汽车节能与新能源技术练习

《汽车新能源与节能技术》……河南理工大学

一、名词解释：

1.汽车节能一一是指汽车在完毕相似运送任务（运量或周转量）前提下日勺燃料或储能的消

耗量下降。

2.粘温性能一一润滑油的粘度随温度变化而变化，当温度下降时粘度增大，这种关系及其

变化程度就是润滑油日勺粘温性。

3.制动能量回收一一是指汽车减速或制动时，将其中一部分机械能（动能）转化为其他形式

的能量进行回收，并加以再运用的技术。

4.进气管动态效应一一进气门的启动和活塞的运动在进气系统产生膨胀波。这个膨胀波从

进气门出发，以当地声速传播到管端，在此膨胀波变成压缩波并同样以当地声速反向传回

进气门。假如这个压缩波传到进气门时进气门启动，那么进气气流因此而得到增强，气缸

充量系数将会提高，转矩也将增大。这种效应称为进气管动态效应。

5.经济车速一一当汽车以直接档行驶时，燃油消耗最低日勺车速，称之为经济车速。汽车的经

济车速是随道路状况和载荷等原因的变化而变化的，当道路条件好，载荷小时，经济车速较

高；反之，经济车速较低

6.节能一一是指在保证可以生产出相似数量和质量的产品，或者获得相似经济效益，或者

满足相似需要，到达相似目的前提下的能源消耗量下降。

7.经济车速一一当汽车以直接档行驶时，燃油消耗最低的车速，称之为经济车速。汽车的

经济车速是随道路状况和载荷等原因的变化而变化的，当道路条件好，载荷小时.，经济车速

较高；反之，经济车速较低。

8.激光拼焊板一一是根据车身设计日勺强度和刚度规定，采用激光焊接技术把不一样厚度、

不一样表面镀层甚至不一样原材料日勺金属薄板焊接在一起，然后再进行冲压。

9.清净分散性一一重要是指发动机润滑油能将老化后生成日勺胶状物、积炭等氧化产物悬浮

在油中，使其不易沉积在机件上的能力，在一定程度上表达润滑油能将已沉积在机件上的胶

状物、积炭等氧化产物清洗下来的能力。

10.节能管理一一包括制定有关运行油耗的法规和原则，完善油耗考核奖惩制度，对日勺选择

与合理使用汽车，对的选用燃润料与轮胎，推广节能新技术、新产品，进行驾驶员轮训等

II.汽车节能一一是指汽车在完毕相似运送任务（运量或周转量）前提下的燃料或储能口勺消

耗量下降。

12.稀薄燃烧汽油机一一稀薄燃烧汽油机是一种范围很广的概念，只要。＞17,且保证动力

性能，就可以称为稀薄燃烧汽油机。

13.进气管动态效应一一进气门的启动和活塞的运动在进气系统产生膨胀波。这个膨胀波从

进气门出发，以当地声速传播到管端，在此膨胀波变成压缩波并同样以当地声速反向传回

进气门。假如这个压缩波传到进气门时进气门启动，那么进气气流因此而得到增强，气缸

充量系数将会提高，转矩也将增大。这种效应称为进气管动态效应。

14.营运管理一一包括掌握运送市场信息，建立现代化调度系统，搞好运送组织，提高既有

汽车的实载率，大力研究结合全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和先进运

送信息系统（ATS）的新型货运系统和客运系统。

15.吨（座）位运用率一一是指汽车实际完毕的运送周转量与汽车在重车行程运用所有额定

吨（座）位，所能完毕的周转量欧I比例，它表达汽车在重车行程载质量日勺运用程度。

16.超越离合器定义

17.汽车滑动

二、简答题

1.目前，提高发动机升功率的重要措施有哪些？（简答）

最重要的措施有：通过合理组织燃烧过程，以减少过量空气系数①a；改善发动机换气过程,

提高充量系数①c；提高转速n,以增长发动机单位时间内发动机每个气缸作功的次数；采

用增压技术，以增长进气密度PS0

2.分析氢燃料埋化性质对发动机性能的影响。

答：1）动力性氢是所有元素中质量最轻的I。在标淮状态下，氢日勺密度为O.（）8998g/L,仅

为空气的1/14.5。氢的质量低热值非常高，是汽油日勺2.7倍，但因其密度太小，故以容积计

