替代燃料汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)

1、2b-3a 主編第八節(jié)替代燃料汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)第三章汽車(chē)底盤(pán)節(jié)能技術(shù)圖2-54博世公司的高壓共軌系統(tǒng)組成圖圖2-55電磁控制噴油器的噴油過(guò)程原理示意圖a)電磁線圈斷電b)電磁線圈通電c)電磁線圈再次斷電第八節(jié)替代燃料汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng) 具有儲(chǔ)量較大或是生產(chǎn)原料較為豐富的特點(diǎn)，價(jià)格合適，能滿(mǎn)足汽車(chē)的大量需求。 能量密度較高，保證汽車(chē)有足夠的續(xù)駛里程，且儲(chǔ)存運(yùn)輸方便。 燃料的熱值能夠滿(mǎn)足內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性能的需要。 能夠滿(mǎn)足車(chē)輛起動(dòng)性能、行駛性能及加速性能等方面的要求。 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命及可靠性沒(méi)有不良影響。 對(duì)人類(lèi)健康、環(huán)境保護(hù)及安全防火等無(wú)有害影響。一、天然氣汽車(chē)二、液化石油氣汽車(chē)第八節(jié)替代燃料汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)三、

2、醇類(lèi)燃料汽車(chē)四、氫氣汽車(chē) 具有儲(chǔ)量較大或是生產(chǎn)原料較為豐富的特點(diǎn)，價(jià)格合適，能滿(mǎn)足汽車(chē)的大量需求。 能量密度較高，保證汽車(chē)有足夠的續(xù)駛里程，且儲(chǔ)存運(yùn)輸方便。 燃料的熱值能夠滿(mǎn)足內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性能的需要。 能夠滿(mǎn)足車(chē)輛起動(dòng)性能、行駛性能及加速性能等方面的要求。 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命及可靠性沒(méi)有不良影響。 對(duì)人類(lèi)健康、環(huán)境保護(hù)及安全防火等無(wú)有害影響。表2-5部分替代燃料優(yōu)缺點(diǎn)的比較 對(duì)人類(lèi)健康、環(huán)境保護(hù)及安全防火等無(wú)有害影響。表2-6各種替代燃料的理化性質(zhì)對(duì)比 對(duì)人類(lèi)健康、環(huán)境保護(hù)及安全防火等無(wú)有害影響。表2-6各種替代燃料的理化性質(zhì)對(duì)比一、天然氣汽車(chē)1.概述2.天然氣汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)1.概述2.天然氣汽車(chē)動(dòng)力

3、系統(tǒng)(1)單燃料(CNG)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)專(zhuān)為燃用天然氣而設(shè)計(jì)，充分考慮了天然氣的性質(zhì)特點(diǎn)，保證氣體燃料的有效利用，使天然氣汽車(chē)的性能有可能達(dá)到最優(yōu)。(2)CNG-汽油兩用燃料汽車(chē)可在兩種燃料中進(jìn)行轉(zhuǎn)換使用，設(shè)有兩套燃料供給系統(tǒng)，無(wú)論是使用CNG或是汽油，發(fā)動(dòng)機(jī)都能正常工作。(3)CNG-柴油雙燃料汽車(chē)當(dāng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作于雙燃料狀態(tài)時(shí)，用壓燃的少量柴油引燃CNG與空氣的混合氣而實(shí)現(xiàn)燃燒，對(duì)外做功。(1)單燃料(CNG)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)專(zhuān)為燃用天然氣而設(shè)計(jì)，充分考慮了天然氣的性質(zhì)特點(diǎn)，保證氣體燃料的有效利用，使天然氣汽車(chē)的性能有可能達(dá)到最優(yōu)。(2)CNG-汽油兩

4、用燃料汽車(chē)可在兩種燃料中進(jìn)行轉(zhuǎn)換使用，設(shè)有兩套燃料供給系統(tǒng)，無(wú)論是使用CNG或是汽油，發(fā)動(dòng)機(jī)都能正常工作。(3)CNG-柴油雙燃料汽車(chē)當(dāng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作于雙燃料狀態(tài)時(shí)，用壓燃的少量柴油引燃CNG與空氣的混合氣而實(shí)現(xiàn)燃燒，對(duì)外做功。圖2-56CNG-汽油兩用燃料汽車(chē)系統(tǒng)裝置示意圖1天然氣儲(chǔ)氣瓶2高壓截止閥3壓力表4天然氣高壓電磁閥5三級(jí)減壓閥6壓力傳感器7混合器8空氣濾清器9燃油噴射器10氣量顯示器11汽油電磁閥12汽油泵13分電器14點(diǎn)火線圈15點(diǎn)火正時(shí)轉(zhuǎn)換器16油氣轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)17充氣閥(3)CNG-柴油雙燃料汽車(chē)當(dāng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作于雙燃料狀態(tài)時(shí)，用壓燃的少量柴油引燃CNG與空氣的混合氣而實(shí)現(xiàn)燃燒，

