提高汽车燃油经济性的研究

1、提高汽车燃油经济性的研究摘要：汽车燃油经济性是汽车的一个重要性能，也是每个拥有汽车的人最关心的指标之一，由于要求节约能源和减少消耗能源时产生的温室效应的副作用，所以降低汽车燃油消耗似乎就成了一个永恒的课题。本文从影响汽车燃油经济性的因素出发，在汽车的使用方面的保养与维护为出发点。首先对其一一分析，找出这些因素和汽车燃油经济性的直接因素，再利用大量的实验数据和图针对这些直接因素进行分析和计算，从而得出结论，最后给出了提高汽车燃油经济性的建议和方法。文章最后针对提高汽车燃油经济性这一主题，对未来经济性汽车发展做出了猜测与憧憬，并阐述了理想中的经济性汽车模型。关键字：使用方面；汽车结构方面；直接因素

2、；经济性汽车的模型A study on how to improve fuel economy in automobilesAbstract: Fuel economy is an important performance of automobiles, and also one of the most concerned indicators to car owners. To reduce the vehicle fuel consumption seems to be a eternal topic because of the need of saving energy and re

3、ducing the greenhouse effects while consuming energy. Based on the influencing factors on automobile fuel economy, this paper starts with the use and structures of automobiles. First, it analyzes them one by one to find out the direct relation between these factors and automobile fuel economy,then a

4、nalyzes and calculates the direct factors by a large number of experimental data and figures. Finally, it comes to a conclusion,and gives the suggestions and methods of improving fuel economy in automobiles.In the end, the paper makes a speculation and longing about the the future economy cars devel

5、opments,and explains the ideal economical car models, according to the theme of improving automobile fuel economy.Keywords: automobile use, automobile structure,direct factor,economical car modelII目 录绪 论11 汽车燃油经济性的评价指标与表示11.1两种评价指标11.2汽车燃油经济性的表示22 影响汽车燃油经济性的因素22.1能量去哪儿了？22.2影响汽车燃油经济性的因素33 提高汽车燃油经济性的

6、研究汽车保养与调整33.1.行车温度43.2轮胎的合理使用53.3 汽车的合理维护73.3.1 电控喷射系统的清洁83.3.2 喷油器的检查83.3.3 电动燃油泵的使用与检查83.3.4 燃油系统压力的检查93.4 车用燃油93.4.1燃油系统的清洁93.4.2发动机燃油压力的检测103.4.3 调速器的检查与调整103.4.4 喷油正时调整113.4.5 喷雾锥角113.4.6喷油压力123.4.7 雾化质量124 未来经济性汽车的猜想与憧憬124.1材料的改革和变化134.1.1汽车材料134.1.2燃油134.2电控的改进13 4.3 未来经济性汽车的憧憬13参考文献15致 谢16 绪

7、 论能源是发展生产和提高生活水平的物质基础。汽车的主要能源是石油产品中的汽油和柴油。随着汽车工业的快速发展,我国汽车的保有量到2015年预计达到8500万辆。时下,汽车油耗和能源安全已成为全民关注的热点问题。世界许多国家和地区的经验都证明,机动车燃油经济性标准在不断的提高。近期，我国两会期间一直强调建设社会主义生态文明国家，纵观全国各地的污染源，汽车尾气占了很大一部分比重；在国外，美国白宫某官员透露，奥巴马已经委派美国环保局和美国国家高速公路安全管理局(NHTSA)制定2014至2018款中重型卡车的燃油经济性标准。除了奥巴马本人外，美国部分重卡生产企业的CEO们，以及美国三大车企代表都将出席

8、会议。根据美国2007年法律规定，新制定的标准必须在2016年前执行，而奥巴马却要求将执行时间提前至2014年。同时，奥巴马还将根据法律规定，要求美国环保局制定废气排放限制。据悉，该标准将为美国节省28亿桶燃油。在日本，提倡汽车燃油经济性一直是每一个汽车厂家的主题，日系车在全世界也以节能减排的优点被广为乐道。所以在这个注重节能和环保的时代，提高汽车燃油的经济性变得十分迫切。1 汽车燃油经济性的评价指标与表示1. 1两种评价指标全世界评价汽车在一定运行工况下和循环工况下的燃油经济性时分为两种方法，见下表1-1表1-1 汽车燃油经济性的评价指标我国和欧洲英美一定运行工况表示汽车行驶100km所消耗

