单元八 汽车新技术与新能源汽车

1、1汽车文化汽车文化高少华158800663852单元一单元一 汽车发展简史汽车发展简史-汽车工业的发展汽车工业的发展-汽车技术的发展趋势 思考 汽车给社会带来哪些问题? 未来汽车要在摆脱环境污染、安全隐患、石油危机、行车不畅等困惑中发展。 3单元一单元一 汽车发展简史汽车发展简史-汽车工业的发展汽车工业的发展-汽车技术的发展趋势 汽车将人们带进了现代生活，但随着汽车保有量的不断增加，也带来许多问题。(1)汽车排放大量污染物，对大气环境造成严重污染。据美国环保协会近年统计，燃油汽车排放的一氧化碳占大气中一氧化碳总量的63，氮化物占大气中氮化物总量的38，铅化物占大气中铅化物总量的31，易挥发的有

2、机化合物占大气中易挥发有机化合物总量的34， 微粒物占大气中微粒物总量的20。(2)噪声危害环境，对人们正常生活产生严重影响，对驾乘人员的健康和行车安全有直接危害。交通噪声占城市噪声的80，其中汽车噪声约占交通噪声的85。(3)汽车电器产生的电磁波引起对广播、电视和通讯设备的干扰。(4)道路交通事故经常发生，造成了大量的人身伤亡和财产损失。全世界道路交通事故每年约死亡50万人，我国近年来每年约死亡10万人，平均每天死亡约300人。(5)目前，汽车所消耗的能源主要为石油资源，是不可再生能源。汽车数量的急剧增长加了对有限石油资源的消耗。2000年，我国车用汽、柴油消耗量占我国汽、柴油总产量的比重分

3、别为86和199。(6)城市道路交通阻塞严重，浪费了人们的时间，增加了油耗和排放污染。 环境、安全、能源、畅通已成为汽车技术和交通管理的四大课题。4单元一单元一 汽车发展简史汽车发展简史-汽车工业的发展汽车工业的发展-汽车技术的发展趋势 当前，世界汽车工业的科技发展日新月异，以汽车电子信息技术为核心的技术革新、技术发明大量涌现。 汽车科技进步将由量变到质变，发生新的技术革命。 汽车质量轻量化；汽车控制电子化、智能化；汽车燃料多样化；汽车动力电动化。 2l世纪的汽车应是节能汽车、环保汽车、安全汽车、智能汽车。5一、现代汽车技术的发展一、现代汽车技术的发展1、汽车产品多样化时期汽车技术的发展、汽车

4、产品多样化时期汽车技术的发展 汽车发动机从单缸发展到汽车发动机从单缸发展到V型型8缸，提高了压缩比，使发动缸，提高了压缩比，使发动机输出功率增大。机输出功率增大。 燃油泵的发明与使用改善了发动机的供油情况，并使燃油燃油泵的发明与使用改善了发动机的供油情况，并使燃油箱移到汽车尾部。箱移到汽车尾部。 气门和凸轮轴布置的改变也是发动机的重大技术改革。气门和凸轮轴布置的改变也是发动机的重大技术改革。 蓄电池点火系统的应用，不但改善了发动机性能，同时也使蓄电池点火系统的应用，不但改善了发动机性能，同时也使得电灯、电喇叭、电气仪表，特别是起动电机有可能应用到汽得电灯、电喇叭、电气仪表，特别是起动电机有可能

5、应用到汽车上。车上。6一、现代汽车技术的发展一、现代汽车技术的发展 同步器的应用是变速器结构的一项重大改革。 传动轴取代了早期的传动链条。 主减速器中螺旋伞齿轮和准双曲线齿轮的应用能适应高速平稳的运转并降低噪声。 低压充气轮胎提高了汽车对路面的附着性能和行驶安全性。轮胎可靠性提高了，汽车就没有必要再携带两只备胎。 新式转向器和转向传动机构使汽车转弯变得轻巧灵活。 在20世纪30年代，各厂商都陆续采用了液压制动系统，此外，许多轿车都安装了独立悬架。7一、现代汽车技术的发展一、现代汽车技术的发展 在车身技术方面同样也在不断进步，全钢车身取代了早期的木质结构。 大型钢板冲压技术和焊接技术的进步使得车

