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汽油机汽车节油技术综述

河南机电高等专科学校

毕业设计论文

论文题目：

汽油机汽车节油技术探讨

系部汽车工程系

专业汽车检测与维修技术

班级汽检121

学生姓名杨振西

学号121602120

指导教师朱命怡

2015年4月28日

摘要

随着国民经济的高速发展，道路里程数的快速增长，我国汽车数量以几何数量级快速增长。

但国际原油价格与国内成品油的价格提高，使汽车的使用成本快速上升。

因此，通过纠正不良的驾驶方法，以及正确的保养车辆，使汽车能在最节油的状态下行驶，就成了一个十分有实际意义的课题。

在以前低油价时代，节省汽油并不受到重视，但在油价高昂的今天，如何在保证正常行驶的情况下，又能节省油料，是一个对经济和环保都有意义课题进入了21世纪，石油，成了能左右人类经济命脉的战略资源，围绕着对石油的争夺，产生过三次石油危机，每次危机到来，油价就产生一次跃升。

据估算，60%的原油都被提炼成了汽油加进了汽车的油箱中。

最新国际油价已经达到140美元一桶，昂贵的价格，使得每个人都不鸿不小心翼翼地使用每升汽油，汽车的油耗被提到了一个很重要的位置。

汽车工业的发展给世界经济带来了重大机遇和活力，但是汽车工业也带给人类不少负面的影响。

严重的汽车交通事故，能源过度消耗、浪费及环境污染，已成为制约世界汽车工业甚至人类社会可持续发展的障碍。

汽车节能与环保是目前国际性的研究热点和方向，是高新技术应用的重要领域，是汽车工业可持续发展战略研究的重要组成部分。

特在此对汽车的节油与保养进行阐述。

关键词：

节省汽油，汽车节能与环保，国际油价，社会可持续发展

ABSTRACT

Withtherapiddevelopmentofnationaleconomy, therapidgrowthof road mileage, thenumberofChina'sautomobile rapidgrowthin thenumberoflevelgeometry. Buttheinternational crudeoilpricesand domesticoil prices increase, the rapidrisein thecostofcaruse. Therefore, the driving method tocorrectthebad,and thecorrect maintenanceofvehicles, the carcantravel in themostfuel-efficient state, hasbecomeavery meaningfultopic. Before theeraoflowoilprices, savepetrol isnot valued, butin highoilprices today,howtoensurethe normalrunning condition, andcan savefuel, isoneofthe economicandenvironmentalsignificanceofthetopic are entered intwenty-firstCentury, oil, the humanresourcesstrategy abouteconomiclifeline, around the foroil, producedthe threeoilcrisis, every crisis, oilprices have jumped again.Accordingtoestimates, 60% ofthecrudeoil isrefinedinto petrol in thetankinthe car. Thelatestinternationaloilpriceshave reached $140abarrel, expensive price, sothateveryone doesnot use aliterofgasoline is hung withgreatcare, thefuelconsumptionofcars hasbeenreferredtoa veryimportantposition. Thedevelopmentoftheautomobileindustry hasbroughtgreatopportunities andvitality totheworldeconomy, but alsobring autoindustry alotofnegative humanimpact. Automobiletrafficaccident isserious, theexcessiveconsumptionofenergy, wasteandenvironmentalpollution, hasbecomethebottleneckof theworldautomobileindustry and thesustainabledevelopmentofhumansociety disorder.  Theautomobile energysavingandenvironmentalprotection isthefocusofresearch anddirectionof current international, isanimportantfieldof applicationofhightechnology, isanimportantpart of thestrategyofsustainabledevelopment oftheautomobileindustry. Saving andmaintenance ofautomobile especiallyinthis paper.

