第三章 汽車節(jié)能技術(shù)與原理

1、第三章 整車的節(jié)能原理與技術(shù)一. 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性（評(píng)價(jià)指標(biāo)、計(jì)算依據(jù)）二. 整車的節(jié)能技術(shù)（傳動(dòng)系、行駛阻力、整車質(zhì)量、超越離合器和潤(rùn)滑油）3.1 3.1 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性：汽車在一定的使用條件下，以最小的燃料消耗量完成單位運(yùn)輸工作的能力，是汽車主要使用性能之一。3.1.1 3.1.1 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)有：比油耗ge（燃料消耗率）：發(fā)動(dòng)機(jī)單位有效功率在單位時(shí)間內(nèi)所消耗的燃料量，單位（克/千瓦小時(shí)）每小時(shí)耗油量每小時(shí)耗油量G Gt t：發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)所消耗的燃料質(zhì)量，單位（千克/小時(shí)）每公里油耗Gm：每行駛1K

2、M的燃油消耗量，單位（升/公里）每升燃油行駛里程每升燃油行駛里程：汽車每消耗1L燃油可行駛的里程數(shù)，單位（公里/L）百公里油耗百公里油耗Q Q：表示汽車每行駛100KM所消耗的燃油量，單位（升/百公里）；客車的常用油耗指標(biāo)。百噸公里油耗百噸公里油耗Q Qt t：汽車在運(yùn)輸過(guò)程中每完成100tkm運(yùn)輸量所消耗的燃油量，單位是（升/百噸公里）；貨車的常用油耗指標(biāo)。歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)ECEECE規(guī)定百公里燃油消耗量計(jì)算方法規(guī)定百公里燃油消耗量計(jì)算方法: :百公里油耗百公里消耗混合km/h12031h/km903131ECE美國(guó)環(huán)保局美國(guó)環(huán)保局EPAEPA規(guī)定百公里綜合燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算方法：規(guī)

3、定百公里綜合燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算方法：公路循環(huán)燃油經(jīng)濟(jì)性城市循環(huán)燃油經(jīng)濟(jì)性綜合燃油經(jīng)濟(jì)性45. 0155. 01 我國(guó)：以等速百公里燃油消耗量和最高檔全節(jié)氣門(mén)加速行駛500m的加速油耗作為單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，循環(huán)工況燃油消耗量作為汽車燃油經(jīng)濟(jì)性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。循環(huán)工況：循環(huán)工況：等速百公里油耗、等加速百公里油耗、等減速百公里油耗、怠速停車1. 等速行駛工況燃油消耗量計(jì)算1 .367eetbPQ Be：燃油消耗率（克/千瓦時(shí)）,是通過(guò)等速行駛車速及阻力功率，在萬(wàn)有特性圖上（利用插值法）確定相應(yīng)的燃油消耗率。：燃油的密度，汽油取6.967.15千克/升， 柴油取7.948.13千克/升3.1.2 3.1.2 汽

4、車燃油經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算2. 等加速行駛工況燃油消耗量計(jì)算 汽車做等加速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)除了提供等速行駛所需功率外還需要提供為克服加速阻力所消耗的功。tQQQttt)(21101 .367eetbPQ 每一小段終了時(shí)油耗從從V Va1a1V Va1a1+1km/h+1km/h所需油耗所需油耗tQQQtnntn)(21)1(以此計(jì)算各個(gè)時(shí)刻單位時(shí)間油耗nniiaQQQQQ 211整個(gè)加速過(guò)程中的燃油消耗量（單位mL）daaadtdvvvS92.2521223. 3. 等減速行駛工況燃油消耗量的計(jì)算等減速行駛工況燃油消耗量的計(jì)算等減速油耗=等減速行駛時(shí)間*怠速油耗idaadQdtdvv