9、的燃油数每加仑燃油所能行驶的英里数单位说明数值越大汽车燃油经济性越差数值越大汽车燃油经济性越好循环行驶工况表示单位说明数值越大汽车燃油经济性越差数值越大汽车燃油经济性越好1.2汽车燃油经济性的表示全球对汽车燃油经济性有不同的表示方式，但它们相互之间都是可以经过单位互相的换算和转变而推倒出来。.单位时间燃油消耗量 上式：燃油消耗率（） 为燃油的密度（） 重力加速度（）.等速行驶米后的燃油消耗量 和都是表征燃油消耗量，二者只是单位和表征的方式不同，可以互相转换，见下式2 影响汽车燃油经济性的因素2.1能量去哪儿了？ 众所周知，汽车的能量来源与发动机内的燃料燃烧做工而来。是不是燃料所做功产生的能量都

10、被汽车利用到行驶上了？显然不是。至于利用的多少与很多因素有关，与汽车本身有关，也与路面行驶条件有关，也与外界因素，如风、雨、空气粘着性等有关。图2-1为美国中型轿车在城市、公路行驶工况下的能量平衡：图2-1 美国中型轿车EPA城市、公路循环行驶工况的能量平衡 由上图可见，汽车用在克服行驶阻力的能量相对进入发动机的总能量来说只是一少部分，很多能量都被汽车自身损耗掉了，由此可见提高汽车的各方面性能对汽车的燃油经济性十分重要。上图还可以看出汽车燃油经济性的提高不是单方面或者几个方面的问题，而是整个汽车各方面的问题，首先得分析影响汽车燃油经济性的因素。2.2影响汽车燃油经济性的因素 所谓汽车的燃油经济

11、性，通俗讲就是两个问题，第一用了多少燃油，第二用了这么多燃油值不值。围绕这两个问题可以将影响汽车燃油经济性的因素分为2大类和多小类，见图2-2图2-2 影响汽车燃油经济性的因素3 提高汽车燃油经济性的研究汽车保养与调整3.1.行车温度汽车行车温度包括发动机温度、机油温度、发动机室内空气温度，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。首先进气温度影响燃料的雾化，冷却液温度又直接影响气缸及机体各部分的表面温度，温度过高将导致发动机早燃、爆燃等不正常燃烧，油耗增大；温度过低，发动机气缸盖、汽缸壁的传热损失增大，燃烧速率降低，导致油耗增大。下面是一组关于发动机冷却温度对功

12、率和油耗的影响和发动机节气门、冷却液温度变化对功率、转矩和油耗的影响实验数据，见下表3-1、表3-2表3-1 发动机功率、冷却液温度对油耗的影响参数冷却液温度4050607080功率23.8723.8723.8123.9223.81油耗量8.58.298.118.027.88油耗率356.2348.5340.6335.6331超耗量7.615.292.901.390表3-2 发动机节气门、冷却液温度变化对功率、转矩和油耗的影响参数冷却液温度4050607080功率21.522.3622.8523.2723.83转矩130.3138141142144.3油耗量7.897.837.837.857.

13、88油耗率367.8350342.2337.4331超耗量11.125.743.441.930功率降低9.786.174.112.350转矩降低9.74.372.291.590 由以上两表可以看出冷却液温度由降至时，油耗增加，功率降低，转矩降低；温度降至时，油耗增加，功率降低；降至时，油耗急剧增加，功率和转矩迅速下降。当温度过高时，油耗同样增加，功率和转矩同样降低。由此可见，保持适当的行驶温度，对汽车的燃油经济性十分重要。驾驶员在行车中，要经常观察仪表盘，更具情况控制好百叶窗，防止发动机散热器“开锅”或低温行车。保持正常的冷却液温度，在冬季气温较低时，要给发动机盖加保温套，保温条件差时，可在百

14、叶窗后档上纸板或塑料布等，尽量减少冷空气侵入而降低行车温度。正确控制行车温度，应注意以下几点：（1）燃烧室积碳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，以防止爆燃。（2）寒冷的冬季，在停车前的，可使发动机冷却液温度控制在以上，这样汽车在停车前的一段时间内，不致使冷却液温度下降太多，可缩短停车后启动升温时间。（3）当发动机处于大负荷时，可使冷却液温度稍低一点；处于小负荷时，可使发动机冷却液温度高一些。（4）在较坏路面时，发动机负荷大，温度升高快。如果预先知道行驶前面是较差路段，应提早将发动机冷却液温度降至左右。3.2轮胎的合理使用轮胎工作气压直接关系到汽车行驶的安全和燃油经济性。保