6、身变得轻巧牢固。 承载式车身亦已广泛应用。 与此同时，前大灯、近光灯、闪光信号灯、尾灯、刮水器、夹层安全玻璃、暖气及除霜装置、后视镜、保险杠、行李箱等部件已被普遍采用。 汽车车身造型从马车车身发展到流线型车身。8一、现代汽车技术的发展一、现代汽车技术的发展 2、注重节能、环保和安全时期汽车技术的发展、注重节能、环保和安全时期汽车技术的发展 限制汽车排放物，而且法规的要求越来越严。 曲轴箱强制通风系统（PCV）、废气再循环系统（EGR）、排气三元催化系统、二次空气喷射系统、燃油蒸发控制、分层燃烧系统、稀混合气燃烧系统等新措施和新技术不断推出，缓解了汽车排放对人类健康和环境的威胁。 制定保证汽车交

7、通安全的标准与法规。这些安全法规迫使汽车在有关安全性能及其装置方面不断改善，如ABS电子控制防抱死制动系统、ASR驱动防滑系统、EDL电子差速锁、EBD电子制动力分配装置、ESP电子增稳系统、安全气囊及安全带等。 节能是汽车技术发展的永恒课题，为了降低高速行驶时的风阻，出现了基于流体力学的真正的高速车型鱼型车身、楔型车身。9一、现代汽车技术的发展一、现代汽车技术的发展 3、汽车产品的现代化标志、汽车产品的现代化标志 汽车产品现代化的标志体现在以下几方面： （1）汽车产品的电子化 上个世纪70年代以来，汽车上出现了很多各种各样的电子产品，将一些传统的机械结构转变为性能优良、技术高精的机电一体化装

8、置。 汽车电子控制系统的集成成为汽车技术发展的必然趋势。如：燃油喷射控制、点火控制、排放控制、自动变速控制、驱动防滑控制系统、动力控制系统、牵引控制系统等。 传感技术和计算机技术的发展，智能汽车导航系统集合了嵌入式计算机、彩色显示器和卫星定位系统（GPS）等技术。 网络化是未来汽车的必然选择，集发动机控制、底盘控制、车身控制，以及安全、通信、娱乐等于一体的网络汽车的出现也是指日可待。10一、现代汽车技术的发展一、现代汽车技术的发展 （2）汽车整车的轻量化 整车轻量化除了运用先进的设计方法使汽车尺寸紧凑和结构合理外，更重要的是采用了新型材料。 现代汽车上所采用的新材料主要是工程塑料、轻质铝合金、

9、高强度合金钢等。11一、现代汽车技术的发展一、现代汽车技术的发展（3）汽车结构的变革 汽油缸内喷射技术，可变配气相位及可变进气道技术，可燃混合气稀薄燃烧技术，柴油机电控技术及共轨技术，废气涡轮增压装置等，使发动机的结构发生了变化。 尺寸较小的普及型轿车亦广泛地采用5档变速器。先进的轮胎结构主要表现在子午线化、扁平化和无内胎化方面。 先进车身结构的主要特征是较低的空气阻力系数。12二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向 要使汽车达到越来越严格的汽车排放法规和汽车交通安全的标准与法规，现代汽车应该是对环境有利的（即低排放或零排放）；能更好的利用有限的能源与资源（降低油耗，减少用材，车辆报

10、废后所用材料能再生）；在汽车中能非常方便地与外界沟通信息；行驶安全、能避免碰撞，即汽车围绕安全、节能、环保和舒适发展。13二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向 1、安全可靠、安全可靠 在科学技术较发达的今天，未能制造出理想的安全汽车。全世界每年居高不下的汽车事故数和伤亡人数显示出安全问题不容忽视并急待解决。因此，各国都投人大量的人力物力对此进行不遗余力的研究。 汽车的安全性可分为主动安全性和被动安个性两个方面。 主动安全措施可提高汽车回避事故的能力，例如改善驾驶员的视认性和操作条件，改善灯光照明，提高轮胎性能、制动性能和操纵稳定性，采用车载微波雷达（或激光雷达）和计算机对汽车自动操

