汽车新能源与节能技术:汽车节能技术PPT教学课件.pptx
智能电动汽车系列精品教材汽车新能源与节能技术
项目三汽车节能技术
工学任务一先进发动机技术智能电动汽车系列精品教材
学习目标231知道发动机节能的途径和影响因素能描述分层燃烧系统的原理、结构特点、工作模式、典型车型能描述可变气门正时及升程系统的结构特点、工作原理、典型车型4能描述可变进气歧管系统的原理、结构特点、工作模式、典型车型
学习目标675能描述可变气缸系统的原理、结构特点、工作模式、典型车型能描述可变压缩比系统的原理、结构特点、工作模式、典型车型能描述发动机增压系统的原理、结构特点、工作模式、典型车型8能描述混合动力节能系统的原理、结构特点、工作模式
本任务阐述影响汽车发动机节能的因素,以及汽车发动机提高充量系数、稀薄燃烧、废气涡轮增压、燃油喷射与电子控制系统等节能技术和节能原理。了解这些技术系统的结构,明确其工作原理,掌握其节能的基本原理。资讯一发动机节能的途径
1.先进发动机技术概述从节能的观点看,既要提高发动机热效率,又要设法使发动机轻量化,并使发动机具有更高的可靠性和更长的使用寿命。从环境保护角度看,为了减少有害排放和燃烧噪声,除了改进工作过程外,还必须和降低燃油消耗率同时考虑,以取得满意的折中。例如,降低NOx排放的措施,不一定能降低微粒排放,相互之间也存在矛盾。在较低的喷油压力基础上,提高喷油压力可以改善混合气质量,提高燃烧速率,从而降低柴油机的微料排放,但又使NOx排放增加。因此,采取某些措施提高发动机的性能的同时,要全面分析,综合考虑,不能顾此失彼。此外,发动机只是汽车的动力来源,汽车的经济性既取决于发动机自身的经济性,还依赖于发动机与整车的合理匹配,这是改善整车行驶经济性的关键环节之一。
2.发动机节能的影响因素1)发动机轻量化 发动机轻量化是节能的重要方面,不仅节约了金属材料,降低了制造成本,而且整车的质量减小、油耗减少。2)提高发动机的热效率 发动机节能是汽车节能的关键,其核心是提高发动机的热效率,而提高热效率的关键是减少发动机各个工作过程的损耗。发动机循环受到各种损失和因素的影响,材质具有不同的成分、比热容、分子数和不同的温度分解特性等,直接影响发动机工作过程的组织和热效率;由于在换气、传热、时间、燃烧、涡流和节流、泄漏、机械传动等方面存在不可避免的损失,发动机实际热效率远小于理想循环的热效率。
3.提高发动机的充气效率 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与在进气行程下能够充满气缸工作容积的气体质量m0的比值。通过以下方式来提高发动机的充气效率。1)减少进气过程的流动损失发动机进气系统包括空气滤清器、进气管、进气道、气门与气门座,其中气门座处的流通截面积最小,截面变化大,气流损失也大。
(1)增大进气门直径,选择合适的排气门直径。(2)采用小气门,增加气门的数量。(3)减少气门处流动损失。(4)缩小发动机的活塞行程S与气缸直径D的比值(S/D值),S/D变小可使活塞平均速度减小,增大缸径,还可采用大的气门直径,提高充气效率。为了减少进气系统的流动损失,可采取以下措施
2)减少整个进气管道的流动阻力 进气管道包括进气管、进气道、中间冷却器和空气滤清器,通过减少这些部件的阻力来提高充气效率。3)合理选择配气相位 在进气门和排气门开、闭的四个阶段中,进气门提前角、排气门滞后角、气门重叠角对充气效率均有较大的影响,如图3-1-1所示。图3-1-1配气相位图
4)提高发动机的压缩比 发动机排量相同的情况下,选择较大的压缩比,不仅能获得较大的热效率,而且燃料的使用也更经济。从提高发动机的热效率的角度看,发动机的压缩比越大越好。但压缩比过大,汽油机会产生爆燃。5)提高发动机的热效率 发动机将燃料的化学能转换为机械功率的过程,是影响发动机动力性和经济性的关键环节。转换效率越高,燃油的消耗率越低,输出功率也就越高。发动机的热效率由缸内热力的循环过程和缸内工质两大因素决定。
发动机的热损失主要有以下几方面。(1)工质向外传热的损失约占总热量的6%。(2)换气损失。为使循环重复进行,必须进、排气。(3)早燃损失及后燃损失。燃烧始点的相位相当重要,汽油机通过调整点火提前角,柴油机则通过调整供油提前角来控制这一位置。(4)不完全燃烧损失。不完全燃烧损失是指空气、燃料混合不良,燃烧组织不善而引起的燃料热值不能完全释放的损失。它不包括混合气过浓、部分燃料不能参与燃烧的那部分损失。(5)缸内流动损失。缸内流动损失是指压缩、燃烧、膨胀过程中缸内气流形成的损失。