汽车节能技术第2章发动机的节能原理与技术

汽车发动机节能技术途径分析随着我国节能减排政策的不断推进，汽车行业的节能减排是一个大趋势，同时也是一个大的系统工程，它涵盖了汽车从设计、制造、使用到报废的整个过程。

而发动机是汽车最重要的核心部件，所以在汽车的节能减排中占有举足轻重的地位。

目前发动机技术的发展方向就是节约能源和提高效率，对于制造业而言，如何在发动机制造过程中使发动机更加节能和实用将是非常值得人们思考的问题。

一、发动机节能的原理发动机节能的原理主要有以下四个方面：1.提高充气效率1.1减小进气系统的流动损失。

一方面，可以减小进气门座处的流动损失。

首先，可以增大进气门的直径，并选择合适的排气门直径。

发动机充气效率的大小，与通过进气门座处的气流的平均马赫数密切相关。

平均马赫数是进气门处气流平均速度与该处音速之比，超过0.5，充气效率便急剧下降。

其次，可以增加气门数目，采用小气门，增加气门数是增大进气门流通面积、降低排气损失的有效措施。

再次，可以改善进气门处流体动力学性能，减少气门处流动损失。

适当增大气门的升程，改进配气凸轮形状，在惯性力允许的情况下，使气门开闭尽可能地快。

适当加大气门杆身与头部的过渡圆弧，减少气门座密封面的宽度，修圆气门座密封锥面的尖角等措施，均可改善进气门处流体力学性能，减小流动损失。

另外，还可以采用S〔活塞形成〕/D〔缸径〕值较小的发动机以减小进气门处的流动损失。

另一方面，可以减小整个进气管道的流动阻力。

首先，进气道应该能够使新鲜气体充入气缸内形成涡流；其次，进气道应该有足够的流通截面积，外表光洁，防止急转弯和流通截面的突然变化；另外，空气滤清器的阻力应随着结构和使用时间的延长而不同。

1.2减少对新鲜充气量的加热。

但凡能降低活塞、气门等热区零件的温度和减小接触面积的措施都是有利于减小对新鲜充气量的加热，具有节能效果。

1.3减小排气系统的阻力。

减少排气系统中排气门座、排气道、排气管、排气消声器的阻力，对降低排气压力、减小排气损失均有利。

燃油经济性的影响因素相互制约☐图中显示完善的燃烧过程要求采用最佳的供油提前角方能使有效燃料消耗率最低，而此时NO x及HC排放并不是最低，推迟供油时间可以降低NO x及气缸最大爆发力，却使有效燃料消耗率、排气温度及HC排放增加。

一、影响汽车发动机热效率的因素☐汽油机定容加热循环的热效率：☐低速柴油机定压加热循环的热效率：☐高速柴油机混合加热循环的热效率：☐ε—压缩比，k—绝热指数，λ—压力升高比，ρ—预胀比。

影响汽车发动机热效率的因素☐三种理想循环热效率公式说明：⏹要提高发动机的热效率，应尽量提高压缩比ε和绝热指数k；⏹在混合加热循环中，当加热量和压缩比不变时，应尽量提高压力升高比λ(此时预胀比ρ下降)。

和节流损失泄漏损失机械损失等不可避免损失的存和节流损失、泄漏损失、机械损失等不可避免损失的存在，发动机的热效率远远小于理想循环的热效率。

32p s定容加热理想循环（Otto 循环）与实际加热循环Q 1Q 2压力升高比，Q11-2的压缩过程：绝热压缩；2-3的燃烧过程：等压加热；3-4的膨胀过程：绝热膨胀；4-1的排气过程：等容放热。

Q2Q1’’Q1’Q2实际循环的热效率发动机的有效功率各参数依次：汽缸数；气缸工作容积；燃料低热值；化的表达式为：充满气缸工作容积的气体质量的比值，用同样大小气缸容积下，进入气缸实际空气量增多。