15、证轮胎气压在一定的范围，才能减小滚动阻力，从而降低油耗，实现节油。轮胎的气压既要与负荷能力相适应，也要与轮胎工作环境相适应。1946年，法国米其林轮胎公司试制生产了全世界第一条子午线轮胎。子午线轮胎的发明是轮胎工业中的一场革命，已成为汽车轮胎发展的新方向。之所以说是未来汽车轮胎的发展方向，这是因为它独特的构造，见图3-1图3-1 子午线轮胎的结构子午线轮胎由帘布层、带束层、胎冠、胎肩和胎圈组成，并以带束层箍紧胎体。其特点是：（1)帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午断面一致。由于帘线如此排列，使其强度得到充分利用。子午线轮胎的帘布层数一般可比普通斜交胎诚少约40%50%，胎体较柔软。 （2)帘线在

16、圆周方向上只靠橡胶采联系，因此，为了承受行驶时产生的较大切向力，子午线胎具有若干层帘线与子午断面呈大角度(交角为70度75并)、高强度、不易拉伸的周向环形的类似缓冲层的带束层。带束层通常采用强，度较高、拉伸变形很小的织物帘布(如玻璃纤维、聚酰胺纤维等高强度材料)或钢丝帘布制造。那子午线轮胎的具体优点是什么呢？这是由于一般子午线轮胎的滚动阻力比斜交轮胎小，因而可节油，图3-2为不同轮胎与燃油消耗量的关系。图3-2 不同轮胎与燃油消耗量的关系由上图可知，使用子午线轮胎可以相对提高汽车的燃油经济性。这是由于普通斜交轮胎的帘网交叉角度为60度，这样车辆在行驶过程中由于斜向分力存在，产生内摩擦，而且其每

17、段帘网长度较子午线轮胎长，因此需要更多的帘网层数，无疑造成了更多的浪费，这个浪费表现在内摩擦加强，和材料的浪费。而内摩擦可以表现在行驶路感，油耗，及过弯侧偏，侧滑上。是行车的不稳定因素。而子午线轮胎则很好的解决了这个问题，首先其受力角度由60度变成了90度，这样整个受力角度与行驶方向垂直。有效减少了帘布的层数和每层用量，也就是说轮胎可以省油。而且，通过对胎冠的重新设计，可以减少行驶时胎噪。以及针对不同的行驶要求设计不同类型的轮胎。但子午线轮胎并非完美，由于帘布层的减少，加剧了被刺穿的可能，而这种可能性有可能演变成高速时爆胎。所以人们又设计出能解决这个问题的产品，只是离我们现在还遥远了点。而且其

18、侧壁变薄也威胁行车安全，这一点需要注意。3.3 汽车的合理维护汽车维修（vehicle maintenance and repair），汽车维护和修理的泛称。就是对出现故障的汽车通过技术手段排查，找出故障原因，并采取一定措施使其排除故障并恢复达到一定的性能和安全标准。汽车维修包括汽车大修和汽车小修，汽车大修是指用修理或更换汽车任何零部件（包括基础件）的方法，恢复汽车的完好技术状况和完全（或接近完全）恢复汽车寿命的恢复性修理。而汽车小修是指：用更换或修理个别零件的方法，保证或恢复汽车工作能力的运行性修理。汽车维护的越好，汽车的燃油经济性就越高。汽车维护主要包括以下几点：3.3.1 电控喷射系统的

19、清洁燃油不清洁会使电动燃油泵加速磨损，供油压力降低，电动燃油泵很快报废。燃油不清洁易造成燃油滤清器堵塞和喷油器堵塞，从而使混合气过稀，供油压力下降，不能及时供应足移的燃油，喷油器的喷油雾化不良，降低汽车的使用性能。定期清洁燃油系统和进气系统。电控喷射汽车发动机燃油喷射系统对燃油压力和喷油雾状有很高的要求，以保证燃油及时准确的供应和充分的燃烧。但如果燃油喷射系统不清洁，则会造成油路堵塞或油路不通畅，阀门关闭不严，喷油雾化不良，供油压力下降，供油量不足，发动机运转性能下降。可采用专用燃油喷射系统的清洗剂和清洗机器，清洗燃油系统内燃油胶质和污垢，定期清洁可保证汽车发动机工作的稳定性，迅速恢复汽车良好

