第3章　整车的节能原理与技术

10CQ2,主编,第3章整车的节能原理与技术第4章汽车使用节能技术,第3章整车的节能原理与技术,3.1汽车的燃油经济性3.2整车的节能技术,3.1汽车的燃油经济性,3.1.1汽车燃油经济性的评价指标3.1.2汽车燃油经济性的计算,3.1.1汽车燃油经济性的评价指标,图3-1汽车等速百公里燃油消耗量曲线,3.1.1汽车燃油经济性的评价指标,图3-2测量汽车燃油经济性的行驶工况,3.1.2汽车燃油经济性的计算,1.等速行驶工况燃油消耗量的计算2.加速行驶工况燃油消耗量的计算3.等减速行驶工况燃油消耗量的计算4.怠速停车时的燃油消耗量计算5.整个循环工况的百公里燃油消耗量6.装有液力传动装置的汽车燃油经济性的计算,1.等速行驶工况燃油消耗量的计算,图3-3汽油发动机万有特性曲线,2.加速行驶工况燃油消耗量的计算,图3-4加速过程中燃油消耗量计算,3.等减速行驶工况燃油消耗量的计算,4.怠速停车时的燃油消耗量计算,5.整个循环工况的百公里燃油消耗量,6.装有液力传动装置的汽车燃油经济性的计算,图3-5发动机与液力变矩器的共同工作曲线和发动机的每小时燃油消耗量曲线,6.装有液力传动装置的汽车燃油经济性的计算,图3-6装有液力变矩器汽车的转矩平衡与()曲线,3.2整车的节能技术,3.2.1改进传动系统3.2.2减小汽车行驶阻力3.2.3减轻汽车整备质量3.2.4自动滑行超越离合器3.2.5磁粉式电磁离合器3.2.6车用自励式缓速器3.2.7汽车定压源能量回收系统3.2.8润滑油的使用3.2.9辅助设备,3.2整车的节能技术,表3-1汽车结构因素改进对提高燃油经济性的作用,3.2.1改进传动系统,1.多轴驱动汽车驱动轴的自由离合2.采用机械多档变速器3.采用无级变速器4.使用超速档,1.多轴驱动汽车驱动轴的自由离合,2)消除了机件空转，延长其使用寿命。3)减少行车阻力，增加汽车的滑行能力。,1.多轴驱动汽车驱动轴的自由离合,图3-744型传动系统示意图1等角速万向节2前驱动桥3离合器4变速器5万向节传动轴6差速器7半轴8主减速器9分动器,1.多轴驱动汽车驱动轴的自由离合,图3-8轴头节油自动离合器1外壳2轴头盖3弹簧4被动牙嵌套5花键牙嵌套6锁片7半轴套管8前半轴,2)消除了机件空转，延长其使用寿命。,3)减少行车阻力，增加汽车的滑行能力。,2.采用机械多档变速器,图3-9斯太尔重型汽车用ZFS690型带副变速器传动机结构示意图a)装有后置副变速器b)装有前置副变速器1第一轴2润滑油泵3第一轴常啮齿轮4四、五档同步器接合套5第二轴四档常啮齿轮6第二轴7第二轴三档常啮齿轮8二、三档同步器接合套9第二轴二档常啮齿轮10第二轴一档常啮齿轮11一、倒档接合套12第二轴倒档常啮齿轮13副变速器行星齿轮14行星齿轮轴15行星齿轮内齿圈16固定外齿圈17副变速器高、低档同步器接合套18副变速器高速档齿圈19副变速器输出轴20副变速器输入轴齿轮21倒档齿轮22倒档轴23中间轴倒档齿轮24中间轴一档齿轮25中间轴二档齿轮26中间轴三档齿轮27中间轴四档齿轮28中间轴常啮齿轮29中间轴30副变速器输入轴31副变速器输入轴常啮齿轮32副变速器输出轴(主变速器第一轴)33五、六档同步器接合套34第二轴五档常啮齿轮35三、四档同步器接合套36一、二档同步器接合套37第二轴一档齿轮38第二轴倒档外齿圈39倒档齿轮拨叉40中间轴倒档双联齿轮41中间轴五档齿轮42中间轴六档齿轮43副变速器中间轴常啮齿轮44副变速器中间轴主变速器副变速器,3.采用无级变速器,(1)液力自动变速器(HAT)液力自动变速器技术已十分成熟，应用最为广泛，目前占据着自动变速系统的主导地位。(2)机械无级自动变速器(CVT)机械式无级变速器是20世纪70年代中后期，由荷兰的VanDoornesTransmissionb.v.公司(简称VDT)研制成功的(所以也称为VDT-CVT变速器)，并于1987年开始投放市场。,3.采用无级变速器,(3)机械无级自动变速器(AMT)AMT是在不改变原车变速器主体结构的基础上，通过加装微电脑控制的电动装置，应用微电子驾驶和控制理论，以电子控制器(ECU)为核心，通过电动、液压或气动执行机构对选换档机构、离合器、节气门进行操纵，取代原来由人工操作完成的离合器的分离、接合及变速器的选档、换档动作，实现换档全过程的自动化。,3.采用无级变速器,图3-10发动机最小燃油消耗特性的确定a)-图b)-n图c)-图,3.采用无级变速器,图3-11无级变速器的调节特性,(1)液力自动变速器(HAT)液力自动变速器技术已十分成熟，应用最为广泛，目前占据着自动变速系统的主导地位。,图3-12WSK系统与全同步变速器1滑行自由轮机构2锁止离合器3变矩器4换档离合器5全同步变速器,(1)液力自动变速器(HAT)液力自动变速器技术已十分成熟，应用最为广泛，目前占据着自动变速系统的主导地位。,图3-13配置ECVT与HAT的轿车驱动力曲线的比较,(2)机械无级自动变速器(CVT)机械式无级变速器是20世纪70年代中后期，由荷兰的VanDoornesTransmissionb.v.