《新能源汽车技术》第7章.ppt

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1、新能源汽车技术1、了解天然气汽车和液化石油气汽车2、熟悉气体燃料汽车的发展现状3、了解甲醇燃料汽车和乙醇燃料汽车4、熟悉生物燃料汽车的特点5、掌握氢燃料汽车的应用方式6、熟悉氢燃料内燃机7、了解太阳能汽车的结构原理和特点第七章 其他清洁能源汽车本章目标本章目标1第七章 其他清洁能源汽车氢燃料汽车氢燃料汽车氢燃料汽车氢燃料汽车气体燃料汽车气体燃料汽车气体燃料汽车气体燃料汽车生物燃料汽车生物燃料汽车生物燃料汽车生物燃料汽车太阳能汽车太阳能汽车太阳能汽车太阳能汽车1 12 23 34 421.1 气体燃料汽车概述气体燃料汽车概述气体燃料汽车是指利用可燃气体作为能源驱动的汽车。气体燃料汽气体燃料汽车类

2、型型定定义举例例专用气体燃料汽车以液化石油气、天然气或煤气等气体为发动机燃料的汽车天然气汽车、液化石油气汽车两用燃料汽车具有两套相对独立的供给系统，一套供给天然气或液化石油气，另一套供给天然气或液化石油气之外的燃料，两套燃料供给系统可分可分别但不可共同但不可共同向汽缸供给燃料的汽车汽油/压缩天然气两用燃料汽车、汽油/液化石油气两用燃料汽车双燃料汽车具有两套燃料供给系统，一套供给天然气或液化石油气，另一套供给天然气或液化石油气之外的燃料，两套燃料供给系统按按预定的配比定的配比向汽缸供给燃料，在汽缸混合燃烧的汽车如柴油-压缩天然气双燃料汽车、柴油-液化石油气双燃料汽车第一节第一节第一节第一节 气体

3、燃料汽车气体燃料汽车气体燃料汽车气体燃料汽车31.2 天然气汽车天然气汽车天然气燃料天然气燃料压缩天然气天然气CNG液化天然气液化天然气LNG按状按状态分分类1 1）压缩天然气（）压缩天然气（CNGCNG）p压缩天然气是指压缩到20.724.8 MPa的天然气，储存在车载高压气瓶中以供汽车使用。p由于组分简单，易于完全燃烧，加上燃料含碳少、抗爆性好、不稀释润滑油，能够延长发动机使用寿命。41.2 天然气汽车天然气汽车2 2）液化天然气（）液化天然气（LNGLNG）p液化天然气是指常压下、温度在-162的液体天然气，储存在车载绝热气瓶中。p液化天然气燃点高、安全性能强，适于长途运输和储存。p液化

4、天然气燃料开发和应用的难点之一在于天然气常温下难以液化，因此液化天然气的制取比压缩天然气要复杂。p液化天然气在常温下只有保持在-162才能呈现出液态，故液化天然气的气瓶和传输管路需要具有良好的绝热性能，其设计制造相当复杂，成本较高。51.2 天然气汽车天然气汽车3 3）汽油）汽油/CNG/CNG两用燃料发动机两用燃料发动机 目前，汽油/CNG两用燃料发动机的CNG供给系统有多种类型。国产CYTZ-100型混合器式闭环控制CNG供给系统较为常用，它是采用步进电动机伺服阀和比例调节式混合器的闭环控制系统。lCNG供给系统的组成及原理61.2 天然气汽车天然气汽车3 3）汽油）汽油/CNG/CNG两

5、用燃料发动机两用燃料发动机 减压调节器可以保证在车用气瓶内的压力发生变化时进入混合器的天然气压力基本恒定。减压调节器将车用气瓶内的CNG的压力由20 MPa降低至常压一般要经过三级减压。l减压调节器CYTZ-100型三级减压调节器的结构73 3）汽油）汽油/CNG/CNG两用燃料发动机两用燃料发动机 混合器的作用是将空气和天然气按一定比例混合，形成一定浓度的可燃混合气。比例调节式混合器的工作原理是利用进气歧管真空度同时控制空气和天然气通道的通过面积，以控制混合气的空燃比。l比例调节式混合器CYTZ-100型比例调节式混合器的结构及其工作原理（a）停机状态（b）工作状态1.2 天然气汽车天然气汽

