節(jié)能車創(chuàng)意書改發(fā)動機

第三屆東風小康科技活動月節(jié)能汽車競技大賽作品創(chuàng)意書作品名稱： 指導老師： 參賽學生： 王淵遠、周世東、王志遠、孫晨晨、宋玉洋年月曰一.概述為響應黨提出的建設“資源節(jié)約型和環(huán)境友好型”社會，響應“節(jié)能環(huán)保，低碳生活”的時代號召，在東風小康的大力支持下，機電與汽車工程學院在南岸校區(qū)舉辦“東風小康”節(jié)能車競技大賽，為本院學生提供了一個展示車輛知識和機械技術的舞臺。二?整體設計思路為實現(xiàn)汽車在行駛過程中減少油量消耗，減少廢氣物排放的目的，我們關于節(jié)能車的設計整體的思路是減輕車輛的自身重量，簡單化汽車的部分結構，充分考慮在行駛過程中加速燃油消耗的因素，加以改進。同時，對于沒有充分利用的能量進行回收再利用，例如：發(fā)動機在工作過程中釋放的熱能。三?發(fā)動機的相關改進設想在整個汽車的設計中，發(fā)動機是最關鍵的部分，所有動力的來源就是發(fā)動機，因此我們需要對發(fā)動機進行一定的改裝，優(yōu)化設計，以提高燃油的利用率，并減輕發(fā)動機的重量。以下是我們參考以往Honda汽車節(jié)能大賽作品提出的一些設想：因為不知道發(fā)動機的具體型號，所以我們就兩種類型的發(fā)送機給出不同的方案。對于化油器式發(fā)動機，首先浮子室的油面高度要相對調(diào)低一點，浮子室內(nèi)燃油是通過主量孔進入化油器喉管和空氣混合形成可燃混合氣，適度調(diào)低液面是為了減少壓差。主量孔分固定式和旋針可調(diào)式兩種。如果是固定式主量孔可以在量孔內(nèi)纏繞一兩根較細的銅絲線，以較少燃油通過量。對于旋針可調(diào)式，參考網(wǎng)上的方案先把旋針擰到底，然后逆時針方向旋轉一周半左右，合理的調(diào)低混合氣濃度。但是為了發(fā)動機工作穩(wěn)定，汽車加速時不能出現(xiàn)頓挫感和化油器回火，我們需要在車輛調(diào)試時確定具體的實施方案。方案二：優(yōu)化供油和點火系統(tǒng)由于化油器式的發(fā)動機的進氣管道的喉管很狹窄，空氣流動阻力比較大，充氣性非常不好因此輸出的功率也不大,而且油氣混合的也不好，最重要的是發(fā)動機在不同使用工況油氣混合比例固定不能達到最佳的混合比例，發(fā)動機的經(jīng)濟性較差，還有化油器在進氣管內(nèi)留有相當?shù)挠湍?，這對于降低油耗非常不利；以及發(fā)動機火花塞點火提前角是固定的，不能達到最佳燃燒效果等一些列缺點，非常不利于充分發(fā)揮燃油的效能，故我們希望改善這些缺點，而優(yōu)化發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)是最佳的選擇。供油系統(tǒng)：如何改善供油系統(tǒng)呢？我們將采用電子控制裝置.取代傳統(tǒng)的化油器來

控制發(fā)動機的供油過程（即制作一個電動噴射系統(tǒng)）。同時我們也會用電子裝置控制火花塞的點火。通過這兩部分的優(yōu)化將是化油器式的發(fā)動機效仙輔住置傳惑器）〔凸輪軸隹置傳廳器）便氣滾量傳感鞫讎氣壓力條猶器）帯氣門住置傳惑謝（＞卻液溫度傳惑器〕輸入回路隧氣溫度傳惑器）（氧傳磬器）（X火開關信號｝（車速傳磬器）『%仙輔住置傳惑器）〔凸輪軸隹置傳廳器）便氣滾量傳感鞫讎氣壓力條猶器）帯氣門住置傳惑謝（＞卻液溫度傳惑器〕輸入回路隧氣溫度傳惑器）（氧傳磬器）（X火開關信號｝（車速傳磬器）『%I/O接口 CPU噴油系統(tǒng)的組成圖/D轉換醫(yī)MMoARR出路主繼電器*點開汽油機電噴系統(tǒng)以及優(yōu)化點火系統(tǒng)就是通過各種傳感器將發(fā)動機的溫度、空燃比.