5、vQ6 . 332iQ：怠速燃油消耗量daaddtdvvvS92.2523224. 怠速停車時(shí)的燃油消耗量計(jì)算siidtQQ5. 整個(gè)循環(huán)工況的百公里燃油消耗量100SQQsts為停車時(shí)間3.1.3 3.1.3 裝有液力傳動(dòng)裝置的汽車燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算裝有液力傳動(dòng)裝置的汽車燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算1.液力傳動(dòng)的概述 凡是主要以工作液體的壓力能進(jìn)行能量傳遞和控制的裝置稱為液壓傳動(dòng)裝置,簡(jiǎn)稱液壓傳動(dòng). 2.汽車采用液力傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：（1）使汽車具有良好的自動(dòng)適應(yīng)性. （2）提高汽車的使用壽命. (3)提高汽車的通過(guò)性和具有良好的低速穩(wěn)定性。 (4)簡(jiǎn)化操縱和提高舒適性。(5)可以不中斷地充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功

6、率,有利于減輕排氣污染。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： (1)液力傳動(dòng)系統(tǒng)的效率要比機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)低。 (2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積和重量大,成本高。3.2 3.2 整車的節(jié)能技術(shù)整車的節(jié)能技術(shù)整車結(jié)構(gòu)對(duì)汽車油耗的影響主要有以下方面：傳動(dòng)系、汽車總質(zhì)量、汽車外形、輪胎1. 傳動(dòng)系 汽車傳動(dòng)系效率越高，傳遞動(dòng)力的過(guò)程中能量損失越小，汽油油耗越低。2.汽車的總質(zhì)量 汽車總質(zhì)量影響到汽車的滾動(dòng)阻力、坡度阻力和加速阻力，對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性影響很大。3. 汽車外形優(yōu)化汽車外形減少空氣主力對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性影響逐步明顯。4. 輪胎 輪胎結(jié)構(gòu)對(duì)滾動(dòng)阻力影響很大，改善輪胎的結(jié)構(gòu)，可以減少汽車的油耗。3.2.1 3.2.1 改進(jìn)傳動(dòng)系統(tǒng)改進(jìn)傳動(dòng)系統(tǒng)1

7、. 1. 采用多軸驅(qū)動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)軸的自由離合采用多軸驅(qū)動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)軸的自由離合自由離合器：俗稱半自動(dòng)檔，即離合器的操縱裝置由原來(lái)的踏板改成電動(dòng)或液壓裝置，駕車時(shí)不用踩離合版，與其配合的變速器仍然是手動(dòng)變速器，只是采取順序換檔，不需跳檔。節(jié)油自動(dòng)離合器的優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)油。 平均節(jié)油率7%10%，每百公里節(jié)油1.1L左右（2）消除機(jī)件空轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)其使用壽命。（3）減少行車阻力，增加汽車的滑行能力。（4）設(shè)計(jì)緊湊、結(jié)構(gòu)合理、密封性好、安全可靠、保養(yǎng)和維修方便。2. 2. 采用機(jī)械多檔位變速器采用機(jī)械多檔位變速器傳動(dòng)系匹配節(jié)能： 在汽車設(shè)計(jì)過(guò)程中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和汽車的常用行駛工況確定后，合理選擇傳動(dòng)比，進(jìn)行

8、傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配優(yōu)化，可使汽車的使用性能最大限度地發(fā)揮出來(lái)，從而改善燃油經(jīng)濟(jì)性。 傳動(dòng)系的最小傳動(dòng)比應(yīng)保證汽車能在平直良好路面上克服滾動(dòng)阻力和空氣阻力并以相應(yīng)的最高車速行駛，而傳動(dòng)系的最大傳動(dòng)比應(yīng)保證汽車能克服最大行駛阻力并具有適當(dāng)大小的最低車速。 在汽車設(shè)計(jì)過(guò)程中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和汽車的常用行駛工況確定后，合理選擇傳動(dòng)比，進(jìn)行傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配優(yōu)化，可使汽車的使用性能最大限度地發(fā)揮出來(lái)，從而改善燃油經(jīng)濟(jì)性。 傳動(dòng)系檔位越多，汽車在運(yùn)行過(guò)程中越有可能選用合適的速比，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于最經(jīng)濟(jì)工作狀況。 轎車5、6檔；大型貨車有7檔變速器；重型汽車及牽引車1016檔位。3. 3. 采用無(wú)級(jí)變速器采用