混合☐在高速可压缩的流动系统中，决定气流流动性质的重要参数是马赫数Ma，气流流动平均马赫数是进气门气流平均速度与该处音速之比，即：☐进气中气缸内的质量平衡关系为：☐联立可见☐由于近似关系：☐可见气流流动平均马赫数与气门直径的关系：试验数据说明在正常配气相位条件下当>05☐试验数据说明，在正常配气相位条件下，当Ma m>0.5左右，充量系数急剧下降。

可以看出，马赫数是一个反映充气效率流动损失而受到影响的参数，充气效率的高低决定于马赫数的大小。

设计发动机时，尽可能使马赫数在最高转速时不超过0.5。

发动机在汽车运行中的节能技术近年来，随着环保意识的逐渐普及和能源消耗的不断增加，节能成为了越来越重要的焦点。

汽车作为现代交通工具的代表，在节能领域也面临着越来越高的要求。

发动机作为汽车迈动的引擎，其节能技术也显得尤为关键。

本文将从发动机的结构、燃烧方式、能量损失等方面探讨发动机在汽车运行中的节能技术，以期为现代汽车的节能贡献一份力量。

一、缩小发动机的排量发动机的排量越大，其燃料消耗也越大。

因此，缩小发动机的排量是一个常见的节能技术。

虽然一直以来，排量越大的发动机被认为性能越好，但是随着工艺技术的不断进步，小排量发动机的性能也有了极大的提升。

特别是在混合动力领域，小排量发动机配合电动机使用的效果也越来越受到人们的关注。

二、采用轻量化材料发动机部件的重量越大，动力传递的过程损失的能量也就越大。

因此，采用轻量化材料来减少发动机部件的重量是一个不错的节能方式。

例如，采用铝合金代替铁材可以减轻缸体的重量，降低发动机的整体重量；采用陶瓷材料代替金属材料可以降低曲轴箱的摩擦和磨损，提高发动机的效率。

三、改进燃烧方式燃烧方式的改进也可以有效地提高发动机的热效率，实现节能减排。

例如，采用混合喷射技术可以将燃油的燃烧效率提高到更高的水平，从而减少不必要的能量损失；采用直喷技术可以增强汽油的燃烧性能，减少排放量，让发动机更加环保。

四、减小能量损失在汽车运行过程中，发动机会存在很多能量损失的过程，如热损失、机械损失等。

减小这些能量损失，也是提高发动机热效率的一种技术手段。

例如，采用润滑油的低粘度和高粘度指数可以减小机械损失，提高动力传递效率；采用排气再循环技术可以降低发动机中有害气体的排放，同时减小燃油消耗和能量损失。

五、核心技术升级发动机的核心技术，如燃烧控制技术、缸内直喷技术、可变凸轮轴技术等都可以通过升级技术来实现节能减排。

例如，缸内直喷技术可以将燃油加压喷入缸内，使燃料与空气更好地混合，提高燃烧效率；可变凸轮轴技术可以通过调整凸轮形状和相位来提高发动机的性能和效率。

一、概念：1、汽车节能指的是：汽车完成一定的货运周转量（对于载货汽车）、一定的客运周转量（对于载客汽车）的前提下，使能源的消耗量下降.2、指示性能指标:以工质在气缸内对活塞所作之功为计算基准的指标。

