汽车节能环保新技术概要

汽车节能新技术综述能源对任何国家都至关重要。虽然汽车给人类带来了文明，但也带来了负面影响，如石油资源日益枯竭，大量废气和废物排放，后果严重。这些都是汽车行业面临的亟待解决的问题。在解决这些问题的同时，汽车节能减排技术也在不断进步。汽车节能技术可分为三大类：是对传统内燃机技术的改进；2、车辆节能技术；3、新能源汽车技术。发动机节能是汽车节能技术的关键，发动机节能技术的核心是提高发动机的燃烧效率和高热效率。要提高发动机的热效率，关键是要组织好进排气过程、燃油喷射过程、燃烧过程和减少各种损失。这方面的技术主要体现在对汽车动力系统的改进上，通过对传统内燃机技术的改进达到节能减排的目的。主要措施包括提高压缩比：改善缸内混合气的流动方式、改善点火分配、改善点火能量、增压和中冷技术、电控燃油喷射技术、高压共轨技术、直接喷射技术、稀薄燃烧技术、燃烧过程优化、可变进气技术、进排气过程改善、绝热发动机技术等。整车节能技术主要包括：汽车传动系统匹配优化、降低空气阻力整车空气动力设计、整车轻量化以及驱动系统和制动系统的各种改进。新能源汽车是指使用汽油和柴油以外燃料的汽车，如：液化石油气汽车、天然气汽车、酒精燃料汽车、二甲醚汽车、电动汽车和混合动力汽车。以下是一些重要技术的描述。电控燃油喷射系统(1)电控汽油机燃油喷射技术的发展历史1967年，德国博世公司引进了D型杰特尼克模拟汽油喷射系统。1973年，博世公司引进了L型捷特龙汽油喷射系统，采用空气流量测量方法控制喷射量，提高了控制精度。同时，开发了机械汽油喷射系统。1979年，博世公司推出了Motronic数字发动机集成电子控制系统，该系统集成了点火和喷油。在此期间，通用汽车的DEFI、福特的EEC和丰田的TCCS相继出现。这些都是集成控制电子系统。1995年，美国所有的汽车都配备了电控汽油喷射系统。超过90%的欧洲汽车使用汽油喷射系统。目前，汽车工业发达的国家都在汽油车上采用汽油喷射系统，以满足日益严格的排放要求。(2)电控汽油机燃油喷射系统的优缺点与化油器发动机相比，汽油喷射系统具有以下优点：1.发动机的充气系数增加，从而增加发动机的输出功率和扭矩。2、各缸燃油能够均匀分布，减少爆震现象，提高发动机工作稳定性。3、提高汽车的冷启动性能、加速性能等驾驶性能。4.混合气体的空燃比可以根据发动机负荷的变化精确控制，以适应发动机的各种工况，充分燃烧汽油，减少油耗和排气污染。电控汽油喷射系统的缺点在于价格高和维护要求高。(3)电控汽油机燃油喷射系统的组成和工作原理1.电控汽油机燃油喷射系统的组成根据其部件的功能，它主要由三部分组成：进气系统、燃油控制系统和电子控制系统。2.电控汽油机燃油喷射系统的工作原理驻极体柴油机废气含有各种成分，包括一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、微粒、醛类等。除了基本成分CO2，H2O，O2，N2等。虽然这些部件的总质量占柴油机废气的不到1%，但大多数是有害的，或有强烈的刺激性气味，有些具有致癌作用，因此被列为有害排放。随着世界范围内工程机械、运输车辆等国家数量的增加，柴油机排放已经成为对地球环境造成污染的主要原因之一。为了保护环境，要求减少柴油机的排放。高压共轨电控柴油机喷射技术是成功控制柴油机污染排放的新技术之一。共轨电子柴油喷射系统的发展柴油机燃油喷射系统是影响燃烧过程的重要因素。由于结构和原理的限制，传统的喷射系统无法通过提高喷射压力和实现理想的喷射率特性来改善柴油机气缸内的燃烧。因此，柴油机机电控制喷射系统逐渐发展起来。电控喷射系统是在传统喷射系统的基础上首先发展起来的位置控制系统，被称为第一代电控喷射系统。第二代电控喷射系统是基于电磁阀的时间控制系统。第三代电子控制系统是高压共轨系统，被世界内燃机行业公认为20世纪三大突破之一，并将成为21世纪柴油机燃油系统的主流。(2)高压共轨电子柴油喷射系统的优势共轨燃油喷射系统在20世纪90年代中后期正式进入实用阶段。高压共轨电控柴油喷射系统可以实现传统喷油系统无法实现的功能，具有：的优点1.共轨系统中的喷射压力可灵活调节，并可确定不同工况所需的最佳喷射压力，从而优化柴油机的综合性能。2.喷射正时可以独立灵活地控制。在高喷射压力(120兆帕 200兆帕)下，氮氧化物和颗粒可同时控制在一个小值内，以满足排放要求。3.灵活控制燃油喷射率的变化，实现理想的燃油喷射规律，容易实现预喷射和多次喷射，不仅可以降低柴油机的氮氧化物，还可以保证良好的动力性和经济性。4.电磁阀用于控制喷油。其控制精度高。高压油路中不会出现气泡和零残余压力。因此，在柴油机工作范围内，循环喷油量的变化很小，可以改善各缸供油不均匀的情况，从而降低柴油机的振动，减少排放。(3)高压共轨电控柴油喷射系统的基本组成和工作原理1.