汽车节能技术

汽车节油技术由于世界范围内石油资源的短缺，节约使用石油产品，已马为人们的共识。目前，节油技术在汽车设计、制造以及使用方面已得到了广泛的应用，并朝着多元化的趋势发展。让人记忆犹新的1973年石油危机，曾触发石油价格上升4倍以上，从此汽车业开始了降低燃油消耗量的长期努力。到目前为止，节油技术在汽车设计、制造以及使用方面已得到了广泛的应用，并朝着多元化的趋势发展。我国对提高燃油经济性早已提出要求，各汽车厂商及使用者在降低油耗上也做了相当的努力，获得了可观的成果。新出台的《汽车产业发展政策》明确提出：汽车及相关产业要注重发展和应用新技术，提高燃油经济性。随着我国《汽车燃油经济性标准》的颁布实施，汽车生产者和使用者不得不就如何降低燃油消耗而进一步采取对策。下面就国内外降低汽车燃油消耗量的途径加以综述及分析，讨论降低汽车燃油消耗量的方法与潜力。1优化汽车设计，实现节油1.1优化燃烧系统设计内燃机技术的发展在很大程度上与燃烧技术的发展密切相关。燃烧室结构是影响燃烧过程的主要因素，它涉及到活塞顶和缸盖的形状，火花塞的位置，进、排气门的尺寸和数量，以及进气口的设计等一系列问题。设计者对燃烧室形状、燃烧室布置以及喷射系统进行了优化设计，具体目标是：a)在全部工况下都能实现快速、稳定、连续的燃烧；b)在油门全开时有高的容积效率；c)由燃烧室壁传走的热量损失少；d)排放污染物低；e)抗爆燃性能好。1.2优化供油系统设计现代内燃机向着提高功率、改善燃油经济性和符合环境保护法规的方向发展，供油系统可以通过以下几个方式来提高燃油效率。a)彩用增压技术。这样不仅能提高发动机功率，还能降低燃油消耗和减少有害排放物。b)改善燃油经济性。为达到这一目的，车用柴油机越来越多地采用直喷燃烧系统，并要求较高的喷油压力和喷油率。c)精确控制喷油过程参数。随着电控技术在供油系统中的广泛应用，实现了内燃机在每个工况点上对喷油过程参数(喷油定时、喷油率、持续时间)的控制，从而达到了最低油耗，控制了排放污染和噪声污染，使供油系统达到最佳化。1.3优化传动系统设计汽车的机械损失主要包括运动部件摩擦损失和驱动功率损失，这两大类损失约占总机械损失的90％以上，发动机附件所耗功率占发动机总功率的12％左右，其中冷却风扇消耗的功率为5％～10％。目前，某些汽车上装用一种带有离合器的风扇，它随水温的变化而改变工况。该措施可降低燃油消耗6％左右。此外，还可以在降低运动副的摩擦系数和提高传动效率方面做文章，即主要通过减少活塞组、曲轴与连杆、配气机构、传动系统、各驱动装置的机械损失来实现。另外，使用时在润滑油中添加各种减摩剂，也可使各运动副摩擦系数降低。目前使用的减摩剂主要有二硫化钼、石墨和有机钼、有机硼、GRT、YGC节能减摩剂等，还有一些摩擦改进剂，如磷酸脂、硫磷酸钼、油酸环氧脂等。1.4采用新材料，促进节油由于汽车质量的大小影响到滚动阻力、爬坡阻力与加速阻力，因此汽车质量与其燃油消耗有着极为密切的关系。一般说来，当汽车每减轻lkg时，每升汽油可多行驶0.011km，如果该车行驶10万km，则减轻1kg可节省1lL汽油，若减轻500kg，则可节省燃油5500L。德国专家称：如果汽车减轻质量10％，则可降低油耗8％～9％，汽车行驶所耗能量为78%。由此可见，汽车轻量化与节省燃油的关系是十分密切的。1.5改善车体设计空气阻力与汽车的外形尺寸、空气阻力系数和速度的平方成正比，通常汽车速度越快，空气阻力也越大，从而消耗在克服空气阻力上的功率也就越多。所以，无论是对轿车，还是对载货汽车来说，都应在车体设计上尽可能地减少空气阻力。1.6滚动阻力的轮胎实现节油车轮滚动阻力与路面、车速、轮胎的构造、材料和气压有关。发动机输出功率的约30％～40%用于克服轮胎的滚动阻力。子午线轮胎是早已为国内外公认的一种可以减小滚动阻力的轮胎。据专家计算，如果美国所有载货汽车都改用子午线轮胎，每年可减少油耗700万t左右。1.7发动机柴油化提高节油率汽油发动机的热效率为20％～30%，柴油发动机为30%～40%。如能广泛地使用柴油机，将会节约大量燃料。