場車動(dòng)力系統(tǒng)

目前在場（廠）內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車輛上廣泛使用的動(dòng)力裝置主要有兩種：一是內(nèi)燃機(jī)；二是電動(dòng)機(jī)。一、傳統(tǒng)工業(yè)用內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)是熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的一種，其特點(diǎn)是燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒。燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)外部燃燒的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)稱為外燃機(jī)，如蒸氣機(jī)、氣輪機(jī)等等。內(nèi)燃機(jī)與外燃機(jī)相比，具有熱效率高、體積小、起動(dòng)迅速等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛地應(yīng)用在各種場（廠）內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車輛上。（一）內(nèi)燃機(jī)的分類及組成按燃料不同可分為汽油機(jī)（化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)）、柴油機(jī)（壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)）、天然氣機(jī)及甲醇、乙醇、液化石油氣等代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)；按活塞運(yùn)動(dòng)方式可分為往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃機(jī)；按冷卻方式可分為水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)和空氣冷卻式（風(fēng)冷式）發(fā)動(dòng)機(jī)；按工作循環(huán)可分為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)和四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)；按氣缸數(shù)目可分為單缸和多缸兩類；按排列方式可分為直列立式、直列臥式、V型、對置氣缸式、X型、星型和對動(dòng)活塞式等幾種；按進(jìn)氣方式可分為非增壓（自然吸氣）與增壓內(nèi)燃機(jī)；按額定轉(zhuǎn)速可分為：高速（1000r/min以上）、中速（600?1000r/min）、低速（600r/min以下）內(nèi)燃機(jī)。盡管內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但任何一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)在工作時(shí)必須完成進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)過程。為此，需要各結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作以保證內(nèi)燃機(jī)工作的可靠。（二）內(nèi)燃機(jī)的基本術(shù)語1.工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)每一次將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能都必需經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣這樣一個(gè)連續(xù)過程，稱為內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)。圖2.1為單缸內(nèi)燃機(jī)示意圖。圖」」革也內(nèi)留利產(chǎn)版圖-注氣匚￡.排氣門3.氣缸

活塞區(qū)連桿上由的中心工曲軸.缸徑氣缸的直徑（mm）。.上止點(diǎn)活塞頂部距離曲軸中心的最遠(yuǎn)點(diǎn)，即活塞最高位置。.下止點(diǎn)活塞頂部距離曲軸中心的最近點(diǎn)，即活塞最低位置。.活塞行程（沖程）活塞上、下止點(diǎn)之間的距離（mm）。.汽缸工作容積活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的氣缸容積。.發(fā)動(dòng)機(jī)工作容積（發(fā)動(dòng)機(jī)排量）多缸發(fā)動(dòng)機(jī)所有氣缸工作容積之和。.燃燒室容積活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的氣缸容積。.氣缸總?cè)莘e活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的全部氣缸容積，其值等于氣缸工作容積與燃燒室容積之和。.壓縮比氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比。（三）內(nèi)燃機(jī)工作原理一般把完成一次吸氣、壓縮、作功和排氣的過程稱為內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)。對于活塞式內(nèi)燃機(jī)，活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)四次完

成一個(gè)工作循環(huán)的，稱為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)；活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)二次完成一個(gè)工作循環(huán)的，則稱為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)以四沖程汽油機(jī)