Keyword：

savegasoline,theautomobileenergysavingandenvironmentalprotection,theinternationaloilprice,thesustainabledevelopmentofsociety

目录

第1章发动机的发展历程5

1.1汽油发动机的历史及其发展5

1.2汽油发动机的未来发展趋势6

1.3新型发动机的崛起7

1.3.1首先回顾一下中国新能源汽车的发展道路7

1.3.2谈一谈我们国家在新能源汽车方面技术的进展8

第二章节能产品及节能原理11

2.1燃油节能添加剂11

2.2润滑油节能添加剂12

2.3高能电子点火装置12

2.4强制怠速节油器13

2.5空气补偿节油装置14

2.6风扇离合器15

2.7闭缸节油技术16

第三章驾驶行为与能耗的关系分析17

3.1驾驶基本要求17

3.2发动机启动与预热17

3.2.1.发动机的起动升温要求17

3.2.2正确掌握行车温度要求19

3.3车辆起步和加速20

3.4档位选择21

3.5控制车速22

3.6正确滑行23

3.6.1下坡滑行致谢23

3.6.2加速滑行致谢24

3.6.3减速滑行致谢24

总结27

致谢28

参考文献29

绪论

能源是发展国民经济的重要物质基础，随着我国改革开放的逐步深入，全社会对能源的需求量将急剧增加，依据我国能源资源状况分析，能源问题已成为制约我国国民经济发展的重要因素。

汽车作为能源消耗大户，节能问题受到了普遍关注。

随着汽车工业的迅猛发展，油料紧缺成为亚待解决的突出问题。

本文从汽车的结构、性能、使用和管理等方面对汽车的节能问题作了综合论述，说明了汽车节能技术和操作人员的节能意识是汽车节能的两大要素，并提出了许多有效的汽车节能措施。

汽车的性能对节能有着直接影响。

本文分析了汽车能量消耗原理，并提出列汽车燃油经济性的评价指标，分析已有实验的数据结果，获得了影响汽车燃油经济性的主要因素。

人们的衣食住行都离不开能源，目前世界上所使用的能源绝大部分是煤、石油、天然气等不可再生资源，随着经济的发展，这些不可再生资源越来越少，节能己引起全球的重视。

我国/十一五规划纲要指出，十一五期间单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物总量减少10%。

2007年3月5日，国务院总理温家宝在十届全国人大五次会议上又强调指出，要把节能降耗、保护环境作为转变经济增长方式的突破口和重要抓手，坚定不移地实现两个约束性指标，努力建设资源节约型和环境友好型社会。

这是贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措;是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择:

对于调整经济结构、提高人民生活质量、促进国民经济和社会健康发展，具有极其重要而深远的意义。

汽车产业的迅猛增势更是给我国石油供给带来了前所未有的压力。

预计我国汽车保有量自2005年至2020年的16年内将维持8%左右的年均增幅，2020年将达到1.4亿辆，2030年达到2亿辆左右。

预计2010年汽车耗油占石油消费总量的比重将上升到43%，2020年达57%。

汽车燃油消费的过快增长将给我国经济和社会可持续发展带来巨大压力，汽车节油是我国节能的重中之重。

第一章发动机的发展历程。

发动机是汽车的“心脏”。

汽车的发展与发动机的进步有着直接的联系发动机是汽车的动力源。

汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。

热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。

这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。

1.1汽油发动机的历史及其发展 

18世纪中叶，瓦特发明了蒸气机，此后人们开始设想把蒸汽机装到车子上载人。

法国的居纽（N.J.Cugnot）是第一个将蒸汽机装到车子上的人。

1770年，居纽制作了一辆三轮蒸汽机车。

这辆车全长7.23米，时速为3.5公里,是世界上第一辆蒸汽机车。

1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。

发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。

这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。

煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零.  

1867年，德国人奥托（Nicolaus August Otto）受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，于1878年在法国举办的国际展览会上展出了他制作的样品。

由于该发动机工作效率高，引起了参观者极大的兴趣。

在长期的研究过程中，奥托提出了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。

德国人奥姆勒和卡尔·本茨根据奥托发动机的原理，各自研制出具有现代意义的汽油发动机，为汽车的发展铺平了道路。

1892年，德国工程师狄塞尔根据定压热功循环原理，研制出压燃式柴油机，并取得了制造这种发动机的专利权。

1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机，这是汽油发动机发展的一个重要分支。

转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构，无曲轴连杆和配气机构，可将三角活塞运动直接转换为旋转运动。

它的零件数比往复活塞式汽油少40%，质量轻、体积小、转速高、功率大。

1958年汪克尔将外转子改为固定转子为行星运动，制成功率为22.79千瓦、转速为5500转/分的新型旋转活塞发动机。

该机具有重要的开发价值，因而引起各国的重视。

日本东洋公司（马自达公司）买下了转子发动机的样机，并把转子发动机装在汽车上，可以说，转子发动机生在德国，长在日本。

1.2汽油发动机的未来发展趋势 

大众FSI发动机利用一个高压泵，使汽油通过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的高压喷射气门。