油門狀況、發(fā)動機的轉速、負荷、曲軸位置、車輛行駛狀況等信號輸入電子控制裝置.電子控制裝置根據(jù)這些信號參數(shù).計算并控制發(fā)動機各氣缸所需要的噴油量和噴油時刻,將汽油在一定壓力下通過噴油器噴入到進氣管中霧化。并與進入的空氣氣流混合，進入燃燒室燃燒，從而確保發(fā)動機和催化轉化器始終工作在最佳狀態(tài)。當然在實現(xiàn)這一過程的時候，我們要分別考慮啟動時和啟動后噴油量的控制。首先，在啟動時,ECU根據(jù)軸位置傳感器信號（轉速低于300r/min）、節(jié)氣門位置傳感器信號（怠速觸點閉合）及點火信號（ST）,判定發(fā)動機處于啟動狀態(tài)后，按啟動程序噴油。同時根據(jù)冷卻液溫度傳感器信號，確定基本噴油量。由于轉速很低，轉速的波動也很大，因此這時空氣流量傳感器所測得的進氣量信號有很大的誤差。因此在發(fā)動機起動時，ECU不以空氣流量傳感器的信號作為噴油量的計算依據(jù)，而是按預先給定的起動程序來進行噴油控制。ECU根據(jù)起動開關及轉速傳感器的信號，判定發(fā)動機是否處于起動狀態(tài)，以決定是否按起動程序控制噴油。當起動開關接通，且發(fā)動機轉速低于300轉/分時，ECU判定發(fā)動機處于起動狀態(tài)，從而按起動程序控制噴油。起動時噴油持續(xù)時間由冷卻液溫度傳感器信號確定：溫度越低，噴油時間越長；溫度越高，噴油時間越短；起動時噴油持續(xù)時間由冷卻液溫度傳感器信號確定：溫度越低，噴油時間越長；溫度越高，噴油時間越短；(首)啊辱筠蔣wte隔坯而在發(fā)動機啟動后噴油量總量二基本噴油量+噴油修正量+噴油增量。由空氣流量（進氣壓力）、發(fā)動機轉速和實驗設定的空燃比計算，確定基本噴油量。根據(jù)進氣溫度、大氣壓力、癢傳感器反饋信號和蓄電池電壓計算來確定噴油修正量。同時還要依據(jù)點火信號、冷卻液溫度和氣門位置（開閉速率）信號計算來確定噴有增量。點火系統(tǒng)：ECU根據(jù)曲軸位置傳感器提供的曲軸位置信號，判斷出發(fā)動機的活塞位置并且根據(jù)信號頻率計算出發(fā)動機的轉速值，再通過電控燃油噴射系統(tǒng)的節(jié)氣門傳感器（或空氣流量器）確定負荷的大小從而對發(fā)動機的運行工況作出比較精確的判斷。根據(jù)發(fā)動機的轉速和負荷的大小CPU從存儲單元中查找出對應此工況地點火提前角和點火初級電路導通時間，由這些數(shù)據(jù)對電子點火器進行控制從而實現(xiàn)精確控制。另外微機系統(tǒng)還可以根據(jù)其它影響因素對這兩個因素進行修正實現(xiàn)點火系統(tǒng)的智能控制。因點火提前角對發(fā)動機的工作影響較大，因此對點火提前角控制就成為點火系統(tǒng)控制的重點?；旌蠚鈴狞c燃、燃燒到燒完有一個時間過程，最佳點火提前角的作用就是在各種不同工況下使氣體膨脹趨勢最大段處于活塞做功下降行程。這樣效率最高，振動最小，溫升最低。點火提前角二初始點火提前角+基本點火提前角+修正點火，初始點火提前角取決于結構形式，并由曲軸位置傳感器的初始位置決定，一般在上止點前10度；基本點火提前角式發(fā)動機的最主要點火提前角，是設計點火系統(tǒng)是確定的，是綜合油耗，轉矩，排放和爆震等因素確定的；修正點火提前角是為了適應發(fā)動機的狀態(tài)以便獲得更好的經(jīng)濟性修正的，比如暖機修正、怠速修正。點火系統(tǒng)結構圖輕量化設計缸頭缸頭上有一部分是護張緊鏈輪的，防止?jié)櫥蜑R出，這一部分厚度大，占用不少質(zhì)量，采用較薄較輕的鋁片做一個防護罩，不僅能起到防止?jié)櫥蜑R出的作用，還能減輕質(zhì)量。缸體缸體是為活塞提供合適工作場所的部件，在不影響發(fā)動機工作性能的前提下，把缸體四周的散熱片切除。變速箱由于變速箱里的原裝齒輪較重，而且較多，因此變速箱是摩托車發(fā)動機中最重的一部分。