公司(简称VDT)研制成功的(所以也称为VDT-CVT变速器)，并于1987年开始投放市场。,图3-14金属带式无级自动变速器(VDT-CVT)a)结构图b)原理图1发动机飞轮2离合器3主动工作轮液压控制缸4主动工作轮可动部分4a主动工作轮固定部分5液压泵6从动工作轮可动部分6a从动工作轮固定部分7中间减速器8主减速器与差速器9金属带10从动轮液压控制缸,(2)机械无级自动变速器(CVT)机械式无级变速器是20世纪70年代中后期，由荷兰的VanDoornesTransmissionb.v.公司(简称VDT)研制成功的(所以也称为VDT-CVT变速器)，并于1987年开始投放市场。,1)金属带。,图3-15金属带部件,(2)机械无级自动变速器(CVT)机械式无级变速器是20世纪70年代中后期，由荷兰的VanDoornesTransmissionb.v.公司(简称VDT)研制成功的(所以也称为VDT-CVT变速器)，并于1987年开始投放市场。,2)工作轮。,图3-16CVT电子控制系统,(2)机械无级自动变速器(CVT)机械式无级变速器是20世纪70年代中后期，由荷兰的VanDoornesTransmissionb.v.公司(简称VDT)研制成功的(所以也称为VDT-CVT变速器)，并于1987年开始投放市场。,3)液压泵。4)控制系统。,图3-17CVT与液力耦合器组成的无级变速传动1发动机2液力耦合器3固定工作轮4、9可动工作轮5、10伺服工作缸6行星齿轮变速机构7速度传感器8传动带11主减速器,(2)机械无级自动变速器(CVT)机械式无级变速器是20世纪70年代中后期，由荷兰的VanDoornesTransmissionb.v.公司(简称VDT)研制成功的(所以也称为VDT-CVT变速器)，并于1987年开始投放市场。,1)CVT与液力耦合器组成无级变速传动。2)CVT与电磁离合器组成无级传动。,图3-18CVT与电磁离合器组成的无级传动1电磁离合器2工作带3CVT4行星齿轮变速器,(2)机械无级自动变速器(CVT)机械式无级变速器是20世纪70年代中后期，由荷兰的VanDoornesTransmissionb.v.公司(简称VDT)研制成功的(所以也称为VDT-CVT变速器)，并于1987年开始投放市场。,3)双状态无级传动。,图3-19双状态无级变速传动示意图1发动机2扭转减振器3变矩器4转换离合器5工作轮6、9内、外侧万向节7单向轮8差速器10传动链R倒档离合器F前进离合器,(3)机械无级自动变速器(AMT)AMT是在不改变原车变速器主体结构的基础上，通过加装微电脑控制的电动装置，应用微电子驾驶和控制理论，以电子控制器(ECU)为核心，通过电动、液压或气动执行机构对选换档机构、离合器、节气门进行操纵，取代原来由人工操作完成的离合器的分离、接合及变速器的选档、换档动作，实现换档全过程的自动化。,4.使用超速档,图3-20直接档和超速档功率平衡图,3.2.2减小汽车行驶阻力,1.减小汽车的滚动阻力2.减小汽车的空气阻力,1.减小汽车的滚动阻力,(1)路面状况对汽车滚动阻力的影响(2)汽车行驶速度对滚动阻力的影响行驶车速对轮胎滚动阻力的影响很大。(3)轮胎气压对滚动阻力的影响由图3-22可以看出轮胎的充气压力对滚动阻力系数f影响很大，气压降低时，滚动阻力系数f迅速增大。(4)轮胎类型对滚动阻力的影响轮胎的结构、帘线和橡胶的品种对滚动阻力都有影响。,(1)路面状况对汽车滚动阻力的影响,表3-2不同路面的滚动阻力系数值,(1)路面状况对汽车滚动阻力的影响,图3-21汽车行驶车速对滚动阻力的影响,(2)汽车行驶速度对滚动阻力的影响行驶车速对轮胎滚动阻力的影响很大。,(3)轮胎气压对滚动阻力的影响由图3-22可以看出轮胎的充气压力对滚动阻力系数f影响很大，气压降低时，滚动阻力系数f迅速增大。,图3-22滚动阻力系数与充气压力的关系,(3)轮胎气压对滚动阻力的影响由图3-22可以看出轮胎的充气压力对滚动阻力系数f影响很大，气压降低时，滚动阻力系数f迅速增大。,图3-23轮胎载荷和胎压与偏移距的关系,(3)轮胎气压对滚动阻力的影响由图3-22可以看出轮胎的充气压力对滚动阻力系数f影响很大，气压降低时，滚动阻力系数f迅速增大。,图3-24滚动阻力系数与轮胎结构、车速、充气压力之间的关系,(4)轮胎类型对滚动阻力的影响轮胎的结构、帘线和橡胶的品种对滚动阻力都有影响。,2.减小汽车的空气阻力,(2)改善汽车车身空气动力学性能的措施为了降低空气阻力，达到节油的目的，轿车的外形必然是在楔型的基础上不断改进的良好的流线型；货车及各类厢式车辆，尤其是大型牵引挂车，为了实用的目的，其巨大的车身一般均为非流线型，要想降低其空气阻力，解决的办法就是广泛使用各种局部的减阻装置。,2.