汽车节能技术调查研究解读（精选五篇）

第一篇：汽车节能技术调查研究解读

引言

大家知道，汽车工业的飞速发展是人类文明的一大骄傲。与此同时，汽车对能源的消耗和废气的排放也日渐成为人类发展的一大障碍。汽车工业对可持续发展应做出的贡献就是减少油的消耗量、降低排放。采用先进科学的节能措施减少汽车废气对大气的污染、改善人类生态环境、节省石油资源。随着国家节能政策的逐步实施，国家对汽车燃油经济性标准的要求越来越严格，同时随着燃油价格的持续上涨，消费者对汽车产品的燃油经济性也越来越关注。除了汽车保有量增加这个原因外，造成我国汽车燃油消耗量巨大的另一个原因是我国的汽车技术整体比欧美、日本等发达国家落后10～20年。欧洲的柴油机技术和美国、日本的混合动力汽车的研制成功以及可替用燃料的不断研制，把汽车能耗进一步降低，而我国老旧车比例高达25%,汽车每百公里平均耗油比发达国家高20%以上。我国现在行驶的乘用车很多是从国外引进的上世纪80年代的车型。即使是最近几年生产的汽车节油技术的采用也非常有限。随着当前我国国民经济和汽车工的快速发展以及由此带来的能源消耗和环境问题的日益突出，交通节能减排工作的重要性不断增加，而汽车节能减排则又是其中的重要组成部分重要性不言而喻。考虑到当前我国的汽车节能技术发展的实际状况除了要积极推进以混合动力、燃料电池、柴油、醇类汽车等为代表的新能源汽车技术的不断发展外，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以及适合大量在用汽车的高性能汽车节能产品[1] 能源和节能的概念

《中华人民共和国节约能源法》中规定了能源和节能的概念。能源，是指煤炭、原油、天然气、电力、焦炭、煤气、热力、成品油、液化石油气、生物质能和其他直接或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源。节能，是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理的利用能源。节能是国家发展经济的一项长远战略方针[2] 汽车能量消耗的主要因素

汽车依靠发动机发出的动力，通过传动装置推动汽车前进，而发动机是依靠燃料,在气缸内燃烧，放出热量，使燃气的温度和压力增加，体积膨胀，推动活塞做功而获得动力。在此过程中，燃料燃烧后只有一小部分能量转化为有用功，其余大部分以不同形式分别损失在发动机本身和汽车传动装置中。汽车能量转换时的损失情况，可分为以下三点： 3.1 热量转变为机械功时的损失

燃料发出热能的损失，主要是排气、散热、漏气等造成的。发动机工作时气缸内热量的利用程度，用指示功率表示，它是指气体膨胀推动活塞在单位时间内所做的功。指示功率=（推动活塞做功的有效热量）/（燃料总热量），上式说明，推动活塞所做功的有效热量越多，发动机的指示功率越高，则热量损失越少。一般四行程汽油机的指示功率为0.25-0.35，热量损失达65%-75%；柴油机的指示功率为0.4左右，热量损失达60% 3.2 指示功率转变为有效功率时的机械损失

发动机工作时活塞所承受的力，经过连杆使曲轴旋转，经飞轮输出动力。由于部分指示功率要消耗在发动机本身的摩擦损失上，所以从飞轮上实际输出的有效功率要小于指示功

率。为表明发动机指示功率的利用程度，可用机械效率表示。机械效率=（有效功率）/（指示功率）汽油发动机的机械效率约为0.7-0.9，说明发动机的功由活塞经曲轴到飞轮时，摩擦损失达10%-30%。表3-1为柴油机和汽油机热量分配表。

3.3 有效功率转变为汽车传动功率时的损失

发动机发出的有效功率，经过传动装置传到驱动轮时，由于一部分有效功率损失在传动装置中，所以驱动功率又小于有效功率。为表明有效功率的利用程度，可用传动效率来表示。传动效率=（驱动轮功率）（有效功率）/不同车辆的传动效率大约为80%-95%，即有5%-20%的有效功率消耗于传动装置中。直接档因为是动力直接从中间轴传递，在变速器内部不经过齿轮传递，所以光从传动效率应来说，直接档比其它档位稍高。发动机及附件能耗占60%，克服空气阻力 3 的能量占21%，能量转化为机械能传到轮胎，用于克服轮胎滚动阻力做功的能量占13%。汽车节能的关键是降低热能损失和降低摩擦。目前重点开发，推广的汽车节能技术

4.1 混合动力技术

混合动力汽车技术具有非常突出的节能效果，技术相对成熟，而且在国际上已经实现产业化和商业化。此外，混合动力技术对所有以内燃机为动力的汽车，具有普遍的适用性，具有几乎可以实现在任何节能技术的基础上，进一步大幅度提高节能效果的可能性。因此，国家应重点支持混合动力技术的开发、产业化和推广应用。根据技术的难易程度，建议首先在城市公交客车上自主研发开发和推广应用混合动力技术，然后，利用自主研发和引进技术相结合的方式，在轿车上应用混合动力技术。建议实现混合动力汽车的产量占汽车总产量的5%以上。为此，国家需要在以下一个方面，予以支持：混合动力汽车用电池技术与专用电机的开发和产业化；发动机电控技术与电机控制技术的开发和产业化；整车性能优化控制技术与制动能量回收技术的开发和产业化；在起步阶段，给予混合动力汽车适度的政策激励[4] 4.2 高效汽油机，柴油机技术

内燃机的技术进步是汽车节能的关键。在内燃机节能技术方面，国家应重点支持以下几个方面：汽油机缸内直喷技术及稀薄、分层燃烧技术；柴油机高压喷射技术（如：高压共轨燃油喷射技术等）；柴油机多次喷射技术；可变气门正时技术；废气涡轮增压技术；可变气缸技术。

4.3 高效载重汽车及其发动机技术

我国目前载重汽车品种短缺，技术相对落后。发展高效的载重汽车，是在现代物流高度发展的形势下，提高运输效率，降低车用能源消耗的重要措施。因此，国家应重点支持载重车用大功率高效率柴油机的开发和产业化工作，以及系列化载重汽车的开发和产业化。4.4 轿车，轻型车的柴油化技术

柴油化是实现节能的重要途径，随着汽车进入家庭的步伐加快，轿车和轻型车等燃油消耗非常可观。建议国家应重点支持，轿车和轻型汽车柴油化的工作，应关注以下两个方面：轻型高速柴油机技术的研究开发；车用柴油品质的提高和质量保证；整 车轻量化技术，整车轻量化是汽车节能的重要措施，应积极开展新型高强度、轻质材料（如：镁合金、非金属材料等）的研究和应用工作[5] 注重发动机结构

发动机的油耗对汽车的油耗有决定性的影响，而发动机的油耗取决于发动机的结构。发动机的压缩比高、有完善的供油系统及合理的燃烧室形状、采用电子点火系统等都能降低发动机的比油耗[6]。下面就以上几方面对比油耗的影响逐一分析： 5.1冷却系对热效率的影响

发动机中通过缸壁传给冷却水的热量,在各过程中的比例大致为膨胀过程70%-80%,排气过程15%-20%,压缩过程5%-10%。可见冷却损失大部分发生在膨胀过程中，此过程的温度和压力下降，造成发动机的功率损失。发动机的工作温度，对发动机的热效率有很大影响。发动机启动时，由于水温较低，燃油雾化不良，发动机不能正常工作，加之低温时机油的黏度较大，摩擦损失功率增加，这些都会使油耗增加。发动机启动后，有的驾驶员怕熄火，求升温快，往往加大油门，这不仅严重浪费燃油，而且增加了发动机的磨损。为了节省燃油和保护发动机，应待发动机水温升到40°C以上才能起步行驶。温度20°C时，汽油的蒸发率为50%，而在30°C时蒸发率为75%。发动机温度过低，燃料蒸发性差，混合气雾化不良，油滴增多，各缸进气不均匀，混合气偏稀，不易燃烧或火焰传播速度减慢，燃烧不充分，因而油耗增加。

发动机温度过高，空气热膨胀过大，降低了发动机的充气系数，破坏了空燃比，使混合气偏浓，燃料燃烧不完全，也导致燃料消耗增大。

发动机工作温度过高或者过低不但使燃料消耗增加，也会导致发动机磨损增加，使用寿命受到影响。如果温度太高，会造成发动机的早期磨损。

经理论计算和长期实践证明，发动机正常工作的温度是：水箱出口处水温在75-85°C范围内（水温表的温度保持在80-90°C之间），发动机舱内温度保持在30-40°C。供给发动机的燃料所放出的热量，在发动机中经过一系列复杂的过程，只有20%-35%转变为有用功，而其余的热量将随废气、冷却介质等不同途径排出发动机。向发动机供给的燃料所放出的热量恒等于转变为有效功和各散失的热量之和，称为发动机的热平衡。发动机热平衡各部分组成的值是随发动机转速和负荷等情况的改变而变化，所以掌握好行车温度，减少不必要的热量损失，对汽车节油有着很重要的影响。发动机的工作温度对油耗的影响非常大，为了使发动机有合适工作温度，现在通常采用风扇离合器，适时调整发动机的工作温度[7] 5.2发动机换气过程对油耗的影响

换气过程可以用充气效率和换气损失来评价。改善换气过程的目的，是使充气过程中充气效率提高和换气损失减少。目前，汽车用发动机的最高转速为，汽油机7000r/min，柴油机5000r/min。发动机高速运转时，换气过程的持续时间大大缩短，工质流速明显提高，换气损失也会增加，影响混合气形成和燃烧，使发动机性能恶化。所以，换气过程对发动机的性能影响很大，改善换气过程主要通过以下几方面：

首先是进、排气门，时面值是评价气门流通能力的参数，其定义为气门的瞬时开启截面积在气门开启期间内的积分。传统的发动机通常采用一进一排的两气门结构。增大气门直径可以扩大气门流通路截面积，提高充气效率.在两气门结构中，进气阀盘直径可达活塞直径的45%-50%，气门与活塞面积之比为0.2-0.25，进气门比排气门一般大15%-20%；但由于受到结构限制，进一步增大比列已经很困难。为了进一步增大进气门流通截流面积，普遍采用多气门技术。多气门中应用最多的是四气门，即两个进气门和两个排气门。此外，三气门和五气门也可见到。一般情况下，四气门较容易布置驱动机构，此种结构的进气门流通截面积可以提高30%-50%，充气效率的提高使发动机的功率得到明显提高，经济性也有所改善。多气门（四气门或五气门）技术还具有易实现可变技术、单个气门运动件质量减小、有利于发动机高速化等优点。对于低速工况而言，由于气体流速相对较低而减弱了缸内工质的运动，可能会带来不利的影响，但可以在发动机低速工况下通过关闭某一进气道来实现加速气流运

动，获得需要的气流形式与涡流强度，这便是进气系统的可变技术。

其次是配气机构，配气机构的基本功能是在运动惯性力许可的前提下，尽可能的提高气门的流通能力，即提高气门的时面值。由于运动惯性力与配气机构的运动质量以及运动加速度有关，改进配气机构主要是减小配气机构的运动质量、摩擦阻力以及优化凸轮型线等，以更有利于配气机构的高速化。

进、排气道的改进也是减小进、排气系统阻力的重要措施之一。进气道不仅要保证高的流通性能，而且还要满足发动机组织工质运动的要求。例如，直喷式柴油机中，常通过进气道产生一定强度的进气涡流，以提高可燃混合气的形成，改进燃烧。这就要求对进气道进行特别的设计。排气道的改进不仅可以减小排气系统的阻力，对增压机还可以提高废气可利用程度。

此外，进、排气系统中的空气滤清器、排气消音器、以及催化转化器等，在保证主要功能的同时，要尽量降低气体流动阻力，减少对换气过程产生不良影响。

合理确定配气定时，对于实现一个完善的换气过程，进而提高发动机性能是十分重要的。由于不同的发动机工况对应着不同的最理想配气定时，最理想的情况是实现配气定时随发动机工况变化而实时调节。“柔性配气定时”，即在各种工况下通过电控实现最优的配气定时，是今后发展的方向之一。