為例說明內(nèi)燃機(jī)工作原理。其工作原理如圖2.2。圖2.2四沖程汽油機(jī)工作原理1.進(jìn)氣門2.排氣門進(jìn)氣沖程如圖2.2a,活塞通過曲柄和連桿，依靠飛輪的慣性從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞上方的容積不斷增大，氣缸中壓力降到低于大氣壓力，在氣缸中產(chǎn)生吸力，可燃混合氣（按一定比例的汽油與空氣混合物）從化油器經(jīng)過進(jìn)氣門被吸入氣缸。壓縮沖程如圖2.2b，在進(jìn)氣沖程終了以后，進(jìn)、排氣門均關(guān)閉，仍靠飛輪的慣性，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，氣缸容積逐漸減小，可燃混合氣在氣缸內(nèi)被壓縮，使其溫度和壓力同時(shí)上升。作功沖程如圖2.2c，在壓縮沖程末期，活塞將要到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃被壓縮的可燃混合氣。氣缸內(nèi)溫度和壓力急劇升高推動(dòng)活塞下移，從而通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)，對外輸出動(dòng)力。進(jìn)、排氣門繼續(xù)保持關(guān)閉。排氣沖程如圖2.2d，在飛輪的慣性作用下，活塞再次從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，把作功后的廢氣經(jīng)排氣門、排氣管和消聲器排入大氣中。此沖程中，進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開。以上四個(gè)沖程完成一個(gè)工作循環(huán)后，曲軸依靠飛輪的旋轉(zhuǎn)慣性作用仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述四個(gè)沖程又重復(fù)進(jìn)行，周而復(fù)始地不斷運(yùn)轉(zhuǎn)并輸出功率。柴油機(jī)的燃料是柴油，粘度比汽油大，不易揮發(fā)，而其自燃溫度卻低于汽油，可燃混合氣的形成是在氣缸內(nèi)部，混合氣不是靠電火花點(diǎn)燃，而是靠自身溫度的升高，達(dá)到自燃，又稱壓燃，必須采用比汽油機(jī)大的壓縮比。（四）內(nèi)燃機(jī)的主要性能指標(biāo)（以動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性表示）以下介紹三種主要性能指標(biāo)。.有效扭矩內(nèi)燃機(jī)飛輪上對外輸出的扭矩，稱為有效扭矩。它是指燃料作功所產(chǎn)生的力，除了克服各部分摩擦阻力和驅(qū)動(dòng)各輔助裝置（水泵、油泵、風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)等）之外，最后在飛輪上可以供給外界使用的扭矩。單位：牛頓?米（-0.102千克力?米）。.有效功率內(nèi)燃機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)對外所作的功，稱為有效功率。單位：千瓦（-1.36馬力）。我國根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的不同用途規(guī)定有四種標(biāo)定功率，其名稱、定義和主要用途如下：（1）15min功率：為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15min的最大有效功率。適用于汽車、摩托車等用途內(nèi)燃機(jī)的功率標(biāo)定。（2）1h功率：為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1h的最大有效功率。適用于叉車、工業(yè)用拖拉機(jī)、工程機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)車、船舶等用途內(nèi)燃機(jī)的功率標(biāo)定。（3）12h功率：為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)12h的最大有效功率。適用于農(nóng)業(yè)用拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)排灌、內(nèi)燃機(jī)車、內(nèi)河船舶等用途內(nèi)燃機(jī)的功率標(biāo)定。（4）持續(xù)功率：為內(nèi)燃機(jī)允許長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率。適用于船舶、電站等。.有效燃料消耗率內(nèi)燃機(jī)每發(fā)出一千瓦有效功率，在1小時(shí)內(nèi)所消耗的燃料量（克），稱為有效燃料消耗率（簡稱油耗），單位為克千瓦?小時(shí)（1克/千瓦?小時(shí)=0.736克/馬力?小時(shí)）。（五）內(nèi)燃機(jī)的總體構(gòu)造內(nèi)燃機(jī)的基本原理相似，基本結(jié)構(gòu)大同小異。汽油機(jī)通常由兩大機(jī)構(gòu)五個(gè)系統(tǒng)組成，即機(jī)體-曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和起動(dòng)系統(tǒng)。如圖2.3（a）。柴油機(jī)由兩大機(jī)構(gòu)四個(gè)系統(tǒng)組成，因所用的柴油與汽油不同，混合氣形成和點(diǎn)燃方式不同，沒有點(diǎn)火系統(tǒng)，沒有化油器、分電器、火花塞，而另設(shè)噴油泵和噴氣器等，如圖2.3（b）圖2.3內(nèi)燃機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（1）汽油機(jī)基本結(jié)構(gòu)（2）柴油機(jī)基本結(jié)構(gòu)1.機(jī)體—曲柄連桿機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)的主要組成部分。其功用是：將燃料在氣缸內(nèi)燃燒放出的熱能變?yōu)闄C(jī)械能，即將活塞承受的爆發(fā)壓力，通過活塞銷、曲

柄等傳給曲軸，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)體—曲柄連桿機(jī)構(gòu)由以下三部分組成：（1）機(jī)體組通常由氣缸體、氣缸墊、氣缸蓋和油底殼組成（圖2.4）。機(jī)體構(gòu)成了內(nèi)燃機(jī)的骨架，在機(jī)體內(nèi)外安裝著內(nèi)燃機(jī)所有主要的零部件和附件。s17M***,*!】iT.-tod1口-.?內(nèi)卡uMi"!*.Igitap：,*和，（2）活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿機(jī)構(gòu)組成?；钊▓D2.5）的功用是承受氣缸內(nèi)的工作氣體的壓力，并將該力