5、對(duì)外做功。圖2-57CNG-汽油兩用燃料汽車(chē)整車(chē)布置示意圖二、液化石油氣汽車(chē)1.概述2.液化石油氣汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)1.概述2.液化石油氣汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)(1)純液化石油氣汽車(chē)純液化石油氣汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)按照液化石油氣特性專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，主要由儲(chǔ)氣系統(tǒng)和燃?xì)夤┙o系統(tǒng)組成。(2)LPG-汽油兩用燃料汽車(chē)LPG-汽油兩用燃料汽車(chē)通常在汽油機(jī)的基礎(chǔ)上改造而成，發(fā)動(dòng)機(jī)保留原汽油供給系統(tǒng)，增加一套液化石油氣供給系統(tǒng)，包括儲(chǔ)存液化石油氣的鋼瓶、蒸發(fā)調(diào)節(jié)器、混合器、電磁閥和控制系統(tǒng)等，如圖2-59所示。(3)LPG-柴油雙燃料汽車(chē)LPG-柴油雙燃料汽車(chē)一般是在柴油機(jī)的基礎(chǔ)上改造的。(1)純液化石油氣汽車(chē)純液化石油氣汽車(chē)

6、發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)按照液化石油氣特性專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，主要由儲(chǔ)氣系統(tǒng)和燃?xì)夤┙o系統(tǒng)組成。圖2-58LPG燃料供給系統(tǒng)的組成(2)LPG-汽油兩用燃料汽車(chē)LPG-汽油兩用燃料汽車(chē)通常在汽油機(jī)的基礎(chǔ)上改造而成，發(fā)動(dòng)機(jī)保留原汽油供給系統(tǒng)，增加一套液化石油氣供給系統(tǒng)，包括儲(chǔ)存液化石油氣的鋼瓶、蒸發(fā)調(diào)節(jié)器、混合器、電磁閥和控制系統(tǒng)等，如圖2-59所示。圖2-59LPG-汽油兩用燃料供給系統(tǒng)工作原理圖1LPG鋼瓶2液位顯示表3油氣選擇開(kāi)關(guān)4放氣閥5充氣閥6高壓管路7濾清器8LPG電磁閥9高壓管路10蒸發(fā)調(diào)節(jié)器11氣閥12冷卻液管路13負(fù)壓通路14化油器15混合器16汽油電磁閥17油泵18點(diǎn)火系統(tǒng)(3)LPG-柴油雙

7、燃料汽車(chē)LPG-柴油雙燃料汽車(chē)一般是在柴油機(jī)的基礎(chǔ)上改造的。三、醇類(lèi)燃料汽車(chē)1.概述2.醇類(lèi)燃料的特點(diǎn)3.醇類(lèi)燃料在汽車(chē)上的應(yīng)用1.概述2.醇類(lèi)燃料的特點(diǎn)(1)熱值低甲醇的熱值只有汽油的48%，乙醇的熱值只有汽油的64%。(2)辛烷值比汽油高乙醇和甲醇的研究法辛烷值(RON)分別為111和112，而國(guó)內(nèi)汽油最高為97左右，若在汽油中添加甲醇或乙醇，可以有效地提高汽油的辛烷值，所以可以適當(dāng)?shù)靥岣邏嚎s比來(lái)提高熱效率，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。(3)十六烷值低，汽化潛熱大甲醇和乙醇較低的十六烷值和較高的汽化潛熱使得醇類(lèi)燃料著火性能差、自燃溫度高、低溫起動(dòng)和低溫運(yùn)行性能惡化。(4)含氧量高乙醇和甲

8、醇的含氧量分別為34.8%和50%，這有利于改善燃燒，降低排放。2.醇類(lèi)燃料的特點(diǎn)(5)著火界限寬乙醇和甲醇的著火界限寬，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，有利于采用稀混合氣燃燒，提高?jīng)濟(jì)性并降低排放污染。(6)沸點(diǎn)低乙醇和甲醇的沸點(diǎn)低，產(chǎn)生氣阻的傾向大。(7)腐蝕性大醇具有較強(qiáng)的化學(xué)活性，能腐蝕鋅、鋁等金屬。(8)醇混合燃料容易發(fā)生分層醇的吸水性強(qiáng)，混合燃料吸收水分后易分離為兩相，因此，醇混合燃料要加助溶劑。(1)熱值低甲醇的熱值只有汽油的48%，乙醇的熱值只有汽油的64%。(2)辛烷值比汽油高乙醇和甲醇的研究法辛烷值(RON)分別為111和112，而國(guó)內(nèi)汽油最高為97左右，若在汽油中添加甲醇或乙醇，可以有效