柴油机的优点还在于它可以使用纯度比较低、价格比汽油便宜的柴油作燃料。据统计，将汽油机转换为柴油机，每升燃料的行程里程平均可增加35％，同样质量和功率相同的柴油机与汽油机相比，油耗可降15％～25％。因此，各汽车制造商都积极地增加柴油车的比重，目前绝大多数商用车都装备柴油机，而各汽车厂商提供的装有柴油机的轿车、旅行车也日益增多，如宝马、奔驰、奥迪、丰田、本田、马自达等都在全力开发并推出环保型柴油车。在欧洲，轿车柴油化的比例已高达40%，且有不断上升之势。2汽车诊断与检测技术现代技术特别是微电子技术极大地促进了汽车诊断与检测技术的发展，实践证明，如能及时地借助诊断设备对汽车状态进行诊断，使汽车技术状况经常保持良好，对于节约能源、环境保护和交通安全具有重要意义。资料表明，如能定期诊断汽车废气，并及时对汽车排放加以限制，可使被查汽车油耗降低5％左右；相反，点火系统如在有故障的情况下工作，则油耗最大可超过标准的80％左右。3节油技术的合理选用3.1按功效选用根据节油技术的功效选择适当的节油技术，如在节省柴油方面，若发动机工作以重负荷为主，可选用重负荷工况区段节油效果好的节油技术，如乳化柴油、惯性增压等。若发动机工作以中轻负荷为主，则可选用整个工况区段都具有节油效果的节油技术，如磁化柴油等。如果从提高发动机功率角度选择。可选用惯性增压、磁化柴油、进气喷水等。如果从环保要求选择，可选用磁化柴油、乳化柴油等。3.2按季节选用高温、干燥的季节，可选用能够强化冷却的一些节油技术，如进气喷水、乳化柴油等，而在低温、潮湿的季节，则不宜采用上述技术。风冷发动机、废气涡轮增压柴油机往往热负荷高，发动机容易过热，影响工作效率和可靠性，可选用有强化冷却作用的节油技术。鉴于汽车对排放污染要求较高，其发动机可选用减少排放污染效果突出的节油技术，由于汽车对防火安全要求较高，可选用具有一定安全防火作用的节油技术(乳化柴油等)。3.3按地域选用不同的地域特点，导致不同的甚至相反的节油技术选择。这主要表现在南方的炎热和北方的寒冷上。南方温度高，一些兼有强化冷却作用的节油技术效果较好；而北方寒冷，则宜选用具备预温加热的燃油系统。这不仅可以收到节油的良好效果，还可解决发动机的高温散热不良或低温起动困难的问题。4正确地调整和保养汽车有利节油对汽车的调整和保养，会影响发动机的性能与汽车的行驶阻力，所以对油耗有相当大的影响。发动机及其附件有故障或失调，以及发动机过热、过冷都会影响发动机的功率，使油耗增大。此外，前轮定位的正确与否、轮胎气压是否符合规定、制动间隙与轮毂轴承松紧度以及传动系各箱体内润滑油质量好坏等均会影响燃油消耗率。一般驾驶员常用滑行距离来检查汽车底盘的技术状况，经正确调整与保养、技术状况良好的汽车，行驶阻力小，滑行距离大大增加。5提高驾驶员的技术水平促进节油提高驾驶员的技术水平也是降低汽车燃油消耗量的重要途径之一，驾驶员要遵守汽车使用保养手册的规定。如冷却液的温度对油耗有着重大影响：水温过低时要比最佳水温油耗多10％～14％，当水温高于最佳水温时，油耗也将增大5％～10％。美国一家公司所做的一项试验表明，汽车燃油大约有30％消耗在最初行驶的8km或更少的行程之内。据俄罗斯有关部门统计，不同熟练程度的驾驶员驾驶同一辆汽车，其油耗差可达20％～25％。6使用添加剂，调整燃油品质，实现节油。最近，国内外已研制出应用纳米技术的汽油微乳化剂，使用时只需将该微乳化剂以适当比例加入汽油即可。试验表明，此措施可降低油耗10％～20％，增加25％的动力性，污染物排放也大有下降。综上所述，降低燃油消耗与汽车的动力性、排放状况、结构设计、车身选型、新技术和新材料以及使用条件等各方面均有密切的关系。可以说，探讨如何降低燃油消耗的途径在一定程度上反映了汽车设计制造水平和汽车运用管理的先进程度。在此值得一提的是，无论是汽车的设计制造人员还是汽车的维修使用人员，都应不遗余力地去挖掘降低燃油消耗的潜力，把寻求改善汽车燃油经济性的实用方法作为长期的目标。我们相信，随着新材料、新技术的发展，并通过广大汽车设计、制造人员的不懈努力，汽车节能技术必将有一个更大的发展和提高。