汽車新能源與節(jié)能技術(shù)課件

第一章緒論汽車新能源與節(jié)能技術(shù)能源的概念、分類與度量節(jié)能概述影響汽車能耗的主要因素與節(jié)能的主要途徑第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第一節(jié)能源的概念、分類與度量能源：人類取得能量的來源，是可以直接或通過轉(zhuǎn)換提供人類所需有用能的資源。能源的特點：（1）可在一定條件下相互轉(zhuǎn)換，因此可根據(jù)能源使用的要求，通過技術(shù)經(jīng)濟分析，選擇最適當(dāng)?shù)哪茉葱蝿?，以求?yōu)化能源的利用；（2）能源在開采、提煉或加工、使用以及廢料處理等過程中存在著不同程度的污染；（3）化石燃料類能源如汽油、天然氣等在儲存過程中存在泄漏和危及安全等問題。1能源的概念與特點2024/2/282能源的分類（1）按來源：太陽能、地球自身能和天體引力能；（2）按存在形式：一次能源（煤炭、石油、天然氣、原子核能等）、二次能源（焦炭、煤氣、汽油和柴油、電力、蒸汽等）；（3）按利用情況：常規(guī)能源（石油、煤炭、天然氣、水力和核能等）、新能源（太陽能、風(fēng)能、海洋以及生物質(zhì)能等）、可替代石油的替代能源（4）按能否自然得到補充：可再生能源（太陽能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能）、非再生能源（煤、石油、天然氣）；（5）按對環(huán)境影響：清潔型能源（太陽能、水能、風(fēng)能、電能和天然氣）、非清潔型能源（煤、石油、汽油和柴油）

能源的單位與度量3

2024/2/28節(jié)能概述第二節(jié)1節(jié)能的定義、本質(zhì)、任務(wù)定義：指在保證能夠生產(chǎn)出相同數(shù)量和質(zhì)量的產(chǎn)品，或者獲得相同經(jīng)濟效益，或者滿足相同需要，達到相同目的前提下的能源消耗量下降。實質(zhì)：提高能源的利用效率。任務(wù)：（1）調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；（2）推動能效水平提高；（3）加強主要污染物減排力度。目前我國節(jié)能工作上存在的主要問題包括對節(jié)能的認識不足、淘汰落后產(chǎn)能總體進展緩慢、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整進展緩慢、能源利用效率整體偏低、政策機制不完善、基礎(chǔ)工作薄弱等。2024/2/282汽車節(jié)能的評價指標(biāo)與方法

2024/2/283我國汽車節(jié)能的發(fā)展20世紀70年代：道路等級低，車型以火車為主，未給予節(jié)能以太多重視；20世紀80年代：開始從駕駛操作、車輛保養(yǎng)和節(jié)油器等方面進行節(jié)能研究；20世紀90年代：能源結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，主要是新能源及替代能源的發(fā)展，開發(fā)與節(jié)約并重；21世紀初期：電動汽車技術(shù)的發(fā)展；近期：節(jié)能與新能源汽車，突破動力電池核心技術(shù)，提高電池壽命和性能，降低成本。2024/2/284汽車節(jié)能的重要性必要性：隨著我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展和城之內(nèi)化進程加速推進，今后較長一段時間內(nèi)汽車需求量仍將保持增長勢頭，由此帶來的能源緊張和環(huán)境污染問題將更加突出?？尚行裕耗壳肮J的汽車節(jié)能減排包括三大技術(shù)措施，即提高動力總成的效率、汽車輕量化以及汽車的制動能量回收。2024/2/28影響汽車能耗的主要因素與節(jié)能的主要途徑第三節(jié)1、影響汽車能耗的主要因素（1）汽車結(jié)構(gòu)方面：發(fā)動機：（1）發(fā)動機的壓縮比高、有完善的供油系統(tǒng)及合理化的燃燒室形狀、采用電子點火系統(tǒng)等都能降低發(fā)動機的比油耗；（2）柴油機由于壓縮比比汽油機高得多，因此柴油機比汽油機的油耗低；（3）在行駛條件許可的情況下不必追求汽車裝備大功率的發(fā)動機以增加負荷率；（4）混合動力汽車在減速、制動過程中不但可以不消耗燃油，還能回收制動能量，在停車時也可以關(guān)閉發(fā)動機而不消耗燃油，由于混合動力汽車可以實現(xiàn)不同工況下較好的能量流管理，從而大大提高了汽車的燃油經(jīng)濟性；（5）柴油機采用高壓共軌技術(shù)，使燃油噴射系統(tǒng)可對噴油定時、噴油持續(xù)期、噴油壓力、噴油規(guī)律等進行柔性調(diào)節(jié)，可進一步提高柴油機的經(jīng)濟性。