配气定时通过进、排气门开闭时刻和开闭时间的长短来控制，通常是延迟进气门关闭、提前打开排气门，反映到发动机曲轴转角上即进气迟闭角和排气提前角。为了获得最佳的发动机性能，在发动机高转速和大负荷下希望进气迟闭角和排气提前角加大，有较大的气门升程和较大的气门叠开角；而在低转速和小负荷下，则希望进气迟闭角和排气提前角较小，有较小的气门叠开角。轿车上普遍采用这种可变气门正时技术。

汽油机工作时进入气缸的是可燃混合气体，绝热指数与混合气的浓度有关。较浓的可燃混合气的绝热指数较低，因而发动机的热效率也低。反之，当可燃混合气变稀时，绝热指数的数值增加，发动机热效率也将提高，这便是采用稀薄燃烧的理论依据。适当调稀可燃混合气，能明显降低燃油的消耗[8] 5.3 发动机负荷率影响

发动机负荷率通常是指发动机阻力矩大小。发动机克服阻力矩必须消耗燃油，增加负荷就意味着增加发动机每个工作循环的供油量。汽油机是通过节气门位置来控制，柴油机是通过喷油泵齿条位置来控制（非电控发动机），因此我们把汽油机节气门不全开或柴油机喷油泵齿条位置小于标定功率位置时，称为部分负荷。反映到整车上，当加速踏板踩到底时，发动机为全负荷，加速踏板部分踩下时为部分负荷。发动机的比油耗随发动机负荷的变化而变化，在负荷率约为80%-90%时比油耗最低，低负荷和全负荷时比油耗都增加。

在发动机负荷低时，由于功率利用率低，燃油消耗率增加。若希望汽车的动力性好，则要求发动机的功率、扭矩大。但是在一般行驶时，由于路况较好，车速也受到一定限制。这就可能使大功率的发动机经常处于小负荷工况下运转，造成燃油消耗增加。据统计，在平路上以常用速度行驶时，往往只利用同转速下发动机最大功率的50%-60%，只占发动机最大功率的20%左右。汽车空载低速行驶时，发动机功率利用更低。因此，在满足车辆动力性要求的前提下，不宜装用功率过大的发动机。在合适的道路条件下，利用拖挂和半拖挂汽车运输，可提高发动机的负荷率，使燃油消耗率下降[9] 以上分析侧重于乘用车，特点是整车总质量变化不大。载货汽车主要是侧重于整车的载货能力，整车匹配不能完全按照以上分析进行。若按照上面原则，传动系统传动比取得太小的话，虽然整车的油耗有可能降低，但是整车的超载能力会降低，驾驶过程中会出现加速缓慢，爬坡无力等问题。载货汽车的传动系取值要综合车辆使用的情况具体分析 完善车辆结构

整车燃料经济性的高低，除了受发动机本身影响外，整车匹配和整车状态的调整也对经济性有很大的影响。结合我们的试验数据，下面就整车的匹配、轮胎的选用、风阻的降低和整车质量几个方面来分析车辆结构对汽车燃料经济性的影响。整车传动系统匹配的目的是，在满足传动系统的扭矩匹配、空间布置、重量要求和符合行业标准及法规要求的同时，使整车的动力性和燃料经济性达到最佳状态[10]。6.1 变速箱

变速箱是改变汽车速度的。发动机的转速相同时，不同档位，车速不同，档位越高时车速越高。对于同一档位，车速越高，相应的发动机转速就越高，整车油耗就高。不同档位，油耗是不一样的。使用低速档时，发动机的后备功率大、牵引力大，功率利用率低，油耗要高于高速档的油耗。不同的汽车，油耗不同，但用高速档比低速档油耗低，这个结论是不变的。

多档变速箱是降油耗的方式之一。变速箱档位数增加，其速比级差减小，可选择合适的变速箱速比，使发动机的负荷率在80%-90%最大功率范围内，提高了发动机的动力性，此时发动机的比油耗也最低，又减少整车的燃料经济性。发动机过低负荷和全负荷时比油耗都将会增加。6.2 后桥

在动力系统其它参数不变的条件下，若要选定最佳主减速器传动比，通常做出燃油经济性—加速时间曲线（此曲线通常呈C形，称之为C曲线）。由于后桥速比增大时，整车的动力性提高，油耗增加；相反，整车动力性下降，油耗降低。6.3 轮胎

由于发动机输出功率的30%-40%消耗在轮胎的滚动阻力上，而轮胎变形阻力占其滚动阻力总值的90%以上（轮胎空气阻力、轮胎与路面滑动阻力占10%左右）。轮胎工作气压直接关系到汽车行驶的安全性和经济性。对于同一车辆，轮胎气压降低，则其轮胎半径减小，同时滚动阻力系数增大，整车的油耗就升高；气压升高，轮胎的滚动阻力系数减小，整车的油耗就降低，由于与地面的接触面积减小，对路面的压力增大。可见，根据轮胎负荷，适时地调整轮胎气压，是减小滚动阻力、降低油耗的有效措施。

在垂直载荷作用下，轮胎被压缩的程度或径向变形量称为轮胎的下沉量。当气压一定时，作用在轮胎上的负荷，直接影响到轮胎的变形程度，轮胎工作气压应与负荷能力相适应。单轮负荷比双轮负荷高5%。在实际应用中，不能简单地按照轮胎标准或者使用说明书规定的气压充气，而应当在适当范围内合理的选择。若要提高车辆的负荷能力，可适当提高轮胎的工作气压（该气压不能超过规定的最大负荷）。相反，若车辆负荷小，可以适当减小轮胎气压，但要注意行驶速度。在负荷一定时，轮胎工作气压过高，下沉量小，地面接触面积缩小，单位面积所受的力增加，从而加速了胎面中部的磨损，缩短了轮胎的使用寿命，但是在此情况下，滚动阻力小，有利于降低燃油消耗；轮胎工作气压过低，下沉量增大，胎面边缘负荷增大，胎肩早期磨损，增加了滚动阻力，这对节油、节胎都不利。因此，应选择最佳的轮胎工作气压，一般取 9 轮胎压缩系数为10%时的气压。轮胎的最大负荷，是指在一定速度等级下，轮胎所能承受的最大负荷。当使用速度与负荷能力相适应，并符合相应的气压标准时，就能发挥轮胎的综合性能。在实际使用中，若保持最高车速在速度等级以内，则可相应增加轮胎的负荷，这时应适当提高轮胎工作气压。若高于规定的速度等级，应相应减小负荷。特定条件下需要超载时，应当减速行驶。若轮胎使用因素（负荷、车速、道路、运输距离等）中某一因素发生变化，则要求相应的改变轮胎工作气压。轮胎摩擦、扭曲变形产生的热量，这些热量都来自发动机的输出功，产生的热量越高，消耗的燃油就越多。所以应通过调整轮胎气压和轮胎花纹，降低轮胎的工作温度，达到节油的目的。为了减小轮

胎的滚动阻力，降低整车的油耗，一些车型上使用了宽体单胎代替双胎结构。这样，既可以降低滚动阻力，又能降低整车重量，从而降低整车油耗。养成良好的驾驶状况和驾驶习惯

驾驶员的驾驶习惯和驾驶技术的熟练程度也是降低汽车油耗的重要原因，同一辆车，在相同的使用条件下，不同的驾驶员操作时，整车油耗相差很大。在汽车运行的整个过程中，驾驶员操作技术对汽车的节油的影响是贯穿始终的，驾驶员从启动、起步、换档、转向、加速、减速、制动、停车的各环节都起到了很重要的作用。为了点滴节油，在汽车行驶的过程中，改变油门开度，一定要轻踩缓抬，随时控制好油门，在行车过程中，驾驶员操作要按照如下进行：熟练操作程序，做到“八个不”，即起步不耸、换档不响、转弯不歪、刹车不栽、车速不超、会车不抢、空转不轰、停站不偏；熟悉经济速度，做到安全节油行驶；使用合理的安全滑行方法；熟悉道路状况，正确配合道路外形，灵活的、小心地选择行驶道路；正确掌握使用制动器前的车速，防止紧急刹车；不能使汽车在低速长期行驶；掌握好车上各种仪表的显示，特别是水温表，温度指示不能过高或过低，润滑油压力要保持正常；加强业务学习，熟悉所驾驶的汽车性能和结构；加强基本功，做到“十二练”：即起步练平稳、换档练配合、平路练省燃油速度、上坡练换档、下坡练刹车、转弯练方向、倒车练正确选择、夜间行驶练灯光、会车练安全礼让、抛锚时练排除故障、方向练稳准、雨雪行车练防滑。

驾驶员只要做到以上几点，在保证行车安全的前提下，整车的燃油消耗将会大幅度的降低。结论

随着全球对环境保护重视程度的提高，汽车的环保问题日渐突出；同时伴剧了我国在这方面的压力。众多汽车厂家也纷纷展出了自己最新研究开发的节能汽车。目前，在汽车节能技术上重点开发混合动力技术、高效汽油机柴油机技术、高效载重汽车及发动机技术、轿车及轻型车柴油化技术，并且，在汽车节能采取途径上注重发动机结构、完善车辆结构、车辆自重、合理选材、提高传动效率及良好的驾驶习惯。在伴随汽车节能技术的逐步发展，节能技术应用逐步分为先进柴油机、混合动力汽车、燃料电池汽车三大节能环保技术，还有在氢燃料与电驱动混合动力技术、均质压燃发动机技术、非活塞式内燃机技术、先进高效的传动系技术等，均是汽车节能技术的研究成果。在汽车节能环保方面可谓是百家争鸣，百花齐放，实现良好的可持续健康发展之路，为我们的生活创建一个更加良好的环境。

参考文献：

[1]边耀璋．节能与新能源汽车产业发展规划[J]．电力系统自动化．20012．36（15）：28-29 [2]温博得．汽车节能发展新趋势[J]．汽车零部件．2013，（5）：29-31．

[3]伊韶峰．汽车节能调度方法研究与仿真[J]．计算机仿真．2012，29（3）：42-

43[4]陈山．小议汽车节能与环保技术[J]．城市建设理论研究，2013，（11）：10-14．

[5]谭忠富．电动汽车节能与减排潜力计算类型[J]．现代电力，2013，30（2）：32-35． [6]张滨友．汽车燃料和润滑剂[M]．北京：北京理工大学出版社，2012 ．

[7]久陵．材料轻量化汽车节能的关键核心技术[J]．汽车与配件． 2013，（2）：11-13．

[8]苏历阳，陈茜．未来中国纯电动汽车的节能减排效益分析[J]．气候变化研究进展，2013，9（4）：23-24 ． [9]王程忠．汽车节能技术展望[J]．硅谷，2013，（8）：69-70．

[10]陈清泉，孙逢春，祝嘉光．现代电动汽车技术[M]．北京：北京理工大学出版社，2002．

读书的好处

1、行万里路，读万卷书。

2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

3、读书破万卷，下笔如有神。

4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文

5、少壮不努力，老大徒悲伤。

6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿

7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

8、读书要三到：心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。

10、一日无书，百事荒废。——陈寿

11、书是人类进步的阶梯。

12、一日不读口生，一日不写手生。

13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基

14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游

15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿

17、学习永远不晚。——高尔基

18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向

19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子

20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根

第二篇：浅析汽车制造技术-正文解读

第一章 概述

1.1 本课题的研究内容介绍

本课题是针对国外汽车制造技术的发展现状及趋势，主要根据汽车随时间的不断推进在制造技术上更新的论述为主。论述的主要内容包括对汽车的现代制造技术、汽车主要零部件的现代制造技术及汽车制造技术发展的新趋势概述。主要包括汽车的车身制造、车身涂装、整车装配及主要零部件的制造以及加工方法。主题是随时代的更新对国外汽车制造技术的发展的概述。1.2 课题研究的意义

