汽车新能源与节能技术习题

1、汽车新能源与节能技术河南理工大学一、名词解释：1. 汽车节能是指汽车在完成相同运输任务（运量或周转量）前提下的燃料或储能的消耗量下降。2. 粘温性能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的粘温性。3. 制动能量回收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，并加以再利用的技术。4. 进气管动态效应 进气门的开启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。 如果这个压缩波传到进 气门时进气门开启，那么进气气流因

2、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 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因素的变化而变化的，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 是指在保证能够生产出相同数量和质量的产品，或者获得相同经济效益，或者 满足相同需要，达到相同目的前提下的能源消耗量下降。7. 经济车速 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因素的变化而变化的，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

3、板是根据车身设计的强度和刚度要求，采用激光焊接技术把不同厚度、不 同表面镀层甚至不同原材料的金属薄板焊接在一起，然后再进行冲压。9. 清净分散性 主要是指发动机润滑油能将老化后生成的胶状物、 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，在一定程度上表示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 包括制定有关运行油耗的法规和标准，完善油耗考核 奖惩制度，正确选择与合理使用汽车，正确选用燃润料与轮胎，推广节能新技术、新产品，进行驾驶员轮训等11. 汽车节能 是指汽车在完成相同运输任务（运量或周转量）前提下的燃料或储能的消 耗量下降。12. 稀薄燃

4、烧汽油机一一稀薄燃烧汽油机是一个范围很广的概念，只要a> 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 进气门的开启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。 如果这个压缩波传到进气门时进气门开启，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 包括掌握运输市场信息，建立现代化调度系统，搞好 运输组织，提高现有汽车的实载率，大力研究结合全球卫星定位系统（ GPS 、地理信息系统（ GIS ）和先进运输

5、信息系统（ ATS 的新型货运系统和客运系统。15. 吨（座）位利用率是指汽车实际完成的运输周转量与汽车在重车行程利用全部额定 吨（座）位，所能完成的周转量的百分比，它表示 汽车在重车行程载质量的利用程度。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主要措施有哪些？ （简答）最主要的措施有：通过合理组织燃烧过程，以降低过M空气系数a；改善发动机换气过程，提高充M系数 c ;提高转速n ,以增加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，以增加进气密度p s 。2. 分析氢燃料理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。

6、在标淮状态下，氢的密度为 L， 仅为空气的 1/ 。氢的质量低热值非常高，是汽油的倍，但因其密度太小，故以容积计的理论混合气热值很小，如果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的 1/3 ，火焰传播特性也很好，容易实现稀薄燃烧；氢是气态燃料，混合气形成质量好、分配均匀，加之 火焰传播速度高，允许采 用较稀的混合气；氢的自燃温度比汽油高， 辛 烷值高， 允许有较高的压缩比。 这些因素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

7、成H 0 ,而没有 CO 。这从降低全球CO 排放的角度来看，也是非常有意义的，因 此被称为最理想的环保燃料。当然，产生的 NO 高于汽油机3. 汽车节能的相对指标丫 1 、丫 2 、丫 3 、丫 4 分别有什么特点？ 一般应怎么选用？可以直接而又真实地反映节约燃料的效果。但原车水平可能较高，也可 能较低，在做横向 比较时，没有相同的基准。 如果原车水平较差， 即使 节约燃料率较高， 也不一定能反映节 约燃料改造的水平的节约燃料率；适于在本单位或本地区使用。 由于地区或单位燃料消耗标准一般比国标 或行业标准严格， 的数值一般比 小，因此采用 应当说是可以反映改 造 的水平的，但由于各地没有统一

8、的标准，也就不便于进行比较， 也 不能反映实际的节约 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，既看实际节约燃料率， 又看与原车出厂指标相比较的节约燃料率。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大于 1 7 的条件下运行，由于氧气充足，可 以保证燃料完全燃 烧；稀燃发动机有降低爆燃的趋势，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的精确计量，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，

9、柴油机增压后，平均指示压力 pmi 大大增加，而其平均机械损失压力 pmm 却增加不多，因此，机械效率n m 提高；同时，由于增压适当加大了过量空气系数a,使燃烧过程得到一定改善，其指示热效率n it往往也会有所提高。如果增压和非增压发动机功率相同，则增压发动机可以减少排量， 显然，这样使机械损失减少， 燃油消耗率降低。 另外，由于发动机排量减少，整台发动机体积、质量都会减少，这样降低整车油耗也有利。 发动机采用增压后，还可以在保证原有功率和一定转矩下，适当降低转速。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） 因为在部分负荷工况只