9、無(wú)級(jí)變速器 結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)變速器簡(jiǎn)單，體積更小，它既沒(méi)有手動(dòng)變速器的眾多齒輪副，也沒(méi)有自動(dòng)變速器復(fù)雜的行星齒輪組。它主要靠?jī)山M變速輪盤(pán)，就能實(shí)現(xiàn)速比無(wú)級(jí)變化。 無(wú)級(jí)變速器也是一種自動(dòng)變速器常用的三種自動(dòng)變速器：常用的三種自動(dòng)變速器：液力自動(dòng)變速器AT；機(jī)械無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器CVT；電控機(jī)械無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器AMTATAT： AT不用離合器換檔，檔位少變化大，連接平穩(wěn)，因此操作容易，既給開(kāi)車人帶來(lái)方便，也給坐車人帶來(lái)舒適。 缺點(diǎn)： （1）是對(duì)速度變化反應(yīng)較慢，沒(méi)有手動(dòng)波靈敏，因此許多玩車人士喜歡開(kāi)手動(dòng)汽車； （2）是費(fèi)油不經(jīng)濟(jì)，傳動(dòng)效率低變矩范圍有限，近年引入電子控制技術(shù)改善了這方面的問(wèn)題； （3）是機(jī)構(gòu)復(fù)

10、雜，修理困難。 在液力變矩器內(nèi)高速循環(huán)流動(dòng)的液壓油會(huì)產(chǎn)生高溫，所以要用指定的耐高溫液壓油。 另外，如果汽車因蓄電池缺電不能啟動(dòng)，不能用推車或拖車的方法啟動(dòng)。如果拖運(yùn)故障車，要注意使驅(qū)動(dòng)輪脫離地面，以保護(hù)自動(dòng)波齒輪不受損害。廣州本田老款使用的是四速AT自動(dòng)變速器，03新款改為五速AT變速器CVT： 采用傳動(dòng)帶和可變槽寬的棘輪進(jìn)行動(dòng)力傳遞，即當(dāng)棘輪變化槽寬肘，相應(yīng)改變驅(qū)動(dòng)輪與從動(dòng)輪上傳動(dòng)帶的接觸半徑進(jìn)行變速，傳動(dòng)帶一般用橡膠帶、金屬帶和金屬鏈等。 CVT是真正無(wú)級(jí)化了，它的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，體積小，零件少，與AT比較具有較高的運(yùn)行效率，油耗較低。其沒(méi)有明確具體的檔位，操作上類似自動(dòng)變速箱，但是速比的變

11、化卻不同于自動(dòng)變速箱的跳擋過(guò)程，而是連續(xù)的，因此動(dòng)力傳輸持續(xù)而順暢。 無(wú)級(jí)變速器的特點(diǎn)：（1）由于沒(méi)有了一般自動(dòng)擋變速箱的傳動(dòng)齒輪，也就沒(méi)有了自動(dòng)擋變速箱的換擋過(guò)程，由此帶來(lái)的換檔頓挫感也隨之消失，因此CVT變速箱的動(dòng)力輸出是線性的，在實(shí)際駕駛中非常平順。 （2）無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)系統(tǒng)理論上擋位可以無(wú)限多，擋位設(shè)定更為自由，傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪比、速比以及性能、耗油、廢氣排放的平衡，都更容易達(dá)到。 （3）無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)的機(jī)械效率、省油性大大優(yōu)于普通的自動(dòng)擋變速器，僅次于手動(dòng)擋變速箱，燃油經(jīng)濟(jì)性要比好很多。 S表示運(yùn)動(dòng)模式（sport）在這個(gè)檔位下變速箱可以自由換檔，但是換檔時(shí)機(jī)會(huì)延遲，使發(fā)動(dòng)機(jī)在