随着科学技术的飞速发展，汽车市场发生了巨大的变化。在国际汽车市场上，每个生产厂家都面临巨大的市场竞争的压力。制造厂厂家为了提高对制造行业的适应性，满足快速多变的市场需求，汽车行业的各研发部门在不断的研究和创新，在探索中寻找新的发明。各销售商也根据汽车市场的不断变化对营销策略也不断的更新和变换，为了吸引更多的顾客来买自己的产品。目前用户对汽车的要求越来越高，如对汽车的质量、性能、美观、舒适度和安全都提出了高标准的要求,但同时还要求货真价实，适合普通再普通的消费者也能买的起，这样汽车制造商将面临更大的压力来满足用户的所提的要求。

经济全球化和国际合作与分工进程的推进，合作、合资生产汽车的步伐日益加快，从而加速了汽车技术特别是汽车电子控制技术的移植与推广轿车的车型与新技术应用水平逐步与国际接轨，汽车高新技术特别是电子控制技术不胜枚举。汽车营销与维修服务也紧随国际潮流，各大品牌的“4S”企业应运而生。新的汽车产业政策、汽车贷款、汽车召回制度、道路交通安全法等制度法规定是汽车发展的助燃剂。1.3 目前市场汽车制造技术的现况

众所周知，汽车已经成为集机械、电子、信息与控制技术与一体的机电一体化产品，同时又是具有智能信息管理系统的机器人。随着IT业的进一步发展，汽车的智能化与网络化程度将越来越高。

这实际上就是要求设计的汽车恰如其分地适合于不同的用途和不同的环境，如商务车、私家车、山村环境以及城市环境多发面的要求，并以有竞争性的成本和速度制造出来。只有这样，一个汽车制造厂才能在激烈的竞争中获得好的成绩和立足之地。所以，当对汽车制造的成本问题给予应有的考虑同时，也应该不断的探索新的变革和采用现代化高科技制造技术的可能性以便使新生产出的各种型号的汽车都能达到质量标准、生产率和多品种的目标。同时，也应满足缩短试制周期的需要。这就要求能在更短的时间内，完成全部的更为复杂的制造工艺过程。

因此，汽车发展的重点是实现制造和生产过程的智能计算机辅助工艺计划、规划、控制和完善的管理制度，并且采用全自动化的生产系统体制，以便使新的产品质量达到高度的一致性。

自动化的生产控制和质量管理系统可提供有关制造状况的最新数据，并能直接指出制造过程中所出故障的原因，以便及时的更新和完善。

第二章 汽车的现代制造流程

汽车制造过程中要用到钢铁、玻璃、橡胶、塑料等各种材料和电、化学等众多领域的技术。汽车产业可以说是集合了各个领域，形成一座产业山脉。它有利地推动了经济发展，同时，又为生活带来了便利。

汽车产业的发展会推动其他很多的发展。为什么呢？因为汽车中要用到各种各样的材料和零部件，从钢铁到纸张一应俱全。如果细数汽车零部件的话，其数量能达到2万至3万个。其中包括很多国外制造的零部件，而且国外零部件的数量每年都在增加。

那么汽车制造的流程是怎样的呢？ 2.1调查、策划、设计

这是制造汽车的第一步。

1.从各个方面调查人们需要什么样的汽车。

2.在调查的基础上，制定计划，看做成什么样的汽车为好。

3.通过这一步，让头脑中描绘的汽车具有实际形状。画出草图，制作模型，确定设计，并利用计算机对结构、零部件进行设计。汽车从制定计划到实际生产，大约需要2至4年时间。2.2试制、测试

根据设计，试制样车。样车也叫做测试车，样车要接受多达数百项的测试。通过反复的试制和测试，对样车进行改进，做成更为完美的成品。通过全部测试之后，就可以在工厂生产了。

图2-1在测试跑道上进行“高速行驶测试”

图2-2检查车身强度的“碰撞测试” 2.3工厂生产

汽车的车身和发动机等主要零部件在汽车工厂进行生产，其它零部件在关联工厂进行生产，当然有些发动机也是在专业的发动机制造厂制造后运到汽车制造厂的。将所有零部件集中到汽车工厂后，进行组装制造整车。

第三章 汽车制造四大工艺

在汽车制造业中，冲压、焊装、涂装、总装合为四大核心技术(即四大工艺)。注：工艺即加工产品的方法(手段、过程)。是利用生产工具对原材料、毛坯、半成品进行加工改变其几何形状、外形尺寸、表面状态和内部组织的方法。

从结构上看，轿车属于无骨架车身，它的生产工艺流程大致为：

3.1 冲压工艺

冲压是汽车车身制造所有工序的第一步。先是把钢板在切割机上切割出合适的大小，这个时候一般只进行冲孔、切边之类的动作，然后进入真正的冲压成形工序。每一个工件都有一个模具，只要把各种各样的模具装到冲压机床上就可以冲出各种各样的工件，模具的作用是非常大的，模具的质量直接决定着工件的质量。

汽车制造中有60%～70%的金属零部件需经塑性加工成形，冲压加工是完成金属塑性成形的一种重要手段，它是最基本、最传统、最重要的金属加工方法之一。汽车冲压工艺技术如车身上的各种覆盖件、车内支撑件、结构加强件，还有大量的汽车零部件，如发动机的排气弯管及消声器、空心凸轮轴、油底壳、发动机支架、框架结构件、横纵梁等等，都是经冲压成形，冲压工件的制造工艺水平及质量，在较大程度上对汽车制造质量和成本有直接的影响。

冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料，模具和设备是冲压加工的三要素。冲压加工是一种金属冷变形加工方法。所以，被称之为冷冲压或板料冲压，简称冲压。它是金属塑性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成型工程技术。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下：

1.冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。

2.冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。

3.冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到 汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。

4.冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。

制作冲压件的板料中，有97%是条料形式提供的。一般要分几步才能使为成品冲压件。它们是在冲压线中各床上完成的。通过机械式送料机构或机器人，把工件从一台冲床送到另一床。为使平整的仪表面板成形，常使级进模冲床。利用模具的住复进给机构，将移动，从而使循环时间缩短50%，这备占地面积小，投资少。

冲模及冲压件的质量，主要取所采用的技术手段及其使用经验。CAD/CAM技术的目的不仅是为了质量，而且也为了减少开发工作所需时间。它的内容从记录汽车车身模型的几何数据开始，经过做样件、样板和模板，确定生产工艺过程和制作加工图，直到数控加工冲压工具。

小轿车的车身，车架及车圈等零部件都是冲压加工出来的。下图是某一汽车冲压生产车间。

图3-1汽车冲压生产车间

3.2焊装工艺：

汽车车身壳体是一个复杂的结构件，它是由百余种、甚至数百种薄板冲压件经焊接、铆接、机械联结及粘接等方法联结而成的。由于车身冲压件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳钢，所以焊接装焊是车身成形的关键，是现代车身制造中应用最广泛的联结方式。

冲压好的车身板件局部加热或同时加热、加压而接合在一起形成车身总成。在汽车车身制造中应用最广的是点焊，焊接的好坏直接影响了车身的强度。汽车车身是由薄板构成的结构件，冲压成形后的板料通过装配和焊接形成车身壳体(白车身)。

车身的制造技术离不开焊接技术的辅助，而焊接的特点是被焊接工件变形的极小，零件的装配间隙很小，对零件和工装的精度要求较高。过去，在多点焊接工厂内，按车型焊接车身被看作是最经济的制造方法。但是，现在出现了采用柔性系统的方式，4 利用工业机器人进行点焊。该工艺主要用于车顶焊，其应用可以减噪和适应新的车身结构设计。如今，德国大众公司也已在AudiA6、Passat等车顶采用了此项技术；欧洲各大汽车厂的激光器绝大多数用于车顶焊接。另外，车身(架)激光焊可以提高车身强度、动态刚度。奔驰公司首先在C级车后立柱上采用了激光填丝焊接；事实证明，把按车型号进行定位焊接和柔性焊接结合起来的方法是非常有效的。在这种设备上焊接的车身，尺寸精度高于全部采用工业机器人的车身焊接线。这种技术的优点是：

1.生产各种车型的柔性大。在同一条线上，可以同时焊接几种不同车型系列。整个产品系列都可达到最大生产率，从而避免了生产个别车型系列时生产能力的过剩。

2.生产未来车型的柔性大。当生产新车型时，大部分设备仍可继续使用。只有传送系统和焊接工位需要改动。

3.改变产量的柔性大。通过增加工业机器人，可使循环时间进一步缩短，所花的时间和资金都很少。

4.投资少。与普通技术相比，对一种车型而言，采用柔性车身生产设备所需费用约少20%。在车身生产的各种工步之后，由中央测量站实施质量控制。两个专门用于测量的工业机器人按照规定的检查程序，扫描检测整个车壳。测出超差的分析结果直接转换成焊接设备的修正参数。此外，设备的工作能力还反映消除次品所需的时间。采用电子诊断系统有助于分析次品产生的原因，把有关次品的信息用一般维修人员都懂的语言显示在屏幕上。

图3-2汽车焊接生产线

3.3涂装工艺

涂装有两个重要作用，第一车防腐蚀，第二增加美观。涂装工艺过程比较复杂，技术要求比较高。主要有以下工序：漆前预处理和底漆、喷漆工艺、烘干工艺等，整个过程需要大量的化学试剂处理和精细的工艺参数控制，对油漆材料以及各项加工设备的要求都很高，因此涂装工艺一般都是各公司的技术秘密。

图3-3 汽车涂装生产线

涂装材料、涂装工艺、涂装设备、涂装管理是汽车涂装的四大要素，相互之间相辅相成，促进了涂装工艺和技术的进步与发展。21世纪被称为面向环境的新世纪，环境保护倍受全球关注，并已成为人类最迫切研究的课题。汽车车身及其零部件的涂装是汽车制造过程中能耗最高且产生三废最多的环节之一。因此，减少涂装公害、降低涂装成本、提高涂装质量一直是涂装技术发展的主题。

近十多年来，涂装工艺及设备的进步主要体现在环保型涂装材料的应用，减少废水、废渣的排放，降低成本，优化汽车生产过程等几个方面。由于涂装材料的进步，车身涂层体系的设计也有了革命性的进展，几种典型的新涂装体系及新技术已经或即将用于工业生产。我国目前的涂装工艺及设备总体相当于欧美10年前的水平，有些企业在新涂装线上采用了一些当今国际先进水平的新设备。车身的喷涂利用的是静电高速回转喷雾装置，涂敷厚层腻子和表面涂漆，这种装置的利用率达到80%。通过跟踪系统和沿着车身移动的工业机器人，对发动机盖、行李箱盖、门槽和车轮拱圈喷漆。采用这种技术，可使喷漆间的穿堂风大为减少。因此，原来用于干燥室处理废气的空气净化设备，在这里也能应用。工业机器人也可用于汽车下底盘的聚氯乙烯保护涂层和发动机隔板的聚氯乙烯封焊。

今天，塑料在汽车外皮上的应用已越来越多。研制出的一些材料和工艺已能用在一般的车身喷漆工艺过程中。在这些塑料上静电喷漆时，必须提供导电的底漆。

为了优化生产过程，现在用计算机来仿真喷漆车间的复杂过程。在这种系统的帮助下，就可决定中间存储区的容量，也可分析缺陷和评价新过程的组成。仿真系统是改造制造部门的得力手段。

如图3-4是一款福特车车身涂装的的效果图，从表面上看给人一种很舒适的感觉。3.4汽车总装

汽车是一种复杂的机械产品，主要由发动机、底盘、车身和电器四大部分总成。6 底盘部分又由传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统、操纵系统、燃油供给系统等组成。按组成汽车的大总分分为发动机总成、车架、后桥总成等。拿一辆中型卡车来说总装配的零部件、总成500多种、6000多件。总装配是整个汽车制造过程的最后阶段，是一项相当复杂的工作。汽车整车的质量最终是由总装配来保证的。为如果装配不当，即使所有零件的加工质量都合格也难以获得符合质量要求的产品；反之，若零件加工的质量不够高，却可以通过制定合理的装配方法，使产品质量合格。由于汽车总装配所花费的劳动量很大、占用时间多、占用场地大，其对整车生产任务的完成、企业劳动生产率以及生产成本与资金周转、市场营销等均有直接影响。因此，必须高度重视汽车整车的总装配工作。