9、地提高汽油的辛烷值，所以可以適當(dāng)?shù)靥岣邏嚎s比來(lái)提高熱效率，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。(3)十六烷值低，汽化潛熱大甲醇和乙醇較低的十六烷值和較高的汽化潛熱使得醇類(lèi)燃料著火性能差、自燃溫度高、低溫起動(dòng)和低溫運(yùn)行性能惡化。(4)含氧量高乙醇和甲醇的含氧量分別為34.8%和50%，這有利于改善燃燒，降低排放。(5)著火界限寬乙醇和甲醇的著火界限寬，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，有利于采用稀混合氣燃燒，提高?jīng)濟(jì)性并降低排放污染。(6)沸點(diǎn)低乙醇和甲醇的沸點(diǎn)低，產(chǎn)生氣阻的傾向大。(7)腐蝕性大醇具有較強(qiáng)的化學(xué)活性，能腐蝕鋅、鋁等金屬。(8)醇混合燃料容易發(fā)生分層醇的吸水性強(qiáng)，混合燃料吸收水分后易分離為兩相，因此，醇

10、混合燃料要加助溶劑。3.醇類(lèi)燃料在汽車(chē)上的應(yīng)用圖2-60醇類(lèi)汽車(chē)電磁閥噴油器四、氫氣汽車(chē)1.概述2.氫燃料特點(diǎn)3.氫氣燃料在汽車(chē)上的應(yīng)用1.概述2.氫燃料特點(diǎn) 氫的資源豐富，可采用多種方式制取。 氫是氣態(tài)燃料，在大氣中的擴(kuò)散系數(shù)大，混合氣形成速度快，質(zhì)量好，分配均勻；但氫的沸點(diǎn)低，常溫常壓下為氣體，攜帶性和安全性差。 氫氣和空氣的混合氣由火花塞點(diǎn)燃，燃燒溫度高，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，允許采用較稀的混合氣；氫的自燃溫度比汽油高，辛烷值高，允許有較高的壓縮比。這些因素都使得燃?xì)鋾r(shí)熱效率較高，燃料消耗率較低。 氫極易點(diǎn)燃，最小點(diǎn)火能量只有汽油的1/3 ，火焰?zhèn)鞑ヌ匦院芎?，容易?shí)現(xiàn)稀薄燃燒；但自著火溫度(在

11、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下) 高達(dá)850K，高于柴油的620K和汽油的770K。2.氫燃料特點(diǎn) 氫的單位質(zhì)量熱值非常高，是汽油的2.7倍，但單位體積的發(fā)熱量只有汽油的1/20，以質(zhì)量計(jì)的理論混合氣的熱值最大，為34.48。單位體積的理論混合氣熱值最小，為3.17MJ/m3。 氫燃料中不含碳元素，不排放CO、HC及硫化物。燃燒后生成H2O，而沒(méi)有CO2，被稱(chēng)為最理想的環(huán)保燃料，但產(chǎn)生的NOx高于汽油機(jī)。 氫氣在汽車(chē)上的儲(chǔ)存十分不便。氣態(tài)儲(chǔ)存，能量密度低，續(xù)駛里程短。液態(tài)儲(chǔ)存要求253的超低溫，成本高，且儲(chǔ)存過(guò)程中，每天會(huì)由于蒸發(fā)而損失掉3% 的氫。2.氫燃料特點(diǎn) 動(dòng)力性較差。氫的熱效率高，動(dòng)力性理應(yīng)較高，但

12、其密度很小，僅為空氣的1/14.5，在氣缸中將擠占相當(dāng)一部分容積，影響空氣量，反過(guò)來(lái)也影響了氫氣量。此外，氫的單位質(zhì)量熱值雖然高，但單位體積熱值低。這些都會(huì)影響氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。 氫的資源豐富，可采用多種方式制取。 氫是氣態(tài)燃料，在大氣中的擴(kuò)散系數(shù)大，混合氣形成速度快，質(zhì)量好，分配均勻；但氫的沸點(diǎn)低，常溫常壓下為氣體，攜帶性和安全性差。 氫氣和空氣的混合氣由火花塞點(diǎn)燃，燃燒溫度高，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，允許采用較稀的混合氣；氫的自燃溫度比汽油高，辛烷值高，允許有較高的壓縮比。這些因素都使得燃?xì)鋾r(shí)熱效率較高，燃料消耗率較低。 氫極易點(diǎn)燃，最小點(diǎn)火能量只有汽油的1/3 ，火焰?zhèn)鞑ヌ匦院芎?，容易?shí)現(xiàn)稀薄

13、燃燒；但自著火溫度(在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下) 高達(dá)850K，高于柴油的620K和汽油的770K。 氫的單位質(zhì)量熱值非常高，是汽油的2.7倍，但單位體積的發(fā)熱量只有汽油的1/20，以質(zhì)量計(jì)的理論混合氣的熱值最大，為34.48。單位體積的理論混合氣熱值最小，為3.17MJ/m3。 氫燃料中不含碳元素，不排放CO、HC及硫化物。燃燒后生成H2O，而沒(méi)有CO2，被稱(chēng)為最理想的環(huán)保燃料，但產(chǎn)生的NOx高于汽油機(jī)。 氫氣在汽車(chē)上的儲(chǔ)存十分不便。氣態(tài)儲(chǔ)存，能量密度低，續(xù)駛里程短。液態(tài)儲(chǔ)存要求253的超低溫，成本高，且儲(chǔ)存過(guò)程中，每天會(huì)由于蒸發(fā)而損失掉3% 的氫。 動(dòng)力性較差。氫的熱效率高，動(dòng)力性理應(yīng)較高，但其密度