11、纵等等。 被动安全措施可减轻事故的后果，例如改善保险扛和车身防撞结构，采用安全带、安全气囊、安全玻璃、吸能转向系统等防护装置。14二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向 （1）主动安全 1）汽车防抱死制动系统（ABS） 制动防抱死系统就是在制动过程中防止车轮被制动抱死，研究表明，在车轮滑移率为15%20%时制动效果最佳。15二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向16二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向2）汽车驱动防滑转系统（ASR） 汽车驱动防滑转系统（Anti Slip Regulation，或Acceleration Slip Regulation，简称AS

12、R）的作用是防止汽车在起步、加速和滑溜路面上行驶时驱动轮滑转，特别是要防止汽车在非对称路面（两侧车轮路面不一致）或在转弯时驱动轮的滑转，以保持汽车的方向稳定性、操纵性，并维持最佳驱动力。 17二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向 3）电控稳定程序（ESP）18二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向 4）自适应定速巡航控制系统 自适应定速巡航控制系统（速度控制系统或自动驾驶系统）是为减轻驾驶员劳动强度，提高行驶舒适性，保证汽车和发动机都能在有利速度范围内运行的自动控制装置。在公路长途行车时，驾驶员会有单调乏味的感觉而难以便注意力集中，此时可开启巡航控制系统协助驾驶。 巡航控

13、制系统在飞机上应用，显示出了它的无可比拟的优点。上个世纪50年代末，巡航控制系统开始用于汽车，并很快受到青睐，所以目前在美、日、德、法、意等汽车大国发展、普及很快，尤其是近几年来世界各国高速公路的通车里程增多，扩大了汽车巡航控制系统大显身手的空间，因此巡航控制系统在汽车上的应用也越来越多。19二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向 （2）被动安全 1）安全带 安全带是汽车最重要的被动安全设备之一，在发生碰撞事故时，它是阻止乘员在驾驶舱内移动的主要手段。锁扣预紧器卷收器预紧器20二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向 2）安全气囊 安全气囊（Supplemental Rest

14、raint System，简称SRS），也称辅助乘员保护系统，是汽车的一种被动安全保护装置。21二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向2、环境保护、环境保护（1）汽油缸内喷射稀燃就是发动机混合气中的汽油含量低，汽油与空气之比可达1：25以上。缸内直喷通过均匀燃烧和分层燃烧，实现高负荷、尤其是低负荷下的燃油消耗降低，动力提高。在部分负荷下，汽车行驶在市内其燃油消耗也降低了。 22二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向 （2）可变配气相位及可变进气道 固定的气门正时只能设计成对某一个转速或狭小的转速范围最有利于提高其体积效率。低于这个转速则要求进气门推迟开启、提早关闭；反之，则

15、要求进气门提早开启、推迟关闭。 合理选择配气相位且能随发动机转速不同而变化 在不同转速下，进气管长度应有所不同，方能获得良好的进气惯性效应 。23二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向 （3）发动机增压24二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向（4）电控柴油机电控共轨柴油机电控共轨柴油机 25二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向3、节约能源、节约能源（1）整车轻量化）整车轻量化 整车轻量化是节约能源最有效的方法。汽车在向前行驶时，需整车轻量化是节约能源最有效的方法。汽车在向前行驶时，需要克服各种阻力做功，消耗发动机的能量，除空气阻力与汽车要克服各种阻力做功，消耗

16、发动机的能量，除空气阻力与汽车本身的形状有关外，滚动阻力、上坡阻力、加速阻力都与汽车本身的形状有关外，滚动阻力、上坡阻力、加速阻力都与汽车的重量有关。只要减小汽车重量，就可成正比地减小上述三种的重量有关。只要减小汽车重量，就可成正比地减小上述三种阻力。阻力。 美国专家认为，今后轻量化的途径主要是将目前占汽车重量美国专家认为，今后轻量化的途径主要是将目前占汽车重量70%的钢铁材料换成较轻的其他材料，特别是塑料和铝。的钢铁材料换成较轻的其他材料，特别是塑料和铝。26二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向（2）降低轮胎的滚动阻力 汽车轮胎子午线化是轮胎主要的发展趋势之一。 子午线轮胎具有滚