它的特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。

如果稀燃技术的混合比达到25：

1以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。

通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到12：

1左右，外层逐渐稀薄。

浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。

FSI特点是：

能够降低泵吸损失，在低负荷时确保低油耗，但需要增加特殊催化转换器以有效净化处理排放气体。

下面分别详细阐述：

FSI发动机按照发动机负荷工况，基本上可以自动选择2种运行模式。

在低负荷时为分层稀薄燃烧，在高负荷时则为均质理论空燃比（14.6- 14.7）燃烧。

在这两种运行模式中，燃料的喷射时间有所不同，真空作动的开关阀进行开启/关闭。

在高负荷中所进行的均质理论空燃比燃烧中，燃油则是在进气冲程中喷射。

理论空燃比的均质混合气易于燃烧，不必借助涡流作用，因此，由于进气阻力减少，开关阀打开。

而在全负荷以外，进行废气再循环，限制泵吸损失，由于直喷化而使压缩比提高到12.1，即使在均质理论空燃烧比混合气燃烧中，仍能降低燃油耗。

进一步说，在FSI发动机中，在低负荷与高负荷之间，作为第三运行模式而设定均质稀薄燃烧，在这种运行模式中，燃油在进气冲程喷射，并且由于产生加速稀薄混合气燃烧的纵涡流，开关阀被关闭。

这时，阻碍燃烧的废气再循环（EGR）暂不进行。

与均质理论空燃比燃烧不同的是，吸入空气量超过燃油的喷射量。

如上所述，根据FSI发动机运转状态，在分层稀薄燃烧到均质理论空燃比燃烧过程中，空燃比连续变化。

因此，三效催化转化器不能够净化排放气体中的NOx。

这是因为三效催化转化器要利用排气中的HC或CO进行NOx还原反应的缘故。

在稀薄燃烧中，在排放气体中残留很多氧气，不能进行NOx还原反应。

为了使NOx吸储型催化剂获得高效功能，其温度必须保持在250-500℃范围内。

当超过这一温度范围发动机会自动转换到均质理论空燃比燃烧，并通过三效催化转化器进行废气处理。

然而这又与燃油经济性下降相关，为此，必须增加废气冷却装置。

利用这种冷却装置，排放气体通过NOx吸储型催化转化而被冷却，由于稀薄燃烧的范围宽，催化转化器的寿命也延长。

然而，NOx吸储型催化转化器会受到硫侵蚀而中毒，所以必须把汽油中的含硫量尽量降低到最少。

但是，如前所述，含硫低的汽油不是到处能供应的。

大众汽车公司采取的措施是，把催化剂反应温度提高到650°以上，从而把附着在催化剂上的硫通过燃烧而加以消除。

在高速行驶时，能够保持这样高的催化剂温度，但是，在城市内行驶时则催化剂温度下降，就不能烧除附着在催化剂的硫。

为此，通过NOx传感器监视硫附着在催化剂上的程度，根据监测情况提高排放气体的温度。

作为其措施，一般采用点火正时延迟，尽管这样做会引起燃油经济性恶化，但是为了净化处理 NOx，这是不得已而为之。

1.3新型发动机的崛起 

1.3.1首先回顾一下中国新能源汽车的发展道路。

中国新能源汽车基本上从八五时期，90年代初期，我们国家有了国家的投入开始正式在做，当年就是国家纪委立项，拿到850万块钱，当时委托清华在做，当时在做纯电动汽车的技术；在九五期间，国家投入的主体从当时的纪委变成了科技部，当时还是科委，大体上有两千万左右的投入去做示范运行，当时实际上在当时技术不是很成熟的情况下，就已经去做示范运行；当然我们国家新能源汽车比较大规模的启动还是从十五初期，现在我们科技部长万钢先生，当时还是同济大学的校长，他倡导的做新能源汽车，当时把新能源汽车从几个技术分成三纵三横，三纵就是作为纯电动汽车、混合动力汽车，燃料电池汽车；三横：

电池、电机、整车控制技术，这样来进行了发展。

并且提高到国家能源安全这样一个比较重要的角度来做这个事情，当然在十一五，当然十五就已经把这个投入，我们国家投资发展到十亿以上，十一五试图把十五成果更加实用化，大型的投资提高了20亿左右。