14、很小，僅為空氣的1/14.5，在氣缸中將擠占相當(dāng)一部分容積，影響空氣量，反過(guò)來(lái)也影響了氫氣量。此外，氫的單位質(zhì)量熱值雖然高，但單位體積熱值低。這些都會(huì)影響氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。3.氫氣燃料在汽車(chē)上的應(yīng)用(1)壓縮氫汽車(chē)是指以高壓氣態(tài)儲(chǔ)存氫氣的氫燃料汽車(chē)。(2)液化氫汽車(chē)是指以液態(tài)儲(chǔ)存氫的氫燃料汽車(chē)。(3)吸附氫汽車(chē)是指以金屬氫化物儲(chǔ)存氫的氫燃料汽車(chē)。(1)預(yù)混是指氫氣與空氣可以通過(guò)不同結(jié)構(gòu)及性能的混合器混合，然后經(jīng)進(jìn)氣道進(jìn)入氣缸；由火花塞或電熱塞引燃，也可以用柴油引燃。(2)缸內(nèi)直噴是指在壓縮行程、進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉以后，氫氣通過(guò)噴氫器被直接噴入氣缸，在氣缸內(nèi)完成與空氣的混合。(1)壓縮氫汽車(chē)是指以高壓

15、氣態(tài)儲(chǔ)存氫氣的氫燃料汽車(chē)。(2)液化氫汽車(chē)是指以液態(tài)儲(chǔ)存氫的氫燃料汽車(chē)。圖2-61液氫汽車(chē)燃料供給系統(tǒng)(3)吸附氫汽車(chē)是指以金屬氫化物儲(chǔ)存氫的氫燃料汽車(chē)。(1)預(yù)混是指氫氣與空氣可以通過(guò)不同結(jié)構(gòu)及性能的混合器混合，然后經(jīng)進(jìn)氣道進(jìn)入氣缸；由火花塞或電熱塞引燃，也可以用柴油引燃。(2)缸內(nèi)直噴是指在壓縮行程、進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉以后，氫氣通過(guò)噴氫器被直接噴入氣缸，在氣缸內(nèi)完成與空氣的混合。第三章汽車(chē)底盤(pán)節(jié)能技術(shù)第一節(jié)變速器節(jié)能技術(shù)第二節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的匹配對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響第三節(jié)汽車(chē)運(yùn)用與燃料經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系第四節(jié)汽車(chē)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)第五節(jié)低阻輪胎技術(shù)第一節(jié)變速器節(jié)能技術(shù)一、機(jī)械變速器二、液力自動(dòng)變速器三、機(jī)械

16、無(wú)級(jí)變速器四、自動(dòng)機(jī)械變速器五、雙離合器自動(dòng)變速器六、各種形式變速器的比較一、機(jī)械變速器圖3-1某貨車(chē)變速器檔和檔的傳動(dòng)效率一、機(jī)械變速器圖3-2歐洲汽車(chē)機(jī)械變速器檔位數(shù)占比情況二、液力自動(dòng)變速器圖3-3液力變矩器的效率曲線二、液力自動(dòng)變速器圖3-4液力自動(dòng)變速器檔位數(shù)與燃料經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系二、液力自動(dòng)變速器圖3-5液力自動(dòng)變速器檔位數(shù)應(yīng)用比例三、機(jī)械無(wú)級(jí)變速器圖3-6發(fā)動(dòng)機(jī)最小燃料消耗特性三、機(jī)械無(wú)級(jí)變速器圖3-7無(wú)級(jí)變速器的調(diào)速特性三、機(jī)械無(wú)級(jí)變速器圖3-8帶式無(wú)級(jí)變速器的轉(zhuǎn)矩傳遞能力三、機(jī)械無(wú)級(jí)變速器圖3-9雙模式傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器1發(fā)動(dòng)機(jī)2扭轉(zhuǎn)減振器3液力變矩器4切換離合器5變速輪6切換鏈傳動(dòng)

17、7內(nèi)等速萬(wàn)向節(jié)8超越離合器9差速器10外等速萬(wàn)向節(jié)三、機(jī)械無(wú)級(jí)變速器表3-1Voyager廂式旅行車(chē)的加速性能與油耗試驗(yàn)結(jié)果四、自動(dòng)機(jī)械變速器五、雙離合器自動(dòng)變速器圖3-10DCT變速器工作原理圖六、各種形式變速器的比較表3-2各種形式變速器性能比較六、各種形式變速器的比較圖3-11燃料經(jīng)濟(jì)性的改善與汽車(chē)成本的關(guān)系第二節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的匹配對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響一、最小傳動(dòng)比的選擇對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響二、變速器與主減速器傳動(dòng)比的匹配對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響三、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器與主減速器傳動(dòng)比對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響四、考慮到燃料經(jīng)濟(jì)性的發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的性能匹配五、汽車(chē)的起-停系統(tǒng)一、最小傳動(dòng)比的選擇對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性