图3-4 福特车涂装效果图

图2-5汽车总装生产线

大多数被装配的零件刚度都不大，所以装配时就要求完成复杂而多样的运动。由于用户的要求极不相同，加之对采购要求很高，所以，迄今总装配的自动化发展很慢。7 不过，在不同的车型设计和生产工艺的条件下，实现约30%的自动化还是可行的。如果想提高机械自动化程度，就必须改进汽车设计。例如主要零件和部件特定的性能，规定的连接方向必须始终如一，装配时必须容易接近汽车。

将来的总装配应包括配有连续传动的手动工作站。这些传送线与在规定的时间内移动的自动装配线相结合，汽车就能基本上由预装配零部件装成。预装配站的布置要能保证物流畅通而有效。

今后的发展方向是对传感器控制的工业机器人系统的研制。该系统能完成复杂的任务，包括发现很小的偏差，同时还能准确地测量出力的大小。利用传感器可使控制功能实现自动化。因而，不仅可迅速而可靠地进行全面的肉眼检查，还可在例行检验中获得正确的结果，而在过去这取决于检验人员的主观判断。随着科技的发展，目前汽车的实物的静态评审：

1．检查整车的外观是否合格, 如表面划痕、油漆脱落、锈蚀等。2．检查各零部件的装配是否规范和符合设计要求。

3．各相互运动件间的间隙是否合理或各件之间是否有干涉现象整车的装配是否符合设计要求。

4．前轮定位(或四轮定位)是否符合设计要求。5．螺栓的拧紧力矩检查,是否符合要求。6．灯光的检验。7.外形尺寸的检测。8． 驾驶淋雨的密封性。

以下为雷诺商用汽车公司整车装配制造工艺情况。

整车装配线是地拖链和板式链相结合，空中为一排活动自如的吊挂轨道小车，构成了一个较大的X、Y、Z三维活动空间，可适应较大范围的空间操作。线两边基本看不到立于地面的平衡吊。扭紧工具主要用气动定扭扳手，气管埋于地下或走在空中，装配线两边显得空旷无障碍物，工人操作和取件很方便。

分装用的设备自动化程度较高。发动机与变速器的对接有专用的工作台，每台发动机分装完后都有一台专用小车拉到装配线旁吊装上线，发动机吊装采用双电动葫芦布置为一前一后，具有很好的柔性，适用于各类发动机。储气筒分装有一条自动运转的分装线。车架翻转也采用的是链条空中翻转，链条不是闭环，开口部分使用的是尼龙编织带连接，翻转时，柔性尼龙带挂着车架，翻转是通过尼龙带带动钢弹簧实现的，比较顺畅，没有冲击。车身驾驶室是在地面上线，驾驶室座在雪橇上，送到指定位置，由一台液压吊具将驾驶室吊起，放在装配线的底盘上。后桥分装用的装配平台是柔性的，装配台的开档距离可以调整，每一台车的车架开档不一样，根据车架装配传过来的数据，对开挡尺寸调整，使分装好的前、后桥总成与车架一一对应，保证了装配顺利。轮胎和油箱的上线都不是链条式悬挂。油箱是用装油箱的工位器具送到装配线上。油箱的种类较多，除大、小不同外，材质也不一样，每辆车都是根据订单要求装配不同的油箱。轮胎则是用叉车放到装配线上，轮胎存放地在装配线两边占了较大的一块面积。

各类油和介质的加注全部采用抽真空自动定量加注。发动机废气排放检测是在整车下线处的单独房间里进行，房间里只能容下一辆车，检测时前后自动门关上，将采集废气管套在消声器排气口上抽废气检测。

零部件都是原包装直接送至装配线上，有些尼龙软管就在装配线旁生产，软管、线束也进行分装包扎好，复杂的还要套上一根塑料管才往车上装，各类线束显得很整齐。

第四章

主要零部件的现代制造技术

汽车内部的零部件有发动机、离合器、变速器、万向传动装置、轮毂等。就以发动机为例，事先通过铸造使发动机的缸体成型，通过专门的热处理、切割加工和联接（如焊接）等工艺，把毛坯加工成零件以备装配。

在毛坯成型工艺的发展中，一贯追求的目标是提高毛坯的尺寸精度，力求达到与最终零件的尺寸相差无几的程度。

尽管如此，在制造过程中，切削加工仍占主导地位，70%以上是金属切削机床。在主要零件的装配工作中，首先要把加工好的零件组装成部件，然后再组装成完整的产品，这时主要是采用螺钉连接。

为了满足用户的特殊订货要求，汽车生产厂家必须生产数十种甚至上百种的不同产品。要有完善的质量保证体系，以确保产品的高质量。从检验外购件和工件加工过程中严格的工艺管理，直到主要部件完工后的性能试验，都要纳入质量保证体系。4.1 锻造和锻压成型

汽车轮毂、活塞等都是锻造件。当今采用的锻造、锻压工序已基本上实现了自动化。由于对品种的多样化、高质量和缩短试制周期的复杂要求，只有大量采用计算机辅助绘图才能得到满足。利用成品零件的设计数据，通过计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM），可以根据毛坯的几何形状信息选择有关的制造工序，设计有关的工具和在数控设备上制造模具及工具。

锻造、锻压和冲压车间所使用的现代化设备可以生产出误差很小的非切削加工零件，它们非常接近最终的工件尺寸，从而大大减少了后续的切削加工工作量，取消了大部分精加工工序，并节约了能源和材料的消耗。

在锻造温度下从棒料上切下毛坯，由于材料体积的一致性，使之可以在封闭锻后，利用锻造余热，在同一车间内对工件进行热处理。上例与传统工艺相比，可节约材料20%，节约能源30%，提高生产率300%。4.2 切削加工

汽车上大多少的零部件都需要进行切削加工，切削是汽车制造业的主要的生产工艺，随着汽车行业的发展，对尺寸精度和表面光洁度提出了更高的要求，所以对精加工工序的要求也就提高了，同时工件粗加工劳动量大大减少。

采用新的刀具材料，如多晶金刚石、立方碳化硼和大功率、高刚度的机床，可以降低生产成本。

在大批量生产中，组合机床自动线仍然是最经济的设备。在组合机床自动线中，采用数控装置已经能以较小的代价获得一定程度的柔性。例如，在各种发动机系列中，可以在同一条线内加工不同缸数的汽缸曲轴箱。

零件自动识别装置和可编程控制机构可以使一组不同的零件按任何给定的顺序 进行加工。根据检验站测量的结果进行控制，可以确保达到规定的质量标准。各个加工工位之间的缓冲存贮区在降低停工工时方面有重要作用。具有故障点识别能力的机器诊断系统和自动换刀装置，可以减少车间的停工时间。

随着品种的增加和每个品种批量的相应减少，要求有更大的柔性。例如，把加工中心、传送装置和控制系统结合为一体的柔性制造系统，一般都是经济的制造方案。统一协调的计算机系统，可以完成控制功能和编程功能。在这类系统中，还具有工件和工具的供应和质量保证功能。

在样品试制和改进零件的生产中，这种系统最为有效。采用可交换的托板系统，将使这类系统的工作更加合理。因为利用托板后可在机外装夹几个工件，从而减少了生产准备时间。

柔性制造系统也用于后轴支座的焊接。对于这类事关安全的零部件，要求保证焊缝的高质量和绝对的一致性。采用机器人操作焊枪和焊接过程中的电流大小从而实现了全自动生产和高精度、低飞溅的焊接。

要求低传热和小变形的焊接时，可以采用自动激光焊接设备。例如焊接柴油发动机的挺杆座就采用激光焊接工艺。为了生产这种零件，把两个深拉伸的零件沿其周边焊在一起，这种工艺在大批生产的条件下，其变形量在30μm以下。4.3 主要零部件的装配

汽车装配是汽车的最后一个阶段，汽车的质量最终由装配来保证。因此，装配质量对汽车的使用性能和使用寿命影响很大，如果装配不当，即使所有的零件都合格，也很难获得符合质量标准的产品；反之，如果零件的加工质量不是很好，往往可以通过采用适当的装配方法使产品合格。

由于装配所花费的劳动量很大，占用的时间很多，对整个汽车生产任务的完成、劳动生产率的提高、产品的成本和资金周转都有影响。特别是近年来，在毛坯和机械加工方面实现了高度的机械化和自动化，产品成本不断的降低，使装配工作在整个汽车制造过程中所占劳动量的比重和成本的比重越来越大，影响就更加突出。因此，只有不断提高装配工作的技术水平和劳动生产率，才能适应整个汽车工业的发展。

在主要零部件的装配方面，由于尺寸精度高和工件刚性大，越来越多地使用相互联接的组装设备。在一些特殊作业中, 如插入、螺钉连接和压装作业中，都已实现了自动化。测量控制系统根据预先确定的目标值进行监视，还可把调整工作纳入这种系统。例如后桥轴组装时，在模拟承受全车重量的条件下，自动调节车轮内倾和外倾，可达到3分的角度精度。

为了有效地应用自动装配设施，在开发之初就应考虑一些特殊要求。装配的零件应设计恰当，坚持把规定的联接方向作为一个准则。4.4 表面光整技术

光整加工技术在制造业中的重要作用和地位,分析了光整加工技术的特点和目前 的研究进展,认为未来光整加工技术的发展趋势应该是复合光整加工技术及其加工系统。其目标不仅要改善表面质量和提高生产效率,而且在实现精度稳定甚至提高精度等级的同时,还应实现加工过程的机械化、自动化、柔性化、智能化和高效率

许多工业部门,尤其是国防工业部门对产品的要求逐渐向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化等方面发展,所使用的材料越来越难以加工,零件的形状也越来越复杂;但精度要求却越来越高,并希望获得更低的表面粗糙度。因此,如果继续沿用原来的机械加工方法,仅靠单纯提高机床性能和刀具材料性能的途径则会导致加工成本显著增加,有时甚至由于工件材料和结构的难加工性而使得加工根本无法进行。于是,人们开始探索机械能以外的电能、化学能、声能、光能、磁能等能量形式在加工中的应用,从而诞生了众多的崭新的加工方法。

近几年来，在减轻重量方面，以成形的钣金工件取代实心工件的目标已经实现，在行走系统方面也是这样。正因为如此，对零件表面光整技术有非常严格的要求，以防生锈。例如，在前轴的自动喷漆中采用了工业机器人。它位于喷漆间的前部，可辨识出各种车轴，由过程控制计算机调用相应的喷漆程序。

与普通手工喷漆相比，自动喷漆车在防锈和漆雾扩散方面都有很大改进。此时，喷枪能够更准确地指向工件轮廓，从而使油漆的消耗量减少了30%。

在自动生产设备中，装设了计算机辅助的机器监视系统。以前的人工控制相比，减少了不少认为因素和个人判断失误因素。目前使用的系统可连续监视多条组合机床自动线中的各台机器的运行。它能分析和显示最新信息, 例如，出现故障的部位也可汇总生产统计数字。这样就能及时发现薄弱环节，并有效地预以消除。

对于在最大负载下工作的设备，采用这些监视系统是非常重要的。它能保证以最高的质量标准生产出规定数量的产品。

随着中国汽车市场的成熟和发展，对于高科技应用最密集的汽车工业而言，先进的技术和装备是诸多竞争要素中的关键。国内汽车制造业稳步发展，对先进技术与装备需求旺盛。

测量和检查数据由计算机辅助质量相联系。这样，在各个零件制造的早期阶段，就有了直接查找原因的质量管理的保证。从主要零件的装配阶段，直到整机的性能试验，所有与质量相关的数据，都由一台内部联接的计算机系统记录下来。