从后两个五年计划比较大的投入，产生的结果来看。

因为在当时提的是，我们和国外站在同一起跑线上，但是经过十年左右的发展，我们已经全面地落后，就是从整体技术上来讲，方方面面都与国外有了更大的差距，无论是在电池还是在做电机以及整车技术上，这个当然是现实，不是谁说，我跟人家同步或者什么，这个基本上是趋势，我们国家推出“十城千辆”，政府有了补贴，这样拿单子的基本上是国外的，你的电机、电池、整车控制器，自己的产品基本上拿不出来，基本上还是用国外的这些方案。

实际上我们需要反思，这十年来，这新能源发展的路，走得对还是不对，从大的方向上来讲，你是不是找到了这个新能源汽车的关键？

这个需要我们进行反思的。

1.3.2谈一谈我们国家在新能源汽车方面技术的进展

从三纵三横来谈一谈，首先电机，当然电机确实技术上还是有了非常大的进步，但是总体体现是投入不足，到现在为止，还没有形成一个能够提供在汽车上可以用的电机产品，现在还是一个样机的阶段，一个做个十台八台，没有上百台的电机的出现，因此电机主要的差距一个是效益方面，我们电机效率基本上无论是充电还是发电效率跟国外差十个百分点左右。

另外，就是它的寿命和可靠性，这些还有比较大的差距，第二个横向的技术就是电池了，电池也是一样的，到目前为止，说的厂家一些资金投入有一些了，现状还是拿不出，这个能够产业化的产品出来，因为很多企业从宣传来讲，它都说他的电池研发怎么样，但是实际上还是拿不出实际的东西来，这个电池差距主要体现几个方面，充、放电的效力，你的充电效率和放电效率跟人家有很大的差距，第二就是一致性，你充多少，有的好，有的没有，这个一致性还是有很大的差异，其他[综述 图片]的由于一致性导致的差异的可靠性或者性能优一定的差距的。

整车控制器来讲，我们国家跟国外差距小一些，整车的控制器差距小一些，基本上由于电池、电机的制约，当然使得整车集成方面存在着非常大的障碍，这个还是现状，另外一个在动力和自动变速这两个方面，我们国家变速这一块跟国外有很大的差距，新能源汽车，如果还是手动挡，这个是不可行的，现在我们有一些混合动力汽车是手动挡，混合动力汽车有混合驱动模式，还有发动机驱动模式，还有两个一起驱动模式，一个人靠手动挡怎么适应这样一个，你的驱动模式是自动变化的，而你的换挡还要手动，这个根本就是不可能实现的，所以必须要有自动变速的重力耦合器，才能实现这样一个技术。

另外三纵，混合动力汽车，从现在来讲，实际上我们过去都开发了一些混合动力汽车，并且很多混合动力汽车得到了国家的奖励，但是实际上拿出来用得时候，基本还都是不可用的，基本上是一些验收工程的东西，这样相对来说比较多，这样纯电动汽车，由于技术门槛比较低，纯电动汽车在这些里面技术门槛比较低的车，这些有一些应用，但是由于他成本问题，一次购车的成本以及它的应用的成本，是一个区域内应用的设备，主要是局限在区域用的车，不可能是一个大范围的用车。

当然燃料电池的车子，我们国家从燃料电池的汽车，也可能和国际上差距最小的品种，从燃料电池来讲也是跟国际上差距最小的，当然这个燃料电池汽车，我自己感觉也是最不实用的，由于他的成本的问题，是现有汽车的几十倍的成本，由于应用受到限制，从国外来讲也没花很大的力气在做这个事情。

从新能源汽车的前景来讲，我觉得今后的道路非常艰辛，绝不是一帆风顺的就走得通的，也不是国家拿点财政，给点补贴，或者说刺激你有一定的规模就能解决的问题，我自己的感觉就是新能源汽车假如采用目前的方案，混合动力、纯动力、燃料电池新材料来讲，新的资源来讲，假如说没有突破的话，现在新能源汽车是不可能普及应用的。