6、车83 3）汽油）汽油/CNG/CNG两用燃料发动机两用燃料发动机 当CNG汽车在充气、修理和入库停车时，用手动截止阀截断气瓶到减压调节器之间的CNG通路。l手动截止阀 手动截止阀结构1.2 天然气汽车天然气汽车93 3）汽油）汽油/CNG/CNG两用燃料发动机两用燃料发动机汽油/CNG转换开关有三个位置：l汽油/CNG转换开关当转换开关置于“油”位置时，接通电动汽油泵电路，同时切断CNG电磁阀电路当转换开关置于“气”位置时，接通CNG电磁阀电路，同时切断电动汽油泵电路转换开关置于“中间”位置时，不接通任何一个电路1.2 天然气汽车天然气汽车103 3）汽油）汽油/CNG/CNG两用燃料发动机

7、两用燃料发动机工作原理：电控单元（ECU）根据来自各种传感器和各种开关的信号，利用其内的软件进行运算、判断和处理后，向天然气喷射器发出适时启闭的指令。在减压调节器后的天然气压力稳定的条件下，喷漆量与喷射器开启的持续时间成正比，而后者由电控单元控制。l电控CNG喷射系统 小气量工况的空燃比仍然难以准确、稳定地控制。因此，近年来，电控CNG喷射系统得到了快速发展。1.2 天然气汽车天然气汽车111.3 液化石油气汽车液化石油气汽车1 1）液化石油气汽车）液化石油气汽车p以液化石油气为燃料的汽车称为液化石油气汽车。pLPG是液化石油气（Liquefied Petroleum Gas）的简称，是石油催

8、化裂化过程和油田伴生气回收轻烃过程中的产物p石油气在常温下加压到1.6 MPa即可液化为液化石油气。p液化石油气主要成分是丙烷和丁烷的混合物。122 2）汽油）汽油/LPG/LPG两用燃料发动机两用燃料发动机 LPG供给系统与CNG供给系统有很多相同之处。目前，国内外大多数厂家生产的车用LPG供给装置与CNG供给装置的基本部件都可以通用，但LPG供给系统的车用气瓶及其附件、管阀件有些特殊要求。lLPG供给系统的组成及原理1.3 液化石油气汽车液化石油气汽车132 2）汽油）汽油/LPG/LPG两用燃料发动机两用燃料发动机 蒸发调节器的作用是使LPG蒸发和减压。由于LPG的饱和蒸气压最大不超过1

9、.43 MPa（气温为38时的表压力），比CNG气瓶内的压力低得多，一般只需要一级减压或二级减压。l蒸发调节器CYTZ-100型蒸发调压器的结构1.3 液化石油气汽车液化石油气汽车142 2）汽油）汽油/LPG/LPG两用燃料发动机两用燃料发动机 工作原理是利用进气歧管真空度同时控制空气和天然气通道的通过面积，以控制混合气的空燃比。l混合器LPG供给系统混合器的结构及工作原理与CNG供给系统混合器的相同。1.3 液化石油气汽车液化石油气汽车152 2）汽油）汽油/LPG/LPG两用燃料发动机两用燃料发动机 气瓶附件包括各种阀门和液面计等。在轿车用气瓶上，多将这些附件集成一体构成集成阀，它具有限

10、量重装、储量显示、出液、手动截止阀和安全防护等多项功能。l气瓶附件1.3 液化石油气汽车液化石油气汽车162 2）汽油）汽油/LPG/LPG两用燃料发动机两用燃料发动机l电控LPG喷射系统混合器闭环控制LPG供给系统气体喷射器将蒸发调压器的出口压力调节到0.5 MPa电控LPG喷射系统1.3 液化石油气汽车液化石油气汽车173 3）LPGLPG汽车维护作业的安全要求汽车维护作业的安全要求pLPG汽车维护作业前，应首先进行LPG专用装置的密封性检查，如果有泄漏，应先排除故障，在确认系统密封性良好后再进行维护作业。p维护作业中应先进行涉及LPG使用的检查、维护等作业，关闭车用气瓶手动截止阀并使管路

11、内的LPG耗尽，再进行其他项目的维护。p当需要进行焊割等有明火的作业时，应拆掉蓄电池及重要总成的电控元件。1.3 液化石油气汽车液化石油气汽车183 3）LPGLPG汽车维护作业的安全要求汽车维护作业的安全要求p需在车用气瓶附近打磨或切割时，应先将其拆掉或有效隔离。pLPG汽车如果发生漏气，应立即关闭电源和车用气瓶手动截止阀，然后在专用场地进行处理。p如果发生火情，除立即关闭电源和车用气瓶手动截止阀外，应隔离现场，立即采取有效的灭火与救援措施。1.3 液化石油气汽车液化石油气汽车191.4 气体燃料汽车的发展现状气体燃料汽车的发展现状p目前，世界上在用的压缩天然气汽车和液化石油气汽车超过了50