大部分工件都在纳入生产过程的自动测量站进行检验。在主要成品件的性能试验中，其存储、传送、校验和评价都由计算机系统菜单控制和管理。测量结果被处理成可直接评价的数据，如果发现有缺陷，就自动与可能出现问题的环节联系从而可及时有效地消除。

第五章 汽车制造技术发展的新趋势

目前，在汽车制造的许多领域都实现了柔性自动化技术。主要零件制造、车架制造和喷涂工艺都已取得了较大进展。进一步的发展趋势将主要集中在零件装配和车身制造的柔性自动化上。在这两大领域，日本走在世界的前列；欧美汽车厂家正力求在柔性自动化技术上加大开发力度，以缩小与日本汽车工业的差距。5.1 制造技术的发展趋势

就目前而言，针对从各种具体的制造技术来看，其发展趋势表现如下： 1.锻造技术。如中重型卡车后桥中的行星齿轮、半轴齿轮，过去用格利森圆拉机制造，近年开始全部改为精密锻造。近年开发应用的精锻工艺、模具，降低了生产成本，提高了产品精度。

2.焊接技术。目前大量使用焊接机器人，焊接车间几乎没有操作工人，实现了质量稳定的多品种、大批量车身焊接生产。

3.切削技术。目前已朝着数字化、高效、低成本、过程控制、环保等方向发展。数字化方面，3D设计、分析、工艺、加工在汽车制造中普遍应用，而且在发动机、变速箱、桥等壳体类零件加工中已普遍应用柔性加工。高效方面，目前已实现高速车削、高速铣削、高速磨削、高速滚齿；国外铝合金车、铣切削的速度已达到3000m/min以上的水平；另外铸铁桥壳已实现强力车削，转向节、凸轮轴也实现了强力磨削；而中小批量结构复杂件的多品种生产逐渐趋向采用车铣中心、铣车中心、车磨中心等复合加工方式。低成本方面，淬硬钢以车代磨，齿套、齿轮等淬火件变热后以车代磨；工艺技术变革也使得精锻、冷挤取代切削加工工艺，如齿轮精锻、花键冷挤等。过程控制方面，重视工艺稳定性，Cpk>1.33，由目标变为起点。环保方面，使用无公害切削液，并推广水剂无公害切削液以及干切削，机床和刀具的技术进步使很多传统的湿式切削变为干式切削，在车、铣方式大量应用的同时，齿轮加工干切削也已成为现实。

4.激光技术。激光加工已成为现代汽车制造不可或缺的技术，在国外汽车工业的应用较广，以通用汽车公司为例，其在线使用激光器达200台以上。国外激光器应用以每年20%的速度增长。目前具体应用比例为，激光焊接和激光切割达60%，激光打孔和激光打防伪标记达19%，激光表面处理和研发达15%。德国大众公司在Aud A6、Golf A4、Passat等品牌的车顶均采用激光焊接；宝马、通用公司在车架的顶部也采用激光焊接；通用、丰田、福特、宝马、菲亚特、奔驰、大众公司均采用激光拼焊板技术；美国三大汽车公司、德国奔驰公司则采用激光焊接传动部件；大众公司、通用公司、奔驰公司、日产公司应用了激光切割技术；菲亚特和丰田公司用激光涂覆发动机排气阀；大众公司发动机凸轮轴实现激光表面硬化处理。5.2 汽车制造业发展总趋势

汽车能源环保引领汽车制造业发展的总趋势。近年来，国际原油价格剧烈波动，专家们也开始以石油峰值理论预警石油危机及汽车二氧化碳排放加剧了全球变暖趋势等，这一趋势让全球汽车生产巨头们不得不静下心来，重新考虑自己未来的发展。当然，停止生产汽车并非解决问题的办法，因为汽车已经成为人类生活的重要组成部分。他们坚信，只要开发战略得当，汽车工业仍有无限商机。

美国是一个严重依赖石油进口的国家，从国家安全角度考虑，让能源走向独立的呼声越来越高。专家们认为，实现该目标主要有两条途径：一是提高能源效率，二是发展可再生能源。汽车工业一直是美国的能源消耗大户，响应政府号召，发展节能和新能源汽车是汽车厂家义不容辞的职责。虽然在提高汽车能源效率方面，目前日本汽车厂家走在这一潮流的前面，但是令美国政府感到欣慰的是，美国汽车厂家不仅在奋起直追，而且在汽车利用清洁和可再生能源方面正不断取得突破性进展，同时，还在准备迎接氢能源经济社会的到来。记者发现，1月24日至28日在美国首都举办的华盛顿汽车展，正折射出了美国汽车制造业如此的发展趋势。高效节能的混合燃料汽车成为抢手货，如日本丰田汽车制造厂生产的PRIUS混合动力（电能加汽油发动机）汽车，是高效节能汽车中的佼佼者。它同时安装有1.5升4缸汽油发动机的驱动系统和电力动力驱动系统，低速行驶时依靠电动系统，高速则依靠汽油发动机系统，两系统间的切换在计算机控制下十分平稳。丰田公司的资料显示，PRIUS混合动力汽车在城市驾驶时，平均每加仑汽油行驶60英里（相当于每百公里耗油4升），而在高速公路上奔跑时这一数字为51英里。这同美国目前普通汽车在城市每加仑汽油行驶24英里的数字相比，具有巨大的节油优势。

现在，标准配置零售建议价格约为2.3万美元的PRIUS混合动力汽车，在美国已成为供不应求的抢手货。虽然目前日本厂商的混合动力汽车占据了这类产品销售的主流地位，但是美国公司已开始发起挑战。展会上，通用公司所属土星公司展示的混合动力SUV车以及福特公司的Escape混合动力越野车就是其中的代表。预计随着更多公司加入竞争行列，未来市场上会有更多的混合动力汽车供人们选择，将会有越来越多的混合动力汽车上路。替代能源的柴油车更具生命力 替代能源是美国近几年来重点发展的方向，人们用动物脂肪和植物油生产生物柴油，并用粮食甚至作物秸秆生产乙醇。与之呼应的是，美国汽车厂商已成功开发出能燃烧生物柴油和普通柴油混合物的柴油车，还有以乙醇为主的混合燃料汽车。福特公司在车展上表示，从今年春季开始，将在美国6个州的展示由20辆乙醇混合动力汽车组成的车队。目前在公司制造的Escape混合动力越野汽车发动机燃烧的混合燃料中，乙醇的含量高达85％，汽油仅占少许比例。由于乙醇来自玉米和其他植物，因此从很大程度上讲，Escape属于可再生能源汽车。即使生物柴油不能100％取代普通柴油，超低硫柴油的上市、先进柴油发动机的问世以及新型排放控制系统的采用，已使得柴油车更具生命力。美国柴油技术论坛的资料显示，2007年上市的柴油卡车同2006年的相比，在尾气排放方面清洁程度提高了90％。无怪乎戴姆勒-克莱斯勒的总裁塞特斯博士23日对前来 采访的媒体表示，要“重新思考柴油”。他认为，拥有百年历史的柴油发动机并没有过时，现代柴油机技术为降低油耗和石油能源独立提供了良好机会。清洁环保的电动车任你行 无论是燃烧汽油的高效节能车，还是使用柴油和乙醇等替代能源车，它们仍存在着有害物排放的问题，前者排放导致全球变暖的二氧化碳气体，后者产生有害人类健康的微颗粒和氮氧化物，只是污染程度比它们各自的“前辈”要低得多。然而，福特公司设计的全电动汽车让人们看到了无污染物排放汽车的前景。在展区两个离地约50厘米的展台上，福特公司展出了电动汽车“犀利”（EDGE）的原型车和“气流”概念车。这两款车也是混合动力车，但为它们提供动力的是锂离子电池和氢燃料电池的组合。锂离子电池充足电后可行驶25英里，满足美国大多数人日常出行的需求，因此燃料电池通常处于备用状态。在远途行驶时，整罐的氢气可让汽车行驶200英里，如果公路边设立了加氢站（如同现在的加油站），人们就可以驾驶电动汽车自由旅行。除能满足正常出行需求外，福特新设计的电动汽车实现了无污染排放，由于它的副产品只有水，因此，可称得上是真正的清洁环保汽车，也代表了汽车未来发展的趋势。汽车从发明到现在，经历了100多年的历史。在发展过程中，石油供应的波动让注重节能的日本汽车厂商在最近20年中迅速崛起，成为当今的汽车大国。随着石油经济衰退以及可再生能源和氢能源经济的逐步推广，汽车行业面临巨大的挑战，开发新能源为动力的汽车的成与败关系着各大厂商在未来市场竞争中的命运，也关系着消费者的切身利益。

参考文献

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读书的好处

1、行万里路，读万卷书。

2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

3、读书破万卷，下笔如有神。

4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文

5、少壮不努力，老大徒悲伤。

6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿

7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

8、读书要三到：心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。

10、一日无书，百事荒废。——陈寿

11、书是人类进步的阶梯。

12、一日不读口生，一日不写手生。

13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基

14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游

15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿

17、学习永远不晚。——高尔基

18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向

19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子

20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根

第三篇：节能技术

地源热泵中央空调：地源热泵机组利用土壤或水体温度冬季为12-22℃，温度比环境空气温度高，热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高；土壤或水体温度夏季为18-32℃，温度比环境空气温度低，制冷系统冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率大大提高，可以节约30--40%的供热制冷空调的运行费用，1KW的电能可以得到4KW以上的热量或5KW以上冷量。

与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%以上的电能或70～90%的燃料内能为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省约二分之一的能量；由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50～60%。因此，近十几年来，尤其是近五年来，地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的地源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。能量回馈技术：

1、回馈节能基本原理

将运动中负载上的机械能（位能、动能）通过能量回馈装置变换成电能（再生电能）并回送给交流电网，供附近其它用电设

备使用，使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降，从而达到节约电能的目的。

2、回馈节能解决方案

能量回馈装置的作用就是能有效的将电动机的再生电能高效回送给交流电网，供周边其它用电设备使用，节电效果十分明显，一般节电率可达15%～45%。此外，由于无电阻发热元件，机房温度下降，可以节省机房空调的耗电量，在许多场合，节约空调耗电量往往带来更优的节电效果。在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏，所以这部分能量我们就应该考虑考虑了。

在通用变频器中，对再生能量最常用的处理方式有两种：(1)、耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中，称之为动力制动状态；(2)、使之回馈到电网，则称之为回馈制动状态（又称再生制动状态）。还有一种制动方式，即直流制动，可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。

有许多专家谈论过有关变频器制动方面的设计与应用，尤其是近些时间有过许多关于“能量回馈制动”方面的文章。今天，提供一种新型的制动方法，它具有“回馈制动”的四象限运转、运行效率高等优点，也具有“能耗制动”对电网无污染、可靠性高等好处。

功率因数补偿技术：功率因数是交流电路的重要技术数据之一。功率因数的高低，对于电气设备的利用率和分析、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。

所谓功率因数，是指任意二端网络（与外界有二个接点的电路）两端电压U与其中电流I之间的相位差的余弦。在二端网络中消耗的功率是指平均功率，也称为有功功率，它等于电压×电流×电压电流间相位差的余弦。

由此可以看出，电路中消耗的功率P，不仅取决于电压V与电流I的大小，还与功率因数有关。而功率因数的大小，取决于电路中负载的性质。对于电阻性负载，其电压与电流的位相差为0，因此，电路的功率因数最大（）；而纯电感电路，电压与电流的位相差为π/2，并且是电压超前电流；在纯电容电路中，电压与电流的位相差则为－（π/2），即电流超前电压。在后两种电路中，功率因数都为0。对于一般性负载的电路，功率因数就介于0与1之间。

一般来说，在二端网络中，提高用电器的功率因数有两方面的意义，一是可以减小输电线路上的功率损失；二是可以充分发挥电力设备（如发电机、变压器等）的潜力。因为用电器总是在一定电压U和一定有功功率P的条件下工作，由公式P=UIcosΦ