12、高轉(zhuǎn)速上保持較長(zhǎng)時(shí)間，使車輛動(dòng)力加大。顯然這個(gè)會(huì)造成油耗增加。 L表示低速檔，應(yīng)該和新雅閣的1，是一個(gè)意思，這個(gè)檔位時(shí)變速箱會(huì)保持在1檔而不升檔。 AMT： 在機(jī)械變速器(手動(dòng)車)原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，主要改變手動(dòng)換檔操縱部分。即在總體傳動(dòng)結(jié)構(gòu)不變的情況下通過(guò)加裝微機(jī)控制的自動(dòng)操縱系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)換擋的自動(dòng)化。因此AMT實(shí)際上是由一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)完成操作離合器和選檔的兩個(gè)動(dòng)作。由于AMT能在現(xiàn)生產(chǎn)的手動(dòng)波基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，生產(chǎn)繼承性好，投入的責(zé)用也較低，容易被生產(chǎn)廠接受。AMT的核心技術(shù)是微機(jī)控制，電子技術(shù)及質(zhì)量將直接決定AMT的性能與運(yùn)行質(zhì)量。據(jù)悉我國(guó)今后的汽車自動(dòng)檔國(guó)產(chǎn)化將重點(diǎn)發(fā)展AMT。 雙離合變

13、速箱雙離合變速箱 雙離合變速箱可以想象為將兩臺(tái)手動(dòng)變速箱合二為一，建立在單一的系統(tǒng)內(nèi)。因?yàn)樗型狡?，所以更像一臺(tái)手動(dòng)變速箱，但不同的是他用“雙”離合器控制與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的通斷，這兩臺(tái)自動(dòng)控制的離合器，由電子控制及液壓推動(dòng)，能同時(shí)控制兩組離合器的運(yùn)作。 當(dāng)變速箱運(yùn)作時(shí)，一組齒輪被嚙合，接近換擋之時(shí)，下一組擋段的齒輪已被預(yù)選，但離合器仍處于分離狀態(tài);換擋時(shí)一具離合器將使用中的齒輪分離，同時(shí)另一具離合器嚙合已被預(yù)選的齒輪，這4個(gè)動(dòng)作都是在電控單元的控制和作用下同時(shí)進(jìn)行的，因此變速反應(yīng)極快，在整個(gè)換擋期間能確保最少有一組齒輪在輸出動(dòng)力，令動(dòng)力沒(méi)有出現(xiàn)間斷的狀況。 奧迪奧迪S-TronicS-Troni

14、c雙離合變速箱雙離合變速箱 國(guó)內(nèi)在售車型：TT(6擋)、Q5(7擋)、S4（7擋)、S5(7擋) 大眾DSG之外，奧迪S-Tronic、保時(shí)捷PDK、寶馬DKG、福特Powershift、三菱SST、菲亞特DDCT、奔馳、本田等廠家的DCT 3.2.2 減小汽車行駛阻力jiwfFFFFF地面滾動(dòng)阻力空氣阻力坡道阻力加速阻力 減小汽車的滾動(dòng)阻力和空氣阻力以及坡道阻力，對(duì)節(jié)約油料，提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性很有意義。1. 減小汽車的滾動(dòng)阻力決定滾動(dòng)阻力的因素：路面狀況、行駛車速、輪胎結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑油料等。（1）路面狀況滾動(dòng)阻力：GfFf滾動(dòng)阻力系數(shù)路面類型滾動(dòng)阻力系數(shù)路面類型滾動(dòng)阻力系數(shù)良好的瀝青或

15、混凝土路面0.0100.018泥濘路面0.1000.250一般瀝青或混凝土路面0.0180.020干砂0.1000.300碎石路面0.0200.025濕砂0.0600.150良好的卵石路面0.0250.030結(jié)冰路面0.0150.030坑洼的卵石路面0.0350.050壓緊的雪道0.0300.050壓緊土路：干燥0.0250.035雨后0.0500.150（2）行駛速度對(duì)阻力影響載貨汽車：100km/h內(nèi)轎車：140km/h內(nèi)（3）輪胎氣壓對(duì)滾動(dòng)阻力的影響Raf 偏移距輪胎滾動(dòng)半徑（4）輪胎類型對(duì)滾動(dòng)阻力的影響 輪胎按照構(gòu)造分類，以目前廣泛使用的情況來(lái)分，可分為斜交輪胎和子午線輪胎兩大類。 輪