3、有效性能指标：以发动机曲轴输出功为计算标准的指标。

在对发动机节能效果的优劣进行评定时,主要采用（有效性能指标）。

4、有效功：所谓平均有效压力，即为单位气缸工作容积所输出的有效功.它是衡量内燃机动力性能方面的一个常用指标。

5、有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率。

6、发动机的速度特性：发动机的有效功率Pe、有效转矩Te和燃油消耗率ge随曲轴转速n 而变化的规律。

7、部分特性曲线：当节气门开度最大时,所得的一组特性曲线称为发动机外特性曲线；在节气门其他开度情况下所得到的特性曲线，称为部分特性曲线。

8、负荷：是指在一定转速下，发动机实际输出的有效功率，与在该转速下发动机所能输出的最大功率之比以百分数表示。

9、负荷特性是指在转速一定的情况下，发动机经济性能指标（单位耗油量B、燃油消耗率be)随负荷变化而变化的关系。

10、发动机的机械效率Pm被定义为有效功率与指示功率之比：ηm=Pe/Pi=1-Pm/Pi。

11、充气效率是指在发动机进气行程时，实际进入气缸内的新鲜气体（空气或可燃混合气）的质量m与在进气行程进口状态下充满气缸工作容积的气体质量m0的比值。

用ηv来表示即ηv=(m/m0)×100%、12、发动机的压缩比是指压缩前气缸内的最大容积与压缩后气缸内的最小容积的比值。

定容加热循环热效率与压缩比的关系式为：ηt=1-1/εk-1、13、发动机的稀燃:是指发动机可以燃用汽油蒸气含量很低的可燃混合气，空燃比可达18甚至更稀。

从理论上讲,混合气越稀，越接近于空气循环，等熵指数值越大,热效率越高.14、汽车的燃油经济性:是指汽车在一定的使用条件下,以最小的燃料消耗量完成单位运输工作的能力.15、等速行驶百公里燃油消耗量是常用的一种评价指标，它是指汽车在额定载荷下，以最高档在水平良好的路面上等速行驶100Km的燃油消耗量。

第2章发动机的节能原理与技术2.1 发动机的工作性能及评价指标2.1.1 发动机的工作性能发动机的工作性能包括动力性、经济性、运转性能和可靠性等几个方面。

其中动力性和经济性与节能的关系最为密切，也是发动机最为重要的两个性能，它们相互联系又相互制约。

在研究节能技术时，只有在满足动力性要求的前提下，经济性才有意义。

2.1.2 发动机的性能指标发动机性能指标主要有动力性能指标、经济性能指标及运转性能指标。

发动机的动力性和经济性指标又分为有效性能指标和指示性能指标两种。

1.指示性能指标2.有效性能指标3.有效功率4.有效转矩5.燃油消耗率6.运转性能指标（1）排气品质（2）噪声（3）起动性能2.1.3 发动机特性发动机的性能特性包括速度特性、负荷特性、万有特性等。

1.发动机的速度特性（1）汽油机的速度特性（2）柴油机的速度特性2.发动机的负荷特性3.发动机的万有特性（1）汽油机的万有特性（2）柴油机的万有特性2.2 发动机的节能原理与途径2.2.1 提高充气效率要提高充气效率ηv，需要改进内燃机的换气过程（包括进、排气过程）。

具体应从改进气门配气机构、凸轮外形、配气相位及减少进排气管道流动阻力等方面着手。

1.减少进气系统的流动损失（1）减少进气门座处的流动损失为了减少进气门座处的流动损失，可采取以下措施：1）增大进气门直径，选择合适的排气门直径。

2）增加节气门的数目。

3）改善进气门处流体动力性能，减少气门处流动损失。

4）采取较小的S/D值（短行程）。

（2）减小整个进气管道的流动阻力为了提高充气效率ηv，还要注意减小进气管、进气道、中间冷却器（增压发动机）、化油器（化油器式汽油机）、空气滤清器的阻力。

1）进气道。

2）进气管。

3）空气滤清器。

4）化油器。

2.减小对新鲜充气量的加热3.减小排气系统的阻力4.合理地选择配气相位（1）进气门迟关角（2）进、排气门重叠角的影响（3）排气提前角（4）配气相位的选择配气相位是否合理，应根据发动机的高速性能来决定，主要从以下几个方面综合评定：1）充气效率高，以保证发动机的动力性能。

