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摩托车省油技术方案

2009-4-14  来源:摩托车行情 阅读次数:14796
由于世界范围内的石油资源短缺,节约使用石油资源已成为人们的共识。基于油价的不断上涨和国内对石油的需求不断增加,国内石油的短缺现状将持续存在,如何降低燃油消耗量、提高燃油经济性,将是内燃机车生产厂家及消费者热切关注的问题。以下主要从两个方面就降低摩托车燃油消耗的途径加以分析。

一、通过改进设计优化摩托车来省油

1、摩托车的轻量化

摩托车在水平路面上等速直线行驶时,必须克服路面与轮胎作用产生的滚动阻力Ff和空气与车身、人体摩擦产生的空气阻力Fw;在坡道上直线行驶时,还必须克服其重力沿坡道向后的分力,即坡道阻力Fi;在加速行驶时,还要克服加速阻力Fj。因此摩托车的行驶阻力之和为:∑F=Ff+FW+Fi+Fj,其中:

Ff=fG f为整车滚动阻力系数,G为摩托车(含驾驶员)的总重量;

Fw=1/2CDAρVr2 CD为空气阻力系数,A为迎风面积,Vr为相对车速,ρ为空气密度;

Fi=Gsinα α为坡道角;

Fj=δaG/g δ为旋转质量换算系数(表示将旋转质量的惯性阻力等效地叠加到平移质量),a为摩托车的加速,g为重力加速度(见下图)。

而摩托车能够顺利起步行驶的驱动条件为驱动力必须大于行驶时的滚动阻力、空气阻力、坡道阻力、才能起步或加速前进。由上式可知:摩托车的质量影响到行驶过程中的滚动阻力、爬坡阻力及加速阻力,因此,摩托车的质量与其燃油的消耗有密切关系,摩托车的轻量化对节省燃油的关系是较密切的。摩托车的轻量化大致有如下途径:

(1)采用新型材料。在确保机械强度与使用寿命的前提下,大量采用轻质材料。如用铝合金、镁合金材料制成发动机的缸体、缸盖、飞轮壳来代替原来的铸铁件;用铝合金、镁合金材料制成车架、后货架等代替原来的钢管钢板材料。塑料与复合材料也大量用于摩托车上,如塑料的前后挡泥板,ABS材料做成的座垫底板等等,采用这些材料,可降低摩托车的重量。

(2)改进结构以减轻重量。采用有限元分析法,使摩托车的相关零部件在满足强度、使用要求的情况下,优化其尺寸和相关结构来减轻重量。

2、降低摩托车的行驶阻力

摩托车的行驶阻力由空气阻力、车轮滚动阻力、加速阻力与爬坡阻力组成。其中空气阻力与滚动阻力对油耗的影响较大。

(1)减小空气阻力。摩托车的空气阻力与车辆形状相关,空气阻力系数和速度的平方成正比,克服空气阻力所需的功率又与速度成立方关系。据资料显示,如果摩托车以20km/h的速度行驶时,发动机所产生的功率约有50%消耗在克服空气阻力上;当车速大于70km/h时,克服空气阻力所消耗的能量将占发动机做功的90%左右。摩托车高速行驶时空气阻力对燃油经济性的影响十分显著,空气阻力的减小是通过研究车体形状而获得合理的流线型来实现的,在踏板车上体现得尤为明显。20世纪70年代,踏板车的空气阻力系数为0.58-0.78,而到21世纪初,这个数值已降低为0.3左右。在骑式摩托车上,也多采用安装导流罩、流线型外围护件来降低风阻系数。

(2)减小车轮滚动阻力。车轮滚动阻力与路面、车速、轮胎的构造、材料和气压有关。在良好的道路上,摩托车的燃油消耗比在较差的道路上少15%-30%,由此可知,改善公路路面而节省的燃油将非常可观。子午轮胎是一种可以减少滚动阻力的轮胎,在各种速度下均可有效降低滚动阻力系数,一般情况下,采用子午轮胎较采用斜交线轮胎的摩托车可使燃油消耗降低3%-5%。

3、发动机功率的匹配

根据发动机的负荷特性可知,只有在节气门开度较大、负荷功率较高的情况下,发动机才有最低的燃油消耗率,摩托车的燃油经济性才最好,因此,其功率的选择应尽量小,只要能够满足摩托车的动力性要求,在用最高挡位时,其阻力功率约占发动机功率的80%-90%即可。如在满足同等行驶条件下,125mL较之150mL排量的摩托车,其百公里经济油耗可降低5%-10%。发动机良好的匹配是有效降低油耗最实际的方法之一。