18、的影響圖3-12不同最小傳動(dòng)比時(shí)汽車(chē)功率平衡圖一、最小傳動(dòng)比的選擇對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響圖3-13燃料經(jīng)濟(jì)性-動(dòng)力性曲線二、變速器與主減速器傳動(dòng)比的匹配對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響圖3-14不同變速器傳動(dòng)比對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性-動(dòng)力性的影響曲線二、變速器與主減速器傳動(dòng)比的匹配對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響圖3-15兩種汽車(chē)裝用不同變速器對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性-動(dòng)力性的影響曲線a)TJ-645客車(chē)燃料經(jīng)濟(jì)性-動(dòng)力性的曲線b)CA141貨車(chē)燃料經(jīng)濟(jì)性-動(dòng)力性的曲線三、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器與主減速器傳動(dòng)比對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響圖3-16不同排量發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器與主減速器傳動(dòng)比對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響曲線三、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器與主減速器傳動(dòng)比對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響圖3-

19、17選用發(fā)動(dòng)機(jī)排量與主傳動(dòng)比的燃料經(jīng)濟(jì)性-動(dòng)力性曲線四、考慮到燃料經(jīng)濟(jì)性的發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的性能匹配圖3-18某輕型貨車(chē)的萬(wàn)有特性圖五、汽車(chē)的起-停系統(tǒng)圖3-19商用車(chē)各種行駛阻力對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響第三節(jié)汽車(chē)運(yùn)用與燃料經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系一、汽車(chē)技術(shù)狀態(tài)對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響二、駕駛技術(shù)對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響一、汽車(chē)技術(shù)狀態(tài)對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響1.發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀態(tài)對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響2.底盤(pán)技術(shù)狀態(tài)對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響1.發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀態(tài)對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響2.底盤(pán)技術(shù)狀態(tài)對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響圖3-20胎壓正常、偏高和偏低時(shí)，輪胎的接地情況二、駕駛技術(shù)對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響圖3-21汽車(chē)以不同檔位行駛對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性的影響第四節(jié)汽

20、車(chē)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)一、概述二、制動(dòng)能量回收三、電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收四、制動(dòng)能量回收產(chǎn)品舉例一、概述 制動(dòng)過(guò)程中不能將車(chē)輛行駛所具有的能量回收，而是將這部分動(dòng)能通過(guò)摩擦轉(zhuǎn)換成熱能的形式消耗，降低了車(chē)輛的能量利用率。 車(chē)輛頻繁制動(dòng)或連續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)副表面會(huì)產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致制動(dòng)效果降低甚至失效，降低制動(dòng)時(shí)的安全性。 在車(chē)輛行駛中頻繁制動(dòng)，加劇了車(chē)輪和摩擦片的磨損，需要經(jīng)常更換，增加了車(chē)輛的維修保養(yǎng)費(fèi)用。 制動(dòng)過(guò)程中不能將車(chē)輛行駛所具有的能量回收，而是將這部分動(dòng)能通過(guò)摩擦轉(zhuǎn)換成熱能的形式消耗，降低了車(chē)輛的能量利用率。 車(chē)輛頻繁制動(dòng)或連續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)副表面會(huì)產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致制動(dòng)效果降

21、低甚至失效，降低制動(dòng)時(shí)的安全性。 在車(chē)輛行駛中頻繁制動(dòng)，加劇了車(chē)輪和摩擦片的磨損，需要經(jīng)常更換，增加了車(chē)輛的維修保養(yǎng)費(fèi)用。圖3-22各制動(dòng)因素消耗的慣性能量的組成二、制動(dòng)能量回收 有助于提高汽車(chē)能源利用率，減少燃料消耗。 減輕制動(dòng)器的熱負(fù)荷，減少磨損，提高汽車(chē)行駛安全性和使用經(jīng)濟(jì)性。 電動(dòng)汽車(chē)采用制動(dòng)能量回收可以延長(zhǎng)續(xù)駛里程。1.飛輪蓄能2.液壓蓄能3.蓄電池儲(chǔ)能 有助于提高汽車(chē)能源利用率，減少燃料消耗。 減輕制動(dòng)器的熱負(fù)荷，減少磨損，提高汽車(chē)行駛安全性和使用經(jīng)濟(jì)性。 電動(dòng)汽車(chē)采用制動(dòng)能量回收可以延長(zhǎng)續(xù)駛里程。1.飛輪蓄能圖3-23飛輪制動(dòng)儲(chǔ)能再生系統(tǒng)示意圖2.液壓蓄能圖3-24液壓儲(chǔ)能系統(tǒng)示

