新型汽车发动机

1、第十二章第十二章 新型汽车发动机新型汽车发动机 随着世界经济的快速发展，能源与环境已经随着世界经济的快速发展，能源与环境已经成为人类发展和生存的重大问题。内燃机汽车成为人类发展和生存的重大问题。内燃机汽车使用的燃料均为一次性能源，开发使用后便不使用的燃料均为一次性能源，开发使用后便不可再生。随着全球能源消耗的增加，地球的矿可再生。随着全球能源消耗的增加，地球的矿物能源正面临枯竭。环境问题也日益突出，在物能源正面临枯竭。环境问题也日益突出，在世界各地的大、中城市，大气污染物中约世界各地的大、中城市，大气污染物中约40%40%70%70%来自内燃机汽车的尾气排放。为了解决能源来自内燃机汽车的尾气排

2、放。为了解决能源短缺，环境污染等社会问题，人类相继开发了短缺，环境污染等社会问题，人类相继开发了电动汽车、燃气汽车、太阳能汽车、直喷汽油电动汽车、燃气汽车、太阳能汽车、直喷汽油机等新型发动机汽车。机等新型发动机汽车。 一、电动汽车一、电动汽车 1 1、电动汽车的特点、电动汽车的特点 ： （1 1）能广泛地利用汽油、柴油、太阳能、水力能、风）能广泛地利用汽油、柴油、太阳能、水力能、风能等多种能源发电；能等多种能源发电； （2 2）能量的利用率高：传统发动机的有效效率一般为）能量的利用率高：传统发动机的有效效率一般为303040%40%，机械效率为，机械效率为75%75%，只能获得，只能获得18%

3、18%左右原始燃料的左右原始燃料的可利用能量。而电动汽车经过火力发电厂发电、输配电、可利用能量。而电动汽车经过火力发电厂发电、输配电、充电、电机等设备使用能量损失，最终大约可获充电、电机等设备使用能量损失，最终大约可获20%20%原始原始燃料的有用能量。如果利用太阳能、水能、原子能等发燃料的有用能量。如果利用太阳能、水能、原子能等发电，则利用率会高一些。如果采用将化学能转变为电能电，则利用率会高一些。如果采用将化学能转变为电能的燃料电池，则电池能量利用率可达的燃料电池，则电池能量利用率可达50%50%左右。因此，使左右。因此，使用电动汽车可以节约大量的能源；用电动汽车可以节约大量的能源； （3

4、 3）电动汽车是零排放汽车：由于电动汽车是）电动汽车是零排放汽车：由于电动汽车是依靠电驱动，所以电动汽车本身不会产生有害气体依靠电驱动，所以电动汽车本身不会产生有害气体排放，是零排放车辆；排放，是零排放车辆； （4 4）结构简单和维修使用方便）结构简单和维修使用方便 电动汽车在结构电动汽车在结构上比传统燃油汽车简单，运动部件减少，大大降低上比传统燃油汽车简单，运动部件减少，大大降低了日常维修保养量，驾驶操作更为方便，维修简单。了日常维修保养量，驾驶操作更为方便，维修简单。 （1 1）蓄电池电动汽车）蓄电池电动汽车Electric Vehicle（EV）：利用蓄电：利用蓄电池作为动力，用电动机驱

5、动的汽车；池作为动力，用电动机驱动的汽车； （2 2）混合动力电动汽车）混合动力电动汽车Hybrid Electric Vehicle（HEV）：）：通过电化学反应将燃料的化学能直接转变为电能的高效率发通过电化学反应将燃料的化学能直接转变为电能的高效率发电装置；电装置； （3 3）燃料电池汽车）燃料电池汽车Fuel Cell Electric Vehicle（FCEV）：）：使用两种以上动力源，能按照不同的道路交通条件，进行动使用两种以上动力源，能按照不同的道路交通条件，进行动力源组合或转换。辅助动力可以采用燃烧某种燃料的原动机力源组合或转换。辅助动力可以采用燃烧某种燃料的原动机或动力发电机组

6、。或动力发电机组。2 2 、电动汽车的类型、电动汽车的类型根据所使用的基本动力能源不同，电动汽车大致可分为三类：根据所使用的基本动力能源不同，电动汽车大致可分为三类： 蓄电池电动汽车主要由电池组、控制系统、驱动系蓄电池电动汽车主要由电池组、控制系统、驱动系统及安全保护系统等组成统及安全保护系统等组成 。3 3、蓄电池电动汽车的基本结构与工作原理、蓄电池电动汽车的基本结构与工作原理（1 1）蓄电池电动汽车控制系统）蓄电池电动汽车控制系统 （2 2）蓄电池电动汽车驱动系统）蓄电池电动汽车驱动系统 1-1-左半轴左半轴 2-2-左驱动电动机左驱动电动机 3-3-电控差速器电控差速器 4-4-右驱动电

7、动机右驱动电动机 5-5-右半轴右半轴驱动系统有集中驱动系统（双电机驱动）和轮毂驱动系统两大类。驱动系统有集中驱动系统（双电机驱动）和轮毂驱动系统两大类。 双电机驱动双电机驱动1-1-轮胎轮胎 2-2-永久磁铁永久磁铁 3-3-制动盘制动盘 4-4-衬套衬套 5-5-轮轴轮轴 6-6-电动机线圈绕组电动机线圈绕组轮毂驱动系统轮毂驱动系统 HEVHEV的基本结构是在的基本结构是在EVEV和和FCEVFCEV的基础上增加一套辅的基础上增加一套辅助动力系统助动力系统动力发电机组或某种原动机。原动机可以动力发电机组或某种原动机。原动机可以是内燃机、燃气轮机等热机。是内燃机、燃气轮机等热机。 按发动机和

