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汽車節(jié)能技術與應用實例

文檔作者：王艷杰張晨文檔來源：長安大學汽車學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年09月19日
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上一篇：淺談影響汽車技術狀況的因素

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汽 實 技術
AUT0MOB I LE AI)PL I ED TECHNOLOGY
201 5年第7期
20l 5 N0．7
汽車節(jié)能技術與應用實例
王艷杰，張晨
(長安大學汽車學院，陜西西安710064)
摘要：受石油危機的影響，汽車節(jié)能工作受到了世界各國的普遍重視。本文首先分析了影響油耗的主要因素，并
從發(fā)動機節(jié)能技術和整車的節(jié)能原理與技術方面介紹了汽車節(jié)能減排技術，并就發(fā)動機節(jié)能技術中的稀燃技術和發(fā)
動機增壓技術做了具體的分析與探討，并舉出實例。
關鍵詞：發(fā)動機節(jié)能技術；稀燃技術；增壓技術；整車節(jié)能原理與技術
中圖分類號：U461．8 文獻標識碼：A 文章編號：1 671—7988(201 5)07—1 1 4一O3
Automobile energy saving technology and examples
Wang Ya~ie，Zhang Chen
(School ofAutomotive Engineering Chang’an University,Shaanxi Xi’an 710064)
Abstract：Afected by the oil crisis，automobile energy saving work is paid great attention to by the countries all over the
world．At first，this paper analyzes the main factors which afect fuel consumption，and then by an alyzing the energy-saving
technology from the engine and energy conservation principle and technology of vehicle to introduce automobile energy
conservation and emissions reduction techn ology,and makes concrete analysis and discussion in the engine energy saving
techn ology of lean combustion techn ology and engine turbocharger techn ology，and the instances are given．
Keywords：engine energy conservation；lean combustion technology；turbocharger；vehicle energy conservation
principle and technology
CLC NO．：U461．8 Document Code：A Article ID：167l-7988(2O15)O7-114-03
引言
能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎，而汽車是石油
消耗大戶，據(jù)統(tǒng)計，一輛汽車年平均消耗石油約5噸。截止
到2014年底，我國機動車保有量達2．64億輛，其中汽車1．54
億輛，我國汽車保有量繼續(xù)呈快速增長趨勢。根據(jù)國際能源
機構的預測，我們目前探明的可采石油資源理論上僅供開采
40年【l】。節(jié)能從某種意義上說，也是最便宜、最迅速地獲得
供應的“新能源”。因此人們說：“節(jié)能是開發(fā)第五能源(煤
炭、石油、水電、核能四大能源之外)，是不產生放射性廢料、
沒什么污染的能源”。目前，全國有35個城市的汽車保有量
超百萬輛。因此，進一步加強節(jié)能減排工作是應對全球氣候