减小汽车的空气阻力,图3-25BJ-1060汽车装用不同轮胎时的行驶阻力,(2)改善汽车车身空气动力学性能的措施为了降低空气阻力，达到节油的目的，轿车的外形必然是在楔型的基础上不断改进的良好的流线型；货车及各类厢式车辆，尤其是大型牵引挂车，为了实用的目的，其巨大的车身一般均为非流线型，要想降低其空气阻力，解决的办法就是广泛使用各种局部的减阻装置。,1)外形设计的合理优化外形设计的局部优化。车头部棱角圆角化可以防止气流分离和降低CD值。图3-26所示为美国福特汽车公司对38比例的汽车模型进行风洞试验的结果。,图3-26车体头部圆角化对空气阻力系数的影响a)圆角化前b)圆角化后,(2)改善汽车车身空气动力学性能的措施为了降低空气阻力，达到节油的目的，轿车的外形必然是在楔型的基础上不断改进的良好的流线型；货车及各类厢式车辆，尤其是大型牵引挂车，为了实用的目的，其巨大的车身一般均为非流线型，要想降低其空气阻力，解决的办法就是广泛使用各种局部的减阻装置。,图3-27大客车车头边角倒圆和流线型化对的影响a)原车型b)车头边角倒圆c)整个车头流线型化,(2)改善汽车车身空气动力学性能的措施为了降低空气阻力，达到节油的目的，轿车的外形必然是在楔型的基础上不断改进的良好的流线型；货车及各类厢式车辆，尤其是大型牵引挂车，为了实用的目的，其巨大的车身一般均为非流线型，要想降低其空气阻力，解决的办法就是广泛使用各种局部的减阻装置。,外形设计的整体优化。局部优化和气动附加装置都可部分地改进空气动力特性，取得良好的效果。但要使空气动力性能有较大的改变以达到更高的水平，则应进行外形设计的整体优化，也就是将汽车空气动力学的各项研究成果及改进经验，系统地应用到整车外形设计中来。例如Audi100型轿车经过17项最优化设计研究，使CD值从0.45降到0.30。又如意大利著名的平宁法利那(PininFanria)车身设计，具有较小的表面面积；车身有上凸线型，空气阻力系数在0.23以下，成为未来轿车车身发展的模型。2)采用各种形式的减阻导流罩。凸缘型减少空气阻力装置。这种装置装在厢式车身的前部，并包覆其顶边及两侧。安装这种装置后，空气阻力系数可减少3%5。,(2)改善汽车车身空气动力学性能的措施为了降低空气阻力，达到节油的目的，轿车的外形必然是在楔型的基础上不断改进的良好的流线型；货车及各类厢式车辆，尤其是大型牵引挂车，为了实用的目的，其巨大的车身一般均为非流线型，要想降低其空气阻力，解决的办法就是广泛使用各种局部的减阻装置。,空气动力筛眼屏板。这种减少空气阻力的装置也装在驾驶室顶上。安装这种屏板后，空气阻力系数可减少3以上。导流罩(图3-28)。导流罩也称导流板或导风罩，多为顶装式，即安装在驾驶室顶上。安装导流罩后，空气阻力系数可减少3%6。,图3-28导流罩a)和导流罩b)注：a的长度等于驾驶室顶宽b的长度等于货厢前顶部宽c的长度等于驾驶室顶长度d的长度等于驾驶室顶前端宽h的长度等于驾驶室顶与货厢前顶高度之差,(2)改善汽车车身空气动力学性能的措施为了降低空气阻力，达到节油的目的，轿车的外形必然是在楔型的基础上不断改进的良好的流线型；货车及各类厢式车辆，尤其是大型牵引挂车，为了实用的目的，其巨大的车身一般均为非流线型，要想降低其空气阻力，解决的办法就是广泛使用各种局部的减阻装置。,间隔风罩。间隔风罩装在驾驶室和车厢之间，由驾驶室后端延至车厢前端(图3-29)，将驾驶室和车厢间的空隙密封。风罩由柔软的膜布制成，多与其他减少空气阻力的装置共用。安装这种装置后可节约燃油12。导流器。轿车的车速较高，容易在汽车尾部形成吸气涡流。为避免这种情况，可以在轿车的尾部加装空气导流器，安装部位如图3-30所示，安装后节油效果明显。,图3-29间隔风罩1导流罩2间隔风罩3挂车下部防风罩4后导流罩,(2)改善汽车车身空气动力学性能的措施为了降低空气阻力，达到节油的目的，轿车的外形必然是在楔型的基础上不断改进的良好的流线型；货车及各类厢式车辆，尤其是大型牵引挂车，为了实用的目的，其巨大的车身一般均为非流线型，要想降低其空气阻力，解决的办法就是广泛使用各种局部的减阻装置。,图3-30轿车空气导流器,3.2.3减轻汽车整备质量,1.汽车结构的优化设计2.汽车制造工艺的优化3.轻质材料的应用,3.2.3减轻汽车整备质量,图3-31城市循环燃油经济性(mile/UKgal)与汽车质量的关系,1.汽车结构的优化设计,图3-32汽车整备质量与汽车燃油经济性的关系a)采用日本10-15工况驾驶循环测试法b)采用等速油耗测试法,2.汽车制造工艺的优化,图3-33发动机排气歧管,3.轻质材料的应用,(1)高强度钢目前，钢材仍是汽车工业的主要原材料，平均每辆汽车所用钢材约占65%左右，所以采用高强度钢对实现汽车轻量化具有相当大的意义。(2)铝合金铝合金具有高强度、低密度、耐侵蚀、热稳定性好、易成形、再生性好和可简化结构等一系列优点，使得铝合金成为汽车上用量最多的非铁金属。(3)镁合金镁是比铝更轻的金属材料，密度为铝的2/3，可在铝减轻质量基础上再减轻1520%。(4)钛合金钛合金由于强度高、质量轻、耐腐蚀能力强以及耐热、耐冷性能好等特点而逐渐被应用于汽车领域。,3.