通過活塞銷、連桿等部件傳給曲軸，使曲軸旋轉(zhuǎn)。活塞基本上可分為頂部、頭部和裙部等三部分。連桿（圖2.6）的功用是將活塞承

受的力傳給曲軸，使活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖2.5活塞結(jié)構(gòu)（a）全剖；（b）軸側(cè)局部剖視圖1.活塞頂；2.活塞頭；3.活塞環(huán)；4.活塞銷座；5.活塞銷；6.活塞銷鎖環(huán)；7.活塞裙；8.加強(qiáng)筋；9.環(huán)槽

（3）曲軸飛輪組（圖2.7）曲軸的功用是承受連桿傳來的力，并將其變?yōu)樾D(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩，通過飛輪驅(qū)動(dòng)車輛的傳動(dòng)系，同時(shí)還驅(qū)

動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)及其它輔助裝置。飛輪的功用是將在作功沖程中輸入曲軸動(dòng)能的一部分儲(chǔ)存起來，用以克服其它沖程中的阻力，使發(fā)動(dòng)機(jī)

運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并提高發(fā)動(dòng)機(jī)短時(shí)期的超負(fù)荷工作能力。另外，飛輪又是離合器的主動(dòng)件。2.配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)的功用是：按發(fā)動(dòng)機(jī)每一氣缸的工作循環(huán)和點(diǎn)火次序，定時(shí)開啟和關(guān)閉各氣缸的進(jìn)、排氣門，使新鮮可燃混合氣（汽油機(jī)）或空氣（柴油機(jī)）及時(shí)進(jìn)入氣缸，燃燒后的廢氣及時(shí)從氣缸內(nèi)排出。配氣機(jī)構(gòu)由氣門組和氣門傳動(dòng)組組成。按氣門的安裝位置，配氣機(jī)構(gòu)可分為頂置氣門式和側(cè)置氣門式兩種基本形式。（1）頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)（圖2.8）頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)具有進(jìn)、排氣路線短，氣流阻力小，氣門升程大等優(yōu)點(diǎn)。因此，目前在車用汽油機(jī)和柴油機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用。（2）側(cè)置氣門式配氣機(jī)構(gòu)（圖2.9）側(cè)置氣門式配氣機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是進(jìn)、排氣門都安裝在氣缸體的一側(cè)。*/1耳I.0WILVVH.n*U1fBi1-i工Ttrx工氣門，工氣口號(hào)餐勾工氣桃f蒞通氣門洋彳T.strife.口氣41冷充工.7.Vikfi.20.>4100*-；31-te!M-ttCL.XE.fei桿.13.NH9tt:1"白特23.內(nèi)燃機(jī)燃料供給系統(tǒng)

（1）柴油機(jī)燃料供給系統(tǒng)（圖2.10）

其功用是：1）按氣缸工作順序與不同工況，將燃油加壓，在適當(dāng)時(shí)刻，以適應(yīng)的油來噴入燃燒室，形成霧狀或油膜，并與空氣混合成可燃混合氣。2）濾去燃油內(nèi)的機(jī)械雜質(zhì)與塵土。3）儲(chǔ)存一定容量的燃油，保證車輛行駛所需的最大路程或工作時(shí)間。圖.：10:二?芍機(jī)能咕邢臺(tái)軍既L烹油脩：3,":：皆：?.柴油誦涓餐：*It'-.::胃：m.詞述甜?日購油累，T.加油？u4啪.由使麗患喝不貴?必中,西?|io.中油葬，（2）汽油機(jī)燃料供給系統(tǒng)（圖2.11）其功用是：按發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況要求，配置出一定數(shù)量和濃度的可燃混合氣供入氣缸，并將燃燒后的廢氣排到大氣中去。由以下裝置組成：-汽油供給裝置：-空氣供給裝置：-可燃混合氣形成裝置：-可燃混合氣供給和廢氣排出裝置：12.11靠浦峨怕供券系皖I(lǐng).m；?，巖酒羯；s.itM4wtf；

5行陵副'1,^5；?汽/淞."E.i嗚：5匕?口不通（3）電噴汽油機(jī)化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)因其不能滿足要求越來越高的發(fā)動(dòng)機(jī)排放法規(guī)以及動(dòng)力性和競技性方面的需求，已被電子控制汽油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)（電噴汽油機(jī)）所取代。電噴汽油機(jī)用電腦精確控制空燃比和點(diǎn)火提前角，在任何工況下都能獲得最佳空燃比的混合氣和最佳點(diǎn)火提前角。另外，在結(jié)構(gòu)上取消了化油器，各缸的噴油器把霧化良好的汽油直接噴射在進(jìn)氣管內(nèi)，使混合氣的各缸分配均勻性變好。降低了排氣污染，提高了

