柴油载货汽车能耗研究

四川职业技术学院毕业论文（设计）第1页共26页引言随着第二次工业革命的到来，汽车工业得到了飞跃式发展，柴油载货汽车也逐步登上历史的舞台，显示出巨大的魅力。从第一台汽车下线到今天，全世界的汽车工业基本占据了整个世界重工业的半壁江山，为各国的国民经济的发展作出了巨大的贡献。但是我们在感到欣慰的同时，不得不看到一个事实全世界的车用能源日益紧张，业已成为制约世界汽车工业发展的一大瓶颈。针对这一问题，世界各国政府都给予广泛的关切，许多国家制定了一系列的有关政策法规，以此来降低车用能耗，一些国家和国家之间还相互签订合作性法规文件，一起来在降低车用能耗方面进行努力。而许多技术力量雄厚的汽车生产集团，相互之间直接进行了技术上的合作，共同开发和研制新的低耗汽车零部件，以求降低汽车的能耗。在我国，新中国成立以后，柴油载货汽车工业发展迅猛，从最早的“QD145型柴油载货汽车”到“黄河牌JN150八吨柴油载货汽车”，从“EQ1141八吨平头柴油载货车”到“斯太尔重型载货汽车”，这些事实证明了中国柴油载货汽车工业取得的辉煌成绩。但是，我们在看到成绩的同时，还不得不关注另外一个问题在我国，车用能源日益紧张，这一问题，也和国际汽车工业的大气候一样，严重制约着我国载货汽车工业的发展，在国内也同样急需节能减耗的汽车产品问世。由于车用能源的紧张，直接导致了车用成品柴油价格的大幅攀升。显然，柴油载货汽车使用企业的运营成本被提高，企业的利润空间进一步被压缩；同样，需要运输货物的企业的经营成本也间接增长。这些由于油价攀升而引起的物价上涨的连锁问题，如果不能得到更好的解决，其结果是不言而喻的。根据国类内外共同面临的这些问题，我们希望，通过对降低柴油载货汽车能耗的研究，以求得降低柴油载货汽车的能耗，为国家节约石油资源；以求得降低柴油载货汽车的使用成本，为汽车的使用企业创造更大的利润；以求得促进柴油载货汽车的技术改良，为汽车生产企业提供参考。四川职业技术学院毕业论文（设计）第2页共26页第一章柴油载货汽车能耗的现状及成因11国内柴油载货汽车能耗的现状根据中国汽车产业相关资料显示，我国目前柴油载货汽车的平均能耗在76L/100TKM。在国内经济和交通状况较发达的地区，柴油载货汽车的平均百吨公里能耗低于这个值约在72L/100TKM，而经济和交通状况欠发达地区要高于这个值约在79L/100TKM；平原地区这个值要低于山区；在2008年7月1日起执行国排放标准而使用新技术的车辆要比这个值低2050；在国内，技术先进的大型柴油载货汽车制造企业生产的产品比小型企业生产的产品的能耗要低510。12国外柴油载货汽车能耗的现状在国外，美国、日本、欧盟等发达国家和地区的柴油载货汽车的平均能耗约在38L/100TKM，而使用了更新的技术的载货汽车，其能耗要低于这个值约在35L/100TKM；在一些科学技术欠发达的其他国家或地区，其柴油载货汽车的平均能耗要远高于这个值约在80L/100TKM。13国内柴油载货汽车能耗高于国外的成因根据以上数据的分析，可以发现我国的柴油载货汽车的平均能耗明显高于国外发达国家水平。而我们认为造成当前国内外柴油载货汽车能耗现状的成因有1柴油机先进技术的采用与否，国内的柴油载货汽车大多数采用老式发动机，电子控制技术水平低，喷油量、供油时间控制不精确；国外发达国家地区大部分采用了精密的电控柴油发动机。2采用先进的整车设计与制造概念，国内的主要设计理念还停留在“能载货、开得走”的阶段；国外的一些载货汽车引入了轿车车身设计理念，风阻系数大幅降低。3维护设备及维护技术的新型化，基于国内汽车的基本状况，在汽车的维护上还习惯于采用凭经验的方式，汽车维护的精确度较低，严重影响维护的质四川职业技术学院毕业论文（设计）第3页共26页量；国外许多维护企业使用新型的故障诊断仪器和设备，使维护的质量得到充分的保证。4驾驶员自身素质因素，在我国，“地大物博“的思想在广大人民心中还很根深蒂固，许多驾驶员没有树立起节约驾驶的习惯，车辆驾驶使用很粗旷，而在一些发达国家，已经度过了经济发展的初级阶段，对能源危机有切肤之痛，国民节能意识较高，驾驶员的节约驾驶意识较强。5国家宏观政策调控的差异，我国在节能方面出台的各项法规措施不少，但可行性、可操作性不强，对降低柴油载货汽车的能耗起到的作用较弱，国外一些发达国家在这方面要做的比我国好。四川职业技术学院毕业论文（设计）第4页共26页第二章降低柴油载货汽车能耗的技术及措施21改进柴油载货汽车结构211柴油载货汽车的主要构造及对能耗的影响概述柴油载货汽车的主要结构由四部分组成发动机（柴油机）、底盘、车身、电气设备。各个部分根据其不同的结构执行不同的任务，对汽车的能耗产生不同的影响。