轻质材料的应用,(5)塑料塑料是最佳的轻质材料，其密度约为金属的1/71/5；而且用塑料制造汽车零部件所耗的能量约为钢材的5060%；又因其具有耐腐蚀、隔声隔热、比强度高、能吸收冲击能量、成本低、易加工、装饰效果好等诸多优点；同时还具有金属钢板不具备的外观颜色、光泽和触感。(6)陶瓷陶瓷分为传统陶瓷和特种陶瓷两大类。,(1)高强度钢目前，钢材仍是汽车工业的主要原材料，平均每辆汽车所用钢材约占65%左右，所以采用高强度钢对实现汽车轻量化具有相当大的意义。,(2)铝合金铝合金具有高强度、低密度、耐侵蚀、热稳定性好、易成形、再生性好和可简化结构等一系列优点，使得铝合金成为汽车上用量最多的非铁金属。,(3)镁合金镁是比铝更轻的金属材料，密度为铝的2/3，可在铝减轻质量基础上再减轻1520%。,(4)钛合金钛合金由于强度高、质量轻、耐腐蚀能力强以及耐热、耐冷性能好等特点而逐渐被应用于汽车领域。,表3-3常用汽车材料的比强度,图3-34钛合金制备的发动机部件,(4)钛合金钛合金由于强度高、质量轻、耐腐蚀能力强以及耐热、耐冷性能好等特点而逐渐被应用于汽车领域。,表3-4不同钛合金制备的标准车用零件,(4)钛合金钛合金由于强度高、质量轻、耐腐蚀能力强以及耐热、耐冷性能好等特点而逐渐被应用于汽车领域。,表3-5钛合金与钢材在排气系统应用时的质量对比,(5)塑料塑料是最佳的轻质材料，其密度约为金属的1/71/5；而且用塑料制造汽车零部件所耗的能量约为钢材的5060%；又因其具有耐腐蚀、隔声隔热、比强度高、能吸收冲击能量、成本低、易加工、装饰效果好等诸多优点；同时还具有金属钢板不具备的外观颜色、光泽和触感。,(6)陶瓷陶瓷分为传统陶瓷和特种陶瓷两大类。,表3-6日本、美国绝热发动机上采用的结构陶瓷,1)陶瓷活塞。2)陶瓷气缸套。3)陶瓷配气机构。4)陶瓷-铝复合排气管。5)陶瓷微粒过滤器。6)陶瓷载体汽车催化转化器。,(6)陶瓷陶瓷分为传统陶瓷和特种陶瓷两大类。,7)陶瓷碳纤维制动器(Carbonceramicbrakes)。8)陶瓷智能减振器。9)陶瓷轴承。10)陶瓷传感器。,表3-7陶瓷传感器在汽车上的应用,3.2.4自动滑行超越离合器,1.超越离合器的结构和工作原理2.超越离合器的特点,1.超越离合器的结构和工作原理,1)滑行。2)锁止。,1.超越离合器的结构和工作原理,图3-35自动滑行超越离合器结构示意图a)开始啮合b)脱离啮合c)楔形缺口开在外座圈上的自动滑行超越离合器1棘轮2外套3滚柱保持架4滚柱5柱塞6柱塞弹簧,1)滑行。,2)锁止。,2.超越离合器的特点,1)操作简便。2)节省燃料。3)保证安全。4)减少机件磨损。5)在高山地区、丘陵地带使用的汽车，因弯道多、坡度大，汽车滑行的机会少，因而不宜安装使用超越离合器。,1)操作简便。,2)节省燃料。,3)保证安全。,4)减少机件磨损。,5)在高山地区、丘陵地带使用的汽车，因弯道多、坡度大，汽车滑行的机会少，因而不宜安装使用超越离合器。,3.2.5磁粉式电磁离合器,1.磁粉式电磁离合器的结构2.磁粉式电磁离合器的工作原理3.磁粉式电磁离合器的优点,1.磁粉式电磁离合器的结构,(1)主动部分主动部分与发动机的曲轴相连接，具有较大的转动惯量，可储存动能来满足发动机平稳运转的要求，取代了飞轮。(2)励磁线圈励磁线圈的两端分别与正、负电刷连接，正、负电刷与固定部位的滑环接触，电源可以通过滑环与电刷向励磁线圈供电。(3)从动部分从动部分与变速器的输入轴相连接。(4)磁粉室磁粉室处于主动部分和从动部分之间，内装有直径为3050m的磁粉。,1.磁粉式电磁离合器的结构,图3-36磁粉式电磁离合器主动部分(输入端)磁粉励磁线圈通电时产生的磁力线励磁线圈负电刷正电刷发动机ECU离合器控制开关蓄电池磁粉式电磁离合器继电器从动部分(输出端)磁粉室起动齿圈导磁盘,(1)主动部分主动部分与发动机的曲轴相连接，具有较大的转动惯量，可储存动能来满足发动机平稳运转的要求，取代了飞轮。,(2)励磁线圈励磁线圈的两端分别与正、负电刷连接，正、负电刷与固定部位的滑环接触，电源可以通过滑环与电刷向励磁线圈供电。,(3)从动部分从动部分与变速器的输入轴相连接。,(4)磁粉室磁粉室处于主动部分和从动部分之间，内装有直径为3050m的磁粉。,2.磁粉式电磁离合器的工作原理,1)励磁线圈不通电时，磁粉室内的磁粉呈松散状态，发动机运转时磁粉在离心力的作用下贴附在磁粉室壁上，松散的磁粉不阻碍主动部分与从动部分各自的转动，即离合器分离；励磁线圈通电时，磁粉在磁场的作用下被吸引而聚集，产生“固体磁链”，从而将主动部分和从动部分联系起来，即离合器接合。2)发动机ECU中的离合器控制。,1)励磁线圈不通电时，磁粉室内的磁粉呈松散状态，发动机运转时磁粉在离心力的作用下贴附在磁粉室壁上，松散的磁粉不阻碍主动部分与从动部分各自的转动，即离合器分离；励磁线圈通电时，磁粉在磁场的作用下被吸引而聚集，产生“固体磁链”，从而将主动部分和从动部分联系起来，即离合器接合。,图-发动机ECU离合器控制电路对励磁线圈电流的控制,2)发动机ECU中的离合器控制。