可知，功率因数过低，就要用较大的电流来保障用电器正常工作，与此同时输电线路上输电电流增大，从而导致线路上焦耳热损耗增大。另外，在输电线路的电阻上及电源的内组上的电压降，都与用电器中的电流成正比，增大电流必然增大在输电线路和电源内部的电压损失。因此，提高用电器的功率因数，可以减小输电电流，进而减小了输电线路上的功率损失。

提高功率因数，可以充分发挥电力设备的潜力，这也不难理解。因为任何电力设备，工作时总是在一定的额定电压和额定电流限度内。工作电压超过额定值，会威胁设备的绝缘性能；工作电流超过额定值，会使设备内部温度升得过高，从而降低了设备的使用寿命。对于电力设备，电压与电流额定值的乘积，称为这台设备的额定视在功率S额即也称它为设备的容量，对于发电机来说，这个容量就是发电机可能输出的最大功率，它标志着发电机的发电潜力，至于发电机实际输出多大功率，就跟用电器的功率因数有关，用电器消耗的功率为

功率因数高，表示有功功率占额定视在功率的比例大，发电机输出的电能被充分地利用了。例如，发电机的容量若为15000千伏安，当电力系统的功率因数由0．6提高到0．8时，就可以

使发电机实际发电能力提高3000千瓦，这不正是发挥了发电机的潜力吗？设备的利用也更合理。从这个角度来讲，功率因数可以表示为有功功率与机在功率的比值，即

如何提高功率因数，是电力工业中需要认真考虑的一个重要而又实际的问题。在平常遇到的电感性负载的电路中，例如日光灯电路，一般采用并联合适的电容器来提高整个电路的功率因数。闭环控制技术：闭环控制是根据控制对象输出反馈来进行校正的控制方式，它是在测量出实际与计划发生偏差时，按定额或标准来进行纠正的。闭环控制，从输出量变化取出控制信号作为比较量反馈给输入端控制输入量，一般这个取出量和输入量相位相反，所以叫负反馈控制，自动控制通常是闭环控制。比如家用空调温度的控制

在控制论中，闭环通常指输出端通过“旁链”方式回馈到输入，所谓闭环控制。输出端回馈到输入端并参与对输出端再控制，这才是闭环控制的目的，这种目的是通过反馈来实现的。正反馈和负反馈是闭环控制常见的两种基本形式。其中负反馈和正反馈从达于目的的角度讲具有相同的意义。从反馈实现的具体方式来看，正反馈和负反馈属于代数或者算术意义上的“加减”反馈方式，即输出量回馈到输入端后，与输入量进行加减的统一性整合后，作为新的控制输出，去进一步控制输出量。实际上，输出量对输入量的回馈远不止这些方式。这表现为：运算上，不止于加减运算，还包括更广域的数学运算；回馈方式上，输出量对输入

量的回馈，也不一定采取与输入量进行综合运算形成统一的控制输出，输出量可以通过控制链直接施控于输入量等等。相控调功技术：相控技术采用闭环反馈系统进行优化控制，通过实时测量电动机的电压与电流波形，由于电动机为一感性负载，其电流与电压波形通常存在相位差，该相位差的大小与其负载的大小有关。相控器将实际相位差与依据电动机特性的理想相位差进行比较，并依此来控制SCR可控硅整流桥触发角以给电动机提供优化的电流和电压，以便及时调整输入电机的功率，实现“所供即所需”。电能质量质量技术：

（1）电压质量。给出实际电压与理想电压间的偏差以反映分配的电力是是否合格。电压质量通常包括：电压偏差、电压频率偏差、电压不平衡、电压瞬变现象、电压波动与闪变、电压暂降、暂升与终端、电压谐波、电压陷波、欠电压、过电压等。

（2）电流质量。电流质量与电压质量密切相关，为了提高电能的传输效率，除了要求用户汲取的电流是单一频率正弦波形外，还应尽量保持该电流波形与供电电压同相位。电流质量包括：电流谐波、间谐波或次谐波、电流相位超前与之后、噪声等。

（3）供电质量。包括技术含义和非技术含义两部分，技术含义有电压质量和供电可靠性；非技术含义是指服务质量，包括供电部门对用户投诉与抱怨的反应速度和电力价目的透明度等。

（4）用电质量。包含电流质量和非技术含义等，如用户是否按时、如数缴纳电费等。

治理方法：

一、瞬变现象 在电力系统运行分析里。它表示电力系统运行中一种并不希望而又事实上出现的瞬时事件。由于RLC电路的存在，大多数人的概念里瞬变现象自然是指阻尼振荡现象。关于此，IEEE里有一个含义更宽，描述也更简单的定义：变化量的部分变化，且从一种稳态过渡到另一种稳态过程中，该变化逐渐消失的现象。但这样描述在电能质量领域里会存在潜在的许多分歧。下面对瞬变的两种普遍类型做一下介绍：

1、冲击性瞬变现象是在稳态条件下，电压、电流的非工频、单极性的突然变化现象。通常用上升和衰减时间来表现冲击性瞬变的特性，也可以通过其频谱特性成分表示。

2、振荡瞬变现象是一种电压、电流的非工频、有正负极性的突然变化现象。对于迅速改变瞬时值极性的电压和电流振荡问题，常用其频谱成分（主频率）、持续时间和幅值大小来描述其特性。

二、短时电压变动

这一类型包括电压暂降（也称为骤降或凹陷）和短时间电压中断等现象。若按照持续时间长短来划分，进一步还可将其分成瞬时、暂时和短时三种类型。顺便指出：如此细分的目的是用于电能质量监测中队电压干扰分类统计。

1、电压中断，当供电电压降低到0.1p.u以下，且持续时间不超过1min时，我们就认为出现的电压中断现象。出现原因可能是系统故障、用电设备故障或控制失灵等。

2、电压暂降是指工频条件下电压方均根值减小到0.1~0.9p.u之间、持续时间为0.5~50周波的短时电压变动现象。电能质量领域使用暂降（sag）来描述短时电压降低已经很多年了，IEC把这一现象成为骤降（dips）在国内外行业内这两个词可以相互替换，是同意词。

3、电压暂升的涵义是指在工频条件下，电压均方根值上升到1.1~1.8p.u之间、持续时间为半个到50个周波的电压变动现象。与暂降的起因一样，暂升现象也是同系统故障相联系的。我们可以用幅值大小和持续时间来表征这一现象。由于分类的方法不同，在许多资料中也使用“瞬态过电压”作为“电压暂升”的同义词。电压暂升现象远没有电压暂降现象那样常见。

三、长时电压变动

长时间电压变动是指，在工频条件下电压均方根值偏离额定值，并且持续时间超过1分钟的电压变动现象。分两种情况，即过电压和欠电压。通常，过电压和欠电压并非由于系统故障造成，而是由于负荷变动或系统开关操作引起的。

1、过电压过电压是指在工频条件下交流电压方均根值升高，超过额定值10%，并且持续时间大于1分钟的电压上升现象。过电压的出现通常是负荷投切的结果。

2、欠电压是指在工频条件下交流电压方均根值降低，低至额定值的90%且持续时间超过1分钟的电压变动现象。与过电压的出现原因正好相反。某一负荷的投入或某一电容器的切除都可能引起系统欠电压。

3、持续中断是指系统电压迅速降到0且持续时间大于1min。这种长时间电压中断往往是持久的。当系统事故发生后，往往需要人工应急处理以恢复正常供电，通常需数分钟或数小时。持续电压中断是特有的电力系统现象。但如果是电气设备检修或线路更改导致停电，或由于工程设计不当或电力供应不足引起的持续中断，则不属于电能质量问题。

四、电压不平衡

电压不平衡，时常被定义为与三相电压或电流的平均值的最大偏差，并且用该偏差与平均值的百分比表示。电压不平衡也可以用对称分量发来定义即用负序或零序分量的百分比加以衡量。电压不平衡的起因主要是负荷不平衡（如单相运行）所致，或者是三相电容器组的某一相熔断器熔断造成的。大于5%的电压不平衡属于电压严重不平衡，它的起因很可能是由于单相负荷过重引起的。

五、波形畸变

波形畸变是指电压或电流波形偏离稳态工频正弦波形的现象，可以用偏移频谱描述其特征。波形畸变有五种重要类型，即直流偏置、谐波、间谐波陷波和噪声。

1、直流偏置，在交流系统中出现直流电压或电流称为直流偏置。这可能是由于地磁干扰或半波整流引起的。例如为延长灯管的寿命在照明系统中采用的半波整流器电流，会是交流变压器偏磁以至于发生磁饱和，引起铁芯发热缩短寿命直流分量还会引起接地极和其它电气设备连接的电解腐蚀。

2、谐波，把含有供电系统设计运行频率整数倍频率的电压或电流定义为谐波。可以把畸变波分解成工频和各次谐波分量的综合。电力系统中的非线性负荷是造成波形畸变的源头。

3、间谐波，与谐波定义方法类似，只是将整数倍于工频的条件换成非整数倍。

4、陷波是电力电子器件在正常工作情况下，交流输入电流从一相切换到另一相时产生的周期性电压扰动。由于陷波的连续出现，可以用受影响电压的波形频谱来表征该量。但由于陷波的相关频率相当高，很难用谐波分析中习惯采用的测量手段来反映它的特征量，通常把它作为特殊问题处理。例如，一种评价指标规定，出现的陷波以其下陷深度和宽度来衡量。

5、噪声是指带有低于200kHz宽带频谱，混叠在电力系统的相线、中性线或信号线中的有害干扰信号。电力电子装置、控制器、电弧设备、整流负荷以及供电电源投切等都可能产生噪声。由于接地线配置不当，未能把噪声产地至远离电力系统，常常会加重对系统的噪声干扰和影响。噪声可以对点射设备的正常工作造成危害。采用滤波器、隔离变和电力线调节器等措施能减缓噪声的影响

第四篇：汽车节能技术与原理缩小版[推荐]

一、名词解释

1现润滑的方法。、化学反应润滑法：

利用高温，使润滑剂在摩擦表面之间分解，并形成一种固体润滑膜实

23、燃料电池：

4、冷起动：当气温或发动机温度低于是一种利用燃料和氧化剂产生电能的系统。5℃时起动发动机。

汽车滑行。、加速滑行：

指在平路行驶时，用暂时多消耗燃油来提高车速，利用加速时储存的动能让5进行冲压加工。、激光“拼焊”方式：

将不同厚度和不同性能的钢板剪裁后拼焊成新的钢板，然后再对其6气状态下充满工作容积的气体质量的比值。、充气效率：指在发动机进气行程时，实际进入气缸内的新鲜气体的质量与在进气系统进

7相同需要、达到相同目的的前提下，使能源的消耗量下降。、节能：指在保证能够生产出相同数量和质量的产品，或获得相同的经济效益，或者满足

8燃油消耗率、燃油消耗率：g/kw 发动机每发出·h)，用ge表示。1kw的有效功率，在1h内所消耗的燃油的质量（g），称为9良好的路面上等速行驶、等速百公里耗油量：100kM是常用的一种评价指标，它指汽车在一定载荷下，以最高档在水平的燃油消耗量。

10况的变化而变化的关系。、发动机特性： 指在一定条件下，发动机的性能指标与特性参数随着调整情况及运行工

1112、热机循环：如果热力循环在外界加入热量后，又对外做正功，就是热机循环。

能输出的最大功率之比。、发动机负荷：指在一定的转速下，发动机实际输出的有效功率与在该转速下发动机所

13料中，当两表面发生相对运动时，润滑剂逐渐地重新、自润滑方法：将摩擦副表面经过特殊处理，使大量的固体润滑剂“侵蚀”到其表层材“流出来”。1415、热起动：发动机温度在40℃以上时的起动。为主要燃料的发动机。、CNG柴油双燃料发动机：

