发动机设计开题报告.docx

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发动机设计开题报告

机械工程学院

毕业设计（论文）开题报告

毕业设计（论文）题目：

本田燃油节能车发动机设计

学生姓名：

　刘文博　

指导教师姓名：

朱建军

专业：

车辆0801

2021年3月8日

1.课题名称：

本田燃油节能车发动机设计

2.课题研究背景：

汽车是国家科技能力体现的主要载体。

近年来国家经济普遍向好，汽车工业正进入前所未有的繁荣时期。

但中国汽车在设计风格上缺少世界水准，品牌和造型缺乏，项尖汽车外观设计和高科技性能在国产汽车的表现使我们处于一种尴尬局面。

遗憾的是年产量处于全球领先地位的中国汽车业在世界汽车舞台上却仍然扮演着“配角”。

因此，提高设计水平，形成自主开发产品的能力和中国汽车特有设计风格和品牌，将关系到汽车工业发展的全局和长远规划。

汽车工业技术市场开发中，最主要市场消费关注点就是汽车车身的设计开发，它包括概念设计和工程设计。

在整体设计中，车身占整车总成本的1／2—1／3，其更新频度高，技术进步快，是汽车产品商品性的重要标志，也是汽车开发的关键。

同时，能源危机和原材料供应目前在国内日益突出，汽车市场的旺盛引起了另一个严重问题：

有车无油。

近一段时间，广州、上海、北京等城市相继出现油荒，空车无油问题开始出现，因此开发制造省油、低油耗的汽车成了又一个课题。

基于这样一个背景，对于低油耗车身设计的课题受到研究者的重视。

3.课题研究意义：

在石油资源日益枯竭、全球石油储藏量急剧下降的背景下，我国汽车保有量却以平均每年12．07％的速度增加，我国对燃油的消费需求以惊人的快速度增长，有很大一部分依赖进口。

一方面，我国汽车节油技术的应用有限，燃油的使用效率普遍不高，汽车百公里耗油约比发达国家高20％；另一方面，机动车排放污染已经成为我国污染物的主要来源之一。

因此，汽车节油和环保问题日益突出，面对有限的石油资源和国家能源战略遇到的威胁与挑战，汽车节能与环保技术已成为汽车技术领域的研发热点。

随着近几年国家节能减排工作的不断深化，汽车节能减排已经成为社会各界的共识，也正在成为社会全体成员的共同目标。

自2004年起，中国超越了同本成为仅次于美国的世界第二大石油消耗国。

2006年，中国对进口石油的依赖增至年需求总量的47％，2006年中国的原油净进口量为13884万吨。

而在1990年一2003年的13年里，中国汽车保有量年均增长率达到12％，汽车燃油消耗在中国石油消耗中所占的比例F1益增大。

2004年，中国每一辆汽车的年均耗油是2．1吨，中国进口的原油有30％被汽车消耗，而这一比例在今后将升至50％。

从尾气排放方面，汽车排出的废气已成为城市空气的首要污染源。

据国家环保总局测算，2005年中国汽车排放污染在城市大气污染中所占比例高达79％。

因此，汽车既是耗油大户，又是排放废气的大户，抓好了汽车的节能减排，就是抓住了重点。

汽车节能减排的重要性不言而喻，考虑到当前我国的汽车节能技术发展的实际情况，除了要积极推进以混合动力、燃料电池、先进柴油、醇类汽车等为代表的新能源汽车技术的发展外，另一个推进汽车节能减排工作的措施就是大力研究开发适合我国现阶段汽车行业技术现状，并适合大量在用汽车的高性能节能产品。

节能汽车与普通汽车的结构布局相似，由发动机、底盘和车身三大部分组成。

发动机的改造无疑是攻关的重点，也是节能减排技术发展的主导性方向；底盘的设计关键在于减小摩擦损失和提高机械传动的效率；车身设计的重点在于外形美观、轻重量和较低的空气阻力系数。