12、0万辆，约占世界汽车总保有量的0.7%，占新能源燃料汽车保有量的80%。其中，世界上使用较多的是压缩天然气汽车。p压缩天然气汽车和液化石油气汽车也是我国清洁汽车行动计划的主角。从2008年起，我国开始在21个城市和地区推广这两种汽车。p在节能减排方面，天然气汽车的优势不言而喻。大力推广天然气汽车对于减少城市大气污染、改善空气质量、美化城市环境、提高居民生活水平作用重大。201.5 气体燃料汽车实例气体燃料汽车实例1 1）大众汽车途安）大众汽车途安TSI Eco Fuel 以CNG压缩天然气作为主要燃料还可以使用汽油作燃料，主要是用于应急情况。途安TSI Eco Fuel以天然气作燃料时，与同级

13、别的发动机相比，废气排放大幅降低，一氧化碳、氮氧化物各降低80%，而温室气体的排放，如烷类和二氧化碳，分别降低73%和23%。同时，途安TSI Eco Fuel具备与柴油车或汽油汽车同样的安全性。212 2）奔驰天然气汽车）奔驰天然气汽车E200 NGT 在动力传动系统方面采用机械增压器与可变阀门正时机构相结合的“TWINPULSE”系统的直列4缸发动机，配套使用5速自动变速箱。在吸气歧管内侧增加了喷嘴。是一款使用汽油和天然气的双燃料车。可从两种燃料中选用一种，当选用的燃料耗尽后，可自动切换使用另一种燃料。无论使用两种燃料中的哪种燃料，最大输出功率120 kW及最大扭矩240 Nm均相同。1.

14、5 气体燃料汽车实例气体燃料汽车实例223 3）新款奥迪）新款奥迪A4/A5天然气版天然气版p动力传动系统方面选用的是2.0 L直列式4缸涡轮增压TFSI汽油发动机，能够发挥出来的最大输出功率为170 kW。p四个燃料箱总计可以容纳19 kg的液化天然气和25 L的汽油，因此车辆即使单纯地使用CNG（压缩天然气）模式，车辆的最远行驶距离也可以达到500 km，而再与汽油共同使用的话，车辆的续航性能能够进一步提升到950 km。奥迪A4 Avavt奥迪A5 Sportback1.5 气体燃料汽车实例气体燃料汽车实例23第七章 其他清洁能源汽车氢燃料汽车氢燃料汽车氢燃料汽车氢燃料汽车气体燃料汽车气

15、体燃料汽车气体燃料汽车气体燃料汽车生物燃料汽车生物燃料汽车生物燃料汽车生物燃料汽车太阳能汽车太阳能汽车太阳能汽车太阳能汽车1 12 23 34 424 燃用生物燃料或燃用生物燃料的燃油的汽车称为生物燃料汽车。燃用生物燃料或燃用生物燃料的燃油的汽车称为生物燃料汽车。生物燃料是指生物资源生产的醇类燃料和生物柴油等，它可以替代由生物燃料是指生物资源生产的醇类燃料和生物柴油等，它可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。与传统汽车相比，生物燃料汽车在结构上无重大改动，排放总体与传统汽车相比，生物燃料汽车在结构上无重大改动，排放

16、总体上较低，如甲醇燃料汽车、乙醇燃料汽车、生物柴油汽车、二甲醚燃上较低，如甲醇燃料汽车、乙醇燃料汽车、生物柴油汽车、二甲醚燃料汽车等。料汽车等。第二节 生物燃料汽车252.1 甲醇燃料汽车甲醇燃料汽车p动力传动系统方面选用的是2.0 L直列式4缸涡轮增压TFSI汽油发动机，能够发挥出来的最大输出功率为170 kW。p四个燃料箱总计可以容纳19 kg的液化天然气和25 L的汽油，因此车辆即使单纯地使用CNG（压缩天然气）模式，车辆的最远行驶距离也可以达到500 km，而再与汽油共同使用的话，车辆的续航性能能够进一步提升到950 km。262.2 乙醇燃料汽车乙醇燃料汽车通用汽车推出了E85乙醇燃