20、的工作性能。3.3.2 喷油器的检查喷油器常见的故障有雾化不良、漏油滴油两种现在。对喷油器进行检测时，有以下几种方法：由于造成发动机怠速不稳抖动的原因较多，应首先进行问诊和常规检 在常规检查良好的条件下，应连接电脑读取系统故障码，其显示喷油器有故障。利用试灯进一步检查控制电路是否正常，要测试两次，一次常亮一次闪烁，否则说明控制电路损坏。若试灯检查正常，则说明喷油器自身有故障，需清洗或更换。3.3.3 电动燃油泵的使用与检查a燃油系统静态油压检查 用一根短导线将电动汽油泵的两个检测插孔 (一般电控车上都有 ,如找不到可直接给电动汽油泵供电 )短接。 打开点火开关(但不要启动发动机),让电动汽油泵

21、运转。 测量燃油压力,其正常油压应为 300kPa左右。若油压过高,应检查油压调节器；若油压过低,应检查电动汽油泵、汽油滤清器和油压调节器。 关闭点火开关 (OFF),拔掉电动汽油泵检测插孔的短接线。b.燃油系统保持压力的测量测量静态油压结束 5min后 ,观察油压表的示数 ,此时的压力称为燃油系统保持压力 ,其正常值应不小于 147kPa。若油压过低 ,应检查电动汽油泵保持压力、 油压调节器保持压力及喷油器有无泄漏。c.发动机运转时燃油压力的测量 启动发动机 ,让发动机怠速运转 ,测量此时的燃油压力。 缓慢开大节气门 (踩下加速踏板 ) ,测量在节气门接近全开时的燃油压力。 拔下油压调节器上

22、的真空软管 ,并用手堵住 ,让发动机怠速运转 ,测量此时的燃油压力 ,该压力应和节气门全开时的燃油压力基本相等。若测得的油压过高 ,应检查油压调节器及其真空软管;若测得的油压过低 ,则应检查电动汽油泵、 汽油滤清器及油压调节器。d.电动汽油泵最大压力和保持压力的测量 将燃油系统卸压。 拆下蓄电池负极搭铁线。 将油压表接在燃油管路上 ,并将出油口塞住。 接上蓄电池负极搭铁线。 用一根导线将电动汽油泵的两个检测插孔短接。 打开点火开关 ,持续 10 s左右 (不要启动发动机 )。使电动汽油泵工作 ,同时读出油压表的压力 ,该压力称为电动汽油泵的最大压力 ,其正常值应比发动机运转时的燃油压力高 20

23、0300kPa,通常可达 490640kPa。如不符合标准值 ,应更换电动汽油泵。 关闭点火开关 , 5min后观察油压表的压力 ,此时的压力称为电动汽油泵的保持压力 ,其正常值应大于 340kPa。如不符合标准值 ,应更换电动汽油泵。3.3.4 燃油系统压力的检查将油压表接到燃油分配管进油口处，拧下塑料螺帽，拧上油压表的接头，然后起动发动机检测油压。但是有些低端车的燃油分配管处没有油表接头，可以拧下汽油滤清器后端的卡子，再接上油表，再用卡子上紧，最后检测。3.4 车用燃油汽车使用的燃油是直接衡量汽车燃油经济性的直接因素，因此汽车燃油的好坏以及是否在正常条件下工作对汽车经济性有也重要。3.4.

24、1燃油系统的清洁燃油系统经过一段时间的使用，空气中的尘埃和汽油中的杂质等看看长时间不清洁，上面的积炭有多严重会使油路不畅或堵塞，加上燃烧过程中产生的积碳和胶质也会附着在进排气门、进排气道、节气门和燃烧室上，尤其是附着在汽油喷射的喷油嘴上，使喷油嘴堵塞、粘着，积碳和沉积物会堵塞喷油嘴针阀、阀孔，影响喷射系统精密部件的性能，导致喷油不畅、雾化不良，甚至不喷油。再者，积碳和沉积物会致使进气阀门关闭不严，汽缸压力下降甚至回火，导致发动机怠速不稳，油耗增大并伴随尾气排放恶化。在活塞顶和汽缸盖等部位的积碳，容易使燃烧室局部过热、汽油预热而引起发动机爆震、油耗量增加、发动机动力下降、怠速不稳、加速不良和启动