的理论混合气热值很小，假如在机外使氢气与空气混合，那么由于容积效率低，发动机功率

比原汽油机低20%〜30%。

2）经济性氢极易点燃，最小点火能量只有汽油H勺1/3,火焰传播特性也很好，轻易实现

稀薄燃烧；氢是气态燃料，混合气形成质量好、分派均匀，加之火焰传播速度高，容许采

用较稀口勺混合气；氢的自燃温度比汽油高，辛烷值高，容许有较高的压缩比。这些原因都

使得燃氢时热效率较高，燃料消耗率较低。

3）排放性氢燃料中不含碳元素，因而不排放CO、HC及硫化物。燃烧后生成H0,而

没有COo这从减少全球CO排放日勺角度来看，也是非常故意义的，因此被称为最理想

的环境保护燃料。当然，产生日勺NO高于汽油机

3.汽车节能的相对指标丫1、丫2、丫3、Y4分别有什么特点？一般应怎么选用？

可以直接而乂真实地反应节省燃料的效果。但原车水平也许较高，也可能较低，在做横向

比较时，没有相似的基准。假如原车水平较差，虽然节省燃料率较高，也不一定能反应节

省燃料改造的水平的节省燃科率；适于在本单位或当地区使用。由于地区或单位燃料消耗

原则一般比国标或行业原则严格，的数值一般比小，因此采用应当说是可以反应改造

的水平日勺，但由于各地没有统一口勺原则，也就不便于进行比较，也不能反应实际的节省

燃料率。一般采用与或两个指标，综合考核节约燃料改造的水平。更多采用的是与相

结合，既看实际节省燃料率，又看与原车出厂指标相比较的节省燃料率。

4.试述汽油机稀薄燃烧技术节能的原理。

稀薄燃烧发动机可以在空燃比不小于17日勺条件下运行，由于氧气充足，可以保证燃料完全

燃烧；稀燃发动机有减少爆燃日勺趋势，故可采用较高压缩比，这导致热效率较高；稀混合

和节流损失；使用缸内直喷方式还可以实现对混合气空燃比H勺精确口量，有更好的瞬态反

应特性，能实现更好的节能效果。

5、简述柴油发动机采用废气蜗轮增压技术节能的原理。

就改善经济性而言，柴油机摺压后，平均指示压力pmi大大增长，而其平均机械损失压力

pmm却增长不多，因此，机械效率nm提高；同步，由于增压合适加大了过量空气系数6

a,使燃烧过程得到一定改善，其指示热效率nit往往也会有所提高。假如增压和非增压发

动机功率相似，则增压发动机可以减少排量，显然，这样使机械损失减少，燃油消耗率减少。

此外，由于发动机排量减少，整台发动机体积、质量都会减少，这样减少整车油耗也有利。

发动机采用增压后，还可以在保证原有功率和一定转矩下，合适减少转速。这样，由于机械

损失和磨损减少，对改善燃料经济性有利。

6.简述发动机可变配气系统节能的原理。（简答）

由于在部分负荷工况只要缩短或延长进气门启动持续角度和增大或减少进气门升程，不必减

少节气门开度便能减少进气埴，从而减少进气管真空度导致日勺泵气损失和节气门口勺节流损

失；低速时减少气门升程至1mm左右能增强紊流，加速燃烧，改善冷启动和怠速性能而节

油。燃油经济性得以提高还由于在怠速工况通过缩减气门叠开角减少残存废气提高怠速稳定

性，从而可以在较低转速卜.到达稳定的怠速运转。在全负荷兄假如可以增大气门升程，则

减小了气门节流损失，也有助于提高燃油经济性。

7、为何使用锁止式液力变矩器能节能？

锁止式液力变矩器是在液力变矩器的泵轮与涡轮之间安装H勺一种可控制的锁止离合器。当汽

车的行驶工况到达设定日日勺时，锁止离合器自动将泵轮与涡轮锁成一体.液力变矩器随之变

为刚性机械传动，从而提高了传动效率。锁止后，消除了液力变矩器高速比工况时效率的

下降。理论上锁止工况效率为100%,从而使高速比工况效率大大提高。由于效率的提高，

液力变矩器转为热散失的无效功下降.也减少了发动机风扇的功率消耗；同步，锁止后功率

运用好，也提高了汽车的动力性。实践证明，采用锁止式液力变矩器可减少燃油消耗4%〜

8%。

8.发动机润滑油牌号是怎样划分和选用的?