17、料汽车，E85就是由85%的乙醇和15%的汽油混合而成的乙醇燃料。乙醇燃料汽车定义生物乙醇燃料来源乙醇燃料汽车实例农作物的秸秆、玉米、甘蔗、棉籽、林灌木、树枝等农林产品以及畜牧业的废弃物等转化。使用车用乙醇汽油作为主要动力燃料的汽车。272.3 醇类燃料的主要特性醇类燃料的主要特性主要特点主要特点含氧量大，含氧量大，热值低低辛辛烷值比汽油高比汽油高常温下是液常温下是液态，操作容易，操作容易，储运运方便。方便。可燃界限可燃界限宽。主要特点主要特点使用汽油使用汽油-醇醇类混混合燃料合燃料时，发动机机结构构变化不太化不太大大在点燃式在点燃式发动机机中中应用用较广广低温启低温启动和低温和低温运行性能运

18、行性能差差主要特点主要特点热值低。低。腐腐蚀性大。性大。醇醇类混合燃料要混合燃料要加助溶加助溶剂。甲醇略甲醇略带酒精味，酒精味，有毒有毒；乙醇有乙醇有强烈气味，烈气味，对大大脑神神经有麻痹作用。有麻痹作用。282.4 生物柴油汽车的特点生物柴油汽车的特点优点不足u生物柴油技术已基本成熟。u具有优良的环保特性。u低温启动性能好。u润滑性能好。u安全性能好。u燃烧性能优良。u具有可再生性。u具有可调和性。u价格尚高于常规柴油。u生产生物柴油时，需要保证原料的供应。u发动机需要进一步的优化。VSGOODGOOD292.5 二甲醚燃料汽车二甲醚燃料汽车u二甲醚在常温常压下是一种无色气体，具有轻微醚香味

19、。u二甲醚作为一种含氧燃料，压缩性高，常温可在0.5 MPa 时液化，具有与液化石油气相似的物理特性。优点u作为柴油发动机的燃料，发动机热效率高，排放低。u二甲醚在柴油发动机本身结构无需变动的情况下，就能够压燃。u热值比柴油低。u黏度低。u发动机不需要尾气后处理。30第七章 其他清洁能源汽车氢燃料汽车氢燃料汽车氢燃料汽车氢燃料汽车气体燃料汽车气体燃料汽车气体燃料汽车气体燃料汽车生物燃料汽车生物燃料汽车生物燃料汽车生物燃料汽车太阳能汽车太阳能汽车太阳能汽车太阳能汽车1 12 23 34 4313.1 氢燃料的应用方式氢燃料的应用方式213纯氢内燃机只排放NOx，高负荷时易产生爆震，NOx生成量远

20、大于汽油机，内燃机功率受限且氢气消耗量大，续驶里程短。纯氢内燃机将少量氢气作为汽油添加剂混入空气中，能使汽油火焰传播速度明显加快，得到较大的热效率，并产生较低的排放。氢-汽油双燃料内燃机可根据燃料的存储状况灵活选择汽油和氢进入纯汽油或纯氢气内燃机模式。氢/汽油两用燃料内燃机第三节第三节第三节第三节 氢燃料汽车氢燃料汽车氢燃料汽车氢燃料汽车323.2 氢燃料内燃机氢燃料内燃机液氢汽车供氢系统示意图液氢汽车供氢系统示意图33液氢泵的局部结构及工作原理液氢泵的局部结构及工作原理1）液液氢泵氢泵3.2 氢燃料内燃机氢燃料内燃机34喷氢器的结构喷氢器的结构2）喷氢器器3.2 氢燃料内燃机氢燃料内燃机35

21、3.3 氢燃料汽车实例氢燃料汽车实例宝马氢能宝马氢能7系系可靠的动力保证强劲的动力单元最佳的行车稳定性和驾乘舒适性36第七章 其他清洁能源汽车氢燃料汽车氢燃料汽车氢燃料汽车氢燃料汽车气体燃料汽车气体燃料汽车气体燃料汽车气体燃料汽车生物燃料汽车生物燃料汽车生物燃料汽车生物燃料汽车太阳能汽车太阳能汽车太阳能汽车太阳能汽车1 12 23 34 4374.1 太阳能汽车的结构原理太阳能汽车的结构原理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。太阳能电池组1作用就是保持太阳电池板正对着太阳，最大限度地提高太阳电池板接收太阳辐射能的能力。自动阳光跟踪系统2主要有交流异步电动机、永磁电动机、直流电动机等，其驱动系统与电动汽车基本相同。驱动系统3对太阳能电池组进行管理和对电动机进行控制。控制器4包括车身系统、底盘系统和操纵系统等。机械系统5第四节第四节第四节第四节 太阳能汽车太阳能汽车太阳能汽车太阳能汽车384.2 太阳能汽车的特点太阳能汽车的特点4 43 32 21 1灵活、操控性好减少环境污染能源利用率高节约能源39