16、胎花紋的設(shè)計(jì)功用有以下幾個(gè)方面： （1）增加車輛的剎車力、驅(qū)動(dòng)力和牽引力，改善操控性和穩(wěn)定性。 （2）增加輪胎與地面的摩擦力，避免剎車時(shí)車輛的前滑和側(cè)滑。 （3）散發(fā)輪胎的熱量。 （4）降低噪音和震動(dòng)，增強(qiáng)人員乘坐的舒適性。 （5）美觀。 輪胎設(shè)計(jì)有四大要素，即輪胎花紋（表面形狀）輪胎花紋（表面形狀）、輪輪胎輪廓（整體形狀）胎輪廓（整體形狀）、輪胎結(jié)構(gòu)輪胎結(jié)構(gòu)和使用的材料使用的材料，其中花紋設(shè)計(jì)是最復(fù)雜，最難處理的，要考慮的因素很多 常見(jiàn)的花紋類型可分為：條形花紋、羊角花紋、復(fù)合花紋、塊狀花紋、 不對(duì)稱花紋、單導(dǎo)向花紋。 條形花紋條形花紋，顧名思義，就是花紋呈條狀，也可以稱為縱向花紋。該類型花

17、紋紋溝的方向與圓周方向一致。它有一下特點(diǎn)：低滾動(dòng)阻力，不易側(cè)滑，可以為汽車提供良好的操縱穩(wěn)定性能，由于行駛過(guò)程中產(chǎn)生的熱量低，可以顯示良好的高速性能，低噪音，提供良好的駕乘舒適感。 羊角花紋羊角花紋，也叫橫向花紋，該種花紋的花紋溝方向與圓周方向垂直。它有一下特點(diǎn)：胎面花紋按輪胎軸向排列。具有制動(dòng)力和牽引力大、耐切割性能、耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)，這種花紋的輪胎適用一般路面、混合路面和非正式路面，一般安裝于運(yùn)輸車輛的驅(qū)動(dòng)輪位上或者自卸車，工業(yè)車輛以及巴士后輪 復(fù)合花紋復(fù)合花紋又叫縱橫溝花紋或者綜合花紋。它兼?zhèn)淞丝v溝和橫溝花紋的優(yōu)點(diǎn)，這種花紋的輪胎胎面中央的條形花紋（縱向花紋）可為輪胎提供良好的操縱性能并

18、能防止側(cè)滑。而胎面肩部的羊角花紋（橫向花紋）為輪胎提供良好的牽引性能合制動(dòng)性能。 貨車、客車及SUV塊狀花紋輪胎塊狀花紋輪胎，它花紋溝之間都相互連接，呈獨(dú)立的花紋塊結(jié)構(gòu)。其有以下特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力強(qiáng)，缺點(diǎn)是耐磨性差，壽命短，行駛摩擦力大，易產(chǎn)生異常磨損。由于以上特點(diǎn)，這種輪胎更適合用于雪地及泥濘道路上。 不對(duì)稱花紋不對(duì)稱花紋，該種花紋的輪胎胎面左右兩側(cè)花紋形狀不同，這就造就了它有一下優(yōu)點(diǎn)：增大了轉(zhuǎn)彎時(shí)外側(cè)花紋的著地壓力，極大地提高了高速轉(zhuǎn)彎性能，并補(bǔ)足了外側(cè)花紋的耐磨性能。競(jìng)技車 2. 2. 減小汽車的空氣阻力減小汽車的空氣阻力 要減少空氣阻力，必須減少汽車的迎風(fēng)面積，使之具有合理的流線型，從而降低阻力系數(shù)；同時(shí)應(yīng)保持中速行駛。汽車外形設(shè)計(jì)對(duì)減小風(fēng)阻起關(guān)鍵作用車身造型的發(fā)展馬車狀汽車 廂型車 甲殼蟲(chóng)型 船型 魚(yú)型 楔型 子彈頭型降低空氣阻力系數(shù)的措施：降低空氣阻力系數(shù)的措施： 改善轎車前端形狀 改善后窗傾角和