8、电动机的耦合方式不同，可分为串联式按发动机和电动机的耦合方式不同，可分为串联式混合动力汽车（混合动力汽车（SHEVSHEV）、并联式混合动力汽车（）、并联式混合动力汽车（PHEVPHEV）、）、混联式（串、并联式）混合动力汽车（混联式（串、并联式）混合动力汽车（PSHEVPSHEV）三种形式。）三种形式。4 4、混合动力电动汽车的基本结构与工作原理、混合动力电动汽车的基本结构与工作原理（1 1）串联式混合动力汽车的结构与工作原理）串联式混合动力汽车的结构与工作原理 （2 2）并联式混合动力汽车组成）并联式混合动力汽车组成 1-1-发动机发动机 2-2-电动电动/ /发电机发电机 3-3-机械传

9、动系统机械传动系统 4-4-驱动电动机驱动电动机 5-5-逆变器逆变器 6-6-蓄电池组蓄电池组1-1-发动机发动机 2-2-电动电动/ /发电机发电机 3-3-变速器或减速器变速器或减速器 4-4-驱动桥驱动桥 5-5-逆变器逆变器 6-6-驱动电动机驱动电动机 7-7-蓄电池组蓄电池组（3 3）混联式混合动力汽车组成）混联式混合动力汽车组成 主要由燃料电池组、控制系统、驱动系统、辅助动力系统和蓄主要由燃料电池组、控制系统、驱动系统、辅助动力系统和蓄电池组等部分构成。电池组等部分构成。5 5、燃料电池电动汽车的基本结构与工作原理、燃料电池电动汽车的基本结构与工作原理燃料电池电动汽车的组成燃料

10、电池电动汽车的组成 由多个由多个1V1V以下的燃料电池串连组成。它是一种将储存在以下的燃料电池串连组成。它是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。发电装置。（1 1）燃料电池组）燃料电池组a a）燃料电池本体结构）燃料电池本体结构 b b）燃料电池组）燃料电池组 以燃气为燃料的汽车。目前常用的燃气以燃气为燃料的汽车。目前常用的燃气汽车有压缩天然气汽车（汽车有压缩天然气汽车（CNGVCNGV）和液化石油气）和液化石油气汽车（汽车（LPGVLPGV），它们分别以压缩天然气和液化），它们分别以压缩天然气和液化石油气为

11、燃料。石油气为燃料。二、燃气汽车二、燃气汽车主要由储液罐、燃料控制电磁阀、调节器、混合器等组成。主要由储液罐、燃料控制电磁阀、调节器、混合器等组成。 1 1、LPGLPG供给系统供给系统1-1-混合器混合器 2-2-燃料控制电磁阀燃料控制电磁阀 3-3-储液罐储液罐 4-4-调节器调节器 CNG CNG燃料供给系统与燃料供给系统与LPGLPG燃料供给系统相近。只是系统燃料供给系统相近。只是系统的压力较高，可达的压力较高，可达20MPa20MPa，因此对储气罐及管路阀门等的要，因此对储气罐及管路阀门等的要求很高。求很高。 2. CNG2. CNG供给系统供给系统1-1-车用气瓶车用气瓶2-2-连

12、通阀连通阀 3-3-充气阀充气阀 4-CNG4-CNG高压管路高压管路 5-5-输出阀输出阀 6-6-预热阀预热阀 7-7-混合器混合器 8-CNG8-CNG低压管路低压管路 9-9-计量器计量器 10-10-调节器调节器 11-11-滤清器滤清器 12-12-低压表低压表 13-13-高压表高压表 14-14-真空软管真空软管 15-15-截止阀截止阀 太阳能汽车是将太阳能转化为电能的汽车。太阳能汽车是将太阳能转化为电能的汽车。 主要组成：主要组成：由太阳能电池组、自动阳光跟踪由太阳能电池组、自动阳光跟踪系统、驱动系统、控制器组成。系统、驱动系统、控制器组成。三、太阳能汽车三、太阳能汽车 工

13、作原理：工作原理：太阳能汽车由太阳能电池板在向日太阳能汽车由太阳能电池板在向日自动跟踪器的控制下始终正对太阳，接受太阳光，自动跟踪器的控制下始终正对太阳，接受太阳光，并转换成电能，向电动机供电，再由电动机驱动并转换成电能，向电动机供电，再由电动机驱动汽车行驶，汽车行驶， 1 1、太阳能电池组：它是太阳能汽车的核心，由一、太阳能电池组：它是太阳能汽车的核心，由一定数量的单体电池串联或并联组成电池方阵；定数量的单体电池串联或并联组成电池方阵； 2 2、向日自动跟踪器：向日跟踪器的作用就是保持、向日自动跟踪器：向日跟踪器的作用就是保持太阳电池板正对着太阳，最大限度提高太阳电池板接受太阳电池板正对着太阳，最大限度提高太阳电池板接受太阳辐射能太阳能；太阳辐射能太阳能； 3 3、驱动系统：太阳能汽车采用的驱动电动机主要、驱动系统：太阳能汽车采用的驱动电动机主要有交流异步电动机、永磁电动机、直流电动机，其驱动有交流异步电动机、永磁电动机、直流电动机，其驱动系统与系统与EVEV基本相同；基本相同； 4 4、控制器：主要实现对太阳能电磁组进行管理和、控制器：主要实现对太阳能电磁组进行管理和对电动机的控制，其