22、意圖3.蓄電池儲(chǔ)能圖3-25蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)示意圖三、電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收(一)電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收的原理(二)電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收的意義(三)常見(jiàn)的三種控制策略(四)影響電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收的主要因素(五)再生制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展(一)電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收的原理(二)電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收的意義圖3-26幾種典型的城市循環(huán)工況(二)電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收的意義表3-3各種工況下制動(dòng)消耗能量與總能量的對(duì)比關(guān)系(三)常見(jiàn)的三種控制策略1.并行再生制動(dòng)控制策略2.理想制動(dòng)力回收控制策略3.最大制動(dòng)能量回收控制策略1.并行再生制動(dòng)控制策略 制動(dòng)強(qiáng)度z0.1時(shí)，機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)不工作，僅電機(jī)制動(dòng)單獨(dú)工作，前后軸制動(dòng)力

23、分配如圖3-27中線段OA所示。 制動(dòng)強(qiáng)度0.1z0.7時(shí)，電機(jī)制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合制動(dòng)，前后軸制動(dòng)力分配如圖3-27中線段ABC所示。 制動(dòng)強(qiáng)度z0.7時(shí)，認(rèn)為是緊急制動(dòng)，僅機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)工作，前后軸制動(dòng)力分配如圖3-27中線段CD所示。 制動(dòng)強(qiáng)度z0.1時(shí)，機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)不工作，僅電機(jī)制動(dòng)單獨(dú)工作，前后軸制動(dòng)力分配如圖3-27中線段OA所示。 制動(dòng)強(qiáng)度0.1z0.7時(shí)，電機(jī)制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合制動(dòng)，前后軸制動(dòng)力分配如圖3-27中線段ABC所示。 制動(dòng)強(qiáng)度z0.7時(shí)，認(rèn)為是緊急制動(dòng)，僅機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)工作，前后軸制動(dòng)力分配如圖3-27中線段CD所示。2.理想制動(dòng)力回收控制策略圖3-27并行再生制

24、動(dòng)控制策略2.理想制動(dòng)力回收控制策略圖3-28理想制動(dòng)力回收控制策略2.理想制動(dòng)力回收控制策略圖3-29最大制動(dòng)能量回收控制策略3.最大制動(dòng)能量回收控制策略 當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度小于路面附著系數(shù)時(shí)，即z(假設(shè)=0.8，z=0.6)，前后軸制動(dòng)力可以在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，并且它們的總和滿(mǎn)足制動(dòng)請(qǐng)求且車(chē)輪不抱死。下面以圖3-29中線段AB為例說(shuō)明在不同情況下如何分配制動(dòng)力。3.最大制動(dòng)能量回收控制策略 當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度需求大于路面附著系數(shù)時(shí)，即z(假設(shè)=0.4，z=0.6)，汽車(chē)實(shí)際可獲得的最大制動(dòng)強(qiáng)度被限制在0.4。為了盡量滿(mǎn)足制動(dòng)強(qiáng)度要求，縮短制動(dòng)距離，制動(dòng)力將被控制在曲線上，如圖中F點(diǎn)。后軸再生制動(dòng)力與機(jī)械制動(dòng)

25、力的分配取決于再生制動(dòng)力的最大值與需要的后軸制動(dòng)力之間的關(guān)系。當(dāng)再生制動(dòng)力可以單獨(dú)滿(mǎn)足需求時(shí)，盡量利用再生制動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)再生制動(dòng)力不滿(mǎn)足需求時(shí)，機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)輔助提供額外的制動(dòng)力。 當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度小于路面附著系數(shù)時(shí)，即z(假設(shè)=0.8，z=0.6)，前后軸制動(dòng)力可以在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，并且它們的總和滿(mǎn)足制動(dòng)請(qǐng)求且車(chē)輪不抱死。下面以圖3-29中線段AB為例說(shuō)明在不同情況下如何分配制動(dòng)力。 當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度需求大于路面附著系數(shù)時(shí)，即z(假設(shè)=0.4，z=0.6)，汽車(chē)實(shí)際可獲得的最大制動(dòng)強(qiáng)度被限制在0.4。為了盡量滿(mǎn)足制動(dòng)強(qiáng)度要求，縮短制動(dòng)距離，制動(dòng)力將被控制在曲線上，如圖中F點(diǎn)。后軸再生制動(dòng)力與機(jī)械制動(dòng)力的分配