答：发动机润滑油是根据润滑油的质量等级和粘度等级划分日勺；选用发动机润滑油的一般原

则为：根据发动机的工作条件选择润滑油的质量等级；粘度等级则按如下原则选择：（1）根

据发动机的性能，例如大负荷、低转速的发动机选用粘度大些的润滑油；小负荷、高转速

的发动机选用粘度小的润滑油；（2）根据发动机H勺磨损状况，旧发动机磨损大，选用粘度

大的润滑油；新发动机磨损少，选用粘度小的润滑油；（3）根据工作地区的气温，夏季南

方使用的发动机，选用粘度大某些的润滑油，而冬季北方选用粘度小的润滑油。

9.分析汽油机使用醇类燃料时对应参数的选择。（简答）

答：1）提高压缩比，可用较大压缩比。

2）改善燃油分派均匀性及供油特性。

3）混合气空燃比的调整，可使用更稀的混合气。

4）火花塞及点火时间日勺选择。选用较冷型火花塞，增长点火能量、延长点火时间、采用多

电极及电极同部侧面有屏障H勺特种火花塞等。

10、为何使用锁止式液力变矩器能节能？（论述）

锁止式液力变矩器是在液力变矩器的泵轮与涡轮之间安装口勺一种可控制的锁止离合器。当汽

车的行驶工况到达设定目的时，锁止离合器自动将泵轮与涡轮锁成一体.液力变矩器随之变

为刚性机械传动，从而提高了传动效率。锁止后，消除了液力变矩器高速比工况时效率的

下降。理论上锁止工况效率为100%,从而使高速比工况效率大大提高。由于效率的提高，

液力变矩器转为热散失的无效功下降.也减少了发动机风扇的功率消耗；同步，锁止后功率

运用好，也提高了汽车的动力性。实践证明，采用锁止式液力变焊器可减少燃油消耗4%〜

8%o

11.减少空气阻力系数的措施重要有哪些？

答：1）改善轿车前端形状。

2）改善后窗倾角和车顶拱度

3）对的选择离地间隙

4）放置扰流板

5）优化发动机舱内流场

12.用高速档行驶与采用低速档行驶相比哪种状况节油？为何？（简答）

答：当主减速比一定期，在一定的道路条件下，用高速档行驶较为省油。这是由于在同样日勺

道路和车速条件下，虽然发动机输出功率相差不大，但档位越高，后备功率越小，发动机日勺

负荷率越高，发动机有效比油耗越小。因此一般尽量选用高档位行驶，以便节油。

13.应怎样合理选择车用汽油以到达节能的效果？

答：1）根据汽车使用阐明书的规定选择。选择时注意阐明书上规定的辛烷值是研究法辛烷

值（RON）还是马达法辛烷值（MON）。

2）抗爆性选择。当使用的汽油辛烷值与发动机压缩比不符时，可通过调整点火提前角等措

施来弥补。

3）蒸发性选择。即确定汽油日勺储程（1（）%饰出温度）和饱和蒸汽压。4）根据使用条件选

择。高原地区大气压力小，空气稀薄，汽油机工作时爆燃倾向减小，可以合适减少汽油的辛

烷值。

5）根据使用时间调整汽油牌号。

6）长期贮存的汽油，其辛烷值会有所减少，在使用中应合适减小点火提前角，防止发生爆

燃，必要时可以用高辛烷值汽油掺合使用。

7）汽车使用者应重视汽油的质量。

14.阐明变速器速比确实定措施。

答：按照预定的最高车速确定变速器最高档速比，按照规定的最大牵引力和最低牵引力确

定最低级速比；按照保证发动机稳定、经济运转确定变速器档位数；按等比级数或渐进速

比分派各档位传动比。

15.车用发动机使用醇类燃料时有哪些需要处理的技术问题？

