發(fā)動機構造-11其它類型車用發(fā)動機.ppt

第2章 發(fā)動機構造,2.11 其它類型車用發(fā)動機,2.11 其它類型車用發(fā)動機,車用發(fā)動機大部分是汽油機和柴油機。但是從解決能源短缺、環(huán)境污染和生態(tài)失衡等問題，發(fā)展起來了其它類型動力機械。近些年來，人們一直在研究混合動力汽車、電動汽車和代用燃料汽車。 壓縮天然氣汽車及液化石油氣汽車 電動汽車,2.11.1 CNG及LPG汽車,（一）概述 以壓縮天然氣和液化石油氣為燃料的汽車，分別稱為壓縮天然氣汽車(CNGV)和液化石油氣汽車(LPGV)。 天然氣：主要成分甲烷，20MPa以上高壓液化 石油氣：丙烷、丁烷和少量的乙烷和戊烷，1.6MPa下液化 CNG和LPG的主要優(yōu)點： 1)天然氣和液化石油氣在常溫氣態(tài)，容易與空氣混合形成均勻的可燃混合氣，燃燒完全，大幅度減少CO、HC和微粒的排放?；鹧鏈囟鹊停虼薔Ox的排放量也相應減少。 2)天然氣辛烷值高達130，液化石油氣的辛烷值也在100左右，可提高發(fā)動機的壓縮比，從而獲得較高的發(fā)動機熱效率。 3)冷起動性和低溫運轉性能良好 4)燃燒界限寬，稀燃特性優(yōu)越。 5)不稀釋潤滑油，延長潤滑油更換周期和發(fā)動機使用壽命。,LNG和LPG的缺點是： 1)因為天然氣在常溫、常壓下是氣體，所以其儲運性能差。 2)一次充氣的續(xù)駛里程短。 3)CNG或LPG均呈氣態(tài)進入氣缸，使發(fā)動機充量系數降低；另外，與汽油或柴油相比，CNG或LPG的理論混合氣熱值小，因此，燃用CNG或LPG將使發(fā)動機功率下降。,2.11.1 CNG及LPG汽車,（二）兩用燃料發(fā)動機 汽油/CNG兩用燃料發(fā)動機 將汽油機改裝為汽油/CNG兩用燃料發(fā)動機之后，當燃用天然氣時，發(fā)動機的功率和轉矩都會明顯下降。有研究表明，適當提高改裝機的壓縮比不僅可以減小功率損失還能改善發(fā)動機的燃料經濟性。,2.11.1 CNG及LPG汽車,CNG供給系統(tǒng)組成及工作原理,2.11.1 CNG及LPG汽車,汽油/LPG兩用燃料發(fā)動機 LPG供給系統(tǒng)與CNG供給系統(tǒng)相同相似。大多數車用LPG供給裝置與CNG供給裝置的基本部件都可以通用，唯有LPG供給系統(tǒng)的車用氣瓶及其附件、管閥件有些特殊的要求。,2.11.1 CNG及LPG汽車,電控CNG噴射系統(tǒng) 步進電機伺服閥和比例調節(jié)式混合器的電控CNG閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠改善空燃比的控制精度，但是小氣量工況的空燃比仍然難以準確穩(wěn)定地控制。,電控LPG噴射系統(tǒng) 取消混合器式閉環(huán)控制LPG供給系統(tǒng)中的混合器，代之以氣體噴射器，再將蒸發(fā)調壓器的出口壓力調節(jié)到0.5MPa，構成電控LPG噴射系統(tǒng)。,2.11.2 電動汽車,以蓄電池或燃料電池為動力、在市區(qū)街道或城間公路上行駛的用電動機驅動的汽車 第一輛電動汽車，1873年由英國人R戴彼特遜用手工制作的。此后電動汽車發(fā)展很快，自19世紀末到20世紀初，電動汽車幾乎成為汽車的主流。,2.11.2 電動汽車,電動汽車優(yōu)點 1)在行駛中無廢氣排出，不污染環(huán)境，“零排放”。 2）能源有效利用率高。 