2024/2/28傳動系：汽車傳動系效率越高，傳遞動力的過程中能量損失越小，汽車的油耗就越低?？赏ㄟ^增加汽車檔位或使用無級變速器實現(xiàn)節(jié)油。汽車總質(zhì)量：汽車總質(zhì)量影響到汽車的滾動阻力、爬坡阻力和加速阻力，對汽車的燃油經(jīng)濟性影響很大。可將汽車輕量化：采用輕型材料，減輕汽車自重，采用輕型設(shè)計技術(shù)，使構(gòu)成部件、附屬品輕型化。汽車的外形：降低空氣阻力是節(jié)約燃油的有效途徑，通過優(yōu)化汽車外形可降低車輛的空氣阻力系數(shù)，從而減少油耗。輪胎：輪胎結(jié)構(gòu)對滾動阻力影響很大，改善輪胎結(jié)構(gòu)可減小汽車油耗。目前降低滾動阻力的最好辦法是使用子午線輪胎。（2）汽車的使用方面：包括行駛車速、檔位選擇、掛車的選用以及正確的保養(yǎng)與調(diào)整。（3）新能源技術(shù)方面：電能、太陽能、混合動力能源等新能源汽車2024/2/282、汽車節(jié)能的主要途徑（1）車輛技術(shù)方面2024/2/28（2）道路輔助設(shè)施及汽車維修方面2024/2/28（3）汽車運用方面第二章替代能源汽車汽車新能源與節(jié)能技術(shù)概述清潔燃料汽車電動汽車第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第一節(jié)概述替代能源汽車的概念及基本要求所謂替代能源汽車，是指不以或者不全以汽油、柴油為動力能源的汽車。替代能源汽車應(yīng)滿足一下基本要求：（1）替代能源汽車的性能不低于石油燃料汽車，包括動力性、經(jīng)濟性、安全性等；（2）替代能源汽車對環(huán)境的影響盡可能小。替代能源汽車的排放污染少，最好能實現(xiàn)零排放；（3）替代能源汽車的價格不應(yīng)過高。（4）替代能源資源豐富。（5）使用方便。12024/2/282替代能源汽車的種類（1）氣體燃料汽車：天然氣、煤層氣、液化石油氣。（2）生物燃料汽車：醇類（甲醇、乙醇）、醚類（二甲醚、乙基叔丁基醚）、生物柴油等。（3）氫燃料汽車：以氫氣直接或與天然氣等其他氣體燃料按一定比例混合作為內(nèi)燃機能源的汽車。（4）電動汽車：以純電能或電能與內(nèi)燃機共同歐威動力的汽車。（5）超級電容汽車：以儲能量非常大的超級電容為汽車提供電能。（6）太陽能汽車：是一種電動汽車，其電能來自將太陽能準(zhǔn)換為電能的太陽能電池。（7）空氣動力汽車：以高壓空氣作為能量載體，推動發(fā)動機的汽車。清潔燃料汽車第二節(jié)一、天然氣汽車天然氣的體積和質(zhì)量低熱值都比汽油柴油高，因為密度低，所以理論混合氣熱值比汽油柴油抵。天然氣只能點燃不能壓燃，而且具有很高的抗爆性能，通過提高壓縮比，可以大幅度地提高天然氣汽車的動力性和燃料經(jīng)濟性。天然氣與空氣混合后具有很寬的著火界限，這種性能為發(fā)動機稀燃技術(shù)提供了保證，從而進一步提高燃料經(jīng)濟，降低排放?？偟膩碚f，天然氣與汽油和柴油相比較，它們的特性有很大差異。1天然氣汽車概述天然氣汽車的類型2（1）按儲存天然氣的壓力和形態(tài)：壓縮天然氣汽車、常壓天然氣汽車、液化天然氣汽車、吸附天然氣汽車；（2）按燃料的組成與應(yīng)用：單燃料汽車、CNG-汽油兩用燃料汽車、CNG-柴油雙燃料汽車；（3）按燃料供給的控制方式：機械控制式天然氣汽車、機電聯(lián)合控制式天然氣汽車、電控式天然氣汽車（開環(huán)和閉環(huán)）2024/2/281、壓縮天然氣供氣專用部件結(jié)構(gòu)及原理（1）負壓輸出的減壓調(diào)節(jié)器減壓調(diào)節(jié)器是CNG汽車的核心及關(guān)鍵部件，其性能好壞直接影響整車的性能。下面介紹的是三級減壓調(diào)節(jié)器，它的輸出壓力為負值，工作原理如圖2-1所示。壓縮天然氣汽車32024/2/28高壓天然氣經(jīng)過天然氣濾清器后，進入到常閉式高壓電磁閥，以控制供、斷天然氣。與常規(guī)的電磁閥不同的是增加了一個先導(dǎo)閥，先導(dǎo)閥套裝在電磁閥芯上，通過銷釘連接為一體，先導(dǎo)閥銷孔比銷釘直徑大，因而兩者間存在相對運動。先導(dǎo)閥中心有一個小孔，能使電磁閥的高壓室與低壓室相通，先導(dǎo)閥下端裝有O形密封圈，電磁閥芯下端有密封膠墊。在電磁線圈未通電時，電磁鐵芯在復(fù)位彈簧的作用下，將先導(dǎo)閥的小孔密封，繼而推動先導(dǎo)閥將O形密封圈壓在閥座上，通道全部關(guān)閉。當(dāng)電磁閥通電時，由于電磁鐵的磁力較小，不能直接把主通道打開，只能先打開先導(dǎo)閥的小孔，這時高壓腔的高壓氣通過小孔流到低壓腔，使高低壓腔壓差減小，然后電磁鐵芯通過連接銷，將先導(dǎo)閥一起提起，打開主通道。一級減壓閥在未通入高壓氣體時，在壓力彈簧的作用下，使膜片向下運動，帶動杠桿轉(zhuǎn)動，使閥芯與閥口保持一定間間隙，閥口處于常開狀態(tài)。當(dāng)通入高壓氣體時，減壓室的壓力逐步增高，達到額定輸出壓力時，氣體作用在膜片下方的壓力克服彈簧的彈力，使膜片向上動作，從而帶動杠桿轉(zhuǎn)動，使閥口關(guān)閉。當(dāng)減壓室的氣體向二級閥輸出后，壓力降到額定輸出壓力以下時，在壓力彈簧的作用下又使閥口打開，如此反復(fù)，使一級減壓閥在保證流量的基礎(chǔ)上，出口壓力穩(wěn)定在一定數(shù)值內(nèi)。2024/2/28二級減壓閥的閥口也處于常開狀態(tài)，高壓天然氣經(jīng)過一級減壓后進入二級減壓室，此時二級減壓室內(nèi)的壓力逐步升高，達到額定輸出壓力時，氣體作用在膜片上方的壓力克服彈簧的彈力，使膜片向下動作，從而帶動杠桿轉(zhuǎn)動，使二級減壓閥閥口關(guān)閉。當(dāng)減壓室的氣體向三級閥輸出后，壓力降到額定輸出壓力以下時，在彈簧的作用下又使閥口打開，如此反復(fù)，使出口壓力穩(wěn)定在一定數(shù)值內(nèi)。三級減壓閥的閥口處于常閉狀態(tài)，閥的開閉由發(fā)動機進氣真空度控制，輸出壓力可通過壓力彈簧的預(yù)緊力進行調(diào)節(jié)。當(dāng)閥室內(nèi)真空度為零時，在壓力彈簧的作用下，閥口處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)閥室處于負壓時，由于膜片上方與大氣相通，膜片兩邊出現(xiàn)壓力差，膜片向閥里運動，帶動杠桿克服彈簧壓力，使閥口打開供氣。當(dāng)減壓室負壓減小時，在壓力彈簧作用下，閥口又處于關(guān)閉狀態(tài)，如此反復(fù)，就使減壓閥出口壓力穩(wěn)定在一定數(shù)值內(nèi)。經(jīng)過三級減壓調(diào)節(jié)器減壓后，輸出的天然氣流量歲發(fā)動機工況變化而變化，完全由發(fā)動機進氣真空度調(diào)節(jié)，發(fā)動機轉(zhuǎn)速高吸力大時，減壓器各閥開度變大，輸出流量增大，反之則減少。因而能滿足發(fā)動機各種工況的供氣量。2024/2/28（2）文丘里管結(jié)構(gòu)混合器混合器的結(jié)構(gòu)與類型應(yīng)與所使用的減壓閥相匹配，由于三級減壓閥出口壓力為負壓，為了與此減壓調(diào)節(jié)閥相匹配，混合器應(yīng)該設(shè)計為文丘里管結(jié)構(gòu)，安裝在空氣濾清器與化油器之間，該混合器由殼體和芯子兩部分組成，芯子喉徑最小處均勻分布一圈小孔，殼體上有天然氣進氣道，其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。這種混合器一方面要使喉管處產(chǎn)生真空度來調(diào)節(jié)減壓調(diào)節(jié)閥的天然氣流量，另一方面又要將天然氣與空氣均勻混合，該混合器結(jié)構(gòu)雖然簡單，但其設(shè)計參數(shù)直接影響發(fā)動機的性能，混合器喉徑過大，真空度小，不靈敏，過小，吸入空氣量少，影響空燃比，發(fā)動機功率下降，通氣小孔總截面積應(yīng)與天然氣進氣道截面積相匹配。2024/2/28（3）正壓輸出的減壓調(diào)節(jié)器圖2-3為輸出壓力大于零的減壓調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)原理圖。其基本工作原理是：每級減壓器由進氣閥、減壓室及閥門開閉調(diào)節(jié)裝置、出氣閥等組成，本級出氣閥為下一級減壓室的進氣閥，高壓氣體由進氣閥進入減壓室，體積膨脹?當(dāng)氣體作用于膜片組的推力與進氣閥門開啟力相等時，進氣閥又被關(guān)閉，使減壓室壓力不再增高，以達到減壓的目的，等氣體從出氣閥流出時，減壓室壓力降低，氣體對膜片組的作用力小于進氣閥門開啟力，進氣閥又被打開，如此周而復(fù)始，使本級減壓室壓力穩(wěn)定在額定壓力，以達到減壓的目的。2024/2/282024/2/28（4）比例調(diào)節(jié)混合器比例調(diào)節(jié)混合器工作原理如下：當(dāng)發(fā)動機起動運行時(圖2-4ａ)，發(fā)動機進氣歧管產(chǎn)生真空，進而化油器上部形成真空，當(dāng)真空度大于0.2kPa時，混合器氣室B的空氣通過管道E進入發(fā)動機化油器進氣管，氣室B產(chǎn)生真空，而氣室A與大氣相通，混合器膜片在大氣的壓力作用下克服膜片組的重力和混合器彈簧的彈力上行，打開天然氣進氣管和混合器空氣閥座，天然氣和空氣通過混合器進入發(fā)動機，發(fā)動機開始工作，混合器膜片根據(jù)發(fā)動機化油器進氣管的真空度變化上下運動，天然氣進氣管開度的大小也隨著變化，從而向發(fā)動機提供不同數(shù)量的天然氣，與空氣形成空燃比合理的混合氣，當(dāng)發(fā)動機停止工作時(圖2-4b)，發(fā)動機化油器進氣管壓力與大氣相等、氣室B通過管道E進入空氣，氣壓達到大氣壓力，這樣混合器膜片就不承受向上的壓力.。在混合器彈簧的壓力下，關(guān)閉天然氣進氣管道，天然氣不再進入發(fā)動機，當(dāng)發(fā)動機回火時，回火的氣體一部分通過混合器空氣閥口向進氣管泄出，一部分通過管道E進入氣室B，在氣室中膨脹，通過混合器防爆皮碗N向大氣排出，保護混合器膜片不受損壞。2024/2/282024/2/282、CNG-汽油兩用燃料汽車所謂CNG-汽油兩用燃料汽車，就是將原來的燃料供給系統(tǒng)保留不變，增加一套“車用壓縮天然氣裝置”，改裝后的汽車油氣兩種燃料切換非常方便，既可使用原來的汽油工作，也可以用天然氣工作，但不能同時使用。“車用壓縮天然氣裝置”由天然氣儲氣系統(tǒng)、天然氣供給系統(tǒng)、油氣燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)3個系統(tǒng)組成，天然氣儲氣系統(tǒng)主要由充氣閥、高壓截止閥、天然氣儲氣瓶、高壓管線、高壓接頭、壓力傳感器及氣量顯示器等組成，天然氣供給系統(tǒng)主要由天然氣濾清器、天然氣高壓電磁閥、減壓調(diào)節(jié)閥、混合器等組成，油氣燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要由油氣燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)、天然氣電磁閥、汽油電磁閥等組成。機電控制式車用壓縮天然氣裝置工作原理如圖2-5所示。2024/2/28充氣站將壓縮天然氣通過充氣閥充入儲氣瓶至20MPa，當(dāng)使用天然氣作燃料時，手動截止閥打開，安裝在駕駛室內(nèi)的油氣燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到“氣”的位置，此時天然氣電磁閥打開，汽油電磁閥關(guān)閉,儲氣瓶內(nèi)的20MPa高壓天然氣通過高壓管路進入減壓調(diào)節(jié)器減壓,再通過低壓管路、動力閥進入混合器,并與經(jīng)空氣濾清器進入的空氣混合,經(jīng)化油器通道進入發(fā)動機汽缸燃燒,減壓調(diào)節(jié)器與混合器相匹配,根據(jù)發(fā)動機的各種不同工況產(chǎn)生不同的真空度,自動調(diào)節(jié)減壓調(diào)節(jié)器的供氣量并使天然氣與空氣均勻混合,滿足發(fā)動機不同工況的使用要求。當(dāng)使用汽油作燃料時,將油氣燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到“油”的位置,此時天然氣電磁閥關(guān)閉,汽油電磁閥打開,汽油通過汽油電磁閥進入化油器,并吸入汽缸燃燒,

有的CNG汽車用晶體管電動油泵代替汽油電磁閥,其性能基本相同。2024/2/283、電控噴射天然氣汽車當(dāng)代車用發(fā)動機大多使用電控噴射技術(shù)，以完善發(fā)動機的工作過程和實現(xiàn)最佳的動力性、經(jīng)濟性以及低排放性能。電控噴氣技術(shù)是氣體燃料發(fā)動機先進的燃料供給形式。（1）電控噴氣形式缸外供氣方式：將氣體燃料噴射到進氣門之前的進氣道或進氣管中；缸內(nèi)噴射是指將氣體燃料直接噴到汽缸內(nèi)，噴氣閥裝在汽缸蓋上。（2）電控噴氣系統(tǒng)的組成及工作原理從功能上看，電控噴氣系統(tǒng)由空氣供給系統(tǒng)、燃氣供給系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分組成?？諝夤┙o系統(tǒng)主要包括空氣濾清器、進氣管和進氣歧管等，這些部件與一般發(fā)動機的空氣供給系統(tǒng)基本相同，燃氣供給系統(tǒng)主要包括儲氣瓶、燃氣過濾器、調(diào)壓器、噴氣閥和輸氣管線等?？刂葡到y(tǒng)主要包括傳感器、電控單元和執(zhí)行元件。2024/2/28在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中，空氣自空氣濾清器吸入后，經(jīng)進氣管、節(jié)流閥體、進氣門進入汽缸，氣體燃料從儲氣瓶輸出后，經(jīng)燃氣過濾器濾去雜質(zhì)，再經(jīng)減壓閥降至所要求的壓力，最后電控系統(tǒng)中的電控單元根據(jù)各種傳感器傳來的信息，經(jīng)分析處理、計算出與發(fā)動機運行工況相對應(yīng)的最佳供氣量并向燃氣供給系統(tǒng)中的噴氣閥發(fā)出控制指令。圖2-6為天然氣電控缸內(nèi)噴射系統(tǒng)示意圖。圖2-6天然氣電控缸內(nèi)噴射系統(tǒng)示意圖2024/2/281）HSV型電控氣體燃料噴射閥HSV電控氣體燃料噴射閥工作原理及安裝布置如圖2-7所示，當(dāng)電磁線圈8斷電時，球閥4在進氣口和出氣口處氣體壓差的作用下向右運動，使CNG通道打開，實現(xiàn)供氣。當(dāng)電磁線圈8通電時，銜鐵10產(chǎn)生電磁推力，通過推桿7使球閥4向左運動，靠在其密封座上，從而關(guān)閉燃料氣道，停止供氣。圖2-7