1）、由于醇是一种溶剂，发动机使用初期，燃油系统零部件、油路和燃油管壁上沉积物会剥

落，导致滤清器堵塞，某些黑色金属和有色金属将腐蚀。此外，燃油泵中橡胶件和燃油系统

中的橡胶油封会出现溶胀现象，因此应进行橡胶长时间浸泡试验及耐腐蚀试验。

2）长期使用醇-汽油混合燃料，润滑油酸值和粘度将会增长，在发动机进气系统部件中，易

产生油污，导致拉缸。应在泄滑油中添加清洁剂及中和酸性物质的添加剂。

3）使用掺醇汽油后，使汽车燃油耗和发动机动力性有所下降，可合适提高压缩比和加大点

火提前角，对电喷发动机进行匹配，延长喷油时间。

4）醇的气化潜热比汽油高，在寒冷地区会使混合燃料难以气化，不易起动。

5〕轻易分层，因醇既有亲水性乂有亲油性。静有较强的吸水性，混有水份越多，分层越明

显。使汽油和醇互溶性变差，影响燃油的品质。

16、为何合理选择车用燃油与车用润滑油会对节能产生重要影响？

汽车燃油性能对其燃油经济性有重要影响，它将影响到燃烧过程的正常进行。这首先规定燃

油具有良好的挥发性，保证混合气能充足均匀地混合，优化燃烧过程。同步还能适应高压缩

比的工作规定，当压缩比提高时，热效率增长，发动机动力性提高，油耗率减少。此外燃油

在贮存、运送过程中，轻易发生氧化反应，生成胶状物质。这些胶状物质和燃油一起加入汽

车油箱后，也会粘附在燃油滤清器上，堵塞过滤介质，使供油量减少，使输油量局限性，燃

油雾化不良，致使发动机动力性和经济性卜降。通过合埋选用汽车润滑油，可以保证发动

机各运动部件得到充足合理地润滑，减少由于摩擦导致日勺能量损失，也即提高了汽车日勺经济

性。此外，润滑油尚有冷却和密封作用，对于防止燃油混合气泄漏，保证其正常燃烧也有重

要作用。

17.减少空气阻力系数的措施重要有哪些？（简答）

1）改善轿车前端形状。

2）改善后窗倾角和车顶拱度

3）对的选择离地间隙

4;放置扰流板

5;优化发动机舱内流场

18.汽车传动系的功率损失有哪些？分析其影响原因。

答：传动系日勺功率损失有：（1）机械损失；（2）液力损失。机械损失是指齿轮、传动副、轴

承、油封等处的磨擦损失，与互相啮和齿轮时对数、传递日勺扭矩有关。液力损失指消耗于润滑

油的搅动、润滑油与旋转零件之间的表面磨擦等功率损失，与润滑油的品种、温度、箱体内H勺

油面高度以及齿轮等旋转零件H勺转速有关。

19.运用右图分析为何使用综合式液力变矩器能节能。综合式液力变矩器特性

答：由图可见，液力变矩器效率特性曲线与液力偶合器效率特性曲线相交，此时变矩系数

K=lo在传动比（变矩系数K=1时的传动比）范围内，变矩器口勺效率高于偶合器，当变矩器

效率迅速卜降，而偶合器的效率却继续增高。综合式液力变矩器即在低速时按变矩器特性，

作，而当传动比达届时，转为按偶合器特性工作，从而扩大了高效率的范围，其效率特性曲

线如图上实线所示。因此，综合式液力变矩器综合了“变矩”和“偶合”两种工况日勺长处，

最高效率达92%,在转为偶合工况时，高传动比区的效率可达96%。并且构造简朴，性能可

靠，因此，在高级轿车上应用广泛，在大型客车、自卸车及工程车辆上的应用也逐渐增多。

三、论述题

1.分析醇类燃料理化性能对发动机性能的影响以及汽油机使用醇类燃料时对应参数的选

择。

答：（D醇类燃料理化性能对发动机性能的影响