3)振動及噪聲小，車廂內外十分安靜。 4)結構簡單，維修使用方便。 電動汽車缺點 1）續(xù)駛里程短 2）成本高 3）充電時間長 ,2.11.2 電動汽車,電動汽車的組成 電力驅動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等三部分組成 電力驅動系統(tǒng)包括電機控制器、電動機、機械傳動裝置和車輪 電源系統(tǒng)包括電源、能量管理系統(tǒng)和充電機， 輔助系統(tǒng)包括輔助動力源、動力轉向系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、空調,2.11.2 電動汽車,電力驅動系統(tǒng) 驅動方式分為電動機中央驅動和電動輪驅動 電動機、固定速比減速器和差速器等構成電動機中央驅動系統(tǒng),2.11.2 電動汽車,驅動電機 直流電動機：加速時驅動力大、調速控制簡單、技術成熟。但是換向時產生電火花，換向器容易燒蝕，電刷容易磨損，需經常維護。接觸部分存在摩擦損失，電機效率降低，限制轉速。 永磁直流無刷電動機：它由電動機本體、轉子位置傳感器和電子開關控制電路組成。其中電子開關控制電路起到了普通直流電動機中換向器的作用。 交流感應電動機：結構簡單、堅固耐用、價格便宜、工作可靠、效率高和免維護等優(yōu)點。 開關磁阻電動機：定子和轉子均由普通硅鋼片疊壓而成，只在定子上繞有集中繞組。優(yōu)點：結構簡單、堅固耐用、成本低，可在極高的轉速下工作，能適應高溫和強振動的工作環(huán)境；起動轉矩大，低速性能好；調速范圍廣，控制靈活，易于實現各種特殊要求的轉矩-轉速特性；在寬廣的轉速和功率范圍內都有很高的效率。,2.11.2 電動汽車,電源系統(tǒng) 主要類型：蓄電池、燃料電池 蓄電池的主要性能指標： 1）比能量單位電池質量所能存儲的電量(Wh/kg) 2）能量密度-單位電池體積所存儲的電量(Wh/L) 3）比功率-單位電池質量所能輸出的功率(W/kg) 4）功率密度-單位電池體積所能輸出的功率(W/L) 5）循環(huán)壽命,2.11.2 電動汽車,動力電池種類 鉛酸電池：技術成熟，價格便宜，電流大以及良好的高低溫性能 鎳隔(Ni-Cb)電池：比能量高，可快速充電，使用壽命長，抗電流沖擊能力強，工作溫度范圍寬，內阻小。 鎳氫(Ni-MH)電池：與Ni-Cd電池有許多相同的特性，但由于無鎘，因此不存在重金屬污染問題。 鈉硫(Na-S)電池：有很高的比功率和比能量，但其工作溫度高，再加上鈉的活化性和腐蝕性，因此在結構設計上必須保證堅固和安全。 鋰離子(Li-Ion)電池：單體額定電壓高，比能量和能量密度高和使用壽命長等優(yōu)點。成本高，安全問題等,2.11.2 電動汽車,混合動力汽車 指裝有內燃機與電動機兩種動力的汽車 內燃機與電動機聯接方式分為串聯型、并聯型和串并聯型?；旌蟿恿ζ嚰饶軠p少汽車對環(huán)境的污染，又能延長續(xù)駛里程。,ISG輕度混合系統(tǒng) 在相當于柴油機飛輪的位置安裝一個6KW的緊湊型感應電動機，在柴油機側和變速器側各裝有自動操縱的離合器。當柴油機側的離合器處于分離狀態(tài)時，轎車由電力驅動。當轎車由柴油機驅動時，柴油機側的離合器接合。此時感應電動機的轉子起飛輪作用，而且該電動機還作為起動機和交流發(fā)電機使用。,課堂思考,1.如何評價CNGV和LPGV的發(fā)展前景? 2.電動汽車能否取代燃油汽車?要普及電動汽車需解決哪些關鍵技術? 3.如何看待混合動力汽車,