其中柴油机是柴油的直接消耗者，它对汽车能耗产生的影响最大，同时也是决定汽车能耗及动力的关键因素，一台工作性能良好的柴油机其燃油的消耗量与输出的实际功率比一定是比较合理的值，研究这个比值对研究汽车的能耗有非常大的意义。汽车底盘是汽车的基础，它接受发动机传来的动力而使汽车运动，并按照驾驶员的操纵而正常行驶。它是消耗动力的直接部分，因此研究它对于降低汽车能耗有着重要的意义。汽车车身及附属设备是汽车的重要组成部分，它是能使驾驶员操作方便、行驶安全，乘坐舒适、载货可靠，设计合理的车身布局优雅的附属设备，同样在降低能耗的作用上，不可忽视。212降低柴油机能耗的措施2121降低柴油机能耗概述降低柴油机能耗是降低柴油载货汽车能耗的关键。降低柴油机能耗的核心是提高它的燃烧效率，而提高热效率就是组织好发动机各个工作过程，减少各种损耗，以及正确选择和汽车底盘匹配的机型。柴油机实际工作循环受到各种因素的影响燃料具有不同的成分、比热、分子数和不同的高温分解特性等，因此直接影响发动机工作过程的组织和热效率；由于换气损失、传热损失、时间损失、燃烧损失、涡流和节流损失、泄漏损失、机械损失等不可避免损失的存在，发动机实际热效率远远小于理想循环的热效率。实际循环的热效率可表达为四川职业技术学院毕业论文（设计）第5页共26页UBEEHGP31063E发动机有效热效率EP有效功率BG燃油量UH燃油低热值根据这一表达式，我们可以发现，为了提高发动机的热效率，关键是组织好进、排气过程、喷油过程、燃烧过程，减少各种损失。2122降低柴油机能耗的措施根据上文述及的理论，我们认为降低柴油机的能耗的主要措施是提高压缩比，直喷技术，增压、中冷技术，可变进气技术，改善进排气过程，改善混合气在气缸中的流动方式，优化燃烧过程，电控喷射技术，高压共轨技术，绝热发动机技术等。1电控直喷柴油机直喷柴油机是最节能的内燃机，在汽车上使用较晚，原因是转速范围较窄，NOX和PM微粒的排放以及振动和噪声等问题。直到20世纪90年代这些问题逐渐得到解决，才开始大量应用于汽车。此外，直喷柴机对柴油的要求较高，特别是对硫的含量有严格的要求。（1）直喷式柴油机的结构特征燃烧室直喷式柴油机的燃烧室由气缸盖平面、活塞顶面与气缸壁组成。燃烧室的形状主要取决于活塞顶部的形状，有盆形，形和球形等。燃烧室是一种空间雾化的混合方式。燃烧室内有较好的空气流动，活塞上升到接近上止点时，形成挤气涡流，活塞离开上止点下行时，在燃烧室里会形成反涡流。喷油器和喷油系统直喷式柴油机采用孔式喷油器，通常柴油机喷孔数大于5，喷孔直径02508MM。双弹簧喷油器可以实现两级喷油，它具有预喷射阶段以降低压力升高比，有效地减少怠速工况和低速工况的噪声，使工作柔和，同时还可降低NOX和PM排放。现代柴油机都采用直喷式供油有三种形式共轨式、泵喷式、分配泵式。分配式喷油系统属于径向活塞分配泵，制造精密，怠速运转声音低，可实现电子控制，用电磁阀可以对供油时刻、供油量实行调节，在不同的负荷、转速、进气温度、冷却水温度、增压器压力和进气量等工作条件下，以保证喷油时间和喷油量，可实现预喷射和改变供油规律的调节。泵喷式系统，将喷油泵和喷四川职业技术学院毕业论文（设计）第6页共26页油器组成一体，取消了高压油路。直接由凸轮驱动泵喷嘴，可形成200MPA的高压，但调节特性差，它的预喷是由机械液压式蓄压实现的。进气道进气管道的任务是组织良好的进气涡流，主要有切向进气道和螺旋进气道。切向气道在圆周的切线方向进入空气，在其进气口部位，气道收缩，形成较高的气流速度，流动阻力较小，但是对进气口的位置较敏感。（2）直喷柴油机电控系统的原理电控柴油喷射系统主要控制喷油量和喷油正时。柴油机燃油喷射具有高压、高频、脉动等特点，其喷射压力高达60150MPA，甚至超过200MPA。对燃油高压喷射系统实施喷油量的电子控制比较困难，柴油喷射对喷射正时的精度要求高，相对于上止点的角度位置远比汽油机要求准确，导致柴油喷射的电控执行器更复杂，因此柴油机电控技术的关链和难点就是柴油喷射电控执行器。图21电控柴油喷射系统的控制原理电控柴油喷射系统的控制原理如图21所示。传感器包括柴油机转速、加速踏板位置，齿条位置、喷油时刻、车速及进气压力、进气温度、燃油温度、冷却水温等传感器，ECU根据各种传感器实时检测到的柴油机运行参数，与ECU中预先已经存储的参数值或参数图谱相比较，按其最佳值或计算后的目标值把指令输送到执行器。执行器根据ECU指令控制喷油量两条位置或电磁阀关闭持续时间和喷油正时正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点。电控柴油喷射系统还可和整车传动系统的ECU，制动防抱死系统的ECU及其他系统的ECU互通数据，实现整车的电子控制。