查阅概况

1，节能竞技车的研发与技术研究，2009，长安大学：

车辆工程

摘要：

随着近些年来人们生活水平的提高，能源节约、环境保护问题已经渐渐受到人们越来越多的关注。

世界石油储备量的急剧减少及原油价格的不断上涨预示了节能是当代汽车发展的必然趋势。

本论文以2008年第2届Honda中国节能竞技大赛为设计背景，设计研发一款节能竞技车。

整个设计过程在满足竞赛要求的基础上，以降低整车机构复杂度从而降低整车整备质量，减小整车阻力为主要指导思想，分别对节能竞技车的转向系统、动力传动系统、行驶系统等整车各系统进行了合理的布置。

论文确定了所研发节能竞技车的总体设计方案。

对转向机构进行了设计研发，利用ADAMS软件对转向系统进行实体建模与运动校核，验证了所设计转向机构的合理性。

通过理论分析与大量的实车实验，确定了节能竞技车的动力传动系统、驾驶模式和滚动阻力系数与空气阻力系数。

在ADAMS/View环境中建立了节能竞技车的整车实体模型，基于此模型对此车的稳态转向特性和加速--滑行驾驶模式进行了仿真分析。

2，节能竞技车研发技术的研究，2008，长安大学：

车辆工程

摘要：

随着近些年来人们生活水平的提高，能源节约、环境保护问题已经渐渐受到人们越来越多的关注。

世界石油储备量的急剧减少及原油价格的不断上涨预示了节能是当代汽车发展的必然趋势。

论文以2007年首届中国本田节能竞技大赛为设计背景，设计研发一款节能竞技车。

整个设计过程在满足竞赛要求的基础上，以降低整车机构复杂度从而降低整车整备质量，减小整车阻力为主要指导思想，分别对节能竞技车的动力系统、转向系统、行驶系统等整车各系统进行了合理的方案选定和参数匹配。

设计方面利用了AutoCAD和CATIA等CAD设计软件对所设计车辆进行了整体设计和三维数字化建模。

利用ANSYS软件对所设计车架进行有限元分析，确定车架结构的合理性以及车架制作材料。

利用ADAMS软件对转向系统进行了运动学仿真，对转向梯形机构的参数进行了合理匹配。

通过大量的实车试验验证了整个设计方案的可行性，并在试验过程中对各系统参数进行了进一步的调试，得出更为合理有效的系统参数和竞赛方案。

3，，ISTICPKU-2005年1期

摘要：

再制造工程是以机电产品全寿命周期设计和管理为指导以废旧机电产品实现性能跨越式提升为目标以优质高效节能节材和环保为准则以先进技术和产业化生产为手段对废旧机电产品进行修复和改造的一系列技术措施或工程活动的总称是废旧机电产品资源化的高级形式和首选途径是贯彻科学发展观走新型工业化道路构建循环经济发展模式和实现可持续发展战略的重要途径之一在对3000台斯太尔汽车发动机再制造过程的剖析和对我国报废汽车的数量质量调研的基础上测算如果再制造工程能在废旧汽车发动机上全面实施2020年前的15年内年均可回收附加值14242236亿元年均可节电6094亿度年均可减少CO2排放667969万吨说明发展再制造工程对丰富我国循环经济的内涵促进国民经济快速持续发展具有重大而深远的意义。

4，，-

摘要：

根据现有汽车空调的制冷系统和发动机冷却水及排气系统的结构特点,结合溴化锂吸收式制冷系统的工作原理,提出将汽车排气管和发动机冷却水箱进行结构改造作为溴化锂吸收式制冷系统的发生器,代替传统的汽车空调的制冷和采暖系统及发动机冷却系统.并对该溴化锂制冷系统进行了热力计算和传热面积的计算,计算结果表明,溴化锂制冷系统充分利用了废气余热和冷却水余热,减少了汽车油耗,并且改造后的排气热交换器和冷却水箱传热面积小,结构简单紧凑。

5，，2006-2006全国摩擦学学术会议

摘要：

当今现代化汽车设计经常强调的是:

环保、节能、可靠性.这清楚的表明,在机械设计中,摆在第一位的"可靠性"似乎已不再是"首位",或者说,科学技术发达的今天,汽车的"可靠性"已不成为主要问题,通常都可以得到保证,而二十一世纪高度文明的现代化社会生活,强调健康第一,环境优化的环保要求已经成为第一共识,因此,新能源、少污染的环保汽车已成为设计、制造、使用的"首位".实现现代汽车"环保、节能、可靠性"三要求的核心关键是发动机.发动机是汽车的"心脏",它的设计要求最能集中体现现代汽车的环保、节能、可靠性三个要求.实践证明,保持发动机正常运行、可靠的传递力、运动,或者说可靠的传递功和热的发动机的摩擦到群体也与"环保、节能、可靠性"密切相关.现代汽车的设计要求,指明了汽车发动机的设计走向,同时也指明了汽车发动机轴承的发展趋势方向.对内燃机轴承而言,轴承材料、制造工艺、润滑系统是最为直接的关键技术。

6，，-

摘要：

汽车发动机排气余热回收和利用,是节能减排、环保低碳的重要能源项目.笔者依据螺壳结构原理,利用排气余热回收,进而提高能源的综合利用效率,来实现发动机排气消音又换热的功能。

7，，ISTICPKU-

摘要：

回顾了内燃机的发展历程，并对为降低内燃机排放而采取各种动力的汽车进行分析，指出燃油汽车仍具有很大的发展前景。

论述了汽油机从化油器式直至均燃直喷式的发展历程，并阐述了它们各自的优缺点；指出了柴油机为达到提高功率密度、降低燃油消耗及改善环境的目的应采取的措施。

8，，ISTICPKU-

摘要：

针对陆路交通主力军——汽车发动机的尾气余热白白浪费的现象,拟研究开发一套基于蓄能器原理的汽车发动机尾气余热回收存储与利用系统.利用设计的双循环特殊蓄能器对汽车运行过程中尾气排放管道壁产生的热量进行回收,将其转化为液压能储存在恒压蓄能器中,并设计一套与之相配的液压传动回路,利用回收的液压能作为车辆起动和制动的动力源.系统在实现节能的同时,也使汽车尾气余热回收利用的方式更加多元化和实用化。

9，， -

摘要：

研究在汽车汽缸内参与燃烧、降低汽车动态排放和节约燃油新技术。

开发汽车发动机前燃式PRL（铂、铑、铼）节能催化应用技术和装置。

指导实现PRL（铂、铑、铼）催化剂和供给燃烧装置的产业化。

大幅降低我国汽车尾气排放指标，符合我国及国际新的汽车排放检测标准，环境保护作用巨大。

10，，-

摘要：

随着我国经济的发展,汽车产业成为国民经济的重要方面.而作为汽车"心脏"的发动机技术的发展演变则越来越受到业界人士的广泛关注.本文介绍了汽车发动机的发展史,并从节能减排技术、汽车的动力性等方面阐述了汽车发动机在未来发展的主要趋势。

11，，-

摘要：

能源和环保是当今世界与汽车有关的两大热点问题。

现代汽车的发展趋势是动力好、操作方便、行驶安全、乘坐舒适，并且更重要的是节能、环保，汽车制造技术的发展必然要适应这一发展方向。

发动机电子控制技术是汽车发动机的核心，正在快速发展中，呈现了电脑化、智能化、网络化趋势。

12，，2003-东南大学：

精密仪器及机械

摘要：

随着世界范围内环保与节能意识的增强,研究与开发"清洁燃料"汽车成为当今重要的课题.该论文以跃进汽车集团实际科研项目为依托,研究新一代燃气发动机电控系统机理及设计方法,对于合理利用能源,降低排放污染,实现汽车的高效、节能和环保具有重要的理论意义和工程应用价值.该论文取得的研究成果主要有:

1.对燃油发动机燃料系统进行改建,以LPG代替汽油进行工作.在匹配蒸发调压器、混合器、节气门阀体等燃气装置的基础上,增加了氧传感器、转速传感器、温度传感器、进气歧管压力传感器、节气门位置传感器、燃气流量调节阀、废气再循环阀等器件,完成了LPG燃料电控系统的软件和硬件设计,系统结构合理,功能齐备,可靠性好、应用机型广.2.研究与开发了空燃比控制系统,采用开环与闭环相结合的控制策略:

燃气发动机在起动、怠速、大负荷、全负荷工况时处于开环控制模式,控制器通过对燃气供给量的调整,保证发动机获得最佳性能;在部分负荷时,采用基于H<,∞>混合灵敏度设计方法的空燃比闭环控制器,将空燃比精确控制在理论值附近,在环境、温度发生变化和长期使用的情况下,仍能保证控制系统具有良好的性能.3.开发了带冷却装置和线性EGR电磁阀的废气再循环控制系统,通过大量实验获取了发动机各种工况下的最佳废气再循环开度MAP,在保证燃气发动机动力性能及经济性能的情况下,最大程度地降低了NOx排放量.采用递推最小二乘算法（RLS）,并以EGR位置传感器信号为反馈,对MAP进行在线优化,使在磨损、电压波动等误差存在的情况下,仍能保持废气再循环的控制效果.4.研究点火提前角与LPG发动机性能和排放的关系,获取各种工况下LPG发动机的最佳点火提前角,实现了基于RBF神经网络的点火系统优化,提高了发动机的性能.5.为了提高LPG汽车的性能,对提高发动机的压缩比进行了研究,并完成了总功率对比试验和负荷特性试验.对单燃料LPG汽车NJ6400GHR2的整车排放性能,整车动力性能进行了试验研究.采用电控系统后,整车的排放指标优于欧洲Ⅱ号排放法规的要求.该论文的研究成果已通过江苏省科学技术成果鉴定（苏科鉴字[2002]第1114号）,并已投入使用。

13AndersFolkesson,ChristianAndersson,PerAlvfors,MatsAlaküla,LarsOvergaard，ReallifetestingofaHybridPEMFuelCellBus，EnergyProcesses,DepartmentofChemicalEngineeringandTechnology,RoyalInstituteofTechnology,Teknikringen50,SE-10044Stockholm,Sweden，DepartmentofIndustrialElectricalEngineeringandAutomation,LundUniversity,Lund,Sweden，BusChassisPre-DevelopmentDepartment,Scania,Sweden，Availableonline4March2003.

Abstract

Fuelcellsproducelowquantitiesoflocalemissions,ifany,andarethereforeoneofthemostpromisingalternativestointernalcombustionenginesasthemainpowersourceinfuturevehicles.Itislikelythaturbanbuseswillbeamongthefirstcommercialapplicationsforfuelcellsinvehicles.Thisisduetothefactthaturbanbusesarehighlyvisibleforthepublic,theycontributesignificantlytoairpollutioninurbanareas,theyhavesmalllimitationsinweightandvolumeandfuellingishandledviaacentralisedinfrastructure.

ResultsandexperiencesfromreallifemeasurementsofenergyflowsinaScaniaHybridPEMFuelCellConceptBusarepresentedinthispaper.Thetestsconsistofmeasurementsduringseveralstandarddutycycles.Theefficiencyofthefuelcellsystemandofthecompletevehiclearepresentedanddiscussed.Thenetefficiencyofthefuelcellsystemwasapproximately40%andthefuelconsumptionoftheconceptbusisbetween42and48%lowercomparedtoastandardScaniabus.Energyrecoverybyregenerativebrakingsavesup28%energy.Bussubsystemssuchasthepneumaticsystemfordooropening,suspensionandbrakes,thehydraulicpowersteering,the24 Vgrid,thewaterpumpandthecoolingfansconsumeapproximately7%oftheenergyinthefuelinputor17%ofthenetpoweroutputfromthefuelcellsystem.

