毕业论文：关于提高汽车燃油经济性

1、毕 业 论 文  评定成绩：  学生姓名 王金义 年 级 汽修07-2 系 别 机电工程系 专 业 汽车检测与维修 关于提高汽车燃油经济性汽车燃油经济性是汽车的一个重要性能。它关系到个人和运输企业的经济利益,在汽车说明书中大概最引人注意的技术规格也是燃油消耗。如何节约能源和减少消耗能源时产生的温室效应的副作用,降低汽车燃油消耗似乎就成了汽车制造者和使用者的一个永恒的研究课题。本文将对如何提高燃油经济性提出几点粗略的个人观点。 一、燃油经济性的影响因素 1.发动机与油耗的关系 说到发动机与油耗的关系,有的人往往把油耗的大小与发动机的排量联系在一起,认为大排量的发动机的油耗会大

2、于小排量的发动机。实事不尽然,大车和小车相比油耗相对较大主要是整车质量上的问题而不是发动机的原因。 发动机的工作过程中影响油耗的两个最根本因素是空燃比和发动机负荷,这两个值都有一个理论上的最佳值,在实际工作过程中,空燃比和发动机负荷的实际值越接近理论值,汽车就越省油。发动机在负荷为90%、空燃比为1.05:1时燃烧效率最高 2.轮胎与油耗的关系 轮胎作为汽车的关键承载部件之一,承受车辆负荷、向路面传递驱动力和制动力等作用。因此,轮胎也能影响汽车的燃油经济性、操纵性和安全性。胎面上的花纹是轮胎与路面直接接触的唯一部位,从表面上看起来,它的形状、排布不过是简单的直线与弧线的组合,事实上这里边蕴藏着

3、轮胎科技的精华,直接影响着轮胎的抓地力和胎噪、滚动阻力等性能。 不同类型花纹的轮胎的燃油消耗率不同,折线花纹轮胎比一般花纹要省油。节油轮胎可省油。节油轮胎比起同规格产品来说,在负载不变的情况下滚动阻力值平均降低21%至24%。由于每减少3%-5%的滚动阻力就能节约1%的燃油消耗,因此,如果一部车使用四条节油轮胎,平均可降低约5%的汽车燃油量。 3.车重与油耗的关系 对一台车油耗影响最大的因素其实要算车重。行驶同样的距离,越重的车做功越多,也就需要更多的燃油。 4.汽车的传动系对汽车的燃油经济性有重要影响 汽车的传动系对汽车的燃油经济性有重要影响。变速器档位越多,不但汽车换档平顺,而且使发动机增

4、加了处于经济工况下运行的机会,有利于提高燃油经济性。因此现代汽车都是趋向于5档或以上变速器,或者采用无极变速,保证在任何条件下具有使发动机在最经济工况下工作的可能性。在速度不变的情况下,接合高速档时,传动比小发动机转速低,接合低速档时,传动比大相应的发动机转速高。由发动机负荷特性可知,当发动机负荷相同时,一般是转速越低燃油消耗率越小。在一定的行驶条件下,传动系的速比越小,汽车的燃油经济性越高,因此汽车的经济行驶都在高档位。自动挡变速箱,挡位越多越省油,无级变速CVT最省油。 5.风阻系数 由于现代汽车速度的增高,汽车的造型对燃油经济性也有重要影响,车速越快影响越大,这就是人们常说的“风阻”。减

5、小空气阻力主要是通过减少汽车的迎风面积和空气阻力系数来实现,一般而言迎风面积取决于汽车的体积,空气阻力取决于车身造型。为此,汽车车身紧凑化和流线型是提高燃油经济性的途径。目前许多轿车的空气阻力系数在0.28-0.3左右,对减少燃油消耗起到很大作用。很多人认为风阻只是一个微小的技术参数,但是在实际使用中它与耗油之间的关系非常大。一般来说,车辆高速行驶中,最大的阻力就来自空气。因此风阻系数哪怕是0.01的降低油耗也会带来很大的不同。 二、技术上改善燃油经济性的措施 汽车发动机的节油和车身轻量化或者汽车风阻系数不同,后两者车主对其办法不多,但我可以采取很多办法对汽车发动机进行控制,以达到节油的目的。