,3.磁粉式电磁离合器的优点,1)结构简单，减轻了汽车的整备质量，容易实现传递转矩的平稳增长，无起步发抖的缺点，使汽车具有良好的起步性能、加速性能、换档性能和减速滑行性能，并具有对传动系统过载保护的功能，有效地节省燃料。2)主、从动部件不接触，无磨损，更无调整部位，只有电路部分的故障(磁粉式电磁离合器继电器、滑环、电刷、发动机ECU离合器控制电路等)，且故障内容被纳入了故障自诊断系统;磁粉式电磁离合器的维修成本低，故障率低，使用寿命长。3)无离合器踏板等控制机构，操控简便、可靠。4)没有传统摩擦片式离合器的常见故障，如离合器分离不彻底、接合不良、工作时打滑、换档时有异响和离合器片磨损等。,1)结构简单，减轻了汽车的整备质量，容易实现传递转矩的平稳增长，无起步发抖的缺点，使汽车具有良好的起步性能、加速性能、换档性能和减速滑行性能，并具有对传动系统过载保护的功能，有效地节省燃料。,2)主、从动部件不接触，无磨损，更无调整部位，只有电路部分的故障(磁粉式电磁离合器继电器、滑环、电刷、发动机ECU离合器控制电路等)，且故障内容被纳入了故障自诊断系统;磁粉式电磁离合器的维修成本低，故障率低，使用寿命长。,3)无离合器踏板等控制机构，操控简便、可靠。,4)没有传统摩擦片式离合器的常见故障，如离合器分离不彻底、接合不良、工作时打滑、换档时有异响和离合器片磨损等。,3.2.6车用自励式缓速器,1.自励式缓速器的结构和工作原理2.使用方法,3.2.6车用自励式缓速器,表3-8几种常用缓速器的指标对比情况,1.自励式缓速器的结构和工作原理,(1)结构自励式缓速器主要由定子、转子、控制器及驱动器四个部分组成，如图3-38所示。(2)工作原理自励式缓速器利用电磁感应原理把动能转化为电场能，电场能再转化为磁场能，磁场能再转化为热能散发掉，从而实现汽车的减速和制动。,(1)结构自励式缓速器主要由定子、转子、控制器及驱动器四个部分组成，如图3-38所示。,图3-38自励式缓速器结构,(1)结构自励式缓速器主要由定子、转子、控制器及驱动器四个部分组成，如图3-38所示。,图3-39定子、转子结构示意图,(1)结构自励式缓速器主要由定子、转子、控制器及驱动器四个部分组成，如图3-38所示。,图3-40自励式缓速器本体的安装方式,1)装于传动轴中。,(1)结构自励式缓速器主要由定子、转子、控制器及驱动器四个部分组成，如图3-38所示。,2)装于变速器上。3)装于主减速器上。,(2)工作原理自励式缓速器利用电磁感应原理把动能转化为电场能，电场能再转化为磁场能，磁场能再转化为热能散发掉，从而实现汽车的减速和制动。,图3-41绕组形成的励磁磁场,(2)工作原理自励式缓速器利用电磁感应原理把动能转化为电场能，电场能再转化为磁场能，磁场能再转化为热能散发掉，从而实现汽车的减速和制动。,图3-42转子上形成的电涡流,(2)工作原理自励式缓速器利用电磁感应原理把动能转化为电场能，电场能再转化为磁场能，磁场能再转化为热能散发掉，从而实现汽车的减速和制动。,图3-43转子上制动力矩形成示意图,2.使用方法,图3-44自励式缓速器的操作流程图,3.2.7汽车定压源能量回收系统,1.定压源液压驱动系统的工作原理及控制原理2.定压源液压驱动系统的优点,1.定压源液压驱动系统的工作原理及控制原理,(1)制动过程车辆在制动时，通过制动前车辆的动能(或势能)驱动与驱动轮相连的变量泵/马达作为泵工作，向系统提供液压能。(2)起步或加速过程当车辆在运行过程中需加速或起步时，与飞轮相连接的变量泵/马达作泵工作，将飞轮的旋转机械能(动能)通过泵转化为系统的液压能。,1.定压源液压驱动系统的工作原理及控制原理,(3)发动机动力输出过程由于飞轮储存的能量取决于汽车制动前的制动初速度或动能，是有限的，当车辆加速的速度要求较高时，飞轮驱动汽车达到一定的运行速度以后，飞轮的转速接近下限的最低转速时，无法继续给系统提供能量，此时与发动机相连的变量泵/马达作为泵工作，给系统提供液压能，使车辆继续加速到所需速度。,1.定压源液压驱动系统的工作原理及控制原理,图3-45CPS工作原理及控制原理图,1.定压源液压驱动系统的工作原理及控制原理,图3-46驱动轮与飞轮及发动机相连的三个变量泵/马达的四种运行工况,(1)制动过程车辆在制动时，通过制动前车辆的动能(或势能)驱动与驱动轮相连的变量泵/马达作为泵工作，向系统提供液压能。,(2)起步或加速过程当车辆在运行过程中需加速或起步时，与飞轮相连接的变量泵/马达作泵工作，将飞轮的旋转机械能(动能)通过泵转化为系统的液压能。,(3)发动机动力输出过程由于飞轮储存的能量取决于汽车制动前的制动初速度或动能，是有限的，当车辆加速的速度要求较高时，飞轮驱动汽车达到一定的运行速度以后，飞轮的转速接近下限的最低转速时，无法继续给系统提供能量，此时与发动机相连的变量泵/马达作为泵工作，给系统提供液压能，使车辆继续加速到所需速度。,2.定压源液压驱动系统的优点,1)改善汽车的动力性能。2)改善汽车的燃油经济性。