如果可以把它去掉或減輕，那對發(fā)動機整體輕量化的影響很大。且提高內(nèi)燃機的機械效率方面主要靠合理選定各種熱力和結構參數(shù)，靠結構、工藝上采取措施減少其摩擦損失及驅(qū)動水泵、油泵等附屬機構所消耗功率以及改善發(fā)動機的潤滑、冷卻來實現(xiàn)。變速箱的作用是提供不同的傳動比并兼有改變傳動方向的作用?？紤]到節(jié)能車的行駛只用一個檔位就能實現(xiàn)（只要傳動比合適），因此可以把它全部去掉。并采用一定厚度的鋁板焊接在曲軸箱下部，一方面充當?shù)鬃?，另一方面還能作為油底売，儲存潤滑油。但如果說發(fā)動機的檔位難以拆卸，又或者說不能拆卸，那么，我們就將反過來做一個換擋機構，以實現(xiàn)對檔位的控制,從而更好地控制車輛的行駛狀態(tài)。對于這個換擋機構，我們計劃利用杠桿的原理，將換擋機構做到方向盤上，以實現(xiàn)駕駛員對檔位更方便的調(diào)節(jié)。能，節(jié)能車可以完全以蓄電池作為其電源。因此發(fā)動機里的勵磁線圈可以拆除，這樣不會影響發(fā)動機的點火、工作，還能降低整體質(zhì)量，較好。四?車身外形的設計在汽車行駛過程中阻力很大一部分來自空氣阻力，而且隨著速度的增加，阻力也會成倍增長。為減小阻力對汽車的影響，我們采取流線型的車身設計以減小風阻系數(shù)。由于接觸CATIA的時間不長，因此車身的具體設計目前無法具體給出，我們在網(wǎng)上找到與我們設想相近的設計在此給出以作 參 考

料的選擇上，為遵循輕量化原則，同時考慮到材料的表面的粗糙程度，在運動過程中的變形也會對汽車行駛過程中的阻力產(chǎn)生影響，因此，通過上網(wǎng)查詢數(shù)據(jù)進行對比我們選擇以pc作為車身的制作材料。BCDEIFGHIJ1KLMN|01FQ1F：sTUV1塑料名稱代號流動性屈眾強度拉伸磺度收縮率吸水率線膨脹系數(shù)產(chǎn)品精度原料價格相對密度彎曲強度壓縮強度斷裂伸長率沖擊強度缺口沖擊強度洛氏硬度熱變形溫摩擦系數(shù)透光率氧指數(shù)2丙稀睛、丁二稀、苯乙晞_般35--620.3^0.80.2^0.458398001.0569693---607R65----U58618iq氨基樹脂AF34氯化聚龍CF'490.50.0141.4656960---1301.6---2.2990.38壞氧樹脂EF'39035T1聚三剰氯乙烯F3較差37<0.015.821151980.38035>95T\聚四氟乙烯F4較差27.6<0.0110.52.1821132332.72880.1396%>9520聚四氟乙烯増強F4+20SGF17.5<0.017.132.2621172071.80.3-可聚全氟乙丙烯F46鞍差32<0.015.82.11551219037R110198>95iq高密度聚乙烯（廿力士）HDFE較好22--30272^5.0<0.0112.5571500.951110>50040^70R707820TT\高抗沖聚苯乙烯（不脆膠）HIPS200.2^0.60.23.4^2178001.053.5TTl碾質(zhì)聚氯乙烯HPVC較差45.70.6-1.00.07-0.4541.510020.52.2---10.6D75-D85憑晶聚合物LCP0.00631514牴密度聚乙烯LDFE較好7^151.5■---5.0<0.0122672000.923428>65080^90R4550201T1改性聚苯醴HPP0iq|聚酰.