6、与汽车发动机相关的节油技术涉及两个方面,一个是司机的驾驶习惯,一个是发动机技术上的一些局部的改装。 相对而言,司机的驾驶习惯只需要长时间的实践就可以掌握,因此,个人观点:在提高燃油经济性对策的问题上需要汽车厂商对技术的不断追求。 以北京车展为例,东风日产轩逸通过XTRONIC CVT无级变速器实现燃油经济性。其所搭载的XTRONIC CVT无级变速器不使用传统的齿轮传动,而是根据车速和路况自动连续调整速比,克服了传统自动变速箱加速时的能量损耗,实现无缝加速,既降低能耗,又能防止油耗水平的大幅变化,有利于稳定整个驾驶过程中油耗水平。采用可变气门正时及升程电子控制系统,在保证扭矩增加的同时能最大限

7、度地提高燃油的燃烧效率,同时综合采用各种新技术,以达到高效节油的目的,这使CIVIC拥有2.0L级的动力,油耗却只有1.5L级。 借鉴先进的发动机技术,自主品牌企业尝试利用各种手段降低油耗。长城哈弗CUV柴油车匹配了采用电控高压共轨技术的“智能节油王”INTEC柴油发动机,较汽油机油耗降低30%-40%。奇瑞展出一款命名为1.9D TCI柴油发动机,它融合了TCI技术、高压共轨直喷技术、EGR系统等数项先进技术,最大限度地减少废气和发动机噪音。其燃油消耗量较点燃式汽油机减少40%-45%,满足欧IV排放标准。 就目前的发展而言,混合动力车无疑是目前最切实可行的降低油耗手段。油电混合动力车融合电

8、动汽车和燃油汽车的优点,较好地满足了汽车低排放、低油耗、高性价比的综合要求。当然其他技术的出现同样可以达到降低油耗的目的,譬如先进内燃机技术、CVT无级变速器等。 新技术不断推陈出新并不代表那些相对成熟的技术没有改进的余地,以下是几点具体例子: 1.在空燃比的控制上,采用空燃比控制系统 举一种空燃比控制系统的方案的硬件设计:空燃比控制系统由电子控制单元 ECU (Electronic Control Unit )、传感器及信号处理电路、执行器及驱动电路 3部分组成。传感器部分包括氧传感器、冷却水温传感器,并从与分电器断电器相连接的接线柱上取得转速信号。加热型氧传感器安装在三元催化转换器的前面,

9、这种氧传感器在汽车启动后能够迅速达到工作温度。执行部分为电磁补气阀,补气阀进气端接在空气滤清器下,出气端接在化油器节气门后,是1种一定频率的占空比阀,阀开和关由占空比决定,占空比大,阀的开启时间就长,补气量就多;反之则少。因此调节占空比就可以调节补气量。 2.通过压缩比改善经济性 目前国内的轿车发动机都是高速汽油发动机,发动机的热效率越高燃油利用率越高,也就越省油。而发动机的热效率随压缩比的增加而增加,现在轿车汽油发动机压缩比一般在9.3-10.5之间。同时,还采用配气系统可变装置(可变气门升程、可变凸轮轴转角、可变进气管长度等)和稀燃技术,来达到节油目的。 3.采用高强度、低质量的新材料也是

10、降低整车重要 数据显示,车重与油耗的关系成正比,据说车重每下降10%,油耗也会相应下降若干个百分点。这也是日系车省油的一大原因。 三、驾驶技术层面上改善燃油经济性 由前说述,提高燃油经济性的措施决不仅仅如此,从汽车制造上的层面上,不断追求新技术无疑是提高汽车经济性的有效解决办法,从车主的角度,良好的驾车习惯可以很大程度上提高燃油经济性。参考他人经验,有如下几点驾车习惯可以降低油耗。1.杜绝不必要的轰大油门 日常行车,脚踏油门要轻缓,做到轻踏缓抬。轻踏油门所以能节油,这因为一般化油器都有加速装置和省油装置,若猛踏油门,加速装置和省油装置都会提前起作用而“额外”供油,使混合气过浓,造成汽车油耗量增

11、加。测试表明,原地轰一次大油门,至少等于行驶一公里。在路口遇到红灯停车,变绿灯后起步加速跑500米。先用比较舒缓的方式换档,转速为15002000转之间,到500米计时点车速为86km/h,用时35.2秒,平均油耗相当于13.14L/100km;然后用相对凶猛的方式,额定转速5000转换档,终点速度达到114km/h,用时23.9秒,平均油耗几乎高出一倍,达到25.89L/100km。 2.避免长时间的怠速运转 一般汽车运转一分钟以上所消耗的燃油要比重新起动所消耗燃油多。根据测算,怠速运转4分钟的耗油量就大约相当于以60km/h速度行驶1分钟的耗油量。因此建议较长时间停车还是熄火更好。 3.减