HSV型電控氣體燃料噴射閥工作原理及安裝布置１-CNG管路接頭；２-密封墊；３-閥座；４-球閥；５-閥體；６-極靴；７-推桿；８-電磁線圈；９-導(dǎo)線；10-銜鐵；11-隔熱墊；12-缸蓋2024/2/28此外，由于該噴射器在火花塞點火之前就已完全關(guān)閉，做功行程時缸內(nèi)燃氣的高壓可使噴射器出氣口處的壓力高于噴射器進氣口，這個壓差和電磁推力一起使鋼球閥更緊密地靠在密封座上，從而可確保高壓燃氣不會反流到CNG供氣管道內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)布置消除了高溫高壓燃氣反流的現(xiàn)象。２)DDEC天然氣—柴油噴射器DDEC天然氣—柴油噴射器是國外近幾年開發(fā)的天然氣噴射器裝置,它主要利用原來DDEC電控柴油泵噴嘴改造研制而成，實現(xiàn)了天然氣—柴油雙燃料工作過程的油氣燃料缸內(nèi)電控噴射，是一個典型的天然氣高壓噴射裝置，噴氣壓力在12-16MPa，其噴射裝置結(jié)構(gòu)如圖2-8所示。圖2-11DDEC天然氣—柴油噴射器2024/2/28DDEC天然氣—柴油噴射器的噴射時刻和持續(xù)時間是由電磁閥的電子控制和液壓系統(tǒng)控制相結(jié)合,類似于柴油電控泵噴嘴系統(tǒng),液壓壓力是由凸輪軸推動柱塞而形成,在柱塞向上運動的最初階段，電磁閥保持斷電的常開狀態(tài)，使柴油充入柱塞腔內(nèi)。當(dāng)DDEC控制單元發(fā)出噴射開始信號，電磁閥關(guān)閉，凸輪軸向下推動柱塞壓縮柴油產(chǎn)生高壓，一旦柴油壓力達到噴射始點壓力，柴油針閥開啟?開始噴射引燃柴油，而后隨著氣體燃料壓力腔內(nèi)壓力的提高，氣體針閥克服其彈簧壓力后開啟，實現(xiàn)缸內(nèi)氣體燃料噴射，氣體噴射的同時將進一步阻止柴油噴射，實現(xiàn)減少引燃柴油量的目的。通常氣體噴射壓力選擇在12-16MPa范圍內(nèi)。氣體燃料相對于柴油的噴射始點主要由作用于氣體針閥的彈簧強度確定，而氣體燃料噴射的持續(xù)時間可由電磁閥電控實現(xiàn)。從電磁閥命令信號開始到柴油針閥開啟的延遲時間主要取決于電控過程的響應(yīng)和液壓壓力的建立，因此，電磁閥及其電控單元需要具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性，而液壓壓力的建立過程主要決定于凸輪及發(fā)動機轉(zhuǎn)速，圖2-9給出了一個典型的DDEC天然氣—柴油噴射器壓力變化曲線，以及柴油和氣體燃料噴射時刻的基本情況。2024/2/28圖2-9DDEC天然氣-柴油噴射器壓力變化曲線2024/2/28天然氣汽車性能評價4（1）較低的污染排放（2）良好的運行經(jīng)濟性（3）可靠的安全保障2024/2/28液化石油氣汽車二、液化石油氣的主要成分是丙烷，此外還含有少量的丁烷、丙烯和丁烯。液化石油氣汽車的結(jié)構(gòu)與工作原理11、液化石油氣汽車蒸發(fā)調(diào)壓器多數(shù)LPG蒸發(fā)調(diào)壓器是集預(yù)熱、蒸發(fā)、減壓、調(diào)壓功能于一體，LPG被發(fā)動機冷卻液加熱后蒸發(fā)汽化，再經(jīng)減壓(接近大氣壓)供發(fā)動機使用。圖2-10為蒸發(fā)調(diào)壓器結(jié)構(gòu)原理圖。從LPG氣瓶中流出的LPG在蒸發(fā)調(diào)壓器中汽化，并經(jīng)兩級減壓后供給混合器。2024/2/28圖2-10蒸發(fā)調(diào)壓器結(jié)構(gòu)示意圖1-一級減壓閥門；２-一級減壓杠桿；３-一級減壓室膜片；４-一級膜片彈簧；５-一級減壓室壓力調(diào)整螺釘；６-一級減壓室；７-濾網(wǎng)；８-LPG進口；９-加熱水腔；10-加熱水出口；11-溫控開關(guān)；12-加熱水入口；13-真空管及接頭(接進氣管)；14-LPG出口；15-真空氣室；16-真空室膜片彈簧；17-二級減壓室；18-二級減壓室膜片；19-二級膜片彈簧；20-二級減壓杠桿；21-怠速調(diào)整杠桿；23-怠速調(diào)整螺釘；22/24-穩(wěn)定彈簧；25-二級減壓閥門；26-加濃電磁閥；27-加濃量孔2024/2/282、單燃料（LPG）汽車

與傳統(tǒng)的汽、柴油機相比?液化石油氣汽車變化最大的是燃料供給系，LPG與天然氣的燃料供給系基本相同，都是由儲氣系統(tǒng)和燃氣供給系統(tǒng)組成，燃氣供給系統(tǒng)包括過濾器、蒸發(fā)調(diào)壓器、混合器、低壓軟管及循環(huán)水軟管等，如圖2-11所示。圖2-11

LPG燃料供給系的組成2024/2/283、液化石油氣-汽油兩用燃料汽車LPG-汽油兩用燃料汽車與傳統(tǒng)汽油車的區(qū)別，是增加一套LPG燃料供給系統(tǒng)。LPG燃料供給系統(tǒng)包括：儲存液化石油氣的鋼瓶、蒸發(fā)調(diào)節(jié)器、混合器、電磁閥和控制系統(tǒng)等。圖2-12所示是LPG-汽油兩用燃料供給系統(tǒng)工作原理圖。圖2-12

汽油兩用燃料供給系統(tǒng)工作原理圖1-LPG鋼瓶;2-液位顯示表;3-油氣選擇開關(guān);4-放氣閥;5-充氣閥;6-高壓管路;7-濾清器;8-LPG電磁閥;9-高壓管路;10-蒸發(fā)調(diào)節(jié)器;11-排氣閥;12-冷卻液管路;13-負壓通路;14-化油器;15-混合器;16-汽油電磁閥;17-油泵;18-點火系統(tǒng)2024/2/28

4、液化石油氣-柴油雙燃料汽車LPG-柴油雙燃料發(fā)動機的液化石油氣供給系統(tǒng)，也是由液化氣氣瓶、蒸發(fā)器、減壓閥、調(diào)節(jié)閥、混合器和節(jié)流閥等組成。LPG-柴油雙燃料發(fā)動機和CNG-柴油雙燃料發(fā)動機一樣，用柴油起動。待發(fā)動機冷卻水溫度達到正常范圍后，打開液化石油氣氣瓶閥門，液化氣在瓶內(nèi)氣體壓力作用下流入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器內(nèi)，液化氣吸收來自發(fā)動機冷卻液的熱量，完全蒸發(fā)變成氣體，氣態(tài)液化石油氣流入減壓閥降壓，使鋼瓶內(nèi)的壓力降至某一數(shù)值，該數(shù)值可根據(jù)發(fā)動機運行要求進行調(diào)整，降壓后的液化石油氣進入調(diào)壓閥，調(diào)壓閥根據(jù)發(fā)動機運行工況，利用混合器真空度自動調(diào)節(jié)流入混合器的液化氣量，液化氣進入混合器與空氣均勻混合，在混合器下方的節(jié)流閥，通過聯(lián)動機構(gòu)與柴油機調(diào)速機構(gòu)的操縱手柄相連，操縱手柄根據(jù)發(fā)動機運行工況移動時，聯(lián)動機構(gòu)使節(jié)流閥隨之成正比變化，從而可以根據(jù)發(fā)動機運行工況，對液化氣和空氣的混合氣實行量的調(diào)節(jié)。2024/2/28液化石油氣汽車的性能評價31、LPG汽車的動力性LPG與汽油相比，其辛烷值高，發(fā)動機的運行更為平穩(wěn)，起動加速稍比汽油差，適宜于在城區(qū)道路上作中速行駛。2、汽車的燃料經(jīng)濟性LPG與空氣混合氣的形成質(zhì)量高、燃燒更為完全，在整個負荷范圍，燃用LPG的燃油經(jīng)濟性均優(yōu)于燃用汽油。3、LPG汽車的排放由于LPG與空氣混合氣的形成質(zhì)量優(yōu)于汽油與空氣混合氣，燃燒較為完全，在整個混合氣濃度范圍內(nèi)，燃用LPG比燃用汽油的HC排放濃度低，其CO排放與燃用汽油相比大幅度下降。2024/2/28三、醇類燃料汽車醇類燃料汽車概述1醇類燃料主要是指甲醇和乙醇，以甲醇為燃料的汽車稱為甲醇汽車，以乙醇為燃料的汽車稱為乙醇汽車，醇類燃料可以和汽油或柴油按一定的比例配制而成混合燃料，也可以直接采用醇類燃料作為發(fā)動機的燃料。