2柴油机燃油共轨系统共轨式燃油供给系统是指该系统中有条公共油管，用高压或中压输油泵向共轨中泵油，用电磁阀进行压力调节并由压力传感器反馈控制。有一定压四川职业技术学院毕业论文（设计）第7页共26页力的柴油经共轨分别通向各缸喷油器，喷油器上的电磁阀控制喷油正时和喷油量。喷射压力或直接取决于共轨中的高压压力，或由喷嘴中增压活塞对共轨来的油压予以增压。共轨式电控喷射系统的喷射压力高且可控制，又可以实现喷油速率的柔性控制，以满足排放法规的要求。（1）共轨系统的特点和系统设计现代柴油机对燃油喷射系统的要求有高的喷射压力且在发动机全工况范围内实时可调，喷油定时灵活可调。喷油速率可柔性控制包括可控制喷油速率的形状，实现斜坡形、靴形及矩形喷油规律；可进行多段喷射，即预喷及多次预喷，后喷及多次后喷；高精度的油量控制，包括预喷和后喷的控制精度；全电子控制；快速的瞬间响应；较低的均衡驱动转矩。共轨喷油系统的喷射压力为了有效地控制和改善发动机燃烧过程，在降低柴油机有害排放物的同时尽可能减少发动机经济性能的恶化，提高喷油压力是最基本的前提条件。新型发动机功率密度的进一步强化也是提高喷油压力的一个重要原因。喷油速率的控制喷油速率是控制柴油机燃烧过程的重要参数。由于电控喷射技术的不断发展，近年来许多喷油系统实现了诸如斜坡形、矩形、分段型、顶喷、后喷及多次预喷和后喷型喷油。共轨喷油系统用多段喷射的方式来控制喷油速率，以此控制燃烧速率，同时降低NOX和PM。共轨喷油系统执行器响应速度共轨喷油器电子执行器的响应速度对喷油过程有决定性的影响。为提高喷油系统的响应速度，喷油控制阀的行程必须限制在较小的数值内。由于缩小控制阀行程受到流动特性和结构的限制，不可能将控制阀行程进一步缩小，提高执行器的响应速度，是提高系统响应速度的主要途径。（2）共轨式电控喷射系统图22共轨系统原理图四川职业技术学院毕业论文（设计）第8页共26页以BOSCH公司的CR系统为例研究，结构如图22。本系统依靠储油器把压力的产生与喷射分开。这个关键的容积储存区域包括单一的分配管共轨，供油管及喷油器部分。在载货车上用柱塞式直列泵做高压泵，在轿车上用径向柱塞泵产生压力。如果把油泵设计成为变量泵更可以使整个系统的效率大为提高。由高压泵产生的系统压力流经压力控制管路直到喷油器。喷油器是这一设计的核心，用它来确保对燃烧室正确的供油，在精确规定的时刻，电子控制单元向喷油器的电磁阀线圈发出动作信号，开始供油。喷射的油量取决于喷嘴开启时间的长短和系统压力。3柴油机的增压和中冷增压是内燃机发展的一个飞跃。用增压的方式来提高进气充量密度，可以几成甚至几倍的增加功率，同时还能改善热效率、提高经济性、减少排气中的有害成分、降低噪声。（1）增压的主要方式增压方式主要有机械增压、涡轮增压、复合增压、惯性增压、气波增压等。涡轮增压是指利用排气能量使排气在涡轮中进一步膨胀作功，用于驱动压气机的增压方式。排气祸轮增压的特点是不消耗发动机有效功，增压器可以自由布置在所需的位置，涡轮有一定的消声作用，并进一步减少排气中的有害成分。（2）增压器涡轮增压器主要由涡轮和压气机组成。发动机排气经排气管进入涡轮，对涡轮作功，涡轮叶轮与压气机叶轮同轴，从而带动压气机吸入外界空气并压缩后送至发动机进气管。压气机有轴流式和离心式。离心式压气机结构紧凑、质量轻，在较宽的流量范围内能保持较好的效率，对于小尺寸压气机，效率优于轴流式。离心式压气机由进气道、叶轮、扩压器和压气机蜗壳等部件组成。进气道的作用是将外界空气导向压气机叶轮。为降低流动损失，通道为渐缩形。压气机叶轮是压气机中惟一对空气作功的部件，它将涡轮提供的机械能转变为空气的压力能和动能。导风轮是叶轮入口的轴向部分，叶片入口向旋转方向前倾，直径越小处前倾越多，其作用是使气流以尽量小的撞击进入叶轮。扩压器的作用是将压气机叶轮出口高速空气的动能转变为压力能，扩压器效率对压气机效率有重要的影响。压气机蜗壳的作用是收集从扩压器出来的空气，将其引导到发动机的进气管。由于扩压器出来的空气仍有较大的速度，在蜗壳中还将进一步把动能转化为压力能。四川职业技术学院毕业论文（设计）第9页共26页涡轮涡轮的工作过程与压气机相反，是把发动机排出废气的能量转化为机械功来驱动压气机叶轮。涡轮增压器的性能，在很大程度上取决于涡轮的性能。涡轮的结构及作用。进气壳也称蜗壳的作用是把发动机排出的具有一定能量的废气，以尽量小的流动损失和尽量均勺的分布引导到涡轮喷嘴环的入口。喷嘴环的作用是使具有一定压力和温度的燃气膨胀加速并按规定的方向进入工作叶轮。工作叶轮简称叶轮是惟一承受气体作功的元件，它与压气机叶轮同轴，把气体的动能转化为机械功向压气机输出。排气壳收集叶轮排出的废气并送入大气。