12、少汽车不必要的启动次数 汽车每启动一次的耗油量可以行驶3公里,对发动机的磨损相当于行驶50公里的磨损量;所以尽量不要让汽车非正常熄火,频繁的启动将会增加不必要的油耗。 4.避免不必要的紧急制动 汽车每紧急制动一次,所浪费的油可行驶2公里,对轮胎的磨损相当于行驶80公里的磨损量。 5.空档滑行不省油 测试表明,在60km/h等速下,完全抬起油门踏板,直线滑行至停止,在这个过程中空档滑行的耗油量是31.4mL,滑行距离为890米,而带档滑行(带挡,松油门)的测试结果是15.7mL,其滑行距离比空档短,是608米,但算起来还是省了油。空档滑行时最低油耗相当于怠速油耗,而带档滑行时,ECU会在一段时间

13、内让发动机完全停止喷油,这时的最低油耗是零。因此带挡滑行更省油! 6.及时合理换档 由于骏捷的发动机是高转速发动机,所以建议一挡在2000转换挡,其他挡位在23002500转换挡。85公里速度以内不用五挡,市区行驶一般不用上五档,90公里以上一定换五挡。换档的动作要准确迅速及时,避免因动作过慢而使车速下降过多。不要把油门加得很大、发动机转速很高的情况下再慢慢换入下一个档位。而应当在油门开度不大,发动机转速不高的情况下迅速换档。换档过程的快慢直接影响汽车的油耗,试验证实两者可使油耗相差一倍以上。发动机的大部分时间在中等转速下运转,而且节气门开度适当(70%左右)时耗油量最小。在道路状况良好的情况

14、下,尽量使用高速档行驶,避免在中间过度档位停留过长时间,这样会获得较好的燃油经济性能。在高速档时不要拖档,在低速档时不要使发动机转速很高,这是合理使用档位的原则。 7.适当的胎压可以降低油耗 理论上若胎压比规定值低0.5公斤/平方厘米,油耗将增加5%。轮胎亏气会造成滚动阻力增加,所以更费油。测试表明,都是在样本车规定胎压2.1bar的状态下进行,分别测试其比规定胎压多0.5bar和少0.5bar两种状态下的60km/h等速油耗,测试结果+0.5bar的数据是3.89L/100km,省油0.23升;-0.5bar的数据是5.10L/100km,竟然增加油耗0.98升。可见“亏气”的负面效果比“多

15、气”的正面效果更明显,所以在实际使用中一定要注意经常检查胎压,不要亏气行驶。怎样有效降低汽车的油耗,一直是汽车驾驶员普遍关心的问题。而将汽车控制在一个比较经济的速度内行驶被认为是降低油耗的一个重要手段。有人认为:“汽车的经济车速由汽车所使用的发动机的经济转速换算而得,是一个无需深究的问题”。诚然汽车发动机的经济转速是决定汽车经济车速的一个重要因素,但汽车是在变化范围很大的各种阻力下行驶,假如外界条件迫使发动机的实际工况,不能很好的覆盖其经济转速区,而是相差较远,那么,单纯以发动机的经济转速换算汽车的经济车速就不合理了。因此,汽车的经济车速取决于发动机的实际使用情况。而在决定其使用工况的诸多因素

16、中,除上坡加速二因素外,均与车速的高低有关。为了讨论汽车的经济车速,先谈车速对油耗的影响。 一、影响汽车油耗的几个主要因素 第一,汽车在道路上行驶,其经济性必受道路的制约。路面质量的好坏可由道路阻力系数来评定。试验表明,随车速Va的升高而增加,只不过在不同的车速变化范围内,其变化规律是不同的。在既定路面上,增加所带来的油耗上升,本质上是车速Va上升结果。因此,适当控制车速,会使道路的阻力系数基本不变,这样可提高汽车的经济性。 第二,汽车运行中空气阻力的影响是客观存在的。空气阻力的大小正比于Va2,自然的消耗在克服空气阻力上的功率将正比于Va3。可见,车速Va的上升而带来的空气阻力的上升对汽车的

17、百公里油耗量的影响会更加显著,不难计算当车速从20公里/小时上升到60公里/小时时,由于空气阻力的影响,会使汽车油耗上升89倍,这表明从减少空气阻力的角度出发,应当使车辆在较低的车速下行驶,尤其是对长途货运车辆来说较低的车速带来的燃油节约会更加明显。 第三,汽车行驶时车速的大小直接影响到发动机有效比油耗ge的高低。ge衡量发动机燃油经济性的一个重要指标。这里谈的Va对ge的影响,事实上是指转速n对ge的影响,因为Va=0.000377rn/最终传动比/对应档位传动比。式中:Va为车速,单位是公里/小时;r为车轮半径。单位是毫米;n为发动机的转速,单位是转/分。发动的外特征曲线告诉我们:在定负荷

