提高汽车动力性的研究

I提高汽车动力性的研究摘要:汽车动力性是指在良好、平直的路面上行驶时，汽车由所受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度，是由整车的动力总成的素质决定的。动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能，代表了汽车行驶可发挥的极限能力.汽车动力性是由整车的动力总成的素质决定的，发动机在当中扮演了非常重要的角色，本文以汽车的动力性为目标，以发动机功率为切入点进行分析，提出影响发动机功率率的因素,主要为燃烧效率方面，最后从这个因素出发分别找出提高汽车驱动力的方法，并给出优化建议。关键字：汽车动力性指标；发动机功率；充气效率；排气效率；点火效率；压缩比；排量IIStudyonimprovingthevehicledynamicperformanceAbstract：Vehicledynamicsisrunningingood,straightroad,averagespeedofvehiclesfromthedecisionbytheverticalforce,canachieve,isdecidedbythevehiclepowerassemblyquality.Poweristhemostbasicperformance,themostimportantautomotiveperformance,onbehalfofthevehiclelimitcanplay.Autopowerisdecidedbythevehiclepowertrainenginequality,playsaveryimportantroleinthedynamicperformanceoftheautomobile,asthegoal,tothepoweroftheengineasthebreakthroughpointtocarryontheanalysis,theinfluencefactorsofthemainenginepowerratio,combustionefficiency,andfinallyfromthefactorswerestartingtofindmethodforimprovingvehicledrivingforce,andgivessuggestionsforoptimization.Kwords：automobiledynamicperformance;thepoweroftheengine;volumetricefficiency;exhaustefficiency;theignitionefficiency;compressionratio;capacityI目录前言................................................................11汽车动力性与发动机的关系..........................................21.1概念及参数..................................................22提高发动机燃烧能量................................................22.1提高充气效率................................................22.2优化排气系统................................................42.3提高燃油喷油量：............................................42.4提高点火效率................................................52.4.1空燃比概念及控制方式..................................52.4.2点火提前角概影响因素及调节............................52.4.3点火能量的优化........................................62.5提高发动机压缩比............................................72.6提高发动机排量..............................................7结论................................................................9参考文献...........................................................10致谢...............................................................111前言汽车的动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的一种性能。汽车是一种高效率的运输工具，其运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。这是因为汽车的动力性越好，汽车行驶的平均技术速度越高，则汽车在相同的载质量和相同的时间内完成的运输工作量越多，即运输生产率越高。汽车的动力性由以下三点评价：(1）汽车的最高车速。它是指汽车在水平良好的路面（混凝土或沥青路面）上，额定载荷以最高前进挡位行驶时，所能达到的最高行驶速度。(2）汽车的加速时间。汽车的加速能力对平均行驶车速有很大的影响，常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。(3）汽车的最大爬坡度。它是指汽车在满载时，以一挡在良好的路面上能够爬上的最大坡度的能力。近年来我国汽车产业迅猛发展，我国高等级公路里程的增长，公路路况与汽车性能的改善，汽车行驶车速愈来愈高，但在用汽车随使用时间的延续其动力性将逐渐下降，不能达到高速行驶的要求。