（3）中冷器在增压柴油机为降低进入气缸的空气温度、增加空气密度、减少排故，使增压后的空气先在中间冷却器中冷却，再进入气缸，称为增压中冷。增压中冷可以在柴油机的热负荷不增加其至降低以及机械负荷增加不多的前提下，较大幅度地提高柴油机功率，还可提高发动机的经济性、降低徘放。中冷器根据冷却介质的不同，有水冷式和风冷式两种。水冷式冷却根据冷却水系的不同义分以下两种方式用柴油机冷却系的冷却水冷却。这种冷却方式不需另设水路，结构简单。柴油机冷却水的温度较高，在低负荷时可对增压空气进行加热，有利于提高低负荷时的燃烧性能，但在高负荷时对增压空气的冷却效果较差。用独立的冷却水系冷却。柴油机有两套独立的冷却水系，高温冷却水系用来冷却发动机，低温冷却水系主要用于机油冷却器和中冷器。风冷式冷却根据驱动冷却风扇的动力个同，分为以下两种方式A用柴油机曲轴驱动风扇。这种方式适用于车用柴油机，把中冷器设置在冷却水箱前面，用柴油机曲轴驱动冷却风扇与汽车行驶时的迎风同时冷却中冷器和水箱。车用柴油机普遍采用这种冷却方式，但在低负荷时易出现充气过冷现象。B用压缩空气涡轮驱动风扇。由压气机分出一小股气流驱动一个涡轮，用涡轮带动风扇冷却中冷器。由于增压压力随负荷变化，因此这种冷却方式的冷却风量也随负荷变化，低负荷时风量小，高负荷时风量大，有利于兼顾不同负荷时的燃烧性能。且其尺寸小，在车上安装方便，在军用车辆上也有应用。四川职业技术学院毕业论文（设计）第10页共26页213改进整车结构降低能耗2131整车结构对能耗的影响概述低燃耗发动机是汽车节能的基础，但装有低燃耗发动机的汽车未必就有较低的能耗，还要看发动机和传动系的匹配情况以及整车的布局。匹配优化传动系参数可使发动机经常在经济区域内工作，减少空气阻力系数、选择合适的轮胎和降低汽车质量等都能降低柴油载货汽车的能耗。2132汽车传动系统匹配的优化汽车传动系对汽车燃油经济件有重要影响，主要影响因素包括汽车传动系的挡数、传动比和传动效率等。1柴油载货汽车变速器的选择变速器的传动比范围、挡位数、传动比分配规律和主传动比等参数都影响到整车的燃油经济性，在满足汽车动力性能的前提下，优化传动系各参数，使汽车常用工况处于发动机最佳经济区或接近最佳经济区，则可有效地降低汽车的燃油消耗。汽车传动系效率越高，传递动力的过程中能量损失就越小，汽车的油耗也就越低。因此，在柴油载货汽车上，一般根据汽车的设计要求，尽可能的选择挡位比较多的变速器，提高传递效率，降低油耗。2制动能的回收目前该系统主要分机械储能器和液压储能器两种。机械储能器是在汽车上装一个飞轮，制动时，将飞轮与有关装置相连。由于飞轮的质量很大，在旋转惯性力的作用下，当汽车减速下来时，飞轮却高速的旋转起来。飞轮的动能一方面可以通过传动装置与车轮直接相接，带动汽车起步；另一方面，可将飞轮与发电机相接，将动能转化为电能贮存起来。现在一般可以将刹车时能量回收6070左右。3使用子午线轮胎汽车子午线轮胎与普通汽车轮胎相比，因其本身的结构特点。所以行驶中轮胎周向变形小，轮胎各层帘线之间，橡胶与帘线之间的位移小，胎内分子之间摩擦小，滚动阻力小，汽车滑动性能好，加之子午线轮胎有坚韧的刚性带束层，胎面刚性增大，使子午线轮胎的滚动半径大于普通斜变胎的滚动半径。从而减少了胎面在路面上的相对滑移，使轮胎滞后损失降低，产生的热量小且散热快。再则较薄的胎侧抗径向变形的强度小，故能量消耗也较小，从而收到节能效果。四川职业技术学院毕业论文（设计）第11页共26页2133减小空气阻力空气阻力所消耗的功率与车速的三次方成正比，就是说在车速低的时候，空气阻力功率消耗所占比例不大，在车速高的时候，空气阻力将是主要的阻力。减小空气阻力，对于降低柴油载货汽车的能耗有比较现实的意义。1空气阻力系数空气阻力系数及表达式如下AVDCD221空气密度，12258KG/M3；V合成气流相对速度，M/S；A汽车迎风面积,M2；其中对燃油经济性影响最大的是CD，希望通过降低汽车的这个系数，以减小气动力的影响。2降低空气阻力系数CD的措施（1）空气阻力的组成压差阻力是由空气流场中的分离所致，而诱导阻力是升力所致。摩擦阻力是指车身表面与空气摩擦所造成的阻力，干扰阻力是指后视镜、门把手等外露零部件造成的阻力、内流阻力是指汽车内部的气体流动造成的阻力。压差阻力所占的份额最大，所以对油耗影响最大的是车辆正面的空气阻力。根据式22ADVACD可知，可通过减小迎风面积A和降低空气阻力系数CD来降低车辆正面的空气阻力。但是，通过缩小迎风面积A毕竟有限，车辆必须主要通过降低空气阻力系数CD来降低空气阻力。（2）降低CD的措施根据前面的式子，降低CD的措施有以下五种改善汽车前端形状。改善后窗倾角和车顶拱度。正确选择离地间隙。放置扰流板。四川职业技术学院毕业论文（设计）第12页共26页优化发动机舱的流场。