醇類燃料的特點是：辛烷值比汽油高、汽化潛熱大、熱值低、腐蝕性大、醇混合燃料容易發(fā)生分層。醇類燃料在發(fā)動機上的燃用方式2

2024/2/28醇類燃料在發(fā)動機上的參數(shù)選擇31、汽油機使用醇類燃料時的參數(shù)選擇（1）提高壓縮比充分利用醇類燃料辛烷值高、抗爆燃性好的特點，汽油機可將壓縮比提高到12-14，一般認為壓縮比大于12，熱效率的提高就不太明顯?，提高壓縮比要考慮燃燒室的形狀、缸內(nèi)氣流運動方向及強度，與火花塞位置的配合，能否實現(xiàn)最佳的燃燒過程，從理論上分析，一般原汽油機缸內(nèi)有組織的氣流運動較弱，在改用醇燃料，提高壓縮比時，應(yīng)組織較強的氣流運動，使醇燃料與空氣混合得更有效，較強的充量擾動會使激冷層范圍減少和激冷層變薄，同時在提高壓縮比、改動燃燒室形狀及尺寸時，應(yīng)盡量減少有害縫隙容積，在高壓縮比及高功率情況下，要注意醇燃料早燃及爆燃的可能。（2）改善燃油分配均勻性及供油特性由于功率相等時甲醇的容積耗量比汽油大一倍多，因此要重新選配化油器或改變原化油器量孔的大小?，F(xiàn)代汽車汽油機幾乎全部采用噴油器，改用甲醇或乙醇時，要2024/2/28考慮其流量特性是否滿足要求及材料的相容性，重新確定混合氣的空燃比，由于甲醇、乙醇的汽化熱高，每循環(huán)供應(yīng)量大，在發(fā)動機實際運轉(zhuǎn)時很難完全汽化，如用化油器供醇或單點噴射醇，各缸間分配不均勻性比單獨使用汽油時突出，各缸分配不均勻?qū)?dǎo)致燃燒不完善，負荷不均勻，功率下降及油耗增加。如果采用使各缸進氣管的長度及阻力盡可能一致、混合氣進行預(yù)熱等措施，則有可能改善混合氣的形成及均勻分配。甲醇混合氣的預(yù)熱可以提高中、低負荷時的燃油經(jīng)濟性，降低排放，但預(yù)熱過度則會使最大功率下降。（3）混合氣空燃比的調(diào)整醇燃料混合氣的可燃界限范圍寬，通常汽油機改用醇燃料后會提高壓縮比，提高了缸內(nèi)氣流運動速度及壓縮行程終點的缸內(nèi)溫度，這都有可能使用更稀的混合氣，如果不采用三元催化器、不要求在理論空燃比附近工作時，汽油機改用醇類燃料后，都需要調(diào)整混合氣空燃比，使用更稀的混合氣工作，如果壓縮比提高的幅度較大，則可用更稀一點的混合氣工作，從而可以提高熱效率。2024/2/28（4）火花塞及點火時間的選擇甲醇容易因熾熱表面引起著火，最大火花塞溫度易低于汽油機的火花塞溫度，所以需要較冷型火花塞。醇燃料的汽化潛熱及著火溫度與汽油的不同，因此點火提前角及火花塞間隙也應(yīng)不同，盡管甲醇的著火界限寬，但是由于汽化潛熱大，蒸汽壓低及各缸間混合氣較大的不均勻性，在發(fā)動機較冷的狀態(tài)下，難以穩(wěn)定著火，可能的改善措施包括：增加點火能量、延長點火時間、采用多電極及電極局部側(cè)面有屏障的特種火花塞等。2024/2/282、柴油機使用醇類燃料時的參數(shù)選擇（1）壓縮比的選擇大多數(shù)柴油機壓縮比的范圍為16-20，較高的壓縮比有利于醇類燃料的汽化、混合氣的形成及穩(wěn)定的著火，當(dāng)使用電熱塞助燃時，高壓縮比會降低電熱塞所需功率，提高使用壽命，然而壓縮比過高也會使醇類燃料早燃或爆燃。（2）電熱塞與火花塞柴油機改用醇燃料后，需要采用火花塞或電熱塞助燃，火花塞助燃如圖2-13所示，電熱塞助燃如圖2-14所示，對于火花塞助燃法，位于汽缸中心的噴油器將燃油噴射碰撞在活塞頂中央的圓盤上，對于電熱塞助燃法，燃油噴射在固定缸蓋中心部位的圓盤上。兩種方法都是采用針閥式單孔噴油嘴，壓縮比分別為16.4及16.5，噴啟壓力為7MPa。2024/2/28圖2-13

火花塞助燃圖2-14

電熱塞助燃2024/2/28多數(shù)柴油機的燃燒室位于活塞頂，在壓縮行程末期，燃燒室內(nèi)會產(chǎn)生有組織的較強的氣流運動，汽油機使用的火花塞不適宜用于醇燃料柴油機，醇燃料柴油機采用長電極、較冷型的火花塞，或采用多極火花塞、帶屏障等特種火花塞，布置火花塞的原則是要能接觸到較豐富的混合氣，而又不會讓氣流吹熄火花，在直噴燃燒室中，火花塞布置在噴油嘴附近或噴油嘴的對面。在國產(chǎn)缸徑為95mm柴油機的渦流燃燒室中，為使缸蓋結(jié)構(gòu)變動較小、火花塞或電熱塞布置在水平位置上，如圖2-15所示。研究表明，需要采用較長的火花塞或電熱塞，使電極或電熱塞的熾熱體達到B或C

位置，并采用無觸點晶體管點火裝置，增加噴油提前角。如果火花塞跳火縫隙處于A或D位置,則會因氣流或激冷層的影響以及混合氣過稀而不易著火。圖2-15

火花塞或電熱塞在缸蓋上的布置2024/2/283、醇類燃料汽車的供給系醇燃料汽車供給系的主要部件是油泵、噴油器、油箱及過濾器?，F(xiàn)代醇燃料汽車大多數(shù)采用電磁閥噴油器，其結(jié)構(gòu)如圖2-16所示。用不銹鋼制造噴油器本體，各處密封件的材料是氟化橡膠，而其中小型醇燃料過濾器則是用能與醇燃料相容的金屬粉末燒結(jié)而成，孔隙甚小，噴油器的流量范圍既要能滿足全負荷時醇燃料循環(huán)供應(yīng)量的要求，又要滿足使用汽油時小流量要求。圖2-16

醇燃料汽車電磁閥噴油器2024/2/28四、氫氣汽車作為內(nèi)燃機燃料，氫主要有以下特點：(１)氫是所有元素中質(zhì)量最輕的14.5(２)氫的沸點為-253℃，常溫常壓下為氣體，攜帶性和安全性差；(３)氫極易點燃，最小點火能量只有汽油的1/3，火焰?zhèn)鞑ヌ匦砸埠芎?，容易實現(xiàn)稀薄燃燒，但自著火溫度(在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下)高達850K，高于柴油的620K和汽油的770K。(４)氫的質(zhì)量低熱值非常高，是汽油的2.7倍；(５)氫燃料中不含碳元素，因而不排放CO、HC及硫化物；(６)氫氣在汽車上的儲存十分不便；(７)動力性較差。氫燃料汽車概述12024/2/28氫的制取與儲存21、氫的制取電解水制氫是目前應(yīng)用比較廣泛且比較成熟的方法之一。電解水制氫過程是氫與氧燃燒化合成水的逆過程，因此只要提供一定形式的能量就可使水分解，太陽能取之不盡，因而可將無限分散的太陽能轉(zhuǎn)化成電能，然后再利用電能來電解水制氫。2、氫的儲存低溫吸附方法、復(fù)雜金屬氫化物的分解、儲氫箱、納米碳素纖維儲存氫氣、氫氣轉(zhuǎn)換技術(shù)。2024/2/28氫燃料汽車的類型及應(yīng)用31、氫燃料汽車的分類氫燃料汽車按氫儲存的壓力和形態(tài)有壓縮氫汽車、液化氫汽車和吸附氫汽車三種；氫燃料汽車按混合氣形成方式有預(yù)混合缸內(nèi)直噴兩類。2、氣態(tài)氫燃料在汽車上的應(yīng)用汽車使用氫燃料較簡單的技術(shù)是在發(fā)動機進氣管里進行預(yù)混，經(jīng)過進氣道在進氣行程送入汽缸，由火花塞或電熱塞引燃，也可以用柴油引燃。理論分析、試驗結(jié)果及實踐經(jīng)驗都表明，采用缸內(nèi)形成混合氣的氫燃料汽車的動力性、熱效率及燃料經(jīng)濟性都明顯地優(yōu)于使用石油燃料的汽車。3、液態(tài)氫燃料在汽車上的應(yīng)用為了減小金屬氫化物儲氫及高壓儲氫方法附屬裝置的外形尺寸和質(zhì)量，以及避免使用。這些方法的一些缺點，有些汽車使用液態(tài)氫作燃料，并用噴氫器直接將氫噴入缸內(nèi)，目前這種方法也有不足之處?需研究解決，例如需要深冷技術(shù)制備液態(tài)氫、絕緣性很好的液態(tài)氫瓶、材料性能要求很高的液態(tài)氫泵等，然而這是能使汽車具有優(yōu)良性能的技術(shù)先進的方法。2024/2/28氫燃料汽車的性能評價41、動力性和經(jīng)濟性發(fā)動機的功率與充入汽缸混合氣比容積熱值成正比，如果在機外使氫氣與空氣混合，那么由于容積效率低，發(fā)動機功率比原汽油機低20%-30%，這意味著氫燃料發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩和氫燃料汽車的爬坡能力、加速能力較差以及最高車速較低。然而如果將冷氫在進氣門關(guān)閉以后，以較高壓力噴入燃燒室，那么由于充量密度較高，燃燒完善，功率比原汽油機提高15％左右是完全可能的，甚至還會更高。汽車的總效率取決于發(fā)動機的熱效率、傳動效率及汽車自重增加的影響，根據(jù)多數(shù)試驗結(jié)果表明，汽油機改用氫燃料后熱效率會提高15％~45％，傳動部分基本不變，對傳動效率影響甚微，一般汽車自重增加1％，總效率要降低0.8％左右，汽車自重增加程度隨儲氫方式的不同而不同，另外使用氫燃料后，有害排放物種類比原排放明顯減少，因此一般石油燃料發(fā)動機控制排放的措施及有關(guān)設(shè)備可以簡化，汽車自重也會稍有減少。2024/2/282、排放性氫完全燃燒的產(chǎn)物只有Ｈ２Ｏ這么一種無害的物質(zhì)，實際上由于空氣參與燃燒，空氣中的氮在燃燒的高溫下會生成ＮＯｘ，在廢氣中還會含有未參與燃燒的Ｎ２和剩余的Ｏ２，以及沒有來得及燃燒的Ｈ２，此外，如果潤滑油竄入燃燒室，則廢氣中還會含有石油燃料的排放物如ＣＯ、ＨＣ、ＣＯ２、醛甚至微粒，不過很少。2024/2/28第三節(jié)電動汽車電動汽車的發(fā)展優(yōu)勢以及所面臨的問題11、電動汽車的發(fā)展優(yōu)勢(１)電動汽車結(jié)構(gòu)簡單，無須更換機油、油泵、汽化器及消聲裝置等，無須添加冷卻液，它的日常維修工作極少,使用方便；(２)電動汽車是典型的零排放汽車，本身不產(chǎn)生任何廢氣，也無冷卻劑、機油等污染物；(３)在都市行車時，為了等候交通燈，必須不斷地停車和起動，這既造成了大量的能源浪費，又增加了已十分嚴重的空氣污染，而對電動汽車，遇到制動減速或下坡行駛時，可以通過電子控制器，將車輛的行車動能“再生”地轉(zhuǎn)化為電能并貯存于蓄電池之中，電動汽車的起動速度相當(dāng)快，在遇到紅燈停車時，還可以不必讓電動機空轉(zhuǎn)，大大提高能源的使用效率，重新起動也不會產(chǎn)生大量的廢氣，可以減少空氣污染；2024/2/28(４)汽車噪聲已經(jīng)成為一種嚴重的污染而危害到人們的身心健康，與形成這些噪聲的燃油汽車相比，電動機的運行噪聲要小得多；(５)現(xiàn)在高性能的電動汽車通常是專門設(shè)計制造的，這種專門設(shè)計制造的電動汽車以原有的車體和車架設(shè)計為基礎(chǔ)，滿足電動汽車獨有的結(jié)構(gòu)要求并充分利用了電力驅(qū)動的靈活性；(６)制動能量的回收有利于電動汽車的節(jié)能和延長電動汽車的行駛里程，這是電動汽車節(jié)能的重要措施之一，也是優(yōu)勢之一，再生制動在內(nèi)燃機汽車上是不能實現(xiàn)的，在電動汽車的制動系統(tǒng)中，還保存了常規(guī)的制動系統(tǒng)和ABS制動系統(tǒng)，保證車輛在緊急制動時，有可靠的制動性能。2024/2/282、普及電動汽車所面臨的問題圖2-16