10、要缩短或延长进气门开启持续角度和增大或降低进气门升程， 少节气门开度便能减少进气量，从而减少进气管真空度造成 不必减的泵气损失和节气门的节流损 失；低速时降低气门升程至 lmm 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因为在怠速工况通过缩减气门叠开角减少残余废气提高怠速稳定 性，从而可以在较低转速下达到稳定的怠速运转。在全负荷工况如果能够增大气门升程，则 减小了气门节流损失，也有利于提高燃油经济性。7. 、为什么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的一个可控制的锁止离合器。 当汽 车的行驶工况达到设定目标时，锁止离

11、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；同时，锁止后功率 利用好，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如何划分和选用的？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的；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；粘度等级则按以下原则选择： （ 1 ）根 据发动机的性

12、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 ）根据发动机的磨损情况，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，选用粘度大一些的润滑油， 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相应参数的选择。 （简答）答：1 ）提高压缩比，可用较大压缩比。10. ）改善燃油分配均匀性及供油特性。11. ）混合气空燃比的调整，可使用更稀的混合气。12. ）火花塞及点火时间的选择。选用较冷型火花塞，增加点火能量、延长点火时间、采用多电极及电极局

13、部侧面有屏障的特种火花塞等。10 、为什么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的一个可控制的锁止离合器。 当汽 车的行驶工况达到设定目标时， 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；同时，锁止后功率 利用好，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。11. 降低空气阻力

14、系数的措施主要有哪些？答： 1 ）改善轿车前端形状。2 ）改善后窗倾角和车顶拱度3 ）正确选择离地间隙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情况节油？为什么？ （简答） 答：当主减速比一定时，在一定的道路条件下，用高速档行驶较为省油。这是因为在同样的 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，发动机的 负荷率越高，发动机有效比油耗越小。所以一般尽可能选用高档位行驶，以便节油。13. 应如何合理选择车用汽油以达到节能的效果？答： 1 ）根据汽车使用说明书的要求选择。 选择时注意说明书上要求的辛烷值是研究法辛烷值（ RON

15、 还是马达法辛烷值（ M0 ）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。 即确定汽油的馏程（ 10%馏出温度）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，可以适当降低汽油的辛 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合使用。7）汽车使用者应重视汽油的质量。14. 说明变速器速比的确定方法。 答：按照预定的最高车速确定变速器最高档速比，按照要求的最大牵引 力和最低牵引

16、力确 定最低档速比；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 比分配各档位传动比。15. 车用发动机使用醇类燃料时有哪些需要解决的技术问题？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，一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，所以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加，在发动机进气系统部件中，易产生油污，导致拉缸。应在润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

17、机动力性有所下降，可适当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 ）容易分层，因醇既有亲水性又有亲油性。醇有较强的吸水性，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. 、 为什么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。这一方面要求燃油具有良好的挥发性，保证混合气能充分均匀地混合，优化燃烧过程。同时还能适应高压 缩比的工作要求，当压缩比提高时，热效率增加，发动机动力性提高，油耗率降低。另外燃油在

18、贮存、运输过程中，容易发生氧化反应，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，使输油量不足，燃油雾化不良，致使发动机动力性和经济性下降。 通过合理选用汽车润滑油，可以保证发动 机各运动部件得到充分合理地润滑，降低由于摩擦造成的能量损失，也即提高了汽车的经济 性。此外，润滑油还有冷却和密封作用，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. 降低空气阻力系数的措施主要有哪些？ （简答）1 ）改善轿车前端形状。2）改善后窗倾角和车顶拱度3）正确选择离地间隙 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

19、哪些？分析其影响因素。答：传动系的功率损失有： （ 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, 与相互啮和齿轮的对数、传递的扭矩有关。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 内的油 面高度以及齿轮等旋转零件的转速有关。19. 利用右图分析为什么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=1 。在传动比（变矩系数K=1 时的传动比）范围内，变矩器的效率高于偶合器，当变矩器 效率迅速下降，而偶合器

20、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工 作，而当传动比达到时，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。所以，综合式液力变矩器综合了“变矩”和“偶合”两种工况的优点， 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% 。 并且结构简单， 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相应参数的选 择。答：（ 1 ）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 ?

21、 112 ，而目前国内汽油最高为 97 左右， 可采用高的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 5C 以 下，乙醇在 20 C 以下难以在进气系统中形成可燃混合气，如果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% ，乙醇的热值只有汽油的 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当，汽车的动力性不会有很大的影响。4 ） 、腐蚀性大。 醇具有较强的化学活性，能腐蚀锌、铝等金属。甲醇 混合燃料的腐蚀性随甲醇含量的增加而增加。另外

22、，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 ) 、醇混合燃料容易发生分层。 醇的吸水性强，混合燃料吸收水分后 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 充分利用醇类燃料辛烷值高、 抗爆燃性好的特点， 汽油机可将压缩比提高 到 12 ? 14 ，一般认为压缩比大于 12 以上，热效率的提高就不太明显。 提高压缩比要考虑燃烧室的形状、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

