330 lines
9.9 KiB
Plaintext
330 lines
9.9 KiB
Plaintext
各位同学大家好
|
||
|
||
上次咱们学习了
|
||
|
||
汽车节能方面的政策措施
|
||
|
||
今天咱们再来从技术方面
|
||
|
||
了解汽车节能的方法
|
||
|
||
大家先看一下这张图片
|
||
|
||
近年来我国的汽车保有量
|
||
|
||
每年以10%以上的速度递增
|
||
|
||
到2016年底
|
||
|
||
汽车保有量已经达到1.94亿量
|
||
|
||
平均每百户家庭
|
||
|
||
拥有36辆私家车
|
||
|
||
中国汽车产业发展迅速
|
||
|
||
汽车保有量上升很快
|
||
|
||
这导致了对石油的需求大增
|
||
|
||
中国目前已成为
|
||
|
||
世界第二大石油消费国
|
||
|
||
第三大石油进口国
|
||
|
||
2011年
|
||
|
||
我国石油进口量达到2.53亿吨
|
||
|
||
对外依存度为56.5%
|
||
|
||
2012年
|
||
|
||
我国石油进口量为2.84亿吨
|
||
|
||
对外依存度达到58%
|
||
|
||
2016年
|
||
|
||
我国石油对外依存度为64.4%
|
||
|
||
那么到2020年
|
||
|
||
我国石油进口量会达到多少
|
||
|
||
对外依存度又会是多少呢
|
||
|
||
这不得不引起我们的高度重视
|
||
|
||
另外
|
||
|
||
化石类一次性燃料的使用
|
||
|
||
也引起一系列的环境变化问题
|
||
|
||
比如全球变暖现象
|
||
|
||
这将导致海平面上升
|
||
|
||
淹没沿海城市
|
||
|
||
近年来我们深受其害的雾霾现象
|
||
|
||
就是一种典型的大气污染
|
||
|
||
机动车的尾气是雾霾颗粒组成的
|
||
|
||
重要组成部分
|
||
|
||
数据显示
|
||
|
||
北京雾霾颗粒中
|
||
|
||
机动车尾气达到了22.2%
|
||
|
||
因此汽车节能减排的工作
|
||
|
||
势在必行
|
||
|
||
汽车节能减排主要有两大思路
|
||
|
||
一个是节流
|
||
|
||
如上次课提到的
|
||
|
||
制定节能
|
||
|
||
节省能耗的政策与标准
|
||
|
||
或者推广先进的柴油汽车
|
||
|
||
推广节能型小排量汽车
|
||
|
||
发展混合动力汽车等
|
||
|
||
另外一个思路是开源
|
||
|
||
如果汽柴油消费结构调整
|
||
|
||
发展新型汽车替代燃料
|
||
|
||
首先看一下汽车节能的技术
|
||
|
||
它主要包括发动机节能技术
|
||
|
||
底盘节能技术
|
||
|
||
车身节能技术
|
||
|
||
使用节能技术
|
||
|
||
发动机节能的途径主要有
|
||
|
||
提高充量系数
|
||
|
||
废气涡轮增压
|
||
|
||
汽油机稀薄燃烧
|
||
|
||
智能可变配气相位
|
||
|
||
闭缸节油等等
|
||
|
||
先看第一个途径
|
||
|
||
提高充量系数
|
||
|
||
充量系数是衡量不同发动机性能
|
||
|
||
和近期过程完善程度的重要指标
|
||
|
||
又叫冲量效率和容积效率
|
||
|
||
它定义为每缸每循环
|
||
|
||
实际吸入气缸的新鲜空气质量
|
||
|
||
与进气状态下理论
|
||
|
||
计算充满汽缸工作容积的
|
||
|
||
空气质量之比
|
||
|
||
充量系数越大
|
||
|
||
表明进入气缸的新鲜空气量越大
|
||
|
||
能够燃烧的燃料也越多越充分
|
||
|
||
因此可以提高发动机的动力性
|
||
|
||