電動汽車的主要技術(shù)課題2024/2/28蓄電池2蓄電池技術(shù)不僅是電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)，也是制約電動汽車發(fā)展的最大因素。電動汽車對蓄電池的要求主要有7個方面：能量密度(Wh/kg)(又稱比能量)、功率密度(W/kg)(又稱比功率)、循環(huán)壽命(充放電一次為一個循環(huán))、起動性能(預(yù)熱時間和從起動到最高速所需時間)、價格費用(電池價格和運行費用)、可靠性(惡劣條件下的故障率)、安全性(操作安全和對人體、環(huán)境的安全性)。蓄電池的類型主要有鉛酸蓄電池、鎳—氫電池、鈉—氯化鎳電池、鋰電池、鈉—硫電池、鎳—鎘電池以及飛輪電池等。2024/2/28電動機3電動汽車的另一個關(guān)鍵部件是電動機，目前的蓄電池尚不能夠為電動汽車提供足夠的續(xù)駛里程，而電動機是將蓄電池的能量轉(zhuǎn)換成機械能來驅(qū)動電動汽車的，所以電動機驅(qū)動系統(tǒng)是否高效十分重要。能夠適用于電動汽車驅(qū)動的電動機有傳統(tǒng)的直流電動機、交流異步電動機、永磁式無刷電動機和開關(guān)式磁阻電動機等，不同的電動機有不同的特性和控制方法，工作電壓也不同，但是電動機選擇的原則應(yīng)該是轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性與電動汽車的負載特性匹配良好，即低速發(fā)出大轉(zhuǎn)矩，高速發(fā)出小轉(zhuǎn)矩，動態(tài)特性好、能迅速和平滑地控制電機的轉(zhuǎn)矩，適應(yīng)電動汽車起動、停車、加速和減速的要求，同時滿足高的效率、較低的成本、堅固以及維修簡單等。2024/2/28電動汽車基本結(jié)構(gòu)及其工作原理4電動汽車的基本結(jié)構(gòu)可分為三個子系統(tǒng)，如圖2-17所示，即電力驅(qū)動子系統(tǒng)、能源子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng)。圖2-16

電動汽車的基本結(jié)構(gòu)2024/2/28其中，電力驅(qū)動子系統(tǒng)又由電控單元、功率轉(zhuǎn)換器、電動機、機械傳動裝置和驅(qū)動車輪組成，如圖2-18所示，能源子系統(tǒng)由能量源、能量管理系統(tǒng)和能量構(gòu)成，輔助控制子系統(tǒng)具有動力轉(zhuǎn)向、溫度控制和輔助動力供給等功能。圖2-18

電力驅(qū)動子系統(tǒng)2024/2/28混合動力電動汽車5混合動力電動汽車(HybridElectricVehicle:HEV)是指包含兩種或兩種以上動力源并能協(xié)調(diào)工作的車輛，混合動力電動汽車充分利用各種動力源的優(yōu)點，通過自動控制形成最優(yōu)匹配，通常其中一種動力源可以存儲另一種動力源的多余能量以及回收存儲車輛減速時的制動能，能將它們傳輸給傳動系統(tǒng)，供附件使用或用于協(xié)助驅(qū)動車輛。根據(jù)動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式不同，混合動力電動汽車有串聯(lián)混合動力電動汽車、并聯(lián)混合動力電動汽車和混聯(lián)混合動力電動汽車三種類型。2024/2/28延長電動汽車續(xù)駛里程的技術(shù)措施61、插電式混合動力電動汽車(Plug-inHybridElectricVehicle:PHEV)

2、增程式電動汽車(Extended-rangeElectricVehicle:EREV)2024/2/28燃料電池電動汽車7燃料電池是一種把燃料氧化的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的“發(fā)電裝置”，它能夠使用多種燃料，可以是石油燃料也可以是有機燃料，還可以使用包括再生燃料在內(nèi)的幾乎所有的含氫元素的燃料。燃料電池發(fā)動機是FCEV主要的電源，一般由多個單體燃料電池組成，單體電池的電壓一般在１V以下，即使采用串聯(lián)的方法來提高輸出電壓，也需要串聯(lián)大量的單體燃料電池才能達到，一般用燃料電池管理系統(tǒng)模塊進行電源的管理，對燃料電池狀態(tài)進行監(jiān)控和檢查，燃料電池的電流需要經(jīng)過專用的大功率動力DC/DC轉(zhuǎn)換器，將燃料電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓的直流電流，然后經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電輸送給驅(qū)動電動機，除此之外，在裝有空調(diào)系統(tǒng)和電動油泵轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的FCEV上，燃料電池組還要向它們提供電能，通常在FCEV上還要裝配一個普通蓄電池組作為輔助電源。2024/2/28多個單體燃料電池串聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式給燃料電池組的密封提出了很高的要求，在氫氣進入燃料電池之前，氫氣與氧氣(空氣)應(yīng)完全隔絕并有嚴密的防泄漏的裝備。如果密封不好，氫氣與氧氣在反應(yīng)前因泄漏而混合，會嚴重地影響燃料電池的效率，如果氫氣泄漏到系統(tǒng)外，在適當(dāng)?shù)臈l件下，可能引發(fā)氫氣的燃燒，嚴重的還會因氫氣泄漏而造成爆炸事故。第三章汽車發(fā)動機節(jié)能技術(shù)汽車新能源與節(jié)能技術(shù)概述影響汽車發(fā)動機節(jié)能的因素提高充量系數(shù)的技術(shù)第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)汽油機稀薄燃燒技術(shù)第四節(jié)廢氣渦輪增壓發(fā)動機第五節(jié)汽油機燃油噴射與點火系統(tǒng)電子控制第六節(jié)柴油機燃油噴射系統(tǒng)電子控制第七節(jié)發(fā)動機可變壓縮比技術(shù)第八節(jié)發(fā)動機其他節(jié)能技術(shù)第九節(jié)第一節(jié)概述從節(jié)能的觀點來看，既要提高發(fā)動機熱效率，又要設(shè)法發(fā)動機節(jié)材輕量化，并使發(fā)動機具有更高的可靠性和更長的使用壽命，從環(huán)境保護的角度出發(fā)，為了減少有害排放和燃燒噪聲，除了改進工作過程外，還必須和降低燃油消耗同時考慮，發(fā)動機燃燒是復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，各性能參數(shù)與改善措施之間的關(guān)系是復(fù)雜的，有些方面還存在矛盾，例如有些措施可以降低有效燃料消耗率，但卻會使ＮＯｘ排放增加，又如有些措施有助于降低ＮＯｘ排放，但有可能使未燃烴ＨＣ及微粒增加，因此在設(shè)計產(chǎn)品及采取措施提高發(fā)動機性能時，首先要理解主要性能參數(shù)之間的關(guān)系及矛盾，方能采取適當(dāng)?shù)拇胧?，有時不得不采用折中方案，或者采用輔助措施的綜合方案。此外，還要考慮到發(fā)動機只是汽車的動力來源，因此，汽車的經(jīng)濟性既取決于發(fā)動機自身的經(jīng)濟性，還依賴于發(fā)動機與整車的合理匹配，它是改善整車行駛經(jīng)濟性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。影響汽車發(fā)動機節(jié)能的因素第二節(jié)1影響汽車發(fā)動機熱效率的因素