空气阻力系数很低的汽车，不是单纯依靠分析和计算出来的，是要通过反复的研究试验，特别是风洞试验的过程中形成的。2134整车轻量化整车质量与百公里燃油消耗成正比，是影响燃油消耗的重要因素。通过减轻汽车质量可以降低汽车油耗。1轻量化的概念汽车轻量化就是通过应用轻质材料及采取相应的优化结构和工艺来达到降低整车质量，而不影响汽车基本性能的一种设计方法。2减轻质量的措施车身的刚度由车身结构形状，材料厚度以及弹性模量决定。车身质量的降低通常是通过设计措施以及使用比一般低碳车身钢板密度小的替代材料来实现。这两个措施是不可分割的，由于材料特性不同，轻金属和塑料的形状结构和造型常常与钢完全不同。（1）替代材料的应用替代车身材料的应用主要取决于材料的强度、加工性和价格。高硬度钢板例如磷钢，相对于传统的深冲板，在微小的延伸量情况下强度明显提高，在生产中可以使用与现有车身钢板一样的接缝和变形技术，在相同的运行强度下，由高硬度钢板制成的白车身的总质量相对于传统的汽车约降低10。（2）结构措施可以通过压槽连接和加筋的方法解决强度问题。但是压槽位置和形式不允许通过直线自由空间。对大面积塑料和轻金属构件的强化，出于美学方面的原因，可在看不见的一侧加筋。在罩子上除了弯曲载荷外，在开和关时单侧受力还会引起扭转，有必要加一个中间支撑。（3）影响轻量化的因素影响柴油载货汽车轻量化的因素有1、附加机构质量；2、轻质材料成本；3、汽车总能量的平衡。这些因素是随着汽车工业发展而不可避免的，在研究和设计汽车的同时，我们不得不要综合考虑这些因素，使之对轻量化的影响降到最低。2135车用节能空调现有汽车空调绝大多数采用蒸汽压缩式制冷，压缩机由发动机的轴驱动。通常开启空调时，发动机功率要降低LOL2，耗油增加L02O。新型高效四川职业技术学院毕业论文（设计）第13页共26页压缩机将取代传统的往复活塞式压缩机，如变排量斜盘式和涡旋式压缩机的输气量可无级调节，节能30，特别适于汽车空调要求，它将是未来汽车空调主要机型。强化传热技术的发展和应用，可大大提高汽车空调蒸发器和冷凝器的换热能力。如以波纹翅片、裂缝翅片等取代传统的平板式翅片，可强化空气侧换热。而管内强化换热则可采用各种内螺纹管和扁平椭圆管等。22合理进行柴油载货汽车维护汽车的维护要严格按照GBT183442001汽车维护、检测、诊断技术规范上的各项技术规范执行，坚持“定期检测、强制维护、视情修理”的核心思想，确保送修车在修理后各项技术指标都能达到相关要求，发动机及底盘的各项零部件的配合间隙取值合理，发动机要根据具体的使用环境和工作要求选择合理的润滑油，各零件的连接处要按要求添加润滑脂，维修中各修理表面保持清洁，维修后整车保证清洁、无污垢。221供油系的维护柴油机供油系的技术状况对发动机工作状况的影响很大，若供油系出现故障，将会造成发动机功率下降，油耗显著增加，有时还会造成启动困难。供油系的故障大多产生在滤清器、柴油泵和喷油器等部位。（1）燃油滤清器不清洁或滤网损坏，滤清质量变差，将会使燃油中的杂质堵塞油路、量孔和喷口，缩小燃油通过截面，影响供油量，进而影响发动机的正常燃烧过程，降低发动机的动力性和经济性，所以应适时地更换滤芯。（2）柴油泵工作时，泵油压力过大或过小都会对工作的可靠性、稳定性及经济性造成一定的影响。泵油压力过大，会增大燃油油耗；泵油压力过低，供油不足，影响发动机正常工作，使发动机动力性下降。（3）由于喷油器的安装位置十分接近进气门，极易受到进气道中各种粉尘和颗粒物的污染。若使用的燃油质量不符合要求，就会在喷嘴上形成积炭，这将对发动机的性能产生不利的影响。因此，为了保持发动机性能良好，在使用中应注意燃料的质量和对喷油器状况的检查。四川职业技术学院毕业论文（设计）第14页共26页222气缸压缩压力的调节气缸的压缩压力越大，可燃混合气点燃后的燃烧速率越快，爆发压力即瞬时有效压力越高，随冷却水和废气带走的热量也就越少，发动机有效热效率就越高。因而，可使发动机得到较高的功率和较好的燃油经济性。但是汽车在使用过程中，气缸压力将不可避免地随着气缸、活塞、活塞环、气门机构的磨损而有所下降，发动机工作性能会明显变坏。此外，当严重积炭时，会使压缩比增高。压缩比过高时，容易产生爆震和早燃，同样也会引起燃油消耗量增加。223配气相位的调整发动机配气机构技术状况良好，配气相位合适时，对保证发动机正常工作，充分发挥其动力性、经济性，减少排气对大气的污染都大有好处。但是由于配气机构零件的磨损。气门间隙的变化，凸轮轴扭曲和弯曲变形等，都会使进、排气门早开和晚关角度发生变化，从而影响配气正时。进气门早开和晚关角度过大或过小，都会导致进气量不足、充气系数下降；排气门早开和晚关角度过大或过小，也会造成排气不彻底，或排气严重影响充气系数，降低发动机功率，增加燃油消耗量。