是以压燃少量喷入缸内的柴油作为“引燃燃料”，天然气作16焰时，开始发出闪火时的温度。、闪点：指柴油在一定实验条件下加热时，当油料蒸气与周围空气形成的混合气接近火

17燃比可达、稀燃：25:1,稀薄燃烧的简称，指发动机在实际空燃比大于理论空燃比的情况下的燃烧，空甚至更高。

18次、分组喷射：。

将多缸发动机的喷油气分为二到三组，各组在一个工作循环中同时喷射一

二、简答题

1答：、天然气汽车有哪些优势、存在什么问题、提高其输出功率的措施有？1）优势： A.可替代十分短缺的汽、柴油，充分利用天然气资源B.减少对大气的污染

C.差燃料经济性好B、汽车动力性下降）D.使用压缩天然气比汽油安全C、整车成本高D、供气体系建设有难度E.使用性能好2）问题E、储气瓶占用空间较大，：A、天然气携带性携带不方便3）提高其输出功率的措施：A、提高充气系数B、适当提高发动机压缩比C、使用专用天然气汽车发动机润滑油2答：、发动机常用的节能装置有哪些？1）火花塞二次空气导入环2）发动机磁化节油器

3）喷水节油器4）节油点火装置：晶体管点火装置、高频高能电子点火器、突出型长电极火花塞、细电极型火花塞、索勒分火头、高效两用点火线圈、雪崩二极管、等离子点火节油器。3答：、燃用稀混合气的技术途径有哪些？1）使汽油充分雾化，对均质燃烧要保证混合气混合均匀及各缸混合气分配均匀

2）采用结构紧凑的燃烧室3）加快燃烧速度4）提高点火能量，延长点火的持续时间5）采用分层燃烧技术、增压发动机的结构上需做哪些调整？4答；1）增大供油量，调整供油系 2）改变配气相位

5）改进进、排气系统 5）冷却增压空气 3）减小压缩比，增大过量空气系数答：、简述子午线轮胎有哪些优点？1）使用寿命长；2)滚动阻力小，节省燃料；

3)承载能力大；4)附着性能好；5）减振性能好；6）胎温低，散热快；胎面不易穿刺，不易爆胎。6答：当驾驶员踩下加速踏板时，加速踏板位置传感器将加速踏板位移量信号转换为电压信、简述电子节气门的工作过程。

号传给ECU，ECU通过对当前所处工况进行计算和逻辑处理后，发出控制信号，再经过功率放大，控制节气门驱动电动机，使电动机按照ECU给定的角度驱动节气门运转到所需要的开度；同时节气门体上的节气门位置传感器将测得的当前节气门位置信号转化为模拟电压信号传给ECU，通过反馈实现对节气门的闭环控制。

7答：减小汽车行驶阻力最主要的就是减小汽车行驶中的滚动阻力和空气阻力。、根据所学试述如何通过减小汽车行驶阻力来提高汽车的燃油经济性？

1胎出现驻波现象，载货车车速控制在）减小汽车的滚动阻力措施有：修好路，养好路，选好路；合理控制汽车行驶速度防止轮100km/h以下，轿车控制在140km/h以下；保持轮胎气压在标准值范围；选用子午线胎。

2系数，设计先进的流线型，保证车体表面的质量；改善车身的空气动力性能：主要是不断）减小汽车空气阻力的措施有：减小汽车的迎风面积；保持车辆中速行驶；降低空气阻力改进汽车的流线型，广泛使用各种局部减阻装置。

8答：、电动汽车有何发展优势，现今普及电动汽车又面临着哪些问题？1）电动汽车的发展优势：

A.户而言影响不是很大电动汽车结构简单，日常维修工作极少，使用方便电动汽车充电时间并不长，对一般用B.电动汽车可实现零排放C.电动汽车可将车辆的行车动能“再生”地转化为电能并储存于蓄电池中 D.2高一次充电后的行驶里程）电动汽车普及面临的问题：电动汽车运行噪声较普通汽车小

C、延长蓄电池的使用寿命A、普及电动汽车的关键在于改善其性能和降低成本D、发展包括充电设施在内的基础设施B、提E9、降低电动汽车的价格

答：、使用润滑油时应注意哪些主要使用方法？（1）同一个级别的国内外润滑油使用效果要一致。（2）级别低的润滑油不能用于高性能发动机，以防润滑不足，造成磨损加剧；级别高的润滑油可以用于稍低性能的发动机，但不可降档太多。（3）在保证润滑的条件下，优选粘度低的润滑油，可以减少机件的摩擦损失，提高功率，降低燃料消耗。若润滑油粘度太高，不可自行进行稀释。（4）保持正常油位，常检查，勤加油。正常油位应位于油尺的满刻度标志和1/2刻度标志之间，不可过多或过少。（5）不同牌号的润滑油不可混用，同一牌号但不同生产厂家的润滑油也尽量不要混用。（6）注意识别伪劣润滑油。（7）定期更换润滑油，一般情况下内燃机油质量等级越高换油期越长。

10答：、简述火花塞二次空气导入环的作用。（1）可以降低排气行程后残余气体的量和温度，特别是能扫除火花塞周围的残留废气，使混合气易于点燃。（2）能产生空气涡流，使汽油雾化得更加完善、加快了火焰传播速度、延长了火花塞和气门的使用寿命。（3）能增加充气效率，使发动机的功率得到充分发挥，提高启动、加速等的能力。（4）有利于火花塞的冷却，避免产生炽热现象，减少爆燃的可能性。（5）减少排气中的CO、HC等有害物质。11答：、简述串联式混合动力汽车的性能特点。(1)控制系统比较简单，特别是发电机运行的控制只需根据蓄电池充放电状态决定发电

或停止。(2)发动机总是在最佳工况下驱动发电机，因此效率高，有一定节能效果，能减少污染。(3)动力传递过程中，由于存在能量转换中的损失，降低了能量利用率，其综合效率低于燃油汽车。(4)要求每一动力装置的各自功率都等于或接近汽车的最大驱动功率，特别是驱动电动机必须满足汽车行驶的要求，因此增加了车辆成本及机构布置难度。12答：、简述超速离合器的特点。（1）操作简便：装用超越离合器后，完成一次滑行，驾驶员只须松、踏加速踏板两个 动作，大大减轻了驾驶员的疲劳。（2）节省燃料：应用超越离合器后，一脚踩加速踏板即可上档加速，免去了空踩加速踏板。由于操作简便可把车速控制在经济车速范围内，也可频繁滑行节油。（3）保证安全：使驾驶员减少动作，比较轻松地处理各种复杂情况，从而有利于安全行车。（4）减少机件磨损：可减少滑动摩擦 与冲击磨损。13答：、时间控制式柴油机高压共轨喷油系统的特点。(1)喷油压力与发动机转速无确定关系，只取决于共轨腔中按要求调整的压力，彻底解

决了传统喷油泵高、低速时喷油压力差别过大，性能难以兼顾的固有矛盾。(2)根本解决了传统喷油泵脉动供油时，输出的峰值转矩过大，凸轮轴瞬间转速变化太快，不能稳定控制小喷油量的矛盾。(3)由于共轨腔压力可任意调节，再加上可灵活控制电磁阀升程，于是能实现喷油压力和喷油率的柔性控制。14答：、正确控制行车温度，应注意哪些问题？(1)燃烧室积炭教多而未能清除前，发动机温度可保持在其正常温度的下限（80℃），以防爆燃。(2)寒冷季节，在停车前的0.5-1.0km，可使发动机冷却液温度控制在90度以上，这样汽车在停车前一段时间内，不致使冷却液温度下降太多，可缩短停车后起动升温的时间。(3)当发动机处于大负荷（满载或爬坡）时，可使冷却液温度稍低一些（80度左右）；处于小负荷（空车或下坡）时，可使发动机冷却液温度高一些（90度）。(4)在较坏路面行驶时，车速低，发动机负荷大，温度升高快。如果预先知道前方是较差路段，应提早1-2km将发动机冷却液温度降至80度左右。(5)由于汽车在滑行终了时，因温度低而使加速的油耗增加，所以在汽车滑行前应将发动机冷却液温度控制得偏高（90度以上）一些。15答：、简述普及电动汽车所面临的主要问题。（1）降低电动汽车的价格。（2）提高一次充电后的行驶里程。（3）延长蓄电池的使用寿命。（4）发展包括充电设施在内的基础设施。

16答：存在的问题：、论述汽油机使用增压技术的困难，应如何克服？（1）汽油机增压后爆燃倾向增加。

（2）由于汽油机混合气的过量空气系数小，燃烧温度高，因此增压之后汽油机和涡轮增压器的热效率大。（3）车用汽油机工况变化频繁，转速和功率变化范围宽广，致使涡轮增压器与汽油机的匹配相当困难。解决的办法：（1）在电控汽油喷射式发动机上实行汽油机增压，成功地摆脱了化油器式发动机与涡轮增压器匹配的困难。电控技术的应用，可以极其方便地对汽油机增压系统进行爆燃控制、放气控制和排放控制等。（2）应用点火提前角自适应控制，来克服由于增压而增加的爆燃倾向。利用装在发动机上的爆燃传感器检测爆燃信息，并将其传输给电控单元(ECU)，电控单元则发出指令，推迟点火时刻以消除爆燃。待爆燃消除后，自适应地逐步加大点火提前角，使发动机在比较理想的状况下工作。（3）对增压后的空气进行中间冷却。因为空气增压后温度升高，密度减小，如果温度过高，不仅会减少进气量，消弱增压效果，还可能引起发动机爆燃。实践证明，对增压空气实行中冷，对提高功率，降低油耗，降低热效率和减轻爆燃都十分有利。因此，不但在汽油机增压系统中设置中间冷却器，而且在高增压柴油机增压系统中也设有中间冷却器。

17则和依据是什么？、汽车行使时，为何要提倡中速行使？中速和经济车速有什么区别？考虑经济车速的原 答：（1）当车速低时，克服阻力所需的功率较小，但是发动机的负荷小而耗油率升高；反

之，当车速高时，克服阻力所需的功率增大，发动机由于负荷增大而耗油率降低。但是，车速越高，行驶阻力越大，需克服这些阻力所需功率也增大，对汽车燃料的消耗的影响，大大超过了发动机由于负荷增大耗油率降低的影响，结果使汽车燃料经济性变差。只有在中等速度行驶时，可以兼顾发动机的耗油率和车速对油耗的影响，每100km燃料消耗量最低。（2）通常说的中等车速其实际车速略高于经济车速，应为经济车速的车速过低，影响生产效率。（3）原则和依据是：首先应使发动机在燃油消耗率最小时的转速范围内运转，并考虑安全行车及减小空气阻力；其次应提高发动机的功率利用率；再次是重视汽车运行中的经济性，包括加速、减速、等速、怠速及常用车速。总之，考虑的应是燃油消耗量少、运输经济效益高、服务质量好、行驶安全等综合要求。

18答：、试论述乙醇燃料汽车发展所面临的主要问题并提出解决措施。主要问题：（1）热值比汽油低的多；（2）低温起动性能差；（3）容易造成油路堵塞；（4）容易与汽油分层（5）容易产生气阻；（6）具有腐蚀性能。此外，乙醇汽油的蒸发排放比纯汽油高；乙醛排放高；着火界限宽，火灾隐患大；虽然乙醇辛烷值虽高，但灵敏度也大，使得发动机负荷增加时，抗爆性下降。可采取的措施：（1）适当提高压缩比，以提高热效率。（2）醇有稀释和制冷作用，因此可适当增大点火提前角。（3）当混合燃料中醇含量较多时，为使混合气不过稀，保证必要的动力性，有必要加大供油量。另外还应当优化进气管的设计，是各缸燃油的分配尽可能均匀。（4）选择适当的火花塞和火花间隙，避免早燃。（5）可采用加热进气道、起动加浓等方法改善起动性能。（6）使用大比例乙醇汽油燃料时，应加大首道活塞环及其他薄弱零件的强度。（7）发动机工况变化时，可采用对进入缸内的燃料和空气进行开环控制，以缩短它的动态响应时间。（8）为减少零件磨损，可使金属表面保持一层聚烯烃膜，以减少电解腐蚀；或采用更高硬度和更少铁素体更少的金属材料；也可在润滑油中加入特种添加剂。19答：、汽车冷起动时存在哪些问题？1）发动机起动困难2）冷却系与蓄电池易结冰