3)改善汽车的环境舒适性。4)改善汽车的制动安全性能。5)改善汽车的行驶平顺性。6)改善汽车的行驶的稳定性。1)由于系统压力比较稳定，因而可保护液压元件不受高压的冲击，延长液压元件的使用寿命，同时也可降低系统的噪声。2)在定压源中传递能量，使工作压力直接作用于执行元件上，因而可以降低系统中的能量损耗，提高系统的使用效率。3)系统结构简单，便于安装和检修。,1)改善汽车的动力性能。,2)改善汽车的燃油经济性。,3)改善汽车的环境舒适性。,4)改善汽车的制动安全性能。,5)改善汽车的行驶平顺性。,6)改善汽车的行驶的稳定性。,1)由于系统压力比较稳定，因而可保护液压元件不受高压的冲击，延长液压元件的使用寿命，同时也可降低系统的噪声。,2)在定压源中传递能量，使工作压力直接作用于执行元件上，因而可以降低系统中的能量损耗，提高系统的使用效率。,3)系统结构简单，便于安装和检修。,3.2.8润滑油的使用,1.汽车摩擦损失对燃油消耗量的影响2.改善润滑对汽车节能的影响,1.汽车摩擦损失对燃油消耗量的影响,图3-47某典型汽车的能量分布,2.改善润滑对汽车节能的影响,1)降低润滑油粘度。2)润滑油高粘度指数化(多级化)。3)采用减摩性好的润滑油。4)润滑油品质高档化。,1)降低润滑油粘度。,2)润滑油高粘度指数化(多级化)。,表3-9多级润滑油节约燃油效果(市区驾驶情况),3)采用减摩性好的润滑油。,4)润滑油品质高档化。,表3-102001年中国与日本汽车保有量和润滑油消耗量对比,3.2.9辅助设备,1.改善因车辆空调造成的油耗2.改善因前照灯造成的油耗,1.改善因车辆空调造成的油耗,表3-11汽油乘用车使用空调系统后对燃油经济性的影响,表3-12汽油商用车使用空调后对燃油经济性的影响,2.改善因前照灯造成的油耗,图3-48氙气灯,2.改善因前照灯造成的油耗,图3-49LED灯,第4章汽车使用节能技术,4.1发动机起动升温与节油4.2汽车起步加速与节油4.3汽车换档操作与节油4.4合理选择运行速度4.5合理控制行车温度4.6汽车滑行与节油4.7燃料和润滑油的合理使用与节油3.08.02.58.01.87.012.56.3,第4章汽车使用节能技术,4.8轮胎的合理使用与节油4.9汽车的合理维护与节油24.525.321.60.316.70.49,4.1发动机起动升温与节油,4.1.1常温起动4.1.2冷起动4.1.3热起动,4.1.1常温起动,4.1.2冷起动,1)发动机起动困难。2)冷却系与蓄电池易结冰。3)燃油消耗量增加。4)行车条件恶劣。1.预热发动机2.改善可燃混合气的形成条件3.提高点火能量4.增大起动机功率5.检查清洁点火系6.在严寒地区应使用起动辅助燃料,1)发动机起动困难。,2)冷却系与蓄电池易结冰。,表4-1蓄电池充电程度、电解液密度与冻结温度的关系,3)燃油消耗量增加。,4)行车条件恶劣。,1.预热发动机,(1)热水预热法当大气温度低于15时，应在发动机起动前加入8095的热水，对发动机及冷却系进行预热。(2)锅炉预热法主要采用汽车锅炉式预热器加热来预热发动机。,(1)热水预热法当大气温度低于15时，应在发动机起动前加入8095的热水，对发动机及冷却系进行预热。,图4-1汽车锅炉式预热器1加水器2加水管3油管4油箱5气缸体(预热部分)6、9蒸汽管7机油预热管8发动机润滑油槽(预热机油)10蒸汽锅炉11预热器喷油器,(2)锅炉预热法主要采用汽车锅炉式预热器加热来预热发动机。,2.改善可燃混合气的形成条件,图4-2螺塞式电阻点火预热器1化油器2石棉垫3雾化室4进气歧管5电阻丝6搭铁7六角空心螺钉8火线(接开关)9绝缘套,2.改善可燃混合气的形成条件,图4-3悬挂式电阻点火预热器1火线(接点火开关)2绝缘垫3雾化室4搭铁线5进气歧管68001200W电炉丝，约30圈,3.提高点火能量,4.增大起动机功率,5.检查清洁点火系,6.在严寒地区应使用起动辅助燃料,4.1.3热起动,表4-2热车起动发动机油耗,表4-3冷车起动发动机油耗,4.2汽车起步加速与节油,4.2.1起步操作4.2.2初始档位的选择4.2.3起步时控制节气门的方法4.2.4起步时发动机冷却液温度对油耗的影响,4.2.1起步操作,4.2.2初始档位的选择,表4-4汽车平路起步加速初始档位对油耗的影响,表4-5汽车坡道起步加速初始档位对油耗的影响,4.2.3起步时控制节气门的方法,4.2.4起步时发动机冷却液温度对油耗的影响,表4-6冬季起步时冷却液温度对油耗的影响(平路行驶5000m),4.3汽车换档操作与节油,表4-7BJ2022在不同档位下百公里油耗对比表,4.4合理选择运行速度,图4-4车速与油耗的关系,4.4合理选择运行速度,表4-8东风EQ1090汽车的经济车速及燃油消耗量,4.4合理选择运行速度,图4-5发动机在全负荷时燃油消耗率与转速的关系,4.5合理控制行车温度,1.发动机冷却液温度对功率和油耗的影响2.行车温度与汽车行驶阻力3.正确控制行车温度,1.