1）、辛烷值比汽油高。甲醇的研究法辛烷值为106〜112,而目前国内汽油最高为97左右，

可采用高日勺压缩比来提高热效率。

2）、汽化潜热大。高的汽化潜热使得醇类燃料低温启动和低温运行性能恶化。甲醇在5℃如

下，乙醇在2（rc如下难以在进气系统中形成可燃混合气，假如发动机不装备进气预热系统，

燃烧纯醇燃料时汽车难以启动。

3）、热值低。甲醇的热值只有汽油的48%,乙醇H勺热值只有汽油H勺64%。与燃用汽油相比,

在同等的热效率下，醇的燃料经济性低，但理论混合气热值与汽油相称，汽车的动力性不会

有很大的影响。

4）、腐蚀性大。醇具有较强内化学活性，能腐蚀锌、铝等金属。甲醇

混合燃料FI勺腐蚀性随甲醇含量口勺增长而增长。此外，醇与汽油的混合燃料对橡胶、塑料的溶

胀作用比单独的醇或汽油都强，混合20%醇时对橡胶的溶胀最大。

5）、醇混合燃料轻易发生分层。醇的吸水性强，混合燃料吸取水分后易分离为两相，因此,

醇混合燃料要加助溶剂。

（2）汽油机使用醇类燃料时的参数选择

1）提高压缩比充足运用醉类燃料辛烷值高、抗爆燃性好H勺特点，汽油机可将压缩比提高

到12〜14,一般认为压缩比不小于12以上，热效率H勺提高就不太明显。提高压缩比要考虑

燃烧室日勺形状、缸内气流运动方向及强度，与火花塞位置的配合，能否实现最佳的燃烧过

程。从理论上分析，一般原汽油机缸内有组织的气流运动较弱，在改用醇燃料•，提高压缩

比时，应组织较强H勺气流运动，使醇燃料与空气混合得更有效。

2）改善燃油分派均匀性及供油特性

由于功率相等时甲醇的容积耗量比汽油大一倍多，因此改用甲醇或乙醇时，要考虑其流量

特性与否满足规定及材料H勺相容性，重新确定混合气的空燃比。

由于甲醇、乙醇日勺汽化热高，每循环供应量大，在发动机实际运转时很难完全汽化，如用

化油器供醇或单点喷射醇，各缸间分派不均匀性比用汽油时突出。各缸分派不均匀将导致

燃烧不完善，负荷不均匀，功率下降及油耗增长。假如采用使各缸进气管日勺长度及阻力尽

量一致、混合气进行预热等措施，则有也许改善混合气的形成及均匀分派。甲醇混合气H勺

预热可以提高中、低负荷时的燃油经济性，减少排放，但预热过渡则会使最大功率下降。

3）混合气空燃比的调整

醇燃料混合气的可燃界线范围宽，一般汽油机改用醇燃料后会提高压缩比，提高了缸内气流

运动速度及压缩行程终点口勺缸内温度，这均有也许使用更稀口勺混合气。假如不采用三元催化

器、不规定在理论空燃比附近工作时，汽油机改用醇类燃料后，都需要调整混合气空燃比,

使用更稀日勺混合气工作。假如压缩比提高日勺幅度较大，则可用更稀一点的混合气工作，从

而可以提高热效率。

4）火花塞及点火时间的选择

甲醇轻易因火热表面引起着火，最大火花塞温度易低于汽油机的火花塞温度，因此需要较冷

型火花塞。醇燃料日勺汽化潜热及着火温度与汽油的不一样，因此点火提前角及火花塞间隙也

应不一样。尽管甲醇日勺着火界线宽，不过由于汽化潜热大，蒸汽压低及各缸间混合气较大日勺

不均匀性，在发动机较冷口勺状态下，难于稳定着火。也许的改善措施包括：增长点火能量、

延长点火时间、采用多电极及电极局部侧面有屏障的特种火花塞等。

2.目前新能源汽车发展很快，通过本课程的学习，请你谈谈对新能源汽车的认识以及分

析一下未来汽车的发展趋势°

3.分析天然气理化特性对天然气汽车性能的影响?