動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。電噴系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。由電子控制單元，燃油控制單元和進(jìn)氣單元構(gòu)成。

4.內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn)燃的，為此在汽油機(jī)的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點(diǎn)火系，點(diǎn)火系通常由蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈和火花塞組成。它按氣缸點(diǎn)火次序定時(shí)地向火花塞提供足夠能量的高壓電，使火花塞電極間產(chǎn)生火花，從而點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)被壓縮的可燃混合氣。5.內(nèi)燃機(jī)潤滑系統(tǒng)（圖2.13）其功用是：將機(jī)油不斷供給到發(fā)動(dòng)機(jī)各零件的摩擦表面上，以減少摩擦磨損，并帶走磨屑等雜質(zhì)，清潔和冷卻摩擦表面，提高氣缸的密封性和耐磨性。潤滑系的組成：?機(jī)油供給裝置；?機(jī)油濾清裝置；?機(jī)油散熱器和機(jī)油壓力表金■事1章中春旺??11*辰以僵/滿01it-ffiWJfciWsil眄制:id*的，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，油底殼內(nèi)的機(jī)油從機(jī)油泵壓送出來后，分兩路循環(huán)：一路（很少一部分機(jī)油）進(jìn)入細(xì)濾器，經(jīng)濾清后又流回油底殼，另一路（絕大部分機(jī)油）進(jìn)入粗濾器，經(jīng)濾清后，由主油道分配到各摩擦表面。詳細(xì)循環(huán)路線見圖2.14。6.內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)（圖2.15）其功用是：將在高溫條件下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)零件的熱量散發(fā)到大氣中去，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)能在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作。

水冷系的組成是：風(fēng)扇、百葉窗、散熱器、風(fēng)扇帶、水泵、水套、分水管、節(jié)溫器和水溫表。田工lb水冷系L亙?nèi)~兄3款熱國?3融熱國IL4風(fēng)如5成蒙?&7.內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)起動(dòng)系統(tǒng)一般由起動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其控制裝置組成。用來使靜止的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的功用是將蓄電池的電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械轉(zhuǎn)矩，并傳至發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。起動(dòng)機(jī)由串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和操作控制裝置三部分組成，如圖2.16所示。

（1）汽油機(jī)的外特性曲線（見圖2圖2.16起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（六）內(nèi)燃機(jī)的特性1.一般工業(yè)內(nèi)燃車的內(nèi)燃機(jī)的特性.17）汽油機(jī)在節(jié)氣門開度不變的情況下，其轉(zhuǎn)矩、功率、燃油消耗率等隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱為速度特性。*$（1）汽油機(jī)的外特性曲線（見圖2圖2.16起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（六）內(nèi)燃機(jī)的特性1.一般工業(yè)內(nèi)燃車的內(nèi)燃機(jī)的特性.17）汽油機(jī)在節(jié)氣門開度不變的情況下，其轉(zhuǎn)矩、功率、燃油消耗率等隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱為速度特性。*$ft?圖2.17汽油機(jī)外特性曲線

（2）柴油機(jī)的外特性和調(diào)速特性曲線（見圖2.18）

柴油機(jī)的原始速度特性與汽油機(jī)相似，只是更平直一些。為了提高柴油機(jī)工作的穩(wěn)定性，防止熄火，通常安裝調(diào)速器，這時(shí)的特

性稱為調(diào)速特性。安裝離心式全程調(diào)速器的柴油機(jī)的調(diào)速特性變得很“硬”，在調(diào)速區(qū)間轉(zhuǎn)速非常穩(wěn)定。（a）外特性曲線（b）調(diào)速特性曲線圖2.18柴油機(jī)的外特性和調(diào)速特性曲線（3）內(nèi)燃機(jī)的工作情況內(nèi)燃機(jī)的外特性曲線中轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的變化不大，功率在一定范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)速成正比，比油耗（每千瓦每小時(shí)所消耗的燃油克數(shù)）在

一個(gè)中等轉(zhuǎn)速下最低。外特性曲線上的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是：最小穩(wěn)定轉(zhuǎn)速點(diǎn)（怠速），經(jīng)濟(jì)油耗點(diǎn)，最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)，最大功率點(diǎn)，最大轉(zhuǎn)速