发动机冷却液温度对功率和油耗的影响,表4-9发动机功率、冷却液温度对油耗的影响,表4-10发动机节气门、冷却液温度变化对功率、转矩和油耗的影响,1.发动机冷却液温度对功率和油耗的影响,图4-6东风EQ6100发动机的冷却液温度与油耗的关系,1.发动机冷却液温度对功率和油耗的影响,图4-7东风EQ6100发动机的冷却液温度与油耗、转矩及功率的关系注：按制造厂规定冷却液温度应保持在8085C，为防止温度过高损坏发动机，未将冷却液温度升到80C以上。,2.行车温度与汽车行驶阻力,3.正确控制行车温度,1)燃烧室积炭较多而未能清除之前，发动机温度可保持在其正常温度的下限(80)，以防爆燃。2)寒冷季节，在停车前的0.51.0km，可使发动机冷却液温度控制在90以上，这样汽车在停车前一段时间内，不致使冷却液温度下降太多，可缩短停车后起动升温的时间。3)当发动机处于大负荷(满载或爬坡)时，可使冷却液温度稍低一些(80左右)；处于小负荷(空车或下坡)时，可使发动机冷却液温度高一些(90)。4)在较坏路面行驶时，车速低，发动机负荷大，温度升高快。,3.正确控制行车温度,5)由于汽车在滑行终了时，因温度低而使加速的油耗增加，所以在汽车滑行前应将发动机冷却液温度控制得偏高(90以上)一些。,1)燃烧室积炭较多而未能清除之前，发动机温度可保持在其正常温度的下限(80)，以防爆燃。,2)寒冷季节，在停车前的0.51.0km，可使发动机冷却液温度控制在90以上，这样汽车在停车前一段时间内，不致使冷却液温度下降太多，可缩短停车后起动升温的时间。,3)当发动机处于大负荷(满载或爬坡)时，可使冷却液温度稍低一些(80左右)；处于小负荷(空车或下坡)时，可使发动机冷却液温度高一些(90)。,4)在较坏路面行驶时，车速低，发动机负荷大，温度升高快。,5)由于汽车在滑行终了时，因温度低而使加速的油耗增加，所以在汽车滑行前应将发动机冷却液温度控制得偏高(90以上)一些。,4.6汽车滑行与节油,1.下坡滑行2.加速滑行3.减速滑行,1.下坡滑行,图4-8汽车在下坡时受力图,2.加速滑行,表4-11解放CA1091汽车加速滑行与等速运行时的油耗情况(单位：L/100km),3.减速滑行,4.7燃料和润滑油的合理使用与节油,4.7.1内燃机燃油性能及合理选用,4.7.1内燃机燃油性能及合理选用,1.汽油2.柴油0.01,1.汽油,(1)汽油的性能汽油的使用性能，对发动机的影响很大，并直接影响到汽车的油耗。(2)汽油的合理选用汽油的选用应根据汽车使用说明书推荐的牌号，并结合汽车的使用条件来确定。(3)新型汽油的使用清洁汽油是一种新配方汽油，它既能够为汽车提供有效的动力，又能减少有害气体的排放。,(1)汽油的性能汽油的使用性能，对发动机的影响很大，并直接影响到汽车的油耗。,1)汽油的蒸发性。2)汽油的抗爆性。3)氧化安定性。4)汽油的腐蚀性。5)汽油的无害性。,(2)汽油的合理选用汽油的选用应根据汽车使用说明书推荐的牌号，并结合汽车的使用条件来确定。,1)抗爆性选择。2)蒸发性选择。,表4-12汽油蒸发性选择,当使用的汽油辛烷值比一般要求高时，应适当增大发动机点火提前角，以提高发动机功率；反之，应适当减小发动机点火提前角，从而减小爆燃倾向。高原地区，应选用辛烷值比一般要求偏低的汽油，否则应将发动机点火提前角适当增大。一般来讲，海拔高度每升高1000m，点火提前角可相应增大2左右。,(2)汽油的合理选用汽油的选用应根据汽车使用说明书推荐的牌号，并结合汽车的使用条件来确定。,长期储存的汽油，其辛烷值会有所降低，在使用中应适当减小点火提前角，避免发生爆燃。必要时可以用高辛烷值汽油掺和使用。使用胶质含量大的汽油，可根据实际情况而定。在短途运输时，如果车辆技术状况良好并能及时维护，可以直接使用；在长途运输或行驶在苛刻条件下时，必须用胶质含量少的汽油掺和，使胶质含量不超过25mg/100mL时，才允许使用。,(3)新型汽油的使用清洁汽油是一种新配方汽油，它既能够为汽车提供有效的动力，又能减少有害气体的排放。,1)减少污染：使用清洁汽油的汽车，废气排放中的碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化合物将大大减少。2)清洁汽车部件：使用清洁汽油的汽车，能够保持发动机燃油系统清洁，如喷嘴、进排气阀、火花塞、燃烧室、活塞等部件，在汽车运行中不生成油垢、胶状物和积炭，不需要再定期清洗，省时省力。3)省油：燃油系统清洁，油品的雾化程度提高，混合气燃烧完全，使发动机功率充分发挥，节省燃油。4)改善行驶性能：发动机容易起动，转速平稳，加速性能好。5)延长使用寿命：喷油器喷嘴的使用寿命延长，减少维修更换部件的费用。,2.柴油,(1)柴油的性能柴油的主要性能指标包括低温流动性、粘度、发火性、蒸发性、防腐性和清洁性等。,(1)柴油的性能柴油的主要性能指标包括低温流动性、粘度、发火性、蒸发性、防腐性和清洁性等。,1)柴油的低温流动性。,表4-13轻柴油(GB2522000),0.01,3.08.0,2.58.0,1.87.0,1)为保证项目，每月必须检测一次。