同时也改善了
|
||
|
||
发动机的经济性和排放性
|
||
|
||
发动机的结构
|
||
|
||
发动机的工况
|
||
|
||
都会影响发动机的充量系数
|
||
|
||
比如进气门关闭时
|
||
|
||
缸内的压力
|
||
|
||
缸内气体温度
|
||
|
||
残余气量
|
||
|
||
进排气相位角
|
||
|
||
发动机压缩比
|
||
|
||
近期状态等
|
||
|
||
都会影响它的一个充量系数
|
||
|
||
因此可以通过以下措施
|
||
|
||
来提高充量系数
|
||
|
||
一降低进气系统的阻力损失
|
||
|
||
提高气缸进气压力
|
||
|
||
二降低排气系统的阻力损失
|
||
|
||
减少气缸内的残余废气系数
|
||
|
||
三减少高温零件在进气系统中
|
||
|
||
对新鲜充充量的加热
|
||
|
||
以降低近期终了时的充量温度
|
||
|
||
四合理的配气正时
|
||
|
||
和气门升程规律
|
||
|
||
第二个途径是废气涡轮增压技术
|
||
|
||
废气涡轮增压器是利用内燃机排出的
|
||
|
||
具有一定温度和压力的废气能量
|
||
|
||
经过涡轮转换为
|
||
|
||
转子的回转机械能
|
||
|
||
从而带动预期同轴的
|
||
|
||
压气机叶轮高速旋转
|
||
|
||
将新鲜空气加压
|
||
|
||
提高密度后经气管送入气缸
|
||
|
||
增加了气缸的充气量
|
||
|
||
从而可以向汽缸内
|
||
|
||
喷入更多的燃油
|
||
|
||
从而提高内燃机的功率
|
||
|
||
因此增压是不增加
|
||
|
||
发动机排量和转速的情况下
|
||
|
||
提高动力性
|
||
|
||
改善经济性
|
||
|
||
降低排气污染的行之有效手段
|
||
|
||
也是目前内燃机的发展趋势
|
||
|
||
涡轮增压的主要作用
|
||
|
||
就是提高发动机进气量
|
||
|
||
从而提高发动机的功率和扭矩
|
||
|
||
让车子更有劲
|
||
|
||
一台发动机装上涡轮增压器后
|
||
|
||
其最大功率
|
||
|
||
与未装增压器时的功率相比
|
||
|
||
可增加30%
|
||
|
||
甚至更高
|
||
|
||
扭矩提高大约能够达到20%到30%
|
||
|
||
这样也就意味着同样一台发动机
|
||
|
||
在经过增压之后
|
||
|
||
能够产生更大的功率
|
||
|
||
经过增压之后的车子
|
||
|
||
能吸入气缸更多的空气
|
||
|
||
可以更加充分的燃烧燃料
|
||
|
||
在另外一个层面上来说
|
||
|
||
就意味着提高燃油的经济性
|
||
|
||
并且降低尾气的排放
|
||
|
||
第三个途径是稀薄燃烧技术
|
||
|
||
稀薄燃烧发动机
|
||
|
||
就是混合气中的汽油含量低
|
||
|
||
汽油与空气之比
|
||
|
||
可以达到1:25以上的发动机
|
||
|
||
随着空燃比的增加
|
||
|
||
发动机油耗明显下降
|
||
|
||
这主要来自于几个方面的原因
|
||
|
||
首先采用稀薄混合气燃烧时
|
||
|
||
循环热效率提高
|
||
|
||
另外由于稀燃混合气燃烧温度低
|
||
|
||
燃烧产物的离解损失小
|
||
|
||
并且降低了与气缸壁面的传热
|
||
|
||
也是热效率得以提高
|
||
|
||
可以采用较高的压缩比
|
||
|
||
有利于热效率的提高
|
||
|
||
当采用稀薄混合气燃烧时
|
||
|
||
由于进入气缸内空气量的增加
|
||
|
||
减少了泵气损失
|
||
|
||
这对汽油机部分负荷经济性的
|
||
|
||
改善也是很明显
|
||
|
||