配气相位严重失准，发动机功率将显著降低，油耗明显增加，甚至使发动机不能启动或不能正常工作。224气门间隙的调整为了保证发动机工作时，气门与气门座圈的密封或减缓某些机件的磨损，发动机配气机构气门与挺柱或摇臂之间留有一定的间隙，但经长时间工作之后，由于配气机构的磨损或调整不当，会引起气门间隙的变化，从而影响发动机的能耗。如果气门间隙过小，则会因气门关闭不严而漏气，降低发动机气缸压力，还会造成气门烧损；若气门间隙过大，则气门产生噪声，并且改变气门早开和晚关角度，以及开启的持续时间，降低气门升程，从而导致进气不足、排气不彻底，即影响充气量，造成功率降低，油耗增加。225汽车传动系的维护传动系消耗的功率约占总传递功率的L015，其中变速器和主减速器的机械传动损失占绝大部分。变速器发响和发热，主减速器主、从动圆锥齿轮四川职业技术学院毕业论文（设计）第15页共26页轴承预紧度调整不当即过紧或过松，主、从动圆锥齿轮啮合间隙和啮合印迹不正确，导致主减速器发热或发响。离合器打滑，引起离合器总成发热和从动盘烧伤等，都将引起摩擦损失功率增大。另外，当万向传动轴不平衡时，会导致克服旋转惯性力矩消耗的功率增加，传动效率降低，另一方面，也会引起整车的振动和传动抽的早期损坏。综合上述，传动系技术状况不良，将导致传动效率下降，功率损失增加，使燃油消耗量增加。226汽车行驶系的维护汽车行驶系中轮毅轴承预紧度调整得是否合适，前轮定位是否正确，轮胎气压是否准确，都会严重影响汽车的滑行性能。轮毂轴承预紧度调整过紧时，将增加车轮旋转的摩擦阻力，导致功率损失增加；调整过松时，在行驶中的车轮易歪斜或产生摇摆，增大了车轮与地面间的摩擦阻力，同时也会使制动鼓歪斜，使其与制动助相摩擦，这都会导致汽车滑行性能下降。正确的前轮定位，能够保证汽车行驶时，车轮处于“纯滚动”状态，而且有助于保证汽车行驶的稳定性和转向轻便性。汽车前轮的转向角与汽车的最小转弯直径有直接关系，影响汽车的机动性、通过性和安全可靠性，也影响轮胎的使用寿命，进而影响汽车的燃油消耗量。227汽车制动系的维护制动系技术性能的好坏，直接关系到能否发挥汽车技术性能及工作可靠性、行车安全等问题。良好的制动性能是安全行车的根本保证，同时也可以提高汽车行驶的平均技术速度和运输生产率。但是当制动器的制动蹄、制动鼓磨损，调整不当时，会导致汽车的制动效能下降，从而出现制动失灵或跑偏，直接影响行车安全性，且不能充分发挥汽车应有的效能，于是也就影响了汽车的经济性；另一方面，制动蹄、制动鼓之间间隙调整过紧，制动会出现拖滞现象即当释放制动踏板后，蹄、鼓不能完全分离，必然要多消耗一部分传动功率用来克服由于拖滞而产生的摩擦阻力，从而使汽车的滑行性能变差，油耗增加。反过来，当制动蹄、制动鼓间隙调整过大时，将会导致制动失灵，行车安全得不到保证。四川职业技术学院毕业论文（设计）第16页共26页228润滑油的合理使用发动机润滑油的性能对汽车运行燃油经济性影响很大，试验证明，改变润滑油的粘度和减摩性能，可明显改变短距离行驶汽车的经济性，减少燃油消耗，一般润滑油粘度越大，油耗越高；反之，润滑油粘度越小，则油耗越低。通过对汽车发动机使用不同粘度的润滑油进行台架试验，考察了粘度对节油率的影响。结果表明，节油率取决于润滑油的低温粘度级，其中5W优于10W，10W优于15W。229润滑脂的合理使用润滑脂的合理使用与节油密切相关，试验表明润滑脂的稠度牌号不易太大。如轴承使用2号润滑脂比3号润滑脂节能，综合经济效益包括润滑脂费用、检查费等好60左右；L号脂能耗又有所增加，对于汽车轮毂轴承而言，使用2号比较适宜，采用集中润滑的底盘摩擦节点使用0号脂较好。因此除热带重负荷车辆外，我国南方宜全年使用2号润滑，北方冬季用1号润滑脂，夏季用2号润滑脂。轴承润滑脂的填充量与节能的关系也很大，油脂充量大，工作时搅动阻力大，轴承温度升高，燃料的消耗量相应增加。一般轴承有两种润滑方法一是毂润滑，就是除轴承装满润滑脂外，轮毂内腔依然填满润滑脂；二是空毂润滑，即只是在轴承内装满润脂，轮毂内腔仅薄薄地均匀涂沫一层润滑脂以防锈。实践经验表明，满毂润滑时，新涂上脂的轴承在开始转动时，多余的脂很快被挤到滚道外面并被甩到毂内腔和轴承盖里，这时多余的脂被强烈搅动，由于脂的粘滞阻力使轴承温度升高，而真正起润滑作用的主要是留在轴承滚动面上的薄层润滑脂。因此，轮毂空腔中装满油脂只能使轴承散热困难，温度升高。而空毂润滑避免了这一缺点，还可节省润滑脂80以上。23柴油载货汽车的正确使用231柴油机的启动1常温冷车启动要轻踩加速踏板，尽量做到启动发动机一次成功。为了减轻发动机的磨损并减少油耗，常温启动后应使水温升至一定温度再行起步。