2)可用GB/T11131、GB/T11140和GB/T17040方法测定。3)若柴油中含有硝酸酯型十六烷值改进剂，10蒸余物残炭的测定，必须用不加硝酸酯的基础燃料进行。4)可用目测法，即将试样注入100mL玻璃量筒中，在室温(205)下观察，应当透明，没有悬浮和沉降的水分及机械杂质。5)由中间基或环烷基原油生产的各号轻柴油十六烷值允许不小于40(有特殊要求者由供需双方确定)，可用GB/T11139或SH/T0694方法计算。2)柴油的发火性。,1.87.0,3)柴油的蒸发性。4)柴油的粘度。5)闪点。6)安定性。7)柴油的防腐性。8)柴油的清洁性。(2)轻柴油的合理选用4.7.2车用润滑油的性能及合理选用,1)为保证项目，每月必须检测一次。,2)可用GB/T11131、GB/T11140和GB/T17040方法测定。,3)若柴油中含有硝酸酯型十六烷值改进剂，10蒸余物残炭的测定，必须用不加硝酸酯的基础燃料进行。,4)可用目测法，即将试样注入100mL玻璃量筒中，在室温(205)下观察，应当透明，没有悬浮和沉降的水分及机械杂质。,5)由中间基或环烷基原油生产的各号轻柴油十六烷值允许不小于40(有特殊要求者由供需双方确定)，可用GB/T11139或SH/T0694方法计算。,2)柴油的发火性。,3)柴油的蒸发性。,4)柴油的粘度。,5)闪点。,6)安定性。,7)柴油的防腐性。,8)柴油的清洁性。,(2)轻柴油的合理选用,1)级别选择。2)牌号选择。中国台湾地区所列的温度是绝对最低气温，即风险率为0的最低气温。,1)级别选择。,2)牌号选择。,表4-14我国各地区风险率为10的最低气温()表,2)牌号选择。,表4-14我国各地区风险率为10的最低气温()表,中国台湾地区所列的温度是绝对最低气温，即风险率为0的最低气温。,表4-15各牌号柴油所适用的地区范围,4.7.2车用润滑油的性能及合理选用,1.发动机润滑油.,1.发动机润滑油,(1)发动机润滑油的性能及分类我国发动机润滑油采用美国石油协会的API性能分类法和美国工程师协会的SAE粘度分类法。,(1)发动机润滑油的性能及分类我国发动机润滑油采用美国石油协会的API性能分类法和美国工程师协会的SAE粘度分类法。,表4-16发动机润滑油的级别、特性和使用场合,(1)发动机润滑油的性能及分类我国发动机润滑油采用美国石油协会的API性能分类法和美国工程师协会的SAE粘度分类法。,表-17SAE单级内燃机润滑油粘度分级,(1)发动机润滑油的性能及分类我国发动机润滑油采用美国石油协会的API性能分类法和美国工程师协会的SAE粘度分类法。,表4-18(1)SE、SF级汽油机润滑油的粘温特性,.,.,粘度等级低温动力粘度和低温泵送粘度的试验温度均升高，指标分别为：不大于Ms和Ms。粘度等级低温动力粘度的试验温度升高，指标为：不大于Ms。正在修订中，在新标准正式发布前油使用方法测定。为仲裁方法。,.,表4-18(2)其他级汽油机润滑油的粘温特性,粘度等级低温动力粘度和低温泵送粘度的试验温度均升高，指标分别为：不大于Ms和Ms。,粘度等级低温动力粘度的试验温度升高，指标为：不大于Ms。,正在修订中，在新标准正式发布前油使用方法测定。,为仲裁方法。,表4-19柴油机润滑油的粘温特性,为仲裁方法。,表4-19柴油机润滑油的粘温特性,.,.,.,.,12.56.3,.,12.56.3,.,12.56.3,.2.齿轮油3.润滑脂,12.56.3,4.润滑油的合理使用与节油,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,-所有粘度等级的高温高剪切粘度均小于.Ms，但当指标高于.Mas时，允许以为准。正在修订中，在新标准正式发布前油使用方法测定。为仲裁方法。生产者在每批产品出厂时要向使用者或经销者报告该项目的实测值，有争议时以发动机台架试验结果为准。-、-不允许使用步骤。,.,(2)发动机润滑油的规格和牌号随着汽车技术的不断发展，汽车发动机对润滑油的要求也不断提高。(3)发动机润滑油的选择及使用发动机润滑油是保证其正常工作的必要条件。(4)使用润滑油注意事项选择了合适的润滑油等级和粘度级别后，还要注意正确的使用方法。,-所有粘度等级的高温高剪切粘度均小于.Ms，但当指标高于.Mas时，允许以为准。,正在修订中，在新标准正式发布前油使用方法测定。,为仲裁方法。,10CQ2A1.eps,为仲裁方法。,10CQ2A2.eps,为仲裁方法。,表4-20(2)汽油机润滑油理化性能要求,生产者在每批产品出厂时要向使用者或经销者报告该项目的实测值，有争议时以发动机台架试验结果为准。,表4-21柴油机润滑油的理化性能,-、-不允许使用步骤。,(2)发动机润滑油的规格和牌号随着汽车技术的不断发展，汽车发动机对润滑油的要求也不断提高。,(3)发动机润滑油的选择及使用发动机润滑油是保证其正常工作的必要条件。,1)汽油机润滑油的选用。2)柴油机润滑油的选用。汽车处于经常