答：(1)较低的污染排放

天然气能与空气混合充足、燃烧彻底，有害物的排放量很低。并且天然气汽车的燃料系统是

封闭H勺，不存在蒸发污染和形成光化学烟雾的危险。汽车使用天然气后，可大幅度减少CO

和HC的排放量，彻底改善微粒排放污染。由于天然气火焰温度低，也会使NOx排放量减少。

此外以甲烷为重要成分的天然气，是碳氢原子比最小的烽类化合物，以产生相似热量计算，

产生『、JCO也可比汽油、柴油减少15%以上，这对减小导致地球变暖的“温室效应”也是

大有好处口勺。目前在用的天然气汽车，大都是由汽油车改装而成的。从排放改善效果来看,

由化油器汽车改装的天然气汽车明显优于由电喷车改装的天然气汽车，有的电喷改装车的

排放甚至变差。原因重要是电喷车配有三元催化器，其排放控制水平自身较高，而目前改

装的供气方式及供气装置使得原有日勺排放控制装置基本失去了作用。

(2)良好的运行经济性

天然气的研究法辛烷值130,这就意味着燃用天然气比燃用汽油时，许用压缩比可高2〜4

个单位，使循环热效率提高。另首先，天然气为气态，与空气的混合气形成质量比汽油与空

气的好，混合均匀与分派均匀也有助于提高燃烧的完全度。试验和实际使用均表明：燃烧1m

3标况车用压缩天然气(CNG)所做的功略不小于燃烧1L汽油所做的功。虽然两者完全相

称，由于油、气市场差价较大，仍能获得良好的经济效益。

(3)动力性

由于天然气以气态形式进入气缸，使发动机的充气效率下降，同步天然气的能量密度低，

目前天然气汽车多数由汽油机或柴油机改装而成，故动力性下降。

(4)可靠的安全保障

汽车燃用天然气比燃用汽油、柴油更安全。从燃点看，天然气的I自燃温度高达65（）℃〜680C,

远高于汽油的228c〜471℃,柴油的200c〜300℃,这一特性决定了天然气到达自然点起

火的也许性比汽油、柴油小得多；从着火界线看，天然气的着火界线范围为5〜15%,汽油

为1.3〜7.6%,天然气比空气轻，要形成天然气点燃的浓度比汽油难得多。此外，在制造规

定和质量保证上，CNG气瓶比汽车油箱严格得多。CNG气瓶自身构造有足够的安全防爆措

施，CNG气瓶的质量检查除常规试验外，还要进行水压爆破试验、冲击试验、高空坠落试

验、火烧试验、枪击试验等特殊试验。同步，CNG气瓶在使用中也有严格的定期检查和强

制报废原则。天然气汽车也存在某些问题，重要表目前如下方面：

4.目前汽车节能技术推广应用中存在的有利和不利的原因有那些？你认为应采用某些什

么措施来增进节能技术的推广与应用。

1.影响汽车能耗的重要原因有那些？其重要特点是什么？（论述）

⑴汽车的构造方面

1）发动机

发动机的油耗对汽车口勺油耗有决定性的影响，而发动机的油耗决定于发动机的构造与性能。

发动机对汽车油耗的影响重要有五方面：

①发动机的构造。发动机的压缩比高、有完善的供油系统及合理时燃烧室形状、采用电子点

火系统等都能减少发动机日勺比油耗。

②柴油机由于压缩比比汽油机高得多，因此柴油机比汽油机的油耗低。

③目前汽车在平路上正常行驶时，发动机的负荷率再25%左右，发动机在比油耗较高的范围

内工作。因此为了节省燃油，在行驶条件许可的状况下，不必追求汽车装备大功率的发动机

以增长负荷率。

④混合动力汽车在减速、制动过程中不仅可以不消耗燃油，还能回收制动能量，在停车时也

可以关闭发动机而不消耗燃油，从而大大提高了汽车的燃油经济性。

⑤柴油机采用高压共轨技术，使燃油喷射系统可对喷油定期、喷油持续期、喷油压力、喷油

规律等进行柔性调整，可深入提高柴油机向经济性。

2）传动系

汽车传动系效率越高，传递动力的过程中能量损失越小，汽车的油耗就越低。对于机械齿轮

变速器，其挡位设置增多，能增长发动机处在经济工况下工作的机会，有助于提高汽车的燃

油经济性。挡数无限的无极变速器，在任何条件下都提供了使发动机在最经济工况下工作日勺

也许性。若无