同时也可以采用变质调节
|
||
|
||
不同节气门或是小节流
|
||
|
||
会大大减少泵气损失
|
||
|
||
特别有利于改进部分负荷特性
|
||
|
||
另外对排放的改善也很明显
|
||
|
||
随着空燃比的增加
|
||
|
||
由于采用稀的混合气
|
||
|
||
使燃烧温度降低
|
||
|
||
氮氧化合物的排放明显减少
|
||
|
||
同时燃烧产物中的氧成分
|
||
|
||
有利于碳氢化合物
|
||
|
||
和一氧化碳的氧化
|
||
|
||
因此碳氢化合物
|
||
|
||
和一氧化碳的排放也会减少
|
||
|
||
当然随着空燃比的增加到一定程度
|
||
|
||
由于燃烧温度的降低
|
||
|
||
可能会使燃烧不完全
|
||
|
||
导致碳氢化合物排放的增加
|
||
|
||
如果能合理地设计紧凑的燃烧室
|
||
|
||
并组织好空气运动
|
||
|
||
使燃烧在短时间内完成
|
||
|
||
那么三种排放都可以大大减少
|
||
|
||
第四个途径
|
||
|
||
是选择合理的配气相位
|
||
|
||
通常配气相位持续角较宽时
|
||
|
||
发动机在高速时充气特性好
|
||
|
||
低速时充气特性差
|
||
|
||
当配气相位持续角变窄时则相反
|
||
|
||
一般发动机的配气相位
|
||
|
||
是在常用工况下的局部最佳
|
||
|
||
不能保证各个工况下的最佳
|
||
|
||
而智能可变配气相位控制
|
||
|
||
可保证发动机配气相位
|
||
|
||
在各种运行工况下
|
||
|
||
均处于较佳状态
|
||
|
||
例如丰田的VVT-i系统
|
||
|
||
可以控制进气凸轮在
|
||
|
||
40度曲轴转角范围内变化
|
||
|
||
保持最佳的气门正时
|
||
|
||
以适应发动机的工作状态
|
||
|
||
从而实现在所有转速范围内提高
|
||
|
||
转矩和燃油经济性的目的
|
||
|
||
减少废气排放量
|
||
|
||
该系统通过配备的控制
|
||
|
||
及执行系统
|
||
|
||
对发动机凸轮的相位进行调节
|
||
|
||
从而使得气门开启关闭的时间
|
||
|
||
随发动机转速的变化而变化
|
||
|
||
以提高充气效率
|
||
|
||
增加发动机功率
|
||
|
||
最新款的丰田轿车的发动机
|
||
|
||
已普遍安装了VVT-i系统
|
||
|
||
丰田的VVT-i系统
|
||
|
||
可以连续调节气门正时
|
||
|
||
但不能调节气门升程
|
||
|
||
它的工作原理是
|
||
|
||
当发动机由低速向高速运转时
|
||
|
||
电子计算机就自动地将机油
|
||
|
||
压向进气凸轮轴
|
||
|
||
驱动齿轮类的小涡轮
|
||
|
||
这样在压力的作用下
|
||
|
||
小涡轮就相对于齿轮壳旋转
|
||
|
||
一定的角度
|
||
|
||
从而使凸轮轴在60度的范围内
|
||
|
||
向前或向后旋转
|
||
|
||
从而改变气门开启的时刻
|
||
|
||
达到连续调节气门正时的目的
|
||
|
||
VVT-i系统由传感器ECU
|
||
|
||
凸轮轴液压控制阀
|
||
|
||
控制器等部分组成
|
||
|
||
当然ECU存储了
|
||
|
||
最佳气门正时的参数值
|
||
|
||
曲轴的位置传感器
|
||
|
||
进气歧管空气压力
|
||
|
||
传感器
|
||
|
||
节气门位置传感器
|
||
|
||
水温传感器
|
||
|
||
和凸轮轴位置传感器等反馈信息
|
||
|
||
汇集到ECU
|
||
|
||
并与预定的参数值进行比较计算
|
||
|
||
计算出修正参数并发出指令
|
||
|
||