ThebuswasbuiltbyanumberofcompaniesinaprojectpartlyfinancedbytheEuropeanCommission’sJouleprogramme.ThecomprehensivetestingispartlyfinancedbytheSwedishprogramme“DenGrönaBilen”（TheGreenCar）.A50 kWelfuelcellsystemisthepowersourceandahighvoltagebatterypackworksasanenergybufferandpowerbooster.Thefuel,compressedhydrogen,isstoredintwohigh-pressurestainlesssteelvesselsmountedontheroofofthebus.Thebushasaserieshybridelectricdrivelinewithwheelhubmotorswithamaximumpowerof100 kW.

HybridFuelCellBuseshaveabigpotential,buttherearestillmanyissuestoconsiderpriortofull-scalecommercialisationofthetechnology.Thesearerelatedtodurability,lifetime,costs,vehicleandsystemoptimisationandsubsystemdesign.Averyimportantfactoristoimplementanautomotivedesignpolicyinthedesignandconstructionofallcomponents,bothinthepropulsionsystemaswellasinthesubsystems.

摘要

燃料电池产生的低量的排放，如果有的话，是一种在未来汽车上作为主要的动力来源最有前途的内燃机替代品。

城市巴士可能将是第一个燃料电池应用于商业的车辆。

这是由于城市公共汽车有高度的公众可见性，他们对城市地区的空气污染有很大意义，他们在重量和体积上有很小的限制，并且加油是通过一个集中的基础设施来操作。

从现实生活中测量在斯堪尼亚混合质子交换膜燃料电池概念车上的能量流得到的结果和经验显示在这张纸上。

该测试包括在几个标准工作循环上的测量。

燃料电池系统和整车的效率被介绍和讨论。

与标准的斯堪尼亚汽车相比，燃料电池系统的净效率大约低40%，而概念车的燃料消耗介于42和48%之间。

再生制动能量的回收可节省28%的能量。

像巴士的气动开门、悬挂、制动系统以及液压助力转向、24伏电网、水泵和冷却风扇等子系统，消耗燃料输入大约7%的能量或者燃料电池系统17%的净功率输出。

在一个项目中，由多个公司制造的汽车的部分资金由欧洲委员会的焦耳方案提供。

来自瑞典的方案“登克ö钠bilen”（绿色汽车）资助了综合测试的部分经费。

一个50kwel的燃料电池系统作为电源而高电压电池作为能源缓冲器和功率助推器。

压缩氢燃料存储在两根安装在巴士车顶上的高压不锈钢容器里。

巴士有一个带轮毂电机的串联混合动力传动系统，其最大功率为100千瓦。

燃料电池混合动力公交车有很大的潜力，但仍有许多问题需要在全面商业化技术之前优先考虑。

这些关系到耐久性，寿命，成本，车辆和系统优化和子系统设计。

一个非常重要的因素，关系到实施所有组成部分的设计和施工中的汽车设计政策，在推进系统以及子系统也一样。

14NadaZamel,XianguoLi，Lifecyclecomparisonoffuelcellvehiclesandinternalcombustion，DepartmentofMechanicalEngineering,UniversityofWaterloo,Waterloo,OntarioN2L3G1,Canada,Received13July2006;receivedinrevisedform1August2006;accepted12August2006,Availableonline20September2006

Abstract

TheobjectiveofthisstudyistoputforwardafullanalysisoftheimpactofthedifferencebetweentheCanadianandAmericanenergyrealitiesonthelifecycleoffuelcellvehiclesandinternalcombustionenginevehicles.Electricityisamajortypeofenergyusedinthetransportationsector.Electricityisneededintheproductionoffeedstockoffuel,theproductionofthefuel,theproductionofthevehiclematerialandtheassemblyofthe

vehicles.Therefore,itisnecessarytoinvestigatetheimpactoftheelectricitymixdifferencebetweenCanadaandtheUnitedStates.Intheanalysis,thelifecycleofthefuelconsistsofobtainingtherawmaterial,extractingthefuelfromtherawmaterial,transportingandstoringthefuelaswellasusingthefuelinthevehicle.Fourdifferentmethodsofobtaininghydrogenwereanalyzed;usingcoalandnuclearpowertoproduceelectricityandextra