2低温启动四川职业技术学院毕业论文（设计）第17页共26页目前低温下启动发动机采用的节油措施有启动前预热发动机；改善可燃混合气的形成；提高启动能量；增大启动功率和使用启动辅助燃料等。（1）启动前预热发动机对发动机常用热水预热法。当大气温度低于15时，应在发动机启动前加入8095的热水，对发动机及冷却系进行预热。（2）改善可燃混合气的形成在严寒季节，采用较多的是预热进气系统。柴油机常用螺塞式电阻点火预热器。在启动发动机前，先用手摇柄摇转曲轴，使润滑油送至主要摩擦表面，然后打开电阻点火预热器15S电流表指示放电810A，再踏12次加速踏板。当听到“唿”的声音时，关掉预热开关，即可启动发动机。（3）提高启动能量在冬季，为了使蓄电池保持一定的温度，应将其置于特制的保温箱内。使用两只蓄电池时，应使它们的技术状况基本一致，并提高蓄电池电解液浓度，还应该经常进行小电流补充充电。蓄电池容量一大一小，会导致过充电和过放电，缩短使用寿命，减小输出电流。这样会因蓄电池输出容量不足而使启动机转速下降。（4）增大启动机功率把启动机的4个磁场绕组，由串联改为两两串联后再并联的接法，可使其功率增加15。启动机在装复过程中，除各部件要符合技术标准外，还要注意的是启动机的电枢端隙和电枢与磁铁间隙不得大于2MM。不能用在磁铁与外壳之间加垫绝缘纸的方法来减小电枢与磁铁间的间隙，否则会使磁路磁阻增加，磁通量减小，转矩减小，冷启动变差。（5）在严寒地区应使用启动辅助燃料柴油机使用由质量分数为70乙醚、27喷气燃料，柴油机使用这种燃料启动前，摇转曲轴1020转，再从进气管喷入启动燃料，每次喷入23ML，直至发动机稳定地工作。232汽车的起步加速汽车起步时，要使发动机既不熄火又能省油，关键在于能否正确掌握抬离合器和踩加速踏板的要领。当起步加速时，踩下加速踏板的大小以听发动机的声音增高较柔和为宜。当听发动机发闷的吼声，说明加速过量，应稍抬加速踏板，防止发动机短期内出现高负荷，增加油耗和磨损。稍轻踩加速踏板，提速较馒，但较省油；稍重踩加速踏板，加速较快，但较费油。如果加速踏板踩下四川职业技术学院毕业论文（设计）第18页共26页过猛，会引起车辆加速过快而向前冲动，使转动机件受到损伤。若加速踏板踩得过轻，则易使发动机熄火，需要进行二次启动。233挡位的选择汽车挡位的合理选择以及及时换挡影响着汽车的燃油消耗。1挡位的选择低速挡主要用于起步、爬陡坡及要求牵引力大的工况，但因运行燃料消耗量大，不宜长时间使用；中速挡适用于转急弯、窄路会车和通过困难道路等，虽速度稍快，但不适合长距离行驶，作为过渡挡位，大多用于挂入高挡前的加速；高速挡，由于传递到驱动轮上的转矩较小，但速度高，故是在良好路面上正常行驶的常用挡位。2及时换挡汽车行驶中掌握好换挡的时机对节约燃油也十分重要。（1）低速挡换高速挡加挡汽车在平路上行驶，必须根据车型按最佳的换挡车速自低速挡依次换入高速挡，超前或滞后都会使油耗增加。采用低挡高速行驶或是高挡低速行驶都会使发动机运行在高比油耗区，从而增加车辆的油耗。（2）高速挡换低速挡减挡在汽车运行中，由于道路阻力增大或情况变化，高一挡的动力不足以维持汽车正常行驶时，就需减挡。较早减挡不能充分发挥高一级挡位的发动机负荷率高的优势，油耗会上升；过迟减挡会使发动机超负荷运转，机件磨损增加，油耗也就上升，甚至会因工况恶化而熄火。234车速的选择在汽车从起步到停车熄火的整个运行期间，绝大部分时间是在路途中以某一车速行驶。因此在驾驶操作中，合理地选择车速，是驾驶节油技术中很重要的一环。特别是对长途货运车辆来说，车速的选用是否恰当，对行车油耗影响很大。汽车运行中保持高挡的经济车速是节油的重点，由发动机负荷特性可知，发动机的转速在最大功率转速的5070时最省油；汽车在不脱挡行驶时，发动机的转速与车速成正比，因此，汽车在最高车速的5070速度范围内行驶时最省油。柴油机可取较大值。四川职业技术学院毕业论文（设计）第19页共26页235汽车的行车温度汽车行车温度包括发动机温度、机油温度、发动机罩内空气温度，以及变速器和驱动桥主减速器油温等。汽车行车温度直接影响着行车燃料的消耗。1发动机水温对油耗的影响试验表明，发动机的正常水温应保持在8085；冬季发动机机罩下温度应保持在2030。正常的发动机水温和罩下气温，有利于进气均匀分配，可以保持发动机具有良好的动力性和经济性，还可以使机油保持正常粘度和润滑性能，减少摩擦阻力，从而节省燃油。水温在8090时，发动机的燃油消耗率最低，发动机的转矩较高。2行车温度与汽车行驶阻力变速器、驱动桥主减速器的润滑油温度较低时，粘度变大，汽车行驶阻力增加。汽车在低温条件下使用时，传动系各总成的润滑油往往不进行预热，提高油温使其达到正常工作温度是靠零件摩擦和搅油产生的热量来保证的。