到控制凸轮轴正时液压控制法
|
||
|
||
控制法根据ECU的指令
|
||
|
||
控制机油槽阀的位置
|
||
|
||
也就是改变液压流量
|
||
|
||
把提前滞后
|
||
|
||
保持不变等信号传送至
|
||
|
||
VVT－i控制器的不同油道上
|
||
|
||
第五个途径是采用闭缸节油技术
|
||
|
||
为保证汽车的动力性
|
||
|
||
选用功率较大的发动机
|
||
|
||
以便克服各种形式阻力
|
||
|
||
但是在汽车行驶中
|
||
|
||
经常处于不经济的部分负荷状态
|
||
|
||
使油耗量偏多
|
||
|
||
通常采用改变发动机
|
||
|
||
有效工作排量的方法予以解决
|
||
|
||
一种是变行程法
|
||
|
||
就是改变活塞的行程
|
||
|
||
及在中小负荷时
|
||
|
||
活塞行程变短
|
||
|
||
减少进气损失
|
||
|
||
泵气损失
|
||
|
||
以及活塞和活塞环的
|
||
|
||
汽缸壁摩擦损失
|
||
|
||
这种技术可以达到
|
||
|
||
节油10～15%的可能
|
||
|
||
但是它的系统可靠性差
|
||
|
||
寿命低
|
||
|
||
成本也高
|
||
|
||
另外一种变缸法
|
||
|
||
就是改变有效气缸的数目
|
||
|
||
即在中小负荷时关闭一部分汽缸
|
||
|
||
而提高另一部分
|
||
|
||
气缸的功率利用率
|
||
|
||
使之工作在较经济的功况
|
||
|
||
减少气缸数的方法很多
|
||
|
||
有的采用堵塞进气道的方法
|
||
|
||
有的采用关闭进排气门的方法
|
||
|
||
其中关闭进排气门的方法
|
||
|
||
能减少泵气损失和气门驱动损失
|
||
|
||
节油效果显著
|
||
|
||
其实这要说到发动机变排量技术
|
||
|
||
最早80年代这项技术
|
||
|
||
就在凯迪拉克车型上使用
|
||
|
||
变排量技术
|
||
|
||
也被称为主动气缸管理
|
||
|
||
无论怎么变化
|
||
|
||
都是将气缸做功断开
|
||
|
||
处于空转状态
|
||
|
||
供油系统呢
|
||
|
||
停止向缸内喷油
|
||
|
||
从而达到减少排量
|
||
|
||
节省燃油的目的
|
||
|
||
大众
|
||
|
||
本田
|
||
|
||
克莱斯勒公司是
|
||
|
||
这种技术的典型代表
|
||
|
||
大众的EA211的1.4T涡轮增压发动机
|
||
|
||
搭载了一套ACT主动气缸管理系统
|
||
|
||
可在发动机中低负荷运转状态下
|
||
|
||
关闭第二缸和第三缸
|
||
|
||
在缸盖中加载4个电磁阀
|
||
|
||
通过电磁阀控制凸轮轴斜槽位移
|
||
|
||
就能实现停止缸体运动
|
||
|
||
相比其它闭缸方法更加可靠
|
||
|
||
可实现性更强
|
||
|
||
一般在启动运动时
|
||
|
||
虽然只有两个气缸在运行
|
||
|
||
但性能上也能像四缸
|
||
|
||
同时工作一样
|
||
|
||
并不影响发动机的平顺性
|
||
|
||
而当我们再次踩下油门踏板时
|
||
|
||
两个气缸就会重新启动并运行
|
||
|
||
该系统一般在发动机转速为
|
||
|
||
1250转每分到4000转每分之间时运行
|
||
|
||
扭矩输出达到25牛米
|
||
|
||
到100牛米左右时会自动启动
|
||
|
||
预计启动时间
|
||
|
||
会在13毫秒到36毫秒之间
|
||
|
||
不过具体时间
|
||
|
||
还需要根据发动机的转速来决定
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|