26、取決于再生制動(dòng)力的最大值與需要的后軸制動(dòng)力之間的關(guān)系。當(dāng)再生制動(dòng)力可以單獨(dú)滿(mǎn)足需求時(shí)，盡量利用再生制動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)再生制動(dòng)力不滿(mǎn)足需求時(shí)，機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)輔助提供額外的制動(dòng)力。(四)影響電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收的主要因素 在混合動(dòng)力車(chē)和電動(dòng)車(chē)上，只有驅(qū)動(dòng)軸能夠進(jìn)行能量回收，非驅(qū)動(dòng)輪上的制動(dòng)只能通過(guò)摩擦制動(dòng)實(shí)現(xiàn)。 是否進(jìn)行能量回收取決于電池的放電深度(SOC)，若制動(dòng)時(shí)電池的SOC很高，為了保護(hù)蓄電池，不能進(jìn)行制動(dòng)能量回收。 能量回收還受到電池充電功率的限制，回收功率不能超過(guò)電池的當(dāng)前最大充電功率。 受電機(jī)發(fā)電能力的限制，電機(jī)制動(dòng)產(chǎn)生的最大制動(dòng)力矩不能超過(guò)當(dāng)時(shí)轉(zhuǎn)速和功率下電機(jī)的發(fā)電能力。制動(dòng)強(qiáng)度大時(shí)，由于車(chē)

27、速快，電機(jī)再生制動(dòng)反而不能滿(mǎn)足制動(dòng)要求。(四)影響電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收的主要因素 若電機(jī)位置在變速器前，對(duì)于手動(dòng)變速器，減速換檔時(shí)，若變速器處于空檔位置，從車(chē)輪到電機(jī)的動(dòng)力傳遞被切斷，電機(jī)不能實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。 在混合動(dòng)力車(chē)和電動(dòng)車(chē)上，只有驅(qū)動(dòng)軸能夠進(jìn)行能量回收，非驅(qū)動(dòng)輪上的制動(dòng)只能通過(guò)摩擦制動(dòng)實(shí)現(xiàn)。 是否進(jìn)行能量回收取決于電池的放電深度(SOC)，若制動(dòng)時(shí)電池的SOC很高，為了保護(hù)蓄電池，不能進(jìn)行制動(dòng)能量回收。 能量回收還受到電池充電功率的限制，回收功率不能超過(guò)電池的當(dāng)前最大充電功率。 受電機(jī)發(fā)電能力的限制，電機(jī)制動(dòng)產(chǎn)生的最大制動(dòng)力矩不能超過(guò)當(dāng)時(shí)轉(zhuǎn)速和功率下電機(jī)的發(fā)電能力。制動(dòng)強(qiáng)度大時(shí)，由于車(chē)速

28、快，電機(jī)再生制動(dòng)反而不能滿(mǎn)足制動(dòng)要求。 若電機(jī)位置在變速器前，對(duì)于手動(dòng)變速器，減速換檔時(shí)，若變速器處于空檔位置，從車(chē)輪到電機(jī)的動(dòng)力傳遞被切斷，電機(jī)不能實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。(五)再生制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展1.如何準(zhǔn)確控制的問(wèn)題2.與汽車(chē)其他系統(tǒng)匹配協(xié)調(diào)的問(wèn)題3.能量回收效率的問(wèn)題4.與先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合5.與底盤(pán)集成控制集合1.如何準(zhǔn)確控制的問(wèn)題2.與汽車(chē)其他系統(tǒng)匹配協(xié)調(diào)的問(wèn)題3.能量回收效率的問(wèn)題4.與先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合5.與底盤(pán)集成控制集合四、制動(dòng)能量回收產(chǎn)品舉例(一)普銳斯制動(dòng)系統(tǒng)(二)F1賽車(chē)KERS制動(dòng)系統(tǒng)(一)普銳斯制動(dòng)系統(tǒng) 在制動(dòng)開(kāi)始時(shí)，Brake-ECU根據(jù)主缸的壓力計(jì)算出駕駛?cè)怂璧闹苿?dòng)力矩Treq

29、，并將該制動(dòng)力矩發(fā)送給THS-ECU，THS-ECU通過(guò)計(jì)算得到當(dāng)前所能夠施加的能量回收制動(dòng)力矩Tmot的大小，并將其發(fā)送給Brake-ECU。 Brake-ECU根據(jù)Tmot的大小計(jì)算目標(biāo)液壓制動(dòng)力矩Thyd的大小，并根據(jù)Thyd的數(shù)值確定電磁閥SLA的通電電流的大小，通過(guò)SLA來(lái)控制液壓制動(dòng)力矩的大小。 SLR是減壓電磁閥，在ABS不起作用的時(shí)候可以通過(guò)SLR和儲(chǔ)液器的配合起到減壓的作用。(一)普銳斯制動(dòng)系統(tǒng) SS為溝通前后輪缸回路的電磁閥，當(dāng)前輪的制動(dòng)力完全可以由能量回收制動(dòng)力矩提供時(shí)，SS是關(guān)閉的；當(dāng)能量回收制動(dòng)力矩不能夠滿(mǎn)足前輪制動(dòng)需要時(shí)，SS打開(kāi)，前輪也進(jìn)行液壓制動(dòng)。 踏板行程模擬