25、困难等故障。这些故障都会缩短发动机使用寿命。所以对汽车燃油系统的清洁对汽车燃油经济性的提高有很大作用。3.4.2发动机燃油压力的检测发动机燃油压力直接影响了发动机的性能和工作效率，从而直接影响了汽车的动力性和燃油经济性。对于发动机燃油压力的检测方法，见下图3-3图3-3 发动机燃油压力检测流程3.4.3 调速器的检查与调整调速器虽然是个很小的汽车零部件，但它作用很大， 也间接影响了汽车燃油经济性。对于调速器的检查和调整，应该做到以下几点：检查压力是否正常；检查压油罐及集油槽油位是否正常；检查调速器有无漏油现象；检查导叶以及浆叶开度位置是否正常；检修水头设置是否正常；检查调速器压油泵动作是否正常

26、；检查调速器有无振动或拒动现象；3.4.4 喷油正时调整对于喷油正时的调整，无需多言，它直接影响了发动机工作的效率。方法如下摇转发动机曲轴,使飞轮壳上的箭头指向飞轮边缘的提前角刻线,此时第一缸活塞应处于压缩行程上止点前适当位置,这段距离可以计算,这个时候第一缸将工作,进排气门都关闭。 检查喷油泵上正时刻线是否对齐,若对准即是第一缸活塞处于压缩行程上止点前的适当位置,若在相反方向则证明是第六缸活塞处于压缩行程上止点前的适当位置,还应继续摇转曲轴转到一缸喷油正时的位置,要使喷油泵正时器上的记号正对刻线中间。3.4.5 喷雾锥角喷油器的喷雾锥角的的形状对发动机做功的多少有很大关系，喷雾锥角定义是一个

27、时间定义，也就是在指定时刻喷雾的外廓角度。完整的喷雾锥角的定义为在特定时刻，通过阴影法拍摄获得图像中，沿喷油器轴线位置在指定位置处，喷雾图像最外轮廓处切点与喷油器顶点位置连线的夹角，其结构如图3-4所示。 图3-4 喷雾锥角 对于多孔喷油器来说，利用激光技术或者其他方法获得的单束喷雾图像，其单油束喷雾锥角的定义为特定时刻指定位置处，沿喷雾油束轴线方向，喷雾图像最大轮廓处切点与喷油器顶点连线之间夹角。而在发动机设计的过程中，喷雾锥角的大小也是在一定范围之内才可以发挥出大动力的最大做功潜力。3.4.6喷油压力 柴油机喷油器分可调和不可调两种。可调的是在试验台上把后盖打开，里面有一个内六角螺丝，向里

28、面调是高，反之是低。不可调的比较麻烦，只能通过加减里面的弹簧长度调整3.4.7 雾化质量在柴油机中，燃油在高压下喷入气缸，并分散成细小的油滴的过程称为燃油的 喷雾或雾化。其目的就是要大大增加燃油蒸发的表面积，从而加速燃油的吸热与气化过程，进而加速燃油与空气的混合。列如一台发动机全负荷的循环供油量为，如果形成1个油滴的话，油滴直径为，表面积为，如果将这么多燃油雾化成直径的油滴，那么油滴个数将达到个，表面积为。2，增加约314倍，这就意味着燃油与空气的接触面积大大增加了，对混合气的形成和燃油十分有利。4 未来经济性汽车的猜想与憧憬4.1材料的改革和变化4.1.1汽车材料材料是一种物品的直接属性，汽

29、车也不例外，从轮胎到、车身到汽车玻璃，经过几十年的发展与研究呈现出了各式各样的材料。对于提高汽车燃油经济性来说，材料应该在满足其工作条件的前提下，吐出一个字“轻”，从汽车用吕量的逐步增加到各种复合型轻制玻璃的研究可以看出，人们越来越重视降低汽车的质量了，因为只有降低汽车的整备质量，才能增加汽车的燃油经济性，提高汽车的动力性。4.1.2燃油说道汽车的燃油经济性，就不得不提到燃油，众所周知，石油是不可再生能源，所以对燃油的节约将变得十分迫切。现如今，各式各样的新能源汽车一一面世，如天然气汽车、氢气汽车、电力汽车等，虽然现在无法颠覆汽油柴油在汽车燃料上的位置，但未来的发展方向，必定是节能型的，必定是清洁型的，必定是可代替现有资源型的。4.2电控的改进对于汽车的研究与各种实验，大多在追求一个度，即一个适当的“平衡点”，这在汽车上十分普遍，如燃料、温度、润滑油、压力、间隙等，不能过大过多，也不能过小过少，汽车只有在