胺6PA6較好740.6^1.438.34150001.1412070338.3Ml14580.6TH聚醍胺6増強Px^6+：：iO%GF1100.3^0.71.12.231.372103761901F1聚酰胺66PkGG較好800.8^1.53.4^3.674160001.1513060399.5Ml18600.5lTl聚酰胺66増強PA66+30%GF1890.2-0.80.5-1.331.38262310224820~1聚芳硯PASF910.81.83.61.37121126132438.7MHO27420聚對苯二甲醱丁二醇酹PBT550.440.099.2160001.3185200^3004.3M726622~1聚對苯二甲酸丁二醇酹増強PEIT+3O%GF1370.20.072.731.5319647.8R12122023~1聚磁酸脂〔防彈膠）PC610.50.157.23190001.282789020M801330.37939S聚確酸脂増強PC+30SGF較差1320.20.12.731.45170125<58M9014625l聚讎離酮PEEK103101.311138714535261聚離酮FEB：8.418527~1聚齟酮酮PEKK1021.344028~1FES850.60.255.51.14891108029612.1M9821088%聚對苯二甲酸乙二醇奮PET781.80.26101.381155047090%（滌綸（的確凍））PET+30%GF1240.2~0.90.052.931.6196380R120215酚醛塑料（電木粉）PF385%聚脫亞胺PI1000.750.331.382051665343600.36聚甲基丙烯酸番（莊加力）PMMA_般55^770.2~0.80.34731.191101302.5~621M11810093%17.3聚甲醛共聚（賽鋼）共聚POM_般621.5~3.50.218.5140001.419811065M801100.31聚甲醛共聚增強共聚POM+25%GF1302.631.6118286163聚甲醛均聚均聚POM_般701.5~30.257.551.439012776M94124聚丙烯（百折膠）PP較好291~2.50.018573000.95045>2000.5RSO^llO1020.5118聚丙烯增強PP+30%GF0.4?0.80.054聚苯離PPO較差760.70.0343320001.0611460127R1191730.39聚苯硫離增強PPS+40%GF137<0.12<0.0533870001.62041.376R13226044聚苯乙烯（硬膠）PS較好500.4?0.70.058375001.05105115216M65?908590%20PSF較差750.60.225.131.241289850?10031014.2M169185聚氨齧PU軟質(zhì)聚氯乙烯SPVC10.5^20.51.5~2.50.251665001.48.886%超高分子里聚乙烯UHMWPE30^502~3<0.0112.50.941110>500>100R38950.1920醋酸纖維表較好五?車架的設計關于車架的結構設計我們給出的設計草圖如下：\g3密O“楊氏彈性模 量（GNmT）拉伸強度(MPa,N/mm入2)優(yōu)點缺點珞鉬鋼7.9200-207834以上加工性好；沖擊的吸收性能好；焊接容易；價格便宜容易生銹；金屬的疲勞顯著（應力集中引起的金屬疲勞）鋁合金（6000系）2.6-2.969-79100以上（無熱處理）246以上（有熱處理（T6））可以制作重量輕的車架；長時間使用外觀不怎么變化；耐腐蝕性好；焊接性好鋁是彈性率及剛性低的材料；需要進行熱處理鋁合金（7000系）230以上（無熱處理）597以上（有熱處理（T6））鈦合金4.3-5.180-130685以上可以制作輕量而強度大的車架；不生銹騎感好成本價格高純鈦4.5116碳纖維1.5-1.670-200X可以制作重量輕的車架；沖擊吸收性好；可以制造各種形狀的車架復雜的應力計算難于更改尺寸會發(fā)生老化鎂合金1.741-45重量最輕；加工性好鎂的楊氏彈性模量（決定剛性的因素）比鋁低許多，要增加其剛性管的直徑要大，這可能會影響對空氣的阻抗