汽车发动机节能技术汽车发动机节能技术是指通过不断改进和创新，使汽车发动机在运行过程中能够更加高效地利用能源，降低燃料消耗，减少尾气排放，从而达到节能减排的目的。

随着汽车工业的快速发展和全球对环境保护意识的增强，汽车发动机的节能技术也变得愈发重要。

汽车发动机节能技术的发展可以追溯到19世纪末20世纪初的汽车发明之初。

最初的汽车发动机采用内燃机燃烧石油或者汽油，的确取得了一定的节能效果，但同时也带来了环境污染问题。

为了解决这个问题，人们开始研究和改进汽车发动机的设计和技术，以降低能源消耗和减少对环境的影响。

20世纪50年代，汽车发动机的节能技术得到了较大的发展。

发动机技术的进步使得汽车发动机的燃烧效率得到了显著提高，使得汽车在燃烧同样量的燃料的情况下能够行驶更远的距离。

采用了新的材料和工艺，使得汽车发动机的重量得到了减轻，从而降低了车辆的整体油耗。

21世纪以来，随着科技的不断进步，汽车发动机节能技术也取得了显著的进展。

在发动机设计方面，采用了更加先进的燃烧技术和材料，使得发动机的燃烧效率得到了进一步提高。

随着电动汽车、混合动力汽车等新能源汽车的兴起，汽车发动机的节能技术得到了更多的创新和突破。

这些新技术使得汽车发动机的能源利用效率得到了大幅提高，进而减少了对石油等化石能源的依赖，降低了尾气排放，是汽车行业实现可持续发展的关键之一。

二、汽车发动机节能技术的主要方向1. 燃油直喷技术燃油直喷技术是目前汽车发动机节能技术中的一个重要方向。

该技术可以使得燃料在燃烧室内直接喷射，从而提高了燃烧效率，减少了燃料的浪费。

与传统的喷油式发动机相比，采用了燃油直喷技术的发动机不仅能够提高动力性能，还能够降低燃料消耗和减少排放。

2. 涡轮增压技术涡轮增压技术可以使得发动机在一定转速下获得更高的进气量，提高了发动机的功率和燃烧效率。

由于涡轮增压技术能够提高发动机的燃烧效率，因此可以有效地降低燃料消耗和减少尾气排放。

涡轮增压技术还可以提高汽车的爬坡能力和过弯性能，使得汽车的驾驶性能得到了进一步提高。

汽车发动机节能技术浅析摘要：本文通过对发动机的节能原理进行分析，提出了一些节约发动机燃油消耗的措施，对中国汽车节能提出了发展方向。

关键词：节能;原理;措施;发展一、发动机节能的原理1 提高充气效率(1)减小进气系统的流动损失。

①减小进气门处的流动损失。

可通过增大进气门的直径，选择合适的排气门直径;增加气门的数目，采用小气门;改善进气门处流体动力学性能，减小气门处流动损失;采用S(活塞形成)/D(缸径)值较小的发动机等措施可以减小进气门处的流动损失。

②减小整个进气管道的流动阻力。

进气道应该有足够的流通截面积、表面光滑、拐弯小、多段通道连接要对中;进气管应该有足够的流通截面积、表面光洁，避免急转弯和流通截面的突然变化;空气滤清器的阻力应随结构和使用时间的延长而不同。

(2)减少对新鲜充气量的加热。

凡是能降低活塞、气门等热区零件的温度和减小接触面积的措施都是有利于减小对新鲜充气量的加热。

(3)减小排气系统的阻力。

减少排气系统中排气门座、排气道、排气管、排气消声器的阻力，对降低排气压力、减小排气损失均有利。

(4)合理选择配气相位。

配气相位是否合理主要根据以下几个方面来判断。

①充气效率高，保证发动机的动力性能，主要由进气门迟闭角决定。

②必要的燃烧室扫气，以保证降低高温零件的热负荷，使发动机运行可靠，主要由进气门迟闭角决定。

③合理的排气温度，主要由排气提前角决定。

④较小的换气损失、以保证发动机的经济性，主要由进排气门重叠角决定。

2 减小机械损失可从几个方面着手(1)降低活塞、活塞环、连杆等往复运动机件的摩擦和质量。

(2)降低滑动部件的滑动速度。

(3)减少润滑油的搅拌阻力。

(4)改良润滑油，使其低粘度化。

(5)合理选择摩擦零件的材料。

二、发动机节能的措施1 发动机稀燃技术也叫发动机稀薄燃烧技术，指采用发动机的实际空燃比远大于理论空燃比的情况下进行的具有良好动力性、经济性和排放行的燃烧技术。

实现的技术途径：(1)实现稀燃混合气。