2024/2/28從以三種理想循環(huán)熱效率公式可知，要提高發(fā)動機的熱效率，應(yīng)盡量提高壓縮比ε和絕熱指數(shù)ｋ，在混合加熱循環(huán)中，當(dāng)加熱量和壓縮比不變時，應(yīng)盡量提高壓力升高比λ(此時預(yù)脹比ρ下降)，實際發(fā)動機循環(huán)受到各種損失和因素的影響:工質(zhì)具有不同的成分、比熱、分子數(shù)和不同的高溫分解特性等，因此，直接影響發(fā)動機工作過程的組織和熱效率，由于換氣損失、傳熱損失、時間損失、燃燒損失、渦流和節(jié)流損失、泄漏損失、機械損失等不可避免損失的存在，發(fā)動機的熱效率遠遠小于理想循環(huán)的熱效率。為了提高發(fā)動機的熱效率，關(guān)鍵是組織好進、排氣過程、噴油過程、燃燒過程，減少各種損失，主要措施有:提高壓縮比、稀燃技術(shù)、直噴技術(shù)、增壓、中冷技術(shù)、可變進氣技術(shù)、改善進排氣過程、改善混合氣在汽缸中的流動方式、改進點火配置提高點火能量、優(yōu)化燃燒過程、電控噴射技術(shù)、高壓共軌技術(shù)、絕熱發(fā)動機技術(shù)等。2024/2/282影響發(fā)動機輕量化的因素汽車發(fā)動機節(jié)能，除上述提高其自身熱效率措施外，發(fā)動機節(jié)材、輕量化也是節(jié)能的重要方面，它不僅節(jié)約了金屬材料，降低了制造成本，而且還意味著整車有效載荷的增加，無效載荷油耗的減少，影響發(fā)動機產(chǎn)品制造過程中材料消耗多少的指標(biāo)是比質(zhì)量ｍｅ(發(fā)動機質(zhì)量功率比)，而影響比質(zhì)量大小的主要因素又是升功率ＰＬ，ＰＬ越高，表面發(fā)動機工作容積利用率越高，發(fā)出一定數(shù)量的有效功率的發(fā)動機尺寸就越小，因此，不斷提高ＰＬ的水平以獲取更強化、更輕巧、更緊湊的發(fā)動機也是歷來發(fā)動機工程技術(shù)人員所追求的目標(biāo)。目前，最主要的措施有：通過合理組織燃燒過程，以降低過量空氣系數(shù)，改善發(fā)動機換氣過程，提高充量系數(shù)，提高轉(zhuǎn)速ｎ，以增加發(fā)動機單位時間內(nèi)發(fā)動機每個汽缸做功的次數(shù)，采用增壓技術(shù)，以增加進氣密度，此外，還應(yīng)當(dāng)注意的是：應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計理論和方法，在結(jié)構(gòu)上采用大剛度、輕量化、低摩擦設(shè)計，以及采用高強度輕質(zhì)材料，也是發(fā)動機節(jié)材、輕量化的重要途徑之一。2024/2/28提高充量系數(shù)的技術(shù)第三節(jié)1采用多氣門結(jié)構(gòu)提高發(fā)動機性能的核心問題是改善燃燒，而改善燃燒的關(guān)鍵是掃氣好、提高充量及形成良好的混合氣，過去汽車發(fā)動機每個汽缸只有一個進氣門、一個排氣門，現(xiàn)代發(fā)動機已經(jīng)多氣門化，每缸三氣門、四氣門、五氣門及六氣門都有，相應(yīng)的進、排氣道的數(shù)量、氣門的排列形式及氣道形式的種類也比過去多。理論分析、試驗結(jié)果及實踐都表明，多氣門能明顯地提高發(fā)動機的性能。采用四氣門或五氣門方案的優(yōu)點不只是增加了進排氣流動面積，減小了流動阻力損失，對于汽油機，這種方案可以使火花塞中央布置，以縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，提高發(fā)動機的抗爆性，因而可以采用更高的壓縮比，提高汽油機的燃油經(jīng)濟性，對于柴油機，可以實現(xiàn)噴油器的垂直中置，對混合氣形成和空氣利用也極為有利，正因為如此，現(xiàn)代小型高速發(fā)動機越來越多地采用多氣門方案。2024/2/282采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)可變配氣系統(tǒng)按驅(qū)動方式分為機械式和電子控制無凸輪機構(gòu)兩類，目前商品化的系統(tǒng)有可變凸輪機構(gòu)(VariableCamshaftSystem縮寫VCS）和可變氣門正(VariableValveTiming縮寫VVT)及其組合，基本可以實現(xiàn)可變氣門正時、可變氣門升程和可變氣門持續(xù)角等功能?？勺兣錃庀到y(tǒng)的效果可歸納為以下6個方面:①提高標(biāo)定功率；②提高低速轉(zhuǎn)矩；③改善起動性能；④提高怠速穩(wěn)定性；⑤提高燃油經(jīng)濟性達15%；⑥降低排放。（1）可變氣門正時技術(shù)(VVT)根據(jù)負荷和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)配氣相位可以控制充量系數(shù)和缸內(nèi)殘余廢氣量，如果發(fā)動機用不同凸輪軸分別驅(qū)動進排氣門，而且一根凸輪軸不是通過另一根驅(qū)動，則可以用圖3-1所示的相位可變凸輪軸達到移動配氣相位的目的，凸輪軸的相位借助一個螺旋花鍵套1的移動來改變，花鍵套內(nèi)孔的直齒花鍵與凸輪軸3端頭的花鍵嚙合，它的外螺旋花鍵與驅(qū)動鏈輪4的螺旋花鍵孔嚙合，當(dāng)花鍵套1在油壓作用下克服復(fù)位彈簧2的彈力軸向移動時，3與4相對角位移△φｃ＝10°~20°，油壓用電磁閥控制，機油通過中空的凸輪軸供給。2024/2/28圖3-1

相位可變的凸輪軸構(gòu)造示意2024/2/28（2）氣門升程可變技術(shù)可變凸輪機構(gòu)一般都是通過兩套凸輪或搖臂來實現(xiàn)氣門升程與持續(xù)角的變化，即在高速時采用高速凸輪，氣門升程與持續(xù)角都較大，而在低速時切換到低速凸輪，升程與持續(xù)角均較小。（3）電磁氣門機構(gòu)電磁氣門驅(qū)動(electromagneticvalveactuation)是利用電磁鐵產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動氣門，電磁氣門驅(qū)動機構(gòu)主要由兩個相同的電磁鐵(共用一個銜鐵)，兩個相同的彈簧和氣門組成(圖3-2)，發(fā)動機不工作時，勵磁線圈2和5均不通電，氣門1半開半閉，發(fā)動機起動時，氣門驅(qū)動裝置初始化，控制系統(tǒng)根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角，判定氣門在這一時刻應(yīng)有的開、關(guān)狀態(tài)，使兩線圈中的一個通電，電磁力克服彈簧力，將氣門1關(guān)閉或開啟，氣門處于開啟狀態(tài)時，線圈5斷電，線圈2通電，使電磁力等于或大于彈簧力，以保持氣門開啟，要使氣門關(guān)閉時，線圈2斷電，銜鐵和氣門在彈簧力的作用下向上運動，在氣門接近關(guān)閉位置時，線圈5通電，電磁力幫助氣門(銜鐵)快速運動至關(guān)閉位置，此后線圈5繼續(xù)通電，使氣門保持在關(guān)閉狀態(tài)，需要開啟時，線圈5斷電，銜鐵和氣門在彈簧力作用下向下運動，如此循環(huán)往復(fù)。2024/2/28圖3-2

電磁式氣門驅(qū)動原理ａ)未通電；ｂ)氣門全閉；ｃ)氣門全開1-氣門；2/5-線圈；3-電磁鐵；4-銜鐵；6-彈簧；7-氣門導(dǎo)管2024/2/28（4）電液氣門驅(qū)動電液氣門驅(qū)動(electrohybraulicvalveactuation)的工作原理，是將氣門與一個液壓活塞相連接，通過電磁閥控制液壓缸內(nèi)高壓和低壓液體的流入和流出，從而控制液壓活塞—氣門的運動。2024/2/283合理利用進氣動態(tài)效應(yīng)

2024/2/28圖3-3

進氣管長度對進氣波動效果的影響2024/2/28汽油機稀薄燃燒技術(shù)第四節(jié)1均質(zhì)稀薄燃燒技術(shù)增大過量空氣系數(shù)?ａ，使用稀薄混合氣工作，可以提高壓縮比ε，增大絕熱指數(shù)k值，保證燃料完全燃燒，所以是提高汽油機經(jīng)濟性，降低排氣污染的有效方法。目前采取的主要措施是增強紊流、縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x、依次多點噴射等以加速燃燒。（1）火球高壓縮比燃燒室如圖3-4所示，燃燒室主要部分位于缸蓋上凹入的排氣門下方，它的直徑很小，所以結(jié)構(gòu)緊湊并有一定擠氣面積，可形成較強的擠氣紊流，同時，在進氣門的淺凹坑處開一淺槽與主要燃燒室連通，在上止點前，一部分進入進氣門凹坑的充量通過淺槽切向進入主要燃燒室，產(chǎn)生一個有控制的渦流運動，當(dāng)活塞下行時，燃氣又以圖3-4

火球燃燒室2024/2/28

圖3-5

碗形燃燒室2024/2/282分層燃燒技術(shù)1、分層燃燒系統(tǒng)為合理組織燃燒室內(nèi)的混合氣分布，即在火花間隙周圍局部形成具有良好著火條件的較濃混合氣，空燃比在12-13.4左右，而在燃燒室的大部分區(qū)域是較稀的混合氣，兩者之間，為了有利于火焰?zhèn)鞑?，混合氣濃度從火花塞開始由濃到稀逐步過渡，這就是所謂的分層燃燒系統(tǒng)。（1）進氣道噴射的分層燃燒方式：軸向分層燃燒系統(tǒng)、橫向分層燃燒系統(tǒng)（2）缸內(nèi)直噴分層燃燒方式：借助于燃燒室形狀的壁面引導(dǎo)方式、依靠氣流運動的氣流引導(dǎo)方式和依靠燃油噴霧的噴霧控制方式2、典型缸內(nèi)直噴燃燒系統(tǒng)（1）三菱缸內(nèi)直噴分層充量燃燒系統(tǒng)與傳統(tǒng)的進氣道噴射4G93汽油機相比，三菱汽車公司的GDI發(fā)動機采用了很有特色的立式進氣道，以保證高度的滾流(縱渦)及充量系數(shù)，滾流與單坡屋頂型加極富特征的彎曲頂面活塞形成的燃燒室配合，在火花塞周圍形成濃混合氣，為追求噴油霧化特性使用了旋流式廣角度(傘噴)噴油器，噴射壓力為5.0NPa。2024/2/28（2）豐田缸內(nèi)直噴分層充量燃燒系統(tǒng)豐田公司于1996年開發(fā)成功并商品化的D-4缸內(nèi)直噴式稀燃發(fā)動機燃燒系統(tǒng)通過安裝在進氣道上的電子渦流控制閥(E-SCV)，形成不同角度的斜向進氣渦流，燃燒室為半球屋頂形，活塞頂部設(shè)有唇型深皿凹坑，與進氣渦流旋向以及高精度的噴油時間和噴油方向控制相配合，在火花塞周圍形成較濃的易點燃混合氣區(qū)域，為抑制擴散燃燒所產(chǎn)生的黑煙，采用高壓(8-13MPa)旋流噴油器，可實現(xiàn)高度微?；?噴霧粒度小于5μｍ)，為控制分層燃燒時ＮＯｘ的產(chǎn)生，采用了電控EGR系統(tǒng)，裝有緊湊耦合三效催化器和吸附還原型稀燃催化器。2024/2/28廢氣渦輪增壓發(fā)動機第五節(jié)1廢氣渦輪增壓發(fā)動機性能