17、动阻力小（节约燃料）、附着性能好、缓冲性能好、承裁能力大等优点。车速愈高，其节油效果也越显著，大约比普通轮胎节油7%。27二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向（3）降低空气阻力 汽车的空气阻力是与车速的平方成正比的，亦即在汽车高速行驶时，空气阻力达到相当可观的数值，此时用于克服空气阻力的燃料占总消耗的一半以上。因此，改善汽车的形状具有较大的节油效果。 现代轿车把拐角削得更圆滑，各个曲面转接过渡更连贯的形状。 一些高级轿车虽然努力维持传统的庄严造型，但其外形逐渐趋圆滑却是显而易见的。28二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向（4）变速器多档化 变速器采用更多的档位，虽然结构

18、更复杂，但可使驾驶员针对具体道路条件选择更合适的传动比，成为汽车技术发展的趋势。 近年来许多新型汽车都有增加档位的趋势，甚至小型轿车都配备5档变速器。 我国的解放CAl091货车改进为CAl092货车，将原来的5档变速器换成新的6档变速器。29二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向4、操纵方便乘坐舒适、操纵方便乘坐舒适（1）自动变速器）自动变速器取消了离合器，能够根据发动机负荷和车速等情况自动变换传动比，使汽车获得良好的动力性和燃料经济性，并减少发动机排放污染。换档平滑、无冲击、振动，噪音小。在车辆拥挤时，可大大提高车辆行驶的安全性及可靠性。操纵轻便，在车辆拥挤时，可大大提高车辆行驶

19、的安全性及可靠性。传动效率高，能防止发动机过载。30二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向 （2）电控动力转向系统 电控动力转向系统（Electronic Control Power Steering，简称EPS或 ECPS）是根据车速、转向情况等对转向助力实施控制，使动力转向系统在不同的行驶条件下都有最佳的放大倍率：在低速时有较大的放大倍率，可以减轻转向操纵力，使转向轻便、灵活；在高速时则适当减小放大倍率，以稳定转向手感，提高高速行驶的操纵稳定性。 31二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向 （3）电子控制悬架系统 能根据汽车载质量、路面状况（振动情况）、行驶速度、起动、

20、制动、转向等工况的变化，自动调整悬架的刚度和阻尼以及车身高度，从而能同时满足汽车平顺性和稳定性等各方面的要求。32二、现代汽车技术发展方向二、现代汽车技术发展方向（4）汽车空调 国外汽车空调技术是随着汽车普及而发展起来的，其发展史是由低级到高级、由简单功能到多功能。33三、新能源汽车三、新能源汽车 国家在十二五规划中指出：“要合理引导消费行为，发展节能环保型消费品，倡导与我国国情相适应的文明、节约、绿色、低碳消费模式”，可见发展新能源汽车已是大势所趋。 为减少汽车对石油资源的过度依赖，保证本国能源安全，各大汽车公司纷纷开发代用燃料 汽车。作为汽车石油的代用燃料主要是天然气、液化石油气、甲醇、乙

21、醇和二甲醚等。其中气体燃料汽车和醇类燃料汽车的推广应用目前已具有一定规模，全世界保有量已达到600 多万辆。 34三、新能源汽车三、新能源汽车一、汽车燃料多样化1天然气汽车 天然气汽车自20世纪30年代就在意大利开始使用。天然气汽车是能以天然气为燃料工作的汽车(Natural Gas Vehicle，简称NGV)。按天然气存在形式分为压缩天然气(CompressedNatural Gas，简称CNG)和液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)，汽车多使用压缩天然气。目前，全世界有压缩天然气汽车(CNGV)约100多万辆，液化天然气汽车(LNGV)近万辆。 我国已发布

22、了GBl80742000车用压缩天然气。2001年8月，我国压缩天然气汽车保有量为25万辆。2001年底，我国压缩天然气加气站有144座。 35三、新能源汽车三、新能源汽车2液化石油气汽车 液化石油气汽车是能以液化石油气为燃料工作的汽车(Liquefied Petroleum GasVehicle，简称LPGV)。目前全世界有液化石油气汽车约540多万辆。 我国已发布了GBl91952003车用液化石油气。2001年8月，我国液化石油气汽车保有量为85万辆。2001年底，液化石油气加气站有224座。 但是液化石油气是石油开采和炼制过程中的伴随物，受到自然资源的限制，不可能成为汽油、柴油的稳定替