30、機(jī)構(gòu)(Stroke Simulator)主要用來(lái)模擬踏板行程，吸收多余的制動(dòng)液，使得在確保制動(dòng)安全的前提下盡可能采用能量回收制動(dòng)，減少液壓制動(dòng)。 儲(chǔ)液器的作用是防止制動(dòng)踏板在制動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生震顫(它和踏板行程模擬機(jī)構(gòu)協(xié)同工作)。(一)普銳斯制動(dòng)系統(tǒng) SMC1和SMC2為兩個(gè)電磁閥，在正常情況下它們是關(guān)閉的，截?cái)嗔藘汕拜喌妮喐字苿?dòng)回路和制動(dòng)主缸之間的連接。當(dāng)制動(dòng)回路出現(xiàn)異常情況時(shí)，如SS閥失效，前輪無(wú)法獲取液壓制動(dòng)力矩，這時(shí)SMC1和SMC2打開(kāi)，連通前輪的制動(dòng)輪缸和制動(dòng)主缸，確保前輪制動(dòng)。 電磁閥SLA和SLR都有相關(guān)的機(jī)械開(kāi)啟裝置(在一定的開(kāi)啟壓力下可以打開(kāi))，防止由于電信號(hào)失效導(dǎo)致制動(dòng)輪缸

31、的壓力增減失效。當(dāng)ABS起作用時(shí)，SLA全開(kāi)，此后制動(dòng)過(guò)程由ABS控制。 當(dāng)ABS不再起作用時(shí)，則轉(zhuǎn)換為壓力控制，通過(guò)SLA來(lái)控制液壓制動(dòng)力矩。(一)普銳斯制動(dòng)系統(tǒng) 壓力控制單元(Pressure Control Unit)主要用于控制液壓制動(dòng)力矩，它包括液壓調(diào)節(jié)閥和制動(dòng)主缸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)ABS功能。當(dāng)ABS起作用時(shí)，豐田普銳斯不進(jìn)行能量回收制動(dòng)，完全由液壓制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)完成制動(dòng)過(guò)程。(一)普銳斯制動(dòng)系統(tǒng)圖3-30普銳斯液壓制動(dòng)系統(tǒng) 在制動(dòng)開(kāi)始時(shí)，Brake-ECU根據(jù)主缸的壓力計(jì)算出駕駛?cè)怂璧闹苿?dòng)力矩Treq，并將該制動(dòng)力矩發(fā)送給THS-ECU，THS-ECU通過(guò)計(jì)算得到當(dāng)前所能夠施加的能量回收制

32、動(dòng)力矩Tmot的大小，并將其發(fā)送給Brake-ECU。 Brake-ECU根據(jù)Tmot的大小計(jì)算目標(biāo)液壓制動(dòng)力矩Thyd的大小，并根據(jù)Thyd的數(shù)值確定電磁閥SLA的通電電流的大小，通過(guò)SLA來(lái)控制液壓制動(dòng)力矩的大小。圖3-31普銳斯制動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 SLR是減壓電磁閥，在ABS不起作用的時(shí)候可以通過(guò)SLR和儲(chǔ)液器的配合起到減壓的作用。 SS為溝通前后輪缸回路的電磁閥，當(dāng)前輪的制動(dòng)力完全可以由能量回收制動(dòng)力矩提供時(shí)，SS是關(guān)閉的；當(dāng)能量回收制動(dòng)力矩不能夠滿(mǎn)足前輪制動(dòng)需要時(shí)，SS打開(kāi)，前輪也進(jìn)行液壓制動(dòng)。 踏板行程模擬機(jī)構(gòu)(Stroke Simulator)主要用來(lái)模擬踏板行程，吸收多余的制動(dòng)液

33、，使得在確保制動(dòng)安全的前提下盡可能采用能量回收制動(dòng)，減少液壓制動(dòng)。 儲(chǔ)液器的作用是防止制動(dòng)踏板在制動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生震顫(它和踏板行程模擬機(jī)構(gòu)協(xié)同工作)。 SMC1和SMC2為兩個(gè)電磁閥，在正常情況下它們是關(guān)閉的，截?cái)嗔藘汕拜喌妮喐字苿?dòng)回路和制動(dòng)主缸之間的連接。當(dāng)制動(dòng)回路出現(xiàn)異常情況時(shí)，如SS閥失效，前輪無(wú)法獲取液壓制動(dòng)力矩，這時(shí)SMC1和SMC2打開(kāi)，連通前輪的制動(dòng)輪缸和制動(dòng)主缸，確保前輪制動(dòng)。 電磁閥SLA和SLR都有相關(guān)的機(jī)械開(kāi)啟裝置(在一定的開(kāi)啟壓力下可以打開(kāi))，防止由于電信號(hào)失效導(dǎo)致制動(dòng)輪缸的壓力增減失效。當(dāng)ABS起作用時(shí)，SLA全開(kāi)，此后制動(dòng)過(guò)程由ABS控制。 當(dāng)ABS不再起作用時(shí)，則轉(zhuǎn)換為壓力控制，通過(guò)SLA來(lái)控制液壓制動(dòng)力矩。 壓力控制單元(Pressure Co