2024/2/28

2024/2/282增壓壓力控制發(fā)動機增壓時要防止增壓器超速及增壓壓力過高，渦輪增壓器超速可能損壞壓氣機及渦輪旋轉(zhuǎn)零部件?造成嚴重事故，增壓壓力過高則可能使汽油機發(fā)生爆燃，使柴油機機械負荷及熱負荷過高，控制增壓壓力有三種辦法：①排氣旁通，減少進入渦輪的排氣及其能量；②部分增壓空氣返回到壓氣機入口或大氣中，減少入缸的空氣量；③通過電腦自動控制。2024/2/283可變渦殼通道及噴嘴環(huán)流通截面的渦輪為了使渦輪增壓器適應(yīng)發(fā)動機工況的變化，進一步提高性能，可以采用可變渦殼通道及噴嘴環(huán)流通截面的技術(shù)。（1）雙渦殼通道的渦輪（2）可變渦殼通道的渦輪增壓系統(tǒng)（3）可變噴嘴環(huán)流通截面的渦輪4汽油機增壓系統(tǒng)的常用措施（1）電控汽油噴射系統(tǒng)（2）電控爆燃控制（3）增壓中冷2024/2/28汽油機燃油噴射與點火系統(tǒng)電子控制第六節(jié)1復(fù)合功能的電控多點燃油噴射與點火系統(tǒng)根據(jù)噴射部位分為單點噴射和多點噴射。①單點噴射：噴油器安裝在節(jié)氣門體處，燃油噴射在節(jié)氣門體的混合室中，再經(jīng)進氣歧管分配到各汽缸中。②多點噴射：每個進氣門外側(cè)的進氣歧管中安裝一個噴油器。1、工作原理圖3-6為M2-Motronic系統(tǒng)示意圖，由圖可明確分辨出汽油機的進氣、排氣、供油、點火及燃燒室諸系統(tǒng)，并了解系統(tǒng)沿線的各種元件、結(jié)構(gòu)以及附設(shè)的傳感器裝置。2024/2/28圖3-6

M2-Motronic系統(tǒng)示意圖1-油箱；2-電動汽油泵；3-濾清器；4-燃油壓力調(diào)節(jié)器；5-活性炭過濾器；6-油箱通風(fēng)閥；7-進氣溫度傳感器；8-熱線空氣質(zhì)量測量儀；9-怠速調(diào)整器；10-節(jié)氣門開關(guān)；11-噴油器；12-爆震傳感器；13-飛輪；14-轉(zhuǎn)速和標(biāo)識傳感器15-相位傳感器；16-點火線圈；17-壓力調(diào)節(jié)器；18-廢氣再循環(huán)閥；19-氧傳感器；20-溫度傳感器；21-電控儀；22-診斷2024/2/28僅就電控系統(tǒng)的工作原理而言，首先是各傳感器及有關(guān)的信息都輸送到圖上21所示的電控單元ECU中，ECU接收信號后，根據(jù)系統(tǒng)中儲存的數(shù)據(jù)(軟件)，求出對應(yīng)于該工況的點火提前角、噴油持續(xù)時間(供油脈寬)和點火閉合角等參數(shù)，再命令執(zhí)行器完成上述指令而進行正常運行，圖3-6表示了系統(tǒng)中一些控制軟件的MAP圖，它是各工況對應(yīng)的控制參數(shù)數(shù)值的曲面圖形，而本系統(tǒng)的執(zhí)行器，就是圖3-6上的電動汽油泵2、噴油器11、油箱通風(fēng)閥6、怠速調(diào)整器9、點火線圈16、壓力調(diào)節(jié)器17和廢氣再循環(huán)閥18等件。2、控制功能（1）噴射控制噴射控制指的是噴射持續(xù)時間(脈寬)的控制，發(fā)動機在不同工況條件下對空燃比的要求各不相同，由于環(huán)境對充量的影響，空燃比確定后并不等于噴油量就不變，噴油量確定后，由于蓄電池電壓變化等因素也不等于噴油脈寬就不變，此外，加、減速等動態(tài)條件下噴油量還有所變化，可見噴油脈寬的控制要考慮很多的因素，首先以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力和進氣溫度20℃狀態(tài)下按化學(xué)計量比確定的循環(huán)油量為基本數(shù)據(jù)，然后進行如下調(diào)控。2024/2/281)穩(wěn)定工況供油控制；2)冷起動及起動后暖機的供油控制；3)加、減速工況的供油控制；4)怠速轉(zhuǎn)速與怠速油量控制；5）大氣狀態(tài)及蓄電池電壓的油量修正（2）點火控制點火系統(tǒng)的控制主要包括點火提前角控制、點火閉合角控制和爆燃控制等內(nèi)容。（3）其他參數(shù)的控制1)利用圖MAP圖進行廢氣再循環(huán)控制，圖3-6之18為廢氣再循環(huán)閥；2)油箱通風(fēng)調(diào)節(jié)，圖3-6之6為油箱通風(fēng)閥；3)其他如凸輪軸控制(配氣相位)、離合器控制、滅缸控制等。（4）自行故障診斷ECU可以不斷監(jiān)視和發(fā)現(xiàn)電控系統(tǒng)的故障，向駕駛員及時顯示，在有故障但仍能運行時，允許使用某一固定的參數(shù)值或代用程序以保證車輛可駛到附近維修點進行檢修。2024/2/28（1）同時噴射在發(fā)動機一個循環(huán)的720°曲軸轉(zhuǎn)角中，各缸噴油器同時噴油一次或兩次，這種噴射方式不需要各缸的判別信號，結(jié)構(gòu)簡單，控制也較簡易，其缺點是各缸噴油時刻距進氣時間的間隔彼此差別較大，噴入的燃油在氣道內(nèi)停留的時間不同?導(dǎo)致各缸混合氣品質(zhì)不均，影響各缸工作均勻性。（2）分組噴射將多缸機的噴油器分為二到三組，各組在一循環(huán)中同時噴射一次，此方式的結(jié)構(gòu)及控制程序均較同時噴射復(fù)雜一些，但各缸間的差異也小一些，各缸工作均勻性有所改善。（3）順序噴射各缸按點火順序的先后都在進氣初期進行噴射，由于每缸都需要單獨的控制線路，所以結(jié)構(gòu)及控制方式都比較復(fù)雜，但各缸混合氣品質(zhì)最為均勻，這種方式正日愈獲得廣泛的應(yīng)用。2多點燃油噴射系統(tǒng)的噴射時序?qū)π阅艿挠绊?024/2/28柴油機燃油噴射系統(tǒng)電子控制第七節(jié)1類型與性能特點1、位置控制式電控燃油噴射系統(tǒng)這種系統(tǒng)的特點是不改變傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，只是由電控裝置取代機械調(diào)速器和提前器，對油量調(diào)節(jié)桿(直列泵)和溢流環(huán)套(VE分配泵)的位置以及油泵主、從動軸的相互位置進行低頻連續(xù)調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)油量和定時的控制，所以叫作位置控制系統(tǒng)。2、時間控制式電控燃油噴射系統(tǒng)這類系統(tǒng)的特點是利用安裝在高壓油路中的高速、強力電磁溢流閥來直接控制噴油始點和噴油量，與汽油機的電控噴油系統(tǒng)原理相似，不同點在于還可通過實時變更電磁閥升程或改變高壓油路中的油壓來實現(xiàn)噴油率和噴油壓力的控制，它具有每缸一閥(直列泵)、能分缸調(diào)控和響應(yīng)快等優(yōu)點，已成為當(dāng)前柴油機電控噴油系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，如前所述，時間控制式系統(tǒng)又有兩種類型。（1）時間控制式柱塞泵脈沖噴油系統(tǒng)；（2）時間控制式共軌噴油系統(tǒng)2024/2/282以電控噴射為主的柴油機電子管理中心的主要功能一個較完善的以電控噴射為主的柴油機電子管理中心可以實現(xiàn)下述各項功能：（1）目標(biāo)噴油量控制；（2）目標(biāo)噴油定時控制；（3）油量及噴油定時的補償控制；（4）冷起動及怠速穩(wěn)定性控制；（5）過渡性能與煙度控制；（6）噴油規(guī)律與噴油壓力的控制；（7）其他參數(shù)及性能的控制。2024/2/28發(fā)動機可變壓縮比技術(shù)第八節(jié)1可變壓縮比的實現(xiàn)方案由壓縮比定義可知，要使壓縮比有所變化，必須從改變?nèi)紵胰莘e和汽缸工作容積方面入手，通?？蓺w納為以下五種方案，見圖3-7。圖3-7