23、， 应组织较 强的气流运动，使醇燃料与空气混合得更有效。2 ) 改善燃油分配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倍多，因此改用甲醇或乙醇时，要考虑其流量特性是否满足要求及材料的相容性，重新确定混合气 的空燃比。由于甲醇、乙醇的汽化热高，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，各缸间分配不均匀性比用 汽油时突出。各缸分配不均匀将导致燃烧不完善，负荷不均匀，功率下 降及油耗增加。如果采用使各缸进气管的长度及阻力尽可能一致、混合气进行预热等措施，则有可能改善混合气的形成及均匀分配。甲醇混合气 的预热可以提高中、低负荷时的燃油经济性，降低排放，但预热

24、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限范围宽，通常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的缸内温度，这都有可能使用更稀的混合气。如果不采用三元催化 器、不要求在理论空燃比附近 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 的混合气工作。如果压缩比提高的幅度较大，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 甲醇容易因炽热表面引起着火， 最大火花塞温度易低于汽油机的火花塞温度，所以需要较冷型火花塞。醇燃料的汽化潜热及着火温度与汽油的不同，因此点火提前角及火花塞间隙也应不同

25、。尽管甲醇的着火界限宽，但是由于汽化潜热大，蒸汽压低及各缸间混合气较大的不均 匀性，在发动机较冷的状态下，难于稳定着火。可能的改善措施包括：增加点火能量、延长 点火时间、采用多电极及电2. 目前新能源汽车发展很快，通过本课程的学习，请你谈谈对新能源极局部侧面有屏障的特种火花塞等。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分、燃烧彻底，有害物的排放量很低。而且天然气汽车的燃料系统是封闭的， 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， 可大幅度降低CO 和HC 的排放量，彻底改善微粒

26、排放污染。由于天然气火焰温度低，也会使NOx 排放量减少。此外以甲烷为主要成分的天然气，是碳氢原子比最小的烃类化合物，以产生相同热量计算， 产生的 CO 也可比汽油、柴油降低15 以上，这对减小造成地球变暖的“温室效应”也是大有好处的。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。原因主要是电喷车配有三元催化器，其排放控制水平本身较高，而目前改 装的供气方式及供气装置使得原有的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

27、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。另一方面，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，混合均匀与分配均匀也有利于提高燃烧的完全度。实验和实际使用均表明：燃烧1n3 标况车用压缩天然气（ CNG 所做的功略大于燃烧 1 L 汽油所做的功。即使两者完全相当， 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，同时天然气的能量密度低， 现在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，天然气的自燃温度高达650

28、C? 680 C, 远高于汽油的228 E? 471 C,柴油的200 E? 300 E,这一特性决定了天然气达到自然点起火的可能性比汽油、柴油小得多；从着火界限看，天然气的着火界限范围为 5? 15% ，汽油为? % ， 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， 在制造要求和质 量保证上， CNG气瓶比汽车油箱严格得多。 CNG 气瓶本身结构有足够的安全防爆措施， CNG 气瓶的质量检验除常规试验外，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。同时， CNG气瓶在使用中也有严格的定期检验和强制报废标准。 天然气汽车也存在一些问题，主要表

29、现在以下方面：4. 目前汽车节能技术推广应用中存在的有利和不利的因素有那些？你认为应采取一些什么措施来促进节能技术的推广与应用。1 影响汽车能耗的主要因素有那些？其主要特点是什么？ （ 论述）（ 1 ） 汽车的结构方面1 ）发动机发动机的油耗对汽车的油耗有决定性的影响，而发动机的油耗决定于发动机的结构与性能。 发动机对汽车油耗的影响主要有五方面： 发动机的结构。发动机的压缩比高、有完善的供油系统及合理的燃烧室形状、采用电子点 火系统等都能降低发动机的比油耗。 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。 目前汽车在平路上正常行驶时， 发动机的负荷率再25 流右，发动机在比油耗较

30、高的范围 内工作。 因此为了节约燃油，在行驶条件许可的情况下，不必追求汽车装备大功率的发动机 以增加负荷率。 混合动力汽车在减速、制动过程中不但可以不消耗燃油，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。 柴油机采用高压共轨技术，使燃油喷射系统可对喷油定时、喷油持续期、喷油压力、喷油规律等进行 柔性调节，可进一步提高柴油机的经济性。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，能增加发动机处于经济工况下工作的机会，有利于提高汽车的燃 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的 可能性。若无级变速器能始终维持较高的机械效率，则汽车的燃油经济性将显著提高。3 ） 汽车总质量 汽车总质量影响到汽车的滚动阻力、坡道阻力和加速阻力，对汽车的燃 油经济性影响很大。 因此，要将