點(diǎn)。內(nèi)燃機(jī)的使用范圍應(yīng)在其最大轉(zhuǎn)矩與最大功率轉(zhuǎn)速之間為好，這時(shí)的比油耗比較低。外特性以下部分是汽油機(jī)的工作區(qū)域，其中的每一個(gè)點(diǎn)，代表一種工作狀態(tài)。汽油機(jī)的每一個(gè)節(jié)氣門開度，都有一條特性曲線與之對應(yīng)，其形狀與外特性曲線相仿，稱為部分特性，見圖2.19。內(nèi)燃機(jī)的原始特性很軟，也就是運(yùn)轉(zhuǎn)阻力的微小變化會(huì)引起很大的轉(zhuǎn)速變化。反映在駕駛操作上就是要不斷地根據(jù)道路情況調(diào)整節(jié)氣門開度（即油門的大?。员氵m應(yīng)不同的道路阻力，避免發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

由于人為對于節(jié)氣門的操作，汽油機(jī)在車輛實(shí)際工作中的特性是一種“人—機(jī)”聯(lián)合特性。這就要求駕駛員具有一定的操作技術(shù)水平：要根據(jù)道路情況經(jīng)常變換檔位，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速下，并充分發(fā)揮其功率；上坡時(shí)一定要用低速檔，避免發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙；要靠變速器換擋來調(diào)節(jié)車速，不要一味地靠節(jié)氣門來調(diào)節(jié)車速，節(jié)氣門是用來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出的。為了方便使用，通常汽油機(jī)裝有兩極調(diào)速器，柴油機(jī)裝有全程調(diào)速器。2.叉車使用的內(nèi)燃機(jī)的特殊性

由于叉車在構(gòu)造與工作上的特殊性，對發(fā)動(dòng)機(jī)有特殊的要求，選用時(shí)需注意。（1）轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩叉車的車速較低，一般最大車速不超過200/鼠為了便于傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要選用低速、大轉(zhuǎn)矩的發(fā)動(dòng)機(jī)，如圖2.20所示。如圖2.20所示。圖2.20不同發(fā)動(dòng)機(jī)特性對比

（2）額定功率叉車的工作比較繁重，負(fù)載率比較高，要按1h功率來選發(fā)動(dòng)機(jī)。各種標(biāo)定功率若未直接給出，可按逐級折減到上一級的90%近似換算標(biāo)定功率典型應(yīng)用功率換算15min功率汽車100%見表2.1。表2.11h換算標(biāo)定功率典型應(yīng)用功率換算15min功率汽車100%見表2.1。表2.11h功率

叉車90%四種標(biāo)定功率12h功率拖拉機(jī)持續(xù)功率發(fā)電設(shè)備81%72.9%（3）散熱問題由于叉車的構(gòu)造特點(diǎn)，決定了發(fā)動(dòng)機(jī)是后置的應(yīng)該采用排風(fēng)扇。發(fā)動(dòng)機(jī)一般位于駕駛座下方，一些減振、隔熱設(shè)施也會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)散熱。由于叉車的構(gòu)造特點(diǎn)，決定了發(fā)動(dòng)機(jī)是后置的（4）液壓泵傳動(dòng)叉車門架的起升和傾斜采用液壓缸推動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)除了驅(qū)動(dòng)叉車行駛外還要帶動(dòng)液壓系統(tǒng)的液壓泵。解決液壓泵傳動(dòng)問題有以下幾

種方案（如圖2.21）。圖2.21幾種液壓泵的傳動(dòng)方案1）低速齒輪泵加液壓泵減速器在原發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)爪（對應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸）的位置帶動(dòng)一個(gè)速比為1.3?1.5的液壓泵減速器。2）高速齒輪泵直連選用高速齒輪泵，直接在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)爪處連接，省去一只液壓減速器。3）發(fā)動(dòng)機(jī)帶泵與配套的發(fā)動(dòng)機(jī)廠協(xié)商，在發(fā)動(dòng)機(jī)的適當(dāng)部位帶泵。4）變矩器帶泵液力傳動(dòng)的叉車可選用帶泵的液力變矩器。（5）其他問題在選擇汽油機(jī)還是柴油機(jī)時(shí)，往往從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，一般中噸位和大噸位叉車多選用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