3）燃油消耗量增加4）行车条件恶劣 20答：掺水乳化油是油包水型，利用的是水珠的微爆效应，乳化油在喷油器中首先被一次雾、简述掺水乳化节油的原理？

化，在气缸内的高温下，油中的水珠迅速汽化，使油膜发生了爆炸性破裂，并分散和形成非常微小的微粒，即发生了二次雾化作用，使得混合气混合更充分，燃烧更完全，经济性提高。采用结构紧凑的燃烧室答：、燃用稀混合气的技术途径有哪些？1）使汽油充分雾化，对均质燃烧要保证混合气混合均匀及各缸混合气分配均匀

3）加快燃烧速度4）提高点火能量，延长点火的持续时间 5）采2）用分层燃烧技术改进进、排气系统答；、增压发动机的结构上需做哪些调整？1）增大供油量，5）冷却增压空气调整供油系 2）改变配气相位 3）减小压缩比，增大过量空气系数 4）23答：汽车磁粉式离合器是以磁粉作为中间介质，利用电磁原理，使主动件和从动件通过磁、简述磁粉式电磁离合器的原理？

粉实现接合和分离。

24答：、时间控制式柴油机高压共轨喷油系统的特点。（1）喷油压力与发动机转速无确定关系，只取决于共轨腔中按要求调整的压力，彻底 解决了传统喷油泵高、低速时喷油压力差别过大，性能难以兼顾的固有矛盾。（2）根本解决了传统喷油泵脉动供油时，输出的峰值转矩过大，凸轮轴瞬间转速变化太快，不能稳定控制小喷油量的矛盾。（3）由于共轨腔压力可任意调节，再加上可灵活控制电磁阀升程，于是能实现喷油压力和喷油率的柔性控制。

25答：、为柴油机选配涡轮增压器时，一般应满足哪些要求？（1）柴油机应能达到预定的功率和经济指标，涡轮增压器应能供给柴油机所需的增压 压力和空气流量。（2）涡轮增压器应能在柴油机的各种工况下稳定地工作，压气机不应出现川振或涡轮机不出现堵塞现象。（3）涡轮增压器在柴油机的各种工况下都能高效率地运行。（4）涡轮增压器在柴油机的各种工况下都能可靠地工作。26答：、减少发动机的机械摩擦损失的技术途径有哪些？（1）降低活塞、活塞环、连杆等往复运动机件的摩擦和质量。（2）降低滑动部件的滑动速度及高面压比，如减少曲轴轴径尺寸，缩短轴承宽度等。提高曲轴、连杆等旋转零件的刚度，防止运动中产生变形。（3）减少润滑油的搅拌阻力。（4）润滑油的改良----低粘度化。

（5）合理选择摩擦零件的材料，优化材料配对，提高摩擦表面加工精度。27答：、行车温度包括哪些？试分析它们对行车油耗有何影响？1）行车温度包括：冷却液温度、机油温度、发动机室内空气温度、变速器和驱动桥主

减速器油温； 2）对油耗的影响：A、冷却液温度：影响气缸及机体各部分表面温度，冷却液温度提高可使混合气温度提高，雾化好，提高经济性；过高，发动机易发生早燃和爆燃，油耗增大；过低，则热损失大，燃烧速度低，动力性下降。B、机油温度：过高，过低会影响机油粘度从而影响润滑性能，导致油耗升高，动力性下降。C、发动机室温度：正常的发动机室温度有利于汽油雾化和进气均匀分配，提高发动机经济性动力性。D、变速器和驱动桥主减速器油温：变速器和驱动桥主减速器油温正常可保证变速器和主减速器的正常润滑，提高车辆的机械效率，减小机械损失，保证经济性和动力性。

28、写出汽车节油效果的评价指标（表达式）？ 答：1)节油率：ξ=

QS0-QS×100%

QS0

QS0:油耗定额（kg/h）QS:实际油耗（kg/h）2)安装节油器后的节油率：ξ=

ge0-ge×100%

ge0

ge0：装节油器前的油耗（g/kW·h）ge：装节油器后的油耗（g/kW·h）

第五篇：化工节能技术

化工节能技术

化工08-1 任龙

06082576

夹点技术原理与最新应用

摘要：夹点技术是过程集成技术的一门方法学.它将热力学原理和系统工程相结合，用以确定过程系统能量利用与回收的优化配置，提高能量利用率，降低能耗。本文论述夹点技术的原理，概述它的工业应用情况。

关键词：夹点技术原理

应用

夹点技术是英国Bodo Linnhoff教授等人于70年代末提出的换热网络优化设计方法，后来又逐步发展为化工过程综合的方法论。夹点技术是能量回收系统的重大突破，80年代以来夹点技术在欧洲、美国、日本等工业发达国家迅速得到推广应用，现已充公的应用于各种工业生产的连续和间歇工艺过程，应用领域十分广阔，在世界各地产生了巨大的经济效益。

夹点技术的基本原理

夹点技术是以化工热力学为基础，以经济效益为目标函数，对换热网络整体进行优化设计。优化过程包括冷热物流之间的匹配，冷热公用工程的类型和能级选择;加热器、冷凝器及系统中一些分离器、蒸发器等设备在网络中的合适放置位置；节能、投资和可操作性的三维平衡。最终的优化目标是确定出具有最小的设备、投资费用和操作费用，并满足把每一个工艺物流由初始温度加热或冷却到目标翁杜的换热网络。

夹点技术的应用领域

夹点技术起源于换热网络设计，经过近几十年的不断发展，其应用领域不断扩大，已延伸到除反应过程以外的所有化工过程，在热电联产、分离序列、蒸馏塔、热泵、热机、干燥器、公用工程系统及一般的工艺过程设计与发行等方面均有应用，涉及到众多工业部门。

夹点技术的应用效果

（1）降低能耗

通过改进能量回收系统及公用工程系统节约能量费用，实现区域热联合，充分利用废热或废料发生热量。

（2）提高生产能力，改进质量控制

通过解除过程系统瓶颈而不改变加热炉及主要机泵设备，可达到增产的目的。

（3）降低投资费用

对工厂建设投资和操作费用加以评估，并提出解决办法，可在少投资或不投资、少增加或不增加能耗的条件下完成工程改造和扩建，提高能效。在新设计中可以做到操作费用和设备投资又节省，在改造中可更好利用已有设备，也可减少新增抽象换热面积。

（4）降低环境污染

可以用排放废气或废液最少为目标进行优化设计，减少三废，降低温室效应。

夹点技术的发展 夹点技术自问世以来呈现出三维的发展趋势。第一维：应用范围不断扩大：换热网络→热电联产网络→整个工艺过程→涉及若干过程和服务系统的整个工厂；第二维:网络优化的评价指标逐步深入：能量费用→投资费用→原材料费用→可操作性，弹性，安全性，可近控性等定性指标→水费用→污染物排放量；第三维：设计类型逐渐发展：新工厂设计→老工厂改造→间歇工艺过程综合。

夹点技术的最新发展方向

夹点技术的最新发展方向：压力降优化，柔性设计，蒸馏塔目标设定，低温过程设计，间歇过程综合，降低水流率，全局能量系统综合，排放目标设定。

夹点技术的最新应用

鉴于夹点技术的节能减排效应和经济效益，其在石油、化工等过程工业中的应用越来越广泛。

常减压装置消耗的能量约占炼油厂总能量的25%~30%，已成为炼油厂消耗能量最大的装置。某规模为250吨t/a的常减压装置，换热网络终温较低，装置能耗较高，换热网络的可操作性差。针对此问题，在夹点技术的基础上，李哲等结合工艺流程模拟软件和换热网络计算软件对原有常减压换热装置进行优化，得到了近于最优的换热网络。新的换热网络实际运行后，使原油的换热终温提高了27℃，装置能耗降低2.35Kg 标油/t 原油，年创效益接近1200万元，取得了良好的经济效益。

中国石油宁夏炼化公司100万t/a 常压蒸馏装置建成投产后，长期处于低负荷状态下运行，近年来随着原油加工量不断增加，装置“瓶颈”逐渐显现—原油换热终温偏低、加热炉效率低、产品出装置温度高等，能耗长期偏高，迫使装置优化改造。采用夹点技术改造后，原油换热终温由271℃提高到了294℃，装置加工量由140万t提高到200万t，装置能耗由原来的10.5kgEO/t降低到9.76kgEO/t，加热炉效率由85.72%提高到了90.36%。由以上数据可以看出，装置能量利用率和装置加工量提高显著。

蔡砚等[7]对一套20世纪80年代引进的加氢裂化装置进行用能分析，发现存在跨越夹点的传热的不合理用能情况。结合工程实际和经济因素，运用夹点技术对装置进行分析，发现该装置节能潜力高达31323kw/h。根据夹点换热原则结合对现有换热网络的利旧问题的考虑，得出两种具有显著优势的换热网投资1122.7万元，可获得节省2174.4万元/a的经济效益 夹点技术不仅局限于热力学问题，更加广泛的延伸到水系统设计中。近年来，水夹点技术的应用对于节约过程工业的新鲜水、大幅减少废水排放量方面优势显著。中油公司大庆石化分公司炼油厂[8]应用水夹点技术确定了全系统最小的新鲜水用量9.83t/h，与原用新鲜水量为24.3t/h相比，该项目实施可使该厂用水量节约59.5%，在获得81.02万元/a的经济效益的同时，对解决目前面临的水资源危机意义重大。袁一星等[9]运用水夹点技术对M炼油厂进行分析计算，得出了最小用水量114.25t/h，与原用水量为148t/h相比，该项目实施可使该厂用水量节约23%。

总之，当前能源供应短缺成为经济增长的“颈瓶”之一，对于石油、化工等典型的过程工业，用夹点分析的方法对过程系统的用能、用水状况进行诊断，可找到过程系统的用能“瓶颈”所在，夹点技术在换热网络、水网络中的应用为国民经济的发展带来巨大的经济效益和社会效益。大量的工程实例证明，利用夹点分析技术，指导具体过程系统工程的改造或设计，能降低公用工程消耗量和初期的投资费用，实施方法简单，具有明显的优势，应用前景广阔。<1>Linnhoff B,Hindmarsh E.The Pinch Design method for ExchangerNetwork[J].Chemical Engineer Science.<2>Linhoff.B and FlowerJ.R.Synthesis of heat exchanger networks：PartⅠ：SystematicGeneration of energy optimal networks.PartⅡ：Evolutionary generation of networkswith variouse criteria of optimality <3> LinnhoffB.，JRFlower.AIChEJ.<4> Clmeda，T.，F1toh，Kshirko.Ind.Eng.Chem.<5> LinnhoffB.，WDWitherelloilandGasJournal

<6>姜磊.常减压装置能量系统优化改造[J].石油化工应用.<7>蔡砚，冯霄.加氢裂化装置换热网络的节能改造[J].现代化工.<8>张济民，夹点技术原理与应用

<9>王俊美，陈金华，夹点技术原理与最新应用 <10>吴大可，陈树林，夹点技术及其应用

<11>徐文斌.常减压蒸馏换热网络优化与改进[J].高桥石化，<12>李哲，康久常，佟韶辉.常减压装置换热网络的优化设计[J].当代化工 <13> 张玉巍.常减压装置加工高酸原油工艺方案探讨[J].河南化工 <14>高峰.赖桂兰.杨雪梅夹点技术在苯乙烯装置节能上的应用

<15>白玫用Aspen Plus和夹点技术系统调优化工用能-石油化工技术与经济

<16>徐舜华.刘伟.杨帆求解换热网络夹点的Excel电子表格法-计算机与应用化学

<17>徐兵.梁玉祥.易美桂.李春桃.刘经星.刘洪杰煤焦油蒸馏工序的能耗分析-煤炭转化

<18>陈彦霖.崔晓钰.郭广品吸收式制冷系统换热网络优化-流体机械 <19>张国钊,环氧丙烷装置换热网络优化与废液换热器改进研究 <20>金涌.王垚,以循环经济理念推进生态化学工程现代化工