上，对换排气管、改进气装置等，这类小幅改装的车，通常用加装调压阀的方式来弥补其高转速时喷油量的不足，效果不错而且经济。在此要告诉大家一个小常识，若你的车在静止起步油门踩下的瞬间会出现短暂的爆震现象，安装调压装置来改善这种状况。(2)喷油嘴 喷油嘴的大小决定了单位时间的喷油量，改用口径较大的喷油嘴是提高喷油量的最直接方法，要换到多大则需视发动机的改装程度而定。改喷油嘴的最大困难是可相容喷油嘴的取得，通常同车系或同系列发动机的喷油器可以相容，最常见的就是CIVIC可换用ACCORD的喷油嘴，可增加约25%的喷油量。改调喷油嘴所获得喷油量的增加是全面性的，也就是从低转速到高转速喷油量都会增加，这可能会造成中、低转速时的供油过浓，导致耗油量增加和运转不顺。通常动过“大改装”的发动机才会需要大幅的增加供油量，一般车主所需要的通常是高转速和重负荷时适度的增加喷油量，这就有赖软体的改装才能达成。但有个情况就是发动机大幅改装后，在高转速时所需的喷油时间比发动机运转一个行程的进气时间还长，造成喷油嘴就算持续喷油也没有办法提供足够的油量，这时加大喷油嘴已是必然的选择。4.5供油电脑晶片 车厂在设计一具发动机时便已将原先设定好的供油程式录在ROM上，这个程式通常是油耗、污染、运转平顺度等条件妥协下的产物，而且是不可更动的。就因为不可更动，所以若想改变供油程式就必须换用另一种模式的ROM。通常专业改装厂都会供应种车型的改装用电脑晶片，改装时要先把原先电脑的晶片取下（通常原厂供油电脑的ROM都直接焊在电路板上），焊上一个IC座（如此一来可方便日后再更换），再插上改装用的晶片。如此所得的供油程式仍是固定的，它只是对原车的程式做修正，其中很重要的一项是可将补偿喷射程式中的断油控制时间延后甚至取消不再有断油的限制。要注意的是 ;一种改装用晶片都有它设定的适用条件（也就是改装的程度），改装时必须选用和您爱车改装状况相近的晶片，才能得到最佳的效果，否则可能适得其反。晶片的选用唯有寻求经验丰富的改装厂。可变程式供油电脑,这是供油系统改装中最贵也最有效的一项，就是HALTEC电脑。经由这个电脑车主可依照爱车发动机的改装程度，配合空燃比计的测量，设定出最佳的供油程式，也就是前文所提的基本喷射程式以及各个补偿喷射程式都可利用外接手提电脑任意更改。它与改晶片最大的不同，也是它最大的优点是日后发动机再作更动、改装时，若出现原有供油程式不合用情况，可经由程式的修正立刻获得解决。改装可变程式电脑后，原车的供油电脑便废弃不用，但是较高等级的电脑能将原车的所有感应器功能悉数保留。第5章 正确的调整和保养汽车有利于节油一辆汽车能否节油，除了与驾驶员驾驶习惯有关外，汽车本身技术状况的好坏也是节油的关键，而技术状况的好坏与车辆的保养有着直接的关系。当然，与节油有关的零部件只是极少的一部分，因此不少车主往往对此并不重视，车主在平时的驾车生活中一定要养成定期维护爱车的习惯，这是节油所必需的。5.1保养空气滤清器空气滤清器的作用是净化进入气缸内的空气，如果加油超过标准和太脏，都会阻碍空气畅通，从而造成燃油消耗增加。试验证明，如燃油太脏，油面太高会增耗燃油20%以上。因此要注意经常保养，每次清洁后再涂上一定的油膜，底部的润滑油也要按刻度标准加注。5.2清除燃烧室积碳燃烧室的积碳增多后，容易引起可燃混合气的自燃，造成功率下降，如果积碳过多，会增耗燃油8%左右，因此在二级保养和因其他原因拆卸气缸盖时要认真清除燃烧室和活塞顶部的积碳，减少不必要的燃油消耗。5.3维护消声器消声器是为了减少噪声而设计的。它的功能主要是为了消除部分噪声，减少公害，但从另一方面讲它又阻碍废气的排出，消耗部分功率。如果消声器破裂损坏，则会进一步阻碍废气的排除畅通，增加油耗。因此平时要注意消声器的功能，如发现破损等现象应及时给予排除或更换。 5.4检查火花塞火花塞是将高压电引进发动机的气缸内，在电极间产生火花，点燃混合气。据试验证明：一只火花塞不工作，要多消耗燃油25%；两只不工作就要多消耗燃油60%以上。另外火花塞间隙的大小、积碳的多少等等都对功率和耗油有直接的影响。在使用中应注意正确调整好火花塞间隙，其间隙的调整必须根据各车型规定的标准和气缸的实际压力来调整。