作者簡介：王艷杰，就讀于長安大學汽車學院，研究方向為載運工
具運用工程。
變化、構建和諧社會的迫切需要。節(jié)能減排也就成為迫在眉
睫的重大課題。
影響汽車實際油耗的因素
(1)車輛本身的差異。(2)駕駛員的習慣，車輛保養(yǎng)，燃油
差異以及車輛磨合對油耗有很大影響。(3)使用條件：環(huán)境條
件、路面、行駛工況、耗電設備、以及乘員數(shù)量或貨物數(shù)量
即車重也對汽車油耗有明顯影響。(4)車輛磨合。
2、發(fā)動機節(jié)能技術
目前發(fā)動機節(jié)能技術有發(fā)動機稀燃技術、增壓技術，燃
油摻水節(jié)油技術、發(fā)動機可變配氣正時技術、可變進氣歧管
技術、可變壓縮比技術、汽油機燃油噴射與點火系統(tǒng)的電子
控制技術、柴油機燃油噴射系統(tǒng)電子控制技術、陶瓷發(fā)動機
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115 汽車實用技術 2015年第7期
以及EcoBoost發(fā)動機技術等。現(xiàn)以稀燃技術與增壓技術為
例。
2．1稀薄燃燒
稀薄燃燒指發(fā)動機在實際空燃比大于理論空燃比的情況
下的燃燒，空燃比可達25：1，甚至更高。在稀薄燃燒的條
件下，由于混合氣點火比理論空燃比條件下困難，暴燃也就
更不容易發(fā)生，可以采用較高的壓縮比設計提高熱能轉換效
率，再加上汽油能在過量的空氣里充分燃燒，所以在這些條
件的支持下能榨取每滴汽油的所有能量[3】。
比較著名的三菱缸內噴注汽油機(GDI)，可令混合比達
到40：1。它采用立式吸氣口方式，從氣缸蓋的上方吸氣的獨
特方式產生強大的下沉氣流。這種下沉氣流在彎曲頂面活塞
附近得到加強并在氣缸內形成縱向渦旋轉流。在高壓旋轉噴
注器的作用下，壓縮過程后期被直接噴注進氣缸內的燃料形
成濃密的噴霧，噴霧在彎曲頂面活塞的頂面空間中不是擴散
而是氣化。大眾的直噴汽油發(fā)動機(FSI)，則是采用了一個
高壓泵，汽油通過一個分流軌道(共軌)到達電磁控制的高
壓噴射氣門。它的特點是在進氣道中已經產生可變渦流，使
進氣流形成最佳的渦流形態(tài)進入燃燒室內，以分層填充的方
式推動，使混合氣體集中在位于燃燒室中央的火花塞周圍。
如果稀燃技術的混合比達到如此，按照常規(guī)是無法點燃的，
因此必須采用由濃至稀的分層燃燒方式。假定汽油機在汽車
道路行駛條件下的熱效率為15％，在道路上要獲得一個單位
的有用功，則對于不同的機型所攝取的能量對比如下表1所
示
表1 石油能量使用率對比
能量攝取
發(fā)動機 燃料 有用功
發(fā)動機 煉油廠
化油器式汽油機 汽油 l 6．7 9
分層進氣汽油機 低辛烷值 l 6．1 7．1
柴油機 柴油 1 5-8 6．2
燃料噴射分層
1 5．8 6．2
進氣發(fā)動機
分層燃燒系統(tǒng)基本均采用燃油噴射技術。按照燃油噴射
的不同形式，將分層燃燒系統(tǒng)分為氣道噴射稀燃系統(tǒng)和直接
噴射稀燃系統(tǒng)；按照混合氣的不同組織方式，分為軸向分層
稀燃系統(tǒng)和縱向分層稀燃系統(tǒng)。
2-2增壓技術
對新鮮空氣進行預壓縮的過程稱之為增壓。增壓后使得
單位時間內進入燃燒室的新鮮空氣量增多，即燃燒更多的燃
料，提高發(fā)動機功率。增壓是發(fā)動機提高功率最有效的方法
之一。
增壓技術尤其是渦輪增壓技術已經在汽車柴油機上應用
半個多世紀了，柴油機采用渦輪增壓技術不僅可提高功率
30％．100％，甚至更多，還可以減少單位功率質量，縮小外形
尺寸，節(jié)約原材料，降低燃油消耗3％．10％。
因為汽油機增壓后爆燃傾向增加，汽油機和渦輪增壓器
的熱負荷大，而且車用汽油機工況變化頻繁，轉速和功率范
圍寬廣，致使渦輪增壓器與汽油機的匹配相當困難[4]。但近
年來，由于汽油噴射式發(fā)動機和電控技術的發(fā)展， 以及小型
增壓器性能的改善，由于渦輪增壓發(fā)動機燃燒比較安全，排
煙濃度降低，廢氣中HC與NOx含量較少，噪聲也較小。轎
車汽油機的渦輪增壓得到了較大的普及和發(fā)展。
3、整車的節(jié)能技術
影響汽車燃油經濟性的因素除汽車發(fā)動機外還有汽車傳
動系統(tǒng)、行駛阻力、汽車整各質量等。下表是美國密西根大
學研究的改進汽車結構與提高燃油經濟性的關系，表2中給
出了1980—1990年改進各項因素的效果 ”。
表2 汽車結構因素改進對提高燃油經濟性的作用