18、下,ge的最小值不在高速区,也不在低速区,而在某一中高速区,该转速区的高低随发动机的不同而有所差异。这个内燃机的普遍规律决定了汽车车速不能太高,或者太低,否则,ge值都会增加而导致百公里油耗的增加。另一方面,实际运行的车辆经常处于中等负荷范围内工作,这就考虑发动机的功率利用程度,既负荷率U。图1曲线揭示了在定负荷下测定的ge-n变化曲线。曲线表明: 图1 1.在各种负荷下,ge的值均在某一中间转速下最低,但该转速各不相同。 2.负荷率增加时曲线下移,其相应的最小ge值变低,并且在较高的转速下得到。 3.全负荷时ge-n曲线反而回升(这是由于混合气过浓燃烧不完全的缘故)1000ge(克

19、/马力.小时)20%。 4.接近满负荷时某一负荷率的最小ge值在各种负荷率中最低(一般地U=80-90%)。 图1曲线族说明发动机的燃料经济性与外界无关。总体说来,随着负荷率的上升ge值将下降,反映在图线上整个曲线下移。在汽油机的各种负荷中,ge最底值是在各种加浓装置开始工作前的负荷率,该负荷率成为经济负荷率,并将它所对应的最低ge值的转速称为发动机的最佳经济转速ne,显然ne值的高低仅于发动机的性能有关而与道路无关。经济转速只表示发动机的燃油经济性,并不表示汽车的经济性。如果要反映汽车的燃油经济性,就必须将以上三点综合研究。也只有这样才能讨论汽车的经济车速。 二、汽车的经济车速的确定 汽车在

20、不同值的道路上行驶,其经济车速是不同的,这是由于发动机的有效比油耗ge随负荷率U的增加而下降,并且U只与、Va有关。因此,如果在定道路,定车速的条件下,负荷率也随之确定。当U确定以后,便可由该车发动机在此负荷率下ge-n曲线,查出该车在任一值道路上行驶时每种车速所对应的发动机负荷率下降的ge值,就可以连成图2所示的一族曲线。 图2 这里注意图1、图2表面上虽然都是描述ge与Va(或n)的关系曲线,但二者有本质的不同。图1是负荷率一定时测得的ge-n曲线,若间断改变负荷率U就得到一族ge-n曲线。当汽车在道路上行驶时,车速在va1-va2的变化过程中是连续的,假若值既定,那么负荷率U随

21、车速Va的变化自然也是变化的,并且ge随Va的变化的曲线也只可能有一条,相应的依次改变道路即值的大小,就会得到一族图2所示的ge-Va曲线了。就是汽车在既定值的道路上行驶,驾驶员想由原来的车速达到某个新的稳定的车速行驶,外界条件就会迫使改变发动机的负荷率。在连续改变负荷率的条件下由试验确定的ge-Va变化曲线,本身就融合了决定汽车油耗的两个因素:汽车行驶时克服各种阻力上的功率;发动机的有效比油耗与车速的关系。并且体现了占主导地位的是前者而不是后者。由于对确定的发动机来说,他的最佳转速区就确定了与外界道路条件无关。假若在道路上行驶的汽车,发动机的实际工况所确定的这个经济转速区相吻合,那么发动机本

22、身所确定的这个经济转速区就失去了它的存在价值。汽车行驶什么样的车速油耗最少,并不决定于发动机什么转速下ge最小,二是主要取决于道路,空气阻力的限制下,汽车那种车速所对应负荷率下的ge值最低。如此说来,对掌握最小油耗的车速图2无疑是十分重要的曲线。他至少说明了三点内容; (1)当既定时,只可能存在一条ge-Va曲线,也只存在一个经济车速点vr; (2)随着的下降,ge-Va曲线上移,但其对应的经济车速升高; (3)同车速下值越小ge越高(这是由于同车速下在较好的路面上行驶的车辆,U必然变小,因此ge升高)。 图2曲线表明了在一定道路阻力系数下ge与Va的关系,故称为汽车的道路经济特性曲线,相应的最小ge的车速就是经济车速,它对应的转速称为发动机的道路经济转速,用nr表示。值得注意的是nr与发动机的最佳经济转速ne的概念是不同的。因为ne只取决于发动机,而ne除和发动机有关外,还与道路、空气阻力等外界条件有关。汽车在某种道路上行驶可以有各种车速,但其中只可能有一种车速所限定的负荷率下ge值最低。这个车速就是寻求的经济车速的行程感觉到),此时完全可以提高车速Va行驶,由于较高的Va会带