由于传动系润滑油温度低、粘度大，汽车运行阻力增加，其总成在很长一段时间内负荷较大，从而使油耗增加，也引起零件磨损加剧。236汽车的滑行汽车在行驶中，解除发动机驱动力，靠汽车本身的惯性行驶，称为滑行。滑行时发动机不工作或在怠速情况下工作，因而只需消耗很少或不消耗燃油，可以节约燃油。1下坡滑行汽车下坡时，在保证安全的前提下，可充分利用其自身惯性让汽车滑行，从而节省燃油。在下坡的坡道小于5、坡长超过100M的直线道路上，可采用下坡滑行，但车速须被控制在30KM/H以内。2加速滑行加速滑行是指在车辆行驶时，用瞬间多消耗燃油来提高车速，利用加速时储存的动能让汽车滑行。在滑行时，发动机处于怠速或熄火，从而可节省一部分燃油；另外作加速时，增大了发动机负荷率，降低了油耗率，因此通过加速滑行可降低油耗。3减速滑行减速滑行是预见性的滑行。汽车在行驶中遇到特殊情况，如会车、避障等需要减速通过，或车辆需要进场、转向、掉头、靠边停驶等情况需要减速时，四川职业技术学院毕业论文（设计）第20页共26页驾驶员一般都在作出正确判断后，松开加速踏板，利用车辆的初速度滑行，达到减速或停车的目的。237载货质量装载质量对载货汽车影响很大。一般情况下，满载时的百公里油耗比空驶多2530，但百吨公里油耗却大大下降，对企业降低成本、提高运输经济效益有重大意义。238道路条件在不平坦的道路或土路上行驶，燃料消耗量会增加4050。由于交通流量不同，燃料消耗量也可能有1012的变化。在郊区行驶，夜间燃料消耗量比白大增加35。239挂车的使用拖带挂车是提高运输生产率和降低成本，包括降低油耗的一项有效措施。拖带挂车节省燃油的原因有二一是带挂车后增加了行驶阻力，发动机负荷率提高，有效燃油消耗率下降；另一个原因是由于挂车结构简单，整备质量轻，所以汽车的质量利用系数比单车大。虽然单车油耗有所上升，但运送单位质量货物所消耗的燃料下降了。四川职业技术学院毕业论文（设计）第21页共26页第三章降低柴油载货汽车能耗的设想本文在第二章中论述的一些降低柴油载货汽车能耗的技术措施，许多都业已被采用过了，并且在现代的柴油载货汽车的使用上产生了比较大的效益，在本章，笔者根据现有的知识和掌握的一些资料，对未来降低柴油载货汽车能耗的方法进行一些大胆的设想，并根据设计制造、维护保养、管理使用三大环节，提出以下一些措施31柴油机设计制造及燃油根据柴油机现今的使用现状，我们认为，未来车用柴油机在设计与制造上可以有以下突破1供油系统采用电控单体泵。电控单体泵的最大优点是结构相对简单，对原型发动机的改造小，性能可靠，故障率低，寿命长，维修方便，各缸相互之间不会形成干涉，喷油压力可达到200MPA，相比于电控共轨燃油喷射系统，电控单体泵的市场占有率将越来越大。2选用轻型优质材料。未来柴油机可以采用工程陶瓷做机体，这种材料较现在使用的钢铁要轻，润滑性要好，有些部位甚至可以不润滑；连杆可以选用铝合金材料制造。3采用VVT技术。VVT技术能很好的实现发动机的节能减排作用，随着相关技术的发展，未来的柴油机完全可以运用该项技术。4润滑油的温度及压力的自动控制。现代大型柴油机都基本装有机油冷却器，但是，并不能根据发动机的适时工况进行温度的调整，实现电控以后的柴油机，通过CAN总线技术是有可能实现润滑油压力及温度的自动适时可调。5使用发动机高效轴承。改变在柴油机上过去使用的滚珠轴承单一局面，可以广泛使用精密度较高的滚柱轴承、滚针轴承。6乳化油的使用。乳化柴油技术已经比较成熟，正从实验室阶段向市场阶段过度，柴油机通过对乳化油的使用，可以大大提高柴油机的热效率，降低柴油载货汽车的能耗。7使用生物柴油。在国外生物柴油的使用历史已经不短，但是在我国，生物柴油这一概念仅仅是在实验室和出口商品中，在国内市场上使用的还比较少，相信伴随着国家相关标准的出台，生物柴油的批量使用将成为现实。四川职业技术学院毕业论文（设计）第22页共26页32底盘设计制造柴油载货汽车的底盘方面我们认为主要在以下一些地方进行改善1对底盘的整体部件采用仿真设计系统设计。在底盘的设计和布局上，可以采用先进的仿真设计系统，突破传统上仅以计算下结论的方式，使设计方案在模型的时候就能预测出来其可能的能耗，做到设计的最优化。2采用轻型材料。在一些非货物承载部分（如驾驶室）采用轻型材料（如复合非金属材料），在货物承载部分（如车架）可以采用相对质量较轻的钢材（如磷钢）。3更新设计理念。改变过去单一的载货汽车设计理念，引进轿车的设计元素，参照轿车的流线型设计方案，降低风阻系数，对设计出来的车身，可以进行空洞试验，以此改进整车车型，争取把空气阻力对能耗的影响降到最低。4选用无级变速器。无级变速器换挡平稳、传动效率高、适应性好，能够实现电子控制，能将因为换挡过程中对能耗产生的影响降到最低。5选用