當(dāng)對噪聲控制得較嚴(yán)時(shí)，需要選用效果較好的消聲器。由于叉車生產(chǎn)的批量較小往往只能借用一些汽車或工程機(jī)械用的發(fā)動(dòng)機(jī)，這時(shí)需要特別重視傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或選用，通過合理的

參數(shù)匹配使其適應(yīng)叉車的特殊工況。二、傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的歷史比較久遠(yuǎn)。1885年特斯拉（Tesla）申請了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)專利。其他形式的電動(dòng)機(jī)原型也幾乎在同一時(shí)期發(fā)明。一百

多年來，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品種類、形式也越來越豐富，電動(dòng)機(jī)技術(shù)在不斷穩(wěn)步、扎實(shí)地改進(jìn)，向前發(fā)展。電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩類。直流電動(dòng)機(jī)根據(jù)勵(lì)磁方式的不同，又可分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)等。圖2.22電動(dòng)機(jī)的分類交流電動(dòng)機(jī)按工作原理，分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)。

交流同步電動(dòng)機(jī)可分為凸極式、隱極式電動(dòng)機(jī)；交流異步電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)又可分為鼠籠式、繞線式異步電動(dòng)機(jī)。如圖2.22所示。電動(dòng)機(jī)在叉車和觀光車上得到越來越廣泛應(yīng)用，主要由于，第一，無廢氣排放而不污染環(huán)境；第二，能源利用總效率較高，且可

利用剩余的深夜電力獲得電能；第三，振動(dòng)及噪音小。（一）直流電動(dòng)機(jī)場（廠）內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車輛廣泛采用的低壓直流電動(dòng)機(jī)除用來驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)外，還分別驅(qū)動(dòng)工作裝置的液壓油泵和動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵等。1.直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換過程正好相反，結(jié)構(gòu)基本相同，為了說明工作原理，首先介紹直流發(fā)電機(jī)。

（1）直流發(fā)電機(jī)的工作原理。為了闡明其基本工作原理，先將實(shí)際的直流發(fā)電機(jī)簡化成圖2.23a所示的物理模型。Hr故Hr故電網(wǎng)ii工作后母『金曲喇&裱現(xiàn)假設(shè)有一原動(dòng)機(jī)的恒定轉(zhuǎn)速n拖動(dòng)電樞逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，每一導(dǎo)體均有感應(yīng)電勢，其方向符合右手

定則。用右手定則確定感應(yīng)電勢的方向，如圖2.23所示。當(dāng)電樞逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)體和線圈abcd的感應(yīng)電勢將正、負(fù)交替變化，是一個(gè)交流電勢，如圖2.24所示。但是，由于換向器的換向作用，電刷A.B之間的電勢呈方向不變而大小變化的脈振電勢，如圖2.25實(shí)線所示。如果線圈數(shù)和換向片數(shù)越多，電刷間的電勢就越接近直流電勢了。從而實(shí)現(xiàn)了將原動(dòng)機(jī)從軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)輸出的電功率。圖2.24導(dǎo)線和線圈中感應(yīng)的交流電勢圖2.25電刷之間的電勢2.直流電動(dòng)機(jī)的工作原理若將上述模型作為電動(dòng)機(jī)使用，其電刷A.B接上一直流電源，使電樞線圈中有電流通過，如圖2.26所示。根據(jù)畢一薩電磁力定律，

載流導(dǎo)體在磁場中將受到電磁力的作用。導(dǎo)體受力的方向用左手定則確定，如圖2.27所示。這個(gè)力對轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為電磁轉(zhuǎn)矩。

如果電磁轉(zhuǎn)矩能克服電樞上的阻力轉(zhuǎn)矩，則電樞便以某一轉(zhuǎn)速n逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。圖2.26直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖圖2.27右手定則確定電磁力的方向圖2.26直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖圖2.27右手定則確定電磁力的方向（3）直流電機(jī)的可逆性從上面對直流電機(jī)基本工作原理分析可知，對于同一臺(tái)直流電機(jī)，在原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)下，可以從電刷輸出直流電勢，供負(fù)載直流電能，成為發(fā)電機(jī)。而如果在電機(jī)電刷上接上直流電源?？梢援a(chǎn)生一定方向的電磁轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)軸上的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，成為直流電動(dòng)機(jī)。這就是說，同一臺(tái)直流電機(jī)在不同的外界條件下，可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。這就是直流電機(jī)的可逆性。3.直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（圖2.28）直流電動(dòng)機(jī)主要由靜止部分（定子）和轉(zhuǎn)