过大在发动机高速时容易断火，过小则火花较弱，不易点燃混合气，容易造成积碳，形成短路而不能跳火，从而影响发动机的正常工作，降低了发动机的功率，增加了燃油的消耗5.5调整轮胎压力由于轮胎在按标准充气后，经过一段时间就会自然消耗掉一部分，而轮胎气压的下降，对行驶阻力、轮胎的使用寿命及燃油的消耗有较大的影响。所以在行车中要注意检查轮胎的气压，保证其在正常范围之内。5.6保证制动性能良好的制动装置可以提高汽车行驶的平均技术速度和运输效率，如果制动性能不好，就难以保证行车安全，也同样影响发动机燃油的消耗量。因此正确地保养、调整好制动系统，也是安全节油的一个方面。在使用中要保证制动系的正常工作性能，防止出现制动不灵、制动发咬、制动跑偏和制动不稳等故障。5.7定期保养发动机每年至少对发动机做一次预防保养，因为发动机长久失调会大大增加燃油的消耗量。第6章 提高驾驶员的驾驶水平有利于节油提高驾驶员地技术水平也是降低汽车燃油消耗量地重要途径之一，驾驶员要严格的遵守汽车的使用与保养手册的规定。如冷却的温度对油耗有着重大的影响；水温过低时油耗有着重大影响：水温过低时要比最佳水温时油耗多1014，当水的温度高于最佳水温时，油耗也将增大510。美国一家公司所做的一项实验表明，汽车的燃油大约有30消耗在最初行驶的8或更少的行程之内。据俄罗斯有关的部门统计，不同的熟练程度的驾驶人员驾驶同一辆汽车，汽油耗可相差到2025。6.1驾驶时的注意事项 (1)保持合理的行车速度； (2)冷车起动时避免延长发动机升温时间； (3)避免不必要的怠速运转； (4)行驶中应尽量避免突然加速和减速； (5)正确掌握变速时机； (6)正确使用空调制冷系统。6.2驾驶时的驾车技巧和方法(1)轻身而行法:减重省油法汽车上应避免携带无用的物品。如果置放10公斤无用的物品随车行驶1000公里，就会白白浪费400毫升燃料(参考数据)。为了省油，应该定时对汽车行李箱进行清理，除了应急的工具以外，其余可要可不要的杂物最好“请”出去。(2)冷车起动行车法：冷车起动时应尽量避免延长发动机升温时间和避免不必要的怠速运转。有些爱车朋友在早晨冷启动时都要把车着上几分钟甚至十几分钟等车热了再走，实际上着车后等上一分钟让机油达到各个润滑部位，然后在起步后的五六分钟内适当控制一下车速就可以了，在低温下长时间怠速既不利于发动机的迅速升温也会大大增加燃油的消耗。一般小轿车怠速运转所消耗的燃油要比重新起动所消耗燃油多，所以，如果停车时间较长时，应将发动机熄火。这样既可以节油又可以减少大气污染.(3)正确起步法:省油法起步时，最好缓慢些，急速起步伤车，也浪费燃料。据测算，急速起步10次，约浪费燃料120毫升以上。汽车在满载或坡道上起步，最好用一档，油门适中。(4)轻踩油门省油法:要避免空踩油门，空踩油门10次，浪费燃料60毫升以上。在加速增档过程中应注意不宜将油门踏板踩得过重，一般不大于油门踏板全程的75%以上。将油门踏板踩下过多，必然增加耗油。(5)经济车速行驶法;每种汽车都有自己的经济车速，这可以在车辆使用手册中查到，在此车速下行驶耗油量最低,低于或高于这个速度都会徒增油耗。马自达轿车的经济车速大都在7090公里h之间。在我们现有的城市道路交通状况下行车虽然很难达到这一要求，但在条件好的道路上行驶时，应尽量控制在此车速以内。(6)换挡时机掌控法;换档时机的把握同样可以达到省油的目的。新马自达6轿车的最佳换挡转速一般在2000至2500转之间，最大扭矩转速在3000至4000转之间。您应该从一档起步当发动机转速达到最佳换挡转速时，就升入二档。以此类推。当然在加油时不要过急，因为踩油门过深或过急都会增加油耗。尽量避免低档高速长时间行车。使用自动变速器加速时，应尽量缓慢加速，在换档点附近稍松油门，以使变速器容易升档，同时也节省燃油。(7) 市内道路熟知法:如果熟知市内道路这一优势下,当看到红灯亮起时，减速行驶，巧借引擎剩余的动力让车辆滑行前进。如果仍然加速至最后关头才倏然刹车，不仅徒增油耗，同时还将加剧刹车片的磨损。(8)正确使用空调制冷系统:空调系统工作时要消耗发动机一部分功率。有的驾驶员为了节油，采取高速时关闭空调而打开车窗通风的办法。实际上，当车速高于85公里小时后，