而世界上动力性最好的汽车是美国总统的座驾，光改装费就花了1000W美金,这辆2001年最新款的卡迪拉克豪华轿车是由美国情报机构专门为新总统订做的，它设计精美，既保持了传统的外观，又富有现代气息，而且体积异常宽大，是历界美国总统专车之最。2012年日本的天籁汽车获得了-十佳发动机称号而名声大作，创造了十分可观的销售记录。由此可见国内外对汽车动力性的追求。我们都知道汽车是一个复杂的机电混合体，车身上的每一个总成都是互相联系的，缺一不可。所以提高汽车的动力性不在于汽车的某一个或两个总成，而是在于汽车的各个部件的协调与配合。而在汽车的动力传输中，发动机充当了汽车心脏的作用，是汽车动力的源泉，由此可见提高发动机在汽车的动力性研究中是十分重要的。本文围绕提高发动机做工能量这一主题详细阐述并研究了怎样提高汽车动力性的研究。21汽车动力性与发动机的关系1.1概念及参数动力性指标：最高车速，加速时间，最大爬坡度。汽车动力性指标中最高车速由发动机功率影响，相同路况，发动机功率越大最高车速也就越高；汽车加速时间和最大爬坡度是由发动机扭矩决定的，扭矩越大汽车的加速时间和爬坡能力越强。发动机功率定义为发动机单位时间内所做的功，如何提高发动机功率首先要提高发动机的做工量，而发动机的做工量由发动机内部的做工行程将燃料内能转化为机械能的多少所决定，所以，要提高发动机功率要先提高发动机燃烧效率。扭矩是使物体发生转动的力。发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽车在一定范围内的负载能力。扭矩和功率一样，是汽车发动机的主要指数之一，它反映在汽车性能上，包括加速度、爬坡能力以及悬挂等。它的准确定义是：活塞在汽缸里的往复运动，往复一次做有一定的功，它的单位是牛顿。在每个单位距离所做的功就是扭矩了。通俗点讲就是，扭矩是衡量一个汽车发动机好坏的重要标准，一辆车扭矩的大小与发动机的功率成正比。所以提高扭矩要先提高发动机功率。总而言之，提高发动机功率和扭矩都需要从提高发动机燃料燃烧产生能量的角度入手。2提高发动机燃烧能量提高发动机的能量首先要保证燃烧内提供更多的燃料和空气，其次让燃油混合气很好的燃烧，减少燃烧过程中能量的损失，达到做好的燃烧效率。2.1提高充气效率提高空气的供给就是提高进气效率，把更多的空气压入燃烧室中。配合相应的燃油喷射量让燃料燃烧更充分，释放出更多的能量，所以良好的进气系统对提高发动功率至关重要。提高空气的供给就是提高进气效率，提高进气效率的方法有很多：（1）加大空气流量，降低进气阻力。换装高流量的空气滤芯可降低发动机进气的阻力，同时提高发动机运转时单位时间的进气量及容积效率。如果想达到3更好的效果，还可将整个空气滤清器改装为滤芯外露式滤清器，俗称“香菇头”，以进一步降低进气阻力，增加发动机的进气量。（2）改变进气道形状，增加进气的空气流动速度。进气道的改进可以从形状及材质2个方面来进行。改变进气道的形状，一是为了实现进气蓄压，以供急加速时节气门突然全开之需；二是增加进气的流速。改变进气道材质，对材质的要求原则上是不吸热和质量轻。目前汽车改装最常用的是碳纤维材质，其优点是具有不吸热的特性，缺点是价格昂贵。通常赛车会同时改进进气道形状和材质，并将空气滤清器一并转移甚至干脆拆除，将进气口延伸至车外，以便随车速提高增加进（3）采用二次进气，提高容积效率。二次进气是除了从空气滤清器吸入的空气外，另外再利用进气歧管的真空压力差，从发动机PCV（曲轴箱强制通风）管路外接另一进气装置，导入适量的新鲜空气来到达到提高容积效率的目的。二次进气所能产生的动力提升效果最主要的是在节气门开度较小的低转速阶段，因为在节气门全开的高速阶段，空气大量进入使真空度降低时，二次进气装置所能导入的空气量相对来说就变得微不足道了。（4）改进节气门，提升进气效率。节气门的改进方式有2种：①通过更换动作更快的伺服电机对电子节气门进行改进；②将单节气门改为多节气门，这是针对跑车、赛车而言，改进方法是在每个进气管各自装一个节气门，这种结构也称多喉直喷式。多喉式相比与单喉式充气效率提高很大，但改进成本也较大。（5）加装废气涡轮增压装置。对于自然吸气式发动机加装废气涡轮增压装置，可以明显提升发动机扭矩及功率，使其增大20%~30%，最高可达50%。加装废气涡轮增压装置需同时加装中冷器，这是由于空气在被压缩的过程中温度会升高，影响发动机的充气效率，而中冷器可以起到冷却空气的作用。此外，加装废气涡轮增压装置的发动机一般需要将活塞更换为锻造活塞，以适应气缸压力的增加。(6)其次，更换缸盖、凸轮和配气机构，四气门缸盖可以改善进出发动机的气流并提升功率；增大气缸体积，压入更多的空气进入气缸就可以从气缸获得更大的功率；对进入的空气进行冷却，由于燃烧时空气温度越高，膨胀就越少，应尽可能地冷却气缸中的空气,在涡轮增压发动机的进气系统中安装空气温度调节4器，让空气在进入气缸之前被冷却，这样可以缩小空气的体积，让更多的空气进入；减轻零件的重量，由于活塞改变方向都会好用部分能量来改变运动方向，因此，活塞越轻消耗的能量就越少，轻零件会使发动机转的更快，提供更大的马力。2.2优化排气系统排气系统的顺畅对发动机也有很大的影响，一般排气过程中都会存在一定排气背压，顾名思意就是排气管后的压力，排气背压对发动机的动力性、经济性和排放性能都有重要影响。通常，背压增大将导致发动机燃料燃烧效率下降，经济性变差，同时动力性下降，排放也变差。减少排气系统产生的回压让进排气交替更为畅快，这也等於是变相的延长气门重叠时间，因此可增加肺活量而改变引擎的特性，进一步提升高转速的反应和马力。背压或空气阻力都会降低发动机的功率，高性能的排气系统使用排气歧管，大的尾管和气流顺畅的消音器消除排气系统中的背压。也可以采用多气门技术，多排气门可增大排气流通面积，减小排气背压，使得排气阻力小，在自由排气阶段即可排除大部分废气，同时在强制排气阶段活塞上行排气消耗功也少，因此扭矩高，动力性提高，同时缸内残余废气少，下个循环的进气量会增加，对动力性、经济性和排放都有好处。不过，回压并不是说越低越好