高压共轨电控柴油喷射系统的基本组成高压共轨电控燃油喷射系统的基本组成主要由高压油泵、共轨腔和高压油管、电控喷油器、电控单元电子控制单元、各种传感器和执行器等组成。这是一种供油模式，它将喷射压力的产生和喷射过程完全分开。2.高压共轨电子柴油机喷射系统的基本工作原理电动燃油泵将燃油从油箱泵入高压油泵的进油口，由发动机驱动的高压油泵对燃油加压，并将燃油送入共轨腔。通过精确控制共轨腔的油压，高压油管的压力与发动机转速无关，从而可以大大降低柴油机供油压力随发动机转速的变化，并通过电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油，减少了传统柴油机的缺陷。电子控制单元控制喷油器的喷油量，喷油量取决于共轨压力对于剩余能量，再生制动能量回收系统回收剩余能量，在发电机控制单元的调节和控制下，发电机的电压升高，给电池系统充电，剩余能量以电能的形式回收和储存。当车辆加速或恒速行驶时，该系统还控制降低发电机的电压，甚至完全关闭发电机以降低发动机的负载，从而提高燃油经济性。为了实现再生制动能量回收，需要专门开发和改进能量管理系统和发动机控制系统软件。(二)冷却废气再循环(EGR技术EGR技术是将发动机排出的一小部分废气(10%20%)通过进气管与新鲜空气混合，然后再次进入气缸参与燃烧，从而实现废气再循环，破坏有害气体(氮氧化物高温和富氧产生条件，减少氮氧化物的形成。同时，利用冷却技术冷却返回的废气并将其送至气缸，可以进一步降低废气温度，降低燃烧峰值温度，减少氮氧化物排放。EGR技术可以分为内部EGR和外部EGR。内部EGR是通过改变气门正时来实现的。该系统不需要任何其他设备。它结构简单，使用方便。然而，很难精确地控制EGR速率，因为排气门在进气冲程期间直接打开，导致排气回流。外部EGR技术对原机器的改动很小，设计自由度很大。它可以通过电子控制单元电子控制单元来控制EGR速率，实现智能控制，因此被广泛使用。目前，EGR技术在国外汽车上得到广泛应用，而汽油发动机EGR技术已经相对成熟。EGR在柴油机上的应用也正在推广。一些汽车已经将EGR与其他技术相结合，如电控多点喷射与发动机三元催化技术相结合、排气后处理技术(如微粒过滤与再生技术、氧化催化反应等)。)、高压共轨燃料喷射技术、可变几何截面增压技术等。以改善发动机的整体性能并实现柴油机的最佳整体排放性能。(3)增压中冷技术涡轮增压是为发动机提供高压、高密度的新鲜空气或混合气体，可以明显改善发动机的动态性能，降低油耗和排放。中间冷却是为了降低压缩气体的温度。因此，发动机采用高压中冷技术后，循环温度降低，点火延迟期缩短，燃烧更加完全，从而减少废气中有害成分碳氢化合物和氮氧化物的产生，减少颗粒物的排放。目前，增压有三种方法：废气涡轮增压、机械增压和空气波增压。废气涡轮增压器主要由涡轮和压缩机组成。它与柴油机没有机械传动连接。柴油机排出的废气通过排气管进入涡轮，对涡轮做功。涡轮机叶轮与压缩机叶轮同轴，从而驱动压缩机吸入外部空气，并在将空气送入柴油机进气管之前对其进行压缩。在压缩机出口和柴油机进气管入口之间增加一个中冷器(简称中冷器)，以降低温度和增加压缩空气的密度。增压中冷可以在不增加甚至减少柴油机热负荷和机械负荷增加不多的前提下，大大增加柴油机的功率，减少有害物质的排放。与机械增压和空气波增压相比，废气涡轮增压结构简单，运行可靠，广泛应用于柴油机，而其他两种增压方式基本不使用。(4)微粒过滤器柴油机微粒过滤器可以捕获废气中的微粒，而不将它们排出发动机，然后通过使用催化剂、氧化剂、燃烧器等来分解和燃烧它们。该装置可减少柴油机排气中70%90%的有害颗粒。有很多种过滤材料可以用来过滤par去除沉积在过滤材料上的颗粒的过程是过滤器的再生。它的基本原理是颗粒经过氧化反应，变成二氧化碳，与废气一起排放到大气中。目前使用的再生技术包括进气节流、催化反应和燃料添加剂、附加燃料喷射燃烧、电加热、微波再生技术等。(5)催化净化装置催化净化装置是一种内部装有催化剂的装置，安装在发动机的排气管中。该催化剂可加速发动机废气中有害成分转化为无害成分。有两种催化净化方法，一种是催化氧化法，它利用铂、钯、金、钴、镍等金属及其氧化作为催化剂，将有害成分一氧化碳和碳氢化合物氧化成无害成分二氧化碳和H2O。二是催化还原法，利用碱金属和钴铬合金作为催化剂，将有害成分氮氧化物还原为N2和氧气。目前，催化净化装置包括氧化催化反应装置和三效催化反应装置。氧化催化反应装置仅依靠氧化反应来减少有害成分一氧化碳和碳氢化合物，适用于柴油机和汽油机。该三元催化反应装置同时进行氧化和还原反应，可将一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物同时转化为无害气体。它要求将发动机的空燃比精确控制在理论