對提高燃油經 對提高燃油經
汽車結構因素 濟性的作用 汽車結構因素 濟性的作用
1985 1990 1985 1990
減小整車尺寸 35％ 35％ 改進傳動系統(tǒng) l0％ l0％
采用輕材料 l5％ 15％ 減小滾動阻力 5％ 5％
提高發(fā)動機效率 15％ l5％ 其他 10％ 10％
減小空氣阻力 l0％ 1O％ 總計 100％ 100％
整車的節(jié)能技術又包括：改進傳動系統(tǒng)、減小汽車行駛
阻力、減輕汽車整備質量、自動滑行超越離合器、磁粉式電
磁離合器、車用自勵式緩速器、汽車定壓源能量回收系統(tǒng)、
潤滑油的優(yōu)效使用等?，F(xiàn)以改進傳動系統(tǒng)為例。
汽車傳動效率越高，傳遞動力的過程中能量損失越小，
汽車的油耗就越低。通過合理設計傳動系統(tǒng)，提高傳動系統(tǒng)
效率，進而減小油耗。
圖1 軸頭節(jié)油自動離合器
1一外殼2一軸頭蓋3一彈簧4一被動牙嵌套5一花鍵牙嵌套
6一鎖片7一半軸套管8_前半軸
軸頭節(jié)油自動離合器可在不改變原車性能，不停車、駕
駛員不用下車的情況下，實現(xiàn)軸與車輪的自動離合，從而可
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2015年第7期 王艷杰等：汽車節(jié)能技術與應用實例 116
減少動力消耗，降低燃油消耗率。如圖1所示，該離合器是 式自動變速器(AMT)[ 。
由外殼、軸頭蓋及可沿半軸滑動的花鍵牙嵌等件組成?？膳c
改型的半軸、軸套相配合來代替原輪轂法蘭盤，并能自動離
合。改后外形尺寸比原來長10mm，但不超出車身。
該離合器的所謂的“自動”，是因為借正常操縱前加力手
柄驅動前橋的過程中實現(xiàn)半軸與輪自動離合的，并未另增設
其他操縱機構，又沒有改變原操作方法，還不給駕駛員增添
任何麻煩，靠機械式的聯(lián)動，完成離合作用的，故稱之為自
動離合器。經使用測定，其平均節(jié)油率是7％．10％，即每百
公里可節(jié)省燃油1．1L。離合器本身則具有設計緊湊、結構合
理、密封性好、安全可靠、保養(yǎng)和維修方便等特點。
采用機械多檔變速器和無級變速器也是改進傳動系統(tǒng)的
有效措施。近年來轎車手動變速器已基本采用5檔，高檔汽
車開始轉向6檔變速器，在變速器后接上～個兩檔或三檔的
副變速器可使檔位達到10．16個。檔位無限的無級變速器，
在任何條件下都提供了使發(fā)動機在最經濟工況下工作的可能
性。目前在轎車上所用的自動變速器主要有三種形式，分別
是液力自動變速器(HAT)、機械無級變速器(CVT)和機械
其中AMT是在不改變原車變速器主體結構的基礎上，
通過加裝微電腦控制的電動裝置，以電子控制器(ECU)為
核心，通過電動、液壓或氣動執(zhí)行機構對選換擋機構、離合
器、節(jié)氣門進行操縱，實現(xiàn)換擋全過程的自動化。實驗表明，
裝有AMT技術的轎車，比裝有液力自動變速器的轎車節(jié)油
將近20％t 。
參考文獻
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(上接第111頁)
此處極有可能因應力集中而導致焊縫開裂引起漏油、滲油現(xiàn)
象。所以在制造生產過程中無論是后蓋定位點焊位置還是焊
接時起息弧位置，我們都應該避開1．6號位置的六個區(qū)域，
最好選用圖4中直線與豎直方向成33度夾角所示應力值較小
的a、b、C、四個區(qū)域。綜合考慮后我們在生產制造時選擇
與豎直方向成45度夾角四個區(qū)域定位焊接4處，焊接時啟弧
位置落在與豎直方向成30度夾角的區(qū)域，焊槍與豎直方向成
l5度夾角進行焊接，如圖5所示。
蠹s：點彈及霆蹶位譬露寒鏨
(2)為了增加橋殼后蓋焊縫強度，在焊接后蓋與橋殼時，
焊接接頭處的內外兩側都進行焊接。如圖6所示。
砸6：舌蓋焊接 武政進示意匿
(3)除了對焊接工藝問題進行改進，我們還從設計角度
進行考慮，建議對后橋后蓋的結構進行改變，把后橋后蓋下
端與橋殼連接處改成如圖7所示結構。目前這種結構我們還
處于改進階段，沒有通過驗證。
4、結論
通過此次問題改進我認識到對故障的解析，要通過科學
手段進行分析，從售后返回件尋找原因，要找到問題的實質，
而不是進行人為判斷，問題的實質找到了，解決問題就得心
應手，反應迅速。
參考文獻
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