可變壓縮比技術(shù)方案分類方案一是汽缸蓋活動方式，瑞典薩博公司生產(chǎn)的SVC(SaabVariableCompression)發(fā)動機,利用液壓調(diào)節(jié)裝置將整體汽缸蓋及汽缸相對于曲軸箱轉(zhuǎn)過一個角度,從而改變?nèi)紵胰莘e，同時相應(yīng)地改變了壓縮比，但是，該型發(fā)動機可活動部分質(zhì)量大，其移動需要很大的能量，成本高。2024/2/28方案二是偏心襯套方式，具體又可分為活塞銷偏心襯套方式、曲柄銷偏心襯套方式和曲軸偏心襯套方式，如德國FEV公司生產(chǎn)的VCR發(fā)動機，曲軸支承在一個偏心輪上，通過使偏心輪轉(zhuǎn)過一個角度，來改變曲軸在豎直方向上的位置，因而活塞上下止點的位置也相應(yīng)改變，實現(xiàn)了壓縮比可變，但是，這種方案由于輸出軸位置要移動，所以必須考慮與變速器結(jié)合或配合的問題，必須對驅(qū)動系統(tǒng)進行補償，具有很強的針對性，不便于大量生產(chǎn)推廣。方案三是多連桿方式，即把連桿分為兩部分，改變兩者的夾角以實現(xiàn)改變連桿長度的目的，多連桿方式目前還存在一些問題，如發(fā)動機外形尺寸增加，運動學(xué)的改變使慣性力增加，振動和噪聲也增加，而且由于可活動部件增加而導(dǎo)致摩擦損失相應(yīng)增加。2024/2/28方案四是可變活塞方式，通過改變活塞銷與活塞頂面的距離來實現(xiàn)可變壓縮比的目的，它包括液壓活塞和壓力自適應(yīng)活塞兩種，液壓活塞質(zhì)量大，不易于高速旋轉(zhuǎn)?而且響應(yīng)有滯后，需要幾個熱機循環(huán)的時間，壓力自適應(yīng)活塞很好地彌補了這一缺點，其壓縮比的改變不需要附加控制力，活塞頂面高度完全取決于發(fā)動機缸內(nèi)壓力的大小。方案五是燃燒室容積可變方式，通過設(shè)置在汽缸內(nèi)的副活塞往復(fù)運動改變?nèi)紵胰莘e，這種調(diào)節(jié)方案對密封要求高，為保證副活塞在高溫高壓工況下持久工作，必須對其進行冷卻，另外，對燃燒室布置改變的不合理還會導(dǎo)致放熱損失增加，發(fā)動機熱效率減小。2024/2/282可變壓縮比技術(shù)的優(yōu)點與展望可變壓縮比技術(shù)優(yōu)點有（1）發(fā)動機熱效率提高；（2）適合于多元燃料驅(qū)動；（3）有利于降低排放；（4）提高運行穩(wěn)定性；（5）實現(xiàn)發(fā)動機小排量，結(jié)構(gòu)更緊湊，比質(zhì)量更高。可變壓縮比技術(shù)存在的問題:（1）VCR發(fā)動機一般都結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常需要對發(fā)動機結(jié)構(gòu)進行大幅改變，加工難度增大；（2）新增的控制及輔助機構(gòu)等可活動零部件導(dǎo)致了振動、摩擦損失和磨損的增加，也使發(fā)動機質(zhì)量增加，大質(zhì)量體的移動需要耗費很大一部分能量；（3）適時準(zhǔn)確地改變發(fā)動機壓縮比，需要相應(yīng)的高精度控制設(shè)備，匹配難度大；（4）當(dāng)壓縮比過高時，對燃氣的密封要求會更高；（5）研發(fā)及制造成本高。2024/2/28發(fā)動機其他節(jié)能技術(shù)第九節(jié)1分缸斷油（閉缸技術(shù)）汽油機在這種低工況下運行時，經(jīng)濟性和排放都極差，如果在低工況下切斷一部分汽缸的燃油供應(yīng)，那么，其余各缸就會工作在經(jīng)濟性和排放都大為改善的工況區(qū)域，一旦這幾個缸不能滿足功率要求，停油各汽缸便單獨地或成組地恢復(fù)供油并點火工作，這種工作方式稱為分缸斷油或閉缸技術(shù)。2與變速器換擋相關(guān)的發(fā)動機控制變速器換擋控制可降低油耗、改善換擋舒適性并提高可傳遞的功率和變速器壽命。在平路上行駛時，汽車對發(fā)動機的功率需求由車速唯一地確定，發(fā)動機功率等于轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的乘積，為了實現(xiàn)某一車速，發(fā)動機功率和轉(zhuǎn)速可以有不止一種的組合，由變速器速比決定，每一種組合對應(yīng)于發(fā)動機的一個工況點和一個有效燃油消耗率，ECU會選擇其中比油耗最低的一種組合所對應(yīng)的變速器速比。2024/2/283進氣量電子控制進氣量電子控制俗稱電子油門(E-GAS)，又稱導(dǎo)線駕駛(Drive-by-Wire),目前一般都采用節(jié)氣門調(diào)節(jié)進氣量,用節(jié)氣門作為進氣量電子控制的執(zhí)行器，見圖3-8，所以稱之為節(jié)氣門電子控制(ElectronicThrottleControl縮寫成ETC)。圖3-8

進氣量電子控制系統(tǒng)1-加速踏板模塊；2-各種傳感器；3-發(fā)動機ECU；4-各種執(zhí)行器；5-節(jié)氣門裝置；6-監(jiān)測模塊2024/2/284停車-起動運行電子控制當(dāng)離合器脫開、汽車停住或只是以大約2km/h的速度爬行時，發(fā)動機在幾秒鐘內(nèi)就自動關(guān)閉，這種情況主要發(fā)生在都市交通信號燈前面或堵車時，借此可節(jié)省燃油并減少排放，重新起動發(fā)動機時只要將離合器踏板踩到底，并將加速踏板踩下，其行程1/3以內(nèi)就可以了，此時ECU會令起動機轉(zhuǎn)動，并按照起動程序模塊控制噴油和點火，這樣，省去了人工起動操作步驟的麻煩，停車—起動運行雖然節(jié)省了怠速燃油，但增加了起動燃油的消耗，因此，嚴格限制起動燃油的消耗就成了特別重要的任務(wù)。5發(fā)動機冷卻風(fēng)扇控制近年來在汽車發(fā)動機上采用各種自動式(如硅油式、機械式、電磁式和電動式)風(fēng)扇離合器控制風(fēng)扇的風(fēng)量以改變冷卻強度的方法日益增多，結(jié)構(gòu)日臻完善，這不僅能減少發(fā)動機功率損失，節(jié)約燃油，而且還能提高發(fā)動機使用壽命，降低發(fā)動機的噪音。第四章汽車底盤與車身節(jié)能技術(shù)汽車新能源與節(jié)能技術(shù)汽車傳動系與發(fā)動機匹配自動變速器超越離合器第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)制動能量的回收第四節(jié)車身造型車身結(jié)構(gòu)輕量化第五節(jié)第六節(jié)第一節(jié)汽車傳動系與發(fā)動機匹配傳動系匹配節(jié)能1

2024/2/28變速器的傳動比范圍、擋位數(shù)、傳動比分配規(guī)律和主減速比等參數(shù)都影響到整車的燃油經(jīng)濟性，在滿足汽車動力性能的前提下，優(yōu)化傳動系各參數(shù)，使汽車常用工況處于發(fā)動機最佳經(jīng)濟區(qū)或接近最佳經(jīng)濟區(qū)，則可有效地降低汽車的燃油消耗。圖４－１發(fā)動機與傳動系匹配示意圖2024/2/282傳動系參數(shù)的合理匹配

2024/2/28圖４－２

燃油經(jīng)濟性—加速時間曲線３、變速器與主減速器傳動比的匹配節(jié)能在初步選擇變速器與主減速器參數(shù)之后，可擬定供選用參數(shù)數(shù)值的范圍，進一步具體分析計算不同參數(shù)匹配下汽車的燃油經(jīng)濟性與動力性，然后綜合考慮各方面因素，最終確定動力裝置的參數(shù)，在不改變發(fā)動機的條件下，可利用Ｃ曲線從數(shù)種變速器中選擇合適的變速器和合適的主減速器傳動比。自動變速器第二節(jié)1自動變速器概述汽車自動變速器主要有三種類型：電控機械式自動變速器(AutomatedMechanicalTransmission簡稱AMT)、液力自動變速器(AutomaticTransmission簡稱AT)和機械無級變速器(ContinuouslyVariableTransmission簡稱CVT)。2綜合式液力變矩器綜合式液力變矩器和普通液力變矩器的結(jié)構(gòu)基本相同，仍由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成，不同之處在于它的導(dǎo)輪不是完全固定不動的，而是通過單向離合器支承在固定于變速器殼體的導(dǎo)輪固定套上，單向離合器對導(dǎo)輪有單向鎖止作用，使導(dǎo)輪只能朝順時針方向旋轉(zhuǎn)(從發(fā)動機前面看)，但不能朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)。2024/2/283鎖止式液力變矩器鎖止式液力變矩器是在液力變矩器的泵輪與渦輪之間安裝的一個可控制的鎖止離合器，當(dāng)汽車的行駛工況達到設(shè)定目標(biāo)時，鎖止離合器自動將泵輪與渦輪鎖成一體，液力變矩器隨之變?yōu)閯傂詸C械傳動，從而提高了傳動效率，鎖止后，消除了液力變矩器高速比工況時效率的下降，理論上鎖止工況效率為100％，從而使高速比工況效率大大提高，由于效率的提高，液力變矩器轉(zhuǎn)為熱散失的無效功下降.也減少了發(fā)動機風(fēng)扇的功率消耗，同時，鎖止后功率利用好，也提高了汽車的動力性，實踐證明，采用鎖止式液力變矩器可減少燃油消耗4％~8％。2024/2/284機械無級變速器（CVT）對于多擋變速器，增加擋位數(shù)可使驅(qū)動車輛所需功率與發(fā)動機固有的功率特性之間取得較好的匹配，從而使發(fā)動機經(jīng)常保持在經(jīng)濟區(qū)工作，以達到節(jié)能的目的，如果將變速器的擋位數(shù)無限制地增多，那就成了無級變速器，但不能為了提高性能而過多地增加變速器的擋數(shù)，因為這樣將使傳動系過于復(fù)雜，而且不便于操作，因此，多擋變速器的擋位數(shù)是有限的，發(fā)動機與汽車不可能在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)得到良好的匹配，發(fā)動機不能處于經(jīng)常最佳工況下工作，而采用無級變速，可使發(fā)動機經(jīng)常處在最有效的工作點下運轉(zhuǎn)。無級變速器具有經(jīng)濟性好、動力性好、排放低、成本較液力自動變速器抵的特點。2024/2/281、機械無級變速器的結(jié)構(gòu)及工作原理圖4-10金屬帶式無級變速器的結(jié)構(gòu)