4、对摩托车发动机的改进设计

(1)采用二次进气和燃油喷射技术。最佳的空燃比、点火定时的最佳控制,使发动机实现稀薄燃烧,既可保证发动机的最大功率,又可省油和降低排放。发动机的电控补气、电子燃油喷射均属此类技术。相关的对比试验表明,采用此类技术可使油耗降低15%-20%。

(2)改进发动机的结构。在排放污染物无明显增加的情况下,提高压缩比,改进发动机的燃烧系统,如优化其燃烧室结构、合理布置火花塞、采用多气门结构、增大进排气结构、改进发动机的进排气道、改善混合气的形成条件、提高发动机的进排气效率等等,从而有效提高发动机的热效率,增大发动机的功率输出,降低发动机的比油耗。

二、在摩托车使用过程中采取措施省油

1、合理地驾驶摩托车

(1)行驶车速与行驶挡位。减少停车与加速次数,保持相对稳定的车速与选用适当的经济车速,是减少运行油耗的重要途径。据统计,若以稳定车速行驶,每公里油耗仅为加速行驶的30%-40%。根据发动机的油耗曲线可知,发动机的经济油耗在中等转速范围内,一般介于3000r-4000r/min,低于此转速时,混合气流速会降低使混合不均匀,燃烧变得恶劣,油耗升高;高于此范围时,为充分发挥发动机的最大功率,化油器会供给较浓的燃气,油耗也要增加,因此要省油,需经常将发动机转速控制在中等转速范围,操纵中要把油门多控制在中等位置。在尽量保证稳定车速行驶的情况下,还要选择合适的挡位,在同一道路条件与车速下,虽然发动机释放的功率相同,但挡位越低,后备功率越大,发动机的负荷率越低,有效燃油消耗率也就高,而此时若使用高挡位情形则相反。经济的驾驶方法是:高挡行驶的可能性未用完时,不应转换为低挡。

(2)在骑乘摩托车时,一些良好的驾驶习惯也能节省燃油。柔和起步、逐步控制挡位由低向高切换,使发动机输出功率与负载相匹配,发动机雾化效果佳、运转良好、有利燃油充分燃烧,使发动机获得最佳工况,从而节省燃油。摩托车停车或减速时应缓回油门,如果急收油门,很容易使发动机转速突然降低,产生牵阻力矩,消耗部分行驶动能,而且由于惯性作用,已经喷出喉管的汽油在惯性作用下进入气缸,必然造成燃油消耗的增加。另外在行车时,减少制动、穿着紧身装等这些良好的驾驶习惯都可减少燃油的消耗。

2、摩托车的正确保养与调整

摩托车的保养、调整是否及时正确,都会影响到发动机的工作性能和摩托车的行驶性能,对摩托车油耗产生直接影响。

(1)保证摩托车有良好的点火性能,火花塞需有足够强火花。选择合适的火花塞型号,清除火花塞上的积碳、检查电子点火器、点火线圈等等。

(2)空滤器的及时清洗。每行驶4000km,用压缩空气吹净纸芯式空滤器芯上的尘土或清洗海绵式空滤器的海绵滤芯,使充足的空气进入缸体内参加燃烧,提高进气效率,减少功率损失。

(3)化油器的清洗与调整。空气与燃油混合燃烧,理想的空气与燃油重量比(也称空燃比)为14.9:1,好的化油器在中速时供油量应将空燃比调整为22:1,此时燃油并不能完全燃烧掉,只有多提供一部分空气才能使燃油完全燃烧,达到省油的目的。调整化油器供油可采取如下三种措施:一是适当降低浮子室的油面高度,二是减少主量孔直径尺寸,三是降低主油针的位置以便减少燃油通过时的截面积。在减少供油的同时要兼顾摩托车的加速性与最高车速,使它们具有相当的水平,这时的耗油量才是合理与经济的。

其余如发动机的调整与良好润滑、前后轮轴承的润滑、前后轮的定位、链条松紧度的调整以及前后轮的制动间隙调整等等,都可以减少摩托车行驶过程中功率的损失,从而达到节省燃油的目的。

综上所述,降低燃油消耗与摩托车的动力性、排放状况、结构设计、新技术、新材料以及保养调整、使用条件等等方面均有密切的关系。摩托车设计生产人员及摩托车使用者都应该竭力采取措施,挖掘降低燃油消耗的潜力,来应对燃油短缺的现状。(张长春/文)


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