因为新能源汽车的目标当然从我们国家来讲，从世界来讲，首先是能源安全，很可能现在是放在第一位的，然后很可能才是节能，才是它的低碳，才是环保等等。

由于能源的安全，很高的成本是可能需要要做的事情，但是由于受资源的限制，因为你节能，节省了很多能源的资源，但是新能源汽车消耗的材料都是地球上稀缺的材料。

比如说做电机的，你的铜的材料，前一些日子智利发生地震，铜发生一些反弹，智利铜影响不是很大，智利地震的时候，他现在是世界上85%的铜矿在他们那里，而它的储量只有两亿吨，全球目前的储量不超过三亿吨，铜的销量我们国家去年一年是800万吨，铜金矿的储量200万吨左右，另外200万可能是回收铜产生的，但是如果做新能源汽车都是新增的铜的消耗，必须采用矿山铜用的，不是回收铜的，很可能冶炼了以后可能还要用到那个行业，新增的只有那么多储量，不可能保持普及或者增长，你做导向必须要有新的东西出来，没有新的替代铜的材料出来，新能源汽车量非常小，这个矛盾是不突出的，你等到量增大了，你的矛盾就会非常突出，现在有的铜的储量不足以支撑新能源汽车一个品种新增的一些量。

另外，你的有色材料，制造电机的有色材料也是稀缺有色材料，地球上资源并不多，真正这个电机都拿它做他的材料，以后他会受到很大的制约。

今后，假如说新能源汽车不能在制造新能源汽车的资源方面有突破的话，它的前景并不乐观，所以我在这里所说的描绘了一个相对来讲并不是很光明的前景，但是为了能源的安全，你必须要走这条路，因此这个路将会是非常艰辛的。

第二章节能产品及节能原理

一般认为，一种节油产品综合节油率可达3%一5%，具有明显的节油效果。

因此好的节能产品刘一汽车节能也是能起到好的作用的。

2.1燃油节能添加剂

汽车常时间使用后，燃油在发动机的燃料供给系统中容易产生沉积物。

在化油器或燃油喷射系统中会形成漆膜或结焦，影响化油器或喷射装置的配剂质量及功能，使其偏离设计空燃比;在气门部位结焦，会造成气门关闭不严，影响发动机的动力性和经济性。

燃油的胶状物质不容易燃烧完全，将生成积炭沉积在气缸盖、燃烧室、活塞顶部，过多的积炭沉积将导致汽缸散热不良，引起发动机爆震，不但降低了发动机的动力性和经济性，而且加大了发动机的磨损，燃油节能添加剂就是针对这些问题研制的。

据介绍，一般燃油节能添加剂的成分大致含有清净分散剂、助燃剂、减磨剂、抗爆剂、低温流动性改进剂、十六烷值改进剂等数种成分，

含清净分散剂的燃油节能添加剂能够有效地清除或减少燃料供给系统生成的沉淀物，有利于发动机的正常运转。

试验证明，使用添加清净分散剂的汽油比不加添加剂的汽油节油2%。

含助燃剂的燃油节能添加剂一般具有改善雾化和助燃作用，通过改善燃油的雾化质量促进燃油完全燃烧，助燃作用提高了可燃混合气在气缸内的燃烧速度，缩短燃烧持续时间，从而提高了发动机的循环效率，降低燃油消耗。

减磨剂能降低燃烧室中摩擦副的磨损，尤其在无铅汽油中添加该类添加剂有助于减少排气阀的磨损，提高汽缸的密封性。

含有抗爆性的燃油节能添加剂适用于汽油，能提高汽油的辛烷值，有利于高压缩比汽油机的运转。

使用时最好相应提高发动机的压缩比，并适当调整点火提前角和燃油供给系统，发动机的燃油经济性和动力性才能有明显提高

含有低温流动性改进剂和十六烷值改进剂的节能添加剂适用于柴油。

低温流动性改进剂为高分子聚合物，能吸附在柴油腊结晶表面，阻止其生长形成网状结晶，降低其凝点、倾点和冷凝点，这种添加剂在天气寒冷季节使用效果较好。

十六烷值改进剂是硝酸烷基类化合物，容易分解为连锁反应的引发剂，降低柴油的发火自燃温度从而提高柴油的十六烷值。

2.2润滑油节能添加剂

润滑油节能添加剂可分为减磨剂和修补剂。

减磨剂是指降低润滑油在边界润滑条件下摩擦系数的添加剂，它的作用主要是在金属表面形成一层润滑保护膜，避免金属凸峰间的直接接触，降低了摩擦阻力和磨损，达到节油目的。

修补剂的原理主要是通过化学作用修复被磨