在選材方面，因為考慮到汽車輕量化的同時還要滿足強度要求，所以在骨架的材料方面經(jīng)過對比考量我們決定選用鋁合金，而在輪軸的選擇上我們則選用鋼材質(zhì)來制作。我們之所以這么做是因為考慮到鋁材在焊接的時候?qū)夹g要求較高，其存在以下幾點困難①鋁合金焊接接頭軟化嚴重,強度系數(shù)低，這也是阻礙鋁合金應用的最大障礙；②鋁合金表面易產(chǎn)生難熔的氧化膜（A1203其熔點為2060°C），這就需要采用大功率密度的焊接工藝；③鋁合金焊接容易產(chǎn)生氣孔；④鋁合金焊接易產(chǎn)生熱裂紋；⑤線膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生焊接變形；⑥鋁合金熱導率大（約為鋼的4倍），

相同焊接速度下，熱輸入要比焊接鋼材大2?4倍。為保證車輛在行駛過程中的穩(wěn)定因此在輪軸的材料選擇上我們?nèi)匀贿x用較重的鋼材。六?驅(qū)動方案為了使結構簡單化，結構更加穩(wěn)定，我們選擇后一輪驅(qū)動方式（前一輪后兩輪的結構穩(wěn)定性相對要差很多，而前兩輪后兩輪的結構又過于復雜且增大了摩擦，怎加了能量消耗），轉向由前兩輪控制轉向。在結構上卻足夠簡單，更進一步的節(jié)約了能量的消耗。相關轉向結構的設計選用阿卡曼整體式梯形結構轉向裝置。其原理是轉向橫拉桿的長度比前軸短，形成梯形結構，這樣，在車輛轉彎時，內(nèi)側車輪的轉向角度就會略大于外側輪的轉向角度，且前輪的轉角中心落在后軸軸線的延長線上。qq阿卡曼式轉向示意圖在轉向機構的具體設計上，我們采用最簡單的四桿機構從而實現(xiàn)前

七?車輪的選擇在車輪的選擇上因為我們選擇了前兩輪后一輪的驅(qū)動方式，因此在后輪輪胎的選擇上我們會選擇抓地力相對較好的輪胎，而前輪因為只起到轉向的作用，所以應選用摩擦力較小的輪胎。根據(jù)以下的相關數(shù)據(jù)：同時參考下圖中展示的路面阻力系數(shù)與輪胎氣壓的關系及胎面花紋與阻力的關系，我們可以考慮在前輪選用速度性抓地性卜■■■■Rolling*****Weight■■■■■■■■■■無速度性抓地性卜■■■■Rolling*****Weight■■■■■■■■■■無ttStRollingWeightHardpack?Loose■…Soft???高壓光面輪胎，從而減小路面阻力系數(shù),高壓光面輪胎，從而減小路面阻力系數(shù),以達到減少能量消耗的目的。在后輪選用顆粒狀花紋以增加后輪與地面之間的摩擦力，最大限度的使動能有效化，避免動力浪費。相關輪胎的具體尺寸的選擇則以以下數(shù)據(jù)為基礎，SizePlyPatternMaxload/kgPres&ur田心卜LoadIndexSpeedRatinigSectionWidthiDiameterWeighit/kgQTYFOBQIMGDADDS40-HQ11R22.516A1662B0Q3150850148.i'144Ml279105453.5272142128S54.514211R24.516A1662B003150S50149/146Ml279110456.52SD143123857.5143315/S0R22.520T1SB/T17636504000850156/153L3121107664.5228他T298J671632S5/S0R22.51ST18B/T17G31503550S50152^148L2931104460>250他1238J61149385/G5R22.520T1B64500900160Kass1072761S512R22.518T17GJT18931503550850152^148Ml30010S4652^8167128S6817412.00R2420T168412545M850160/157J3