23、代能源。 36三、新能源汽车三、新能源汽车3甲醇汽车甲醇汽车是以甲醇(CH，O，英文Methan01)为燃料工作的汽车。生产甲醇的主要原料是煤、煤层气、焦煤气、植物杆等，原料非常广泛。1975年，瑞典的研制人员提出甲醇可以作为汽车代用燃料。对于甲醇燃料在汽车上的应用，许多国家已经过中等规模的示范阶段。世界各大汽车公司积极研究、开发示范了许多不同方案的甲醇燃料汽车，低比例掺烧甲醇汽油已在美国、德国、意大利、奥地利、新西兰、瑞典等国家商品化，其中M15(即掺入15甲醇)甲醇汽油曾在德国和北欧大规模研究、示范，示范车辆多达千辆，并建设了跨国界的M15加注站。M85的高比例甲醇燃料被认为是较理想的配比

24、，德国、美国、加拿大、瑞典、日本都掌握并示范了这种技术。在此基础上德国、美国先后研发了灵活燃料发动机(FFV)可燃烧汽油，又可燃烧任何比例甲醇一汽油混合燃料。我国从20世纪80年代初期开始甲醇燃料的研究。在提高和完善甲醇燃烧理论和甲醇燃料汽车研制的同时，我国政府有关部门组织了甲醇燃料汽车的示范运营。山西等地取得了显著成果。 37三、新能源汽车三、新能源汽车4乙醇汽车 乙醇汽车是能以乙醇(C，H，O，英文Ethan01)为燃料工作的汽车。乙醇是由有机物(一般利用农作物，如玉米、甘蔗等)制成的液态燃料。1908年，美国人Henry Ford设计并制造丁世界上第一辆使用纯乙醇的汽车。20世纪30年代

25、乙醇在美国第一次和汽油混合用于汽车燃料。同期，在德国、法国、巴西和新西兰等国也开始了乙醇一汽油混合燃料的应用。乙醇大规模用作车用燃料可追溯到20世纪70年代，在这一阶段乙醇主要作为汽油的添加剂以减少防爆剂铅的用量。20世纪80年代末，乙醇作为清洁燃料被人们重新认识。从20世纪90年代末开始，用生物源替代石油资源，已成为各国能源规划的核心问题。我国于1985年开始在云南省等地陆续开展乙醇燃料的研究。近年来，国内开展乙醇燃料研究和应用工作加强。在2001年制订了中国乙醇燃料发展计划，确定吉林省新建，河南、黑龙江老厂改建和扩建工程，生产燃料乙醇三个试点建设项目。吉林变性燃料乙醇基地于2003年11月

26、份投产。2001年4月2日我国发布了GBl83502001变性燃料乙醇，同时发布了GBl83512001车用乙醇汽油，开始推广含10变性燃料乙醇(E10)的车用乙醇汽油混合燃料。现行标准是GBl835l一2004车用乙醇汽油。 38三、新能源汽车三、新能源汽车二、汽车能源电动化 智能汽车是建立在电子技术、信息技术等高新技术基础上的，除了汽车性能的电子控制系统外，还装备了汽车感知环境变化和延伸驾驶员能力等装置。 早期的电动汽车为蓄电池电动汽车。目前研制的电动汽车的基本形式有蓄电池和燃料电池式两种，混合动力汽车也可属于电动汽车。39三、新能源汽车三、新能源汽车1纯电动汽车EV蓄电池汽车的研究开发主要集中在高性能车用动力电池方面。目前，国际上高性能车用动力电池的重点在锂电池上，特别是锂聚合物锂电池，日本、加拿大、美国等一些公司正在试验中。(1) EV车结构简单，使用方便。 EV车结构主要是蓄电池、控制器、电动机、驱动系统组成，结构简单，使用维修方便，排除故障主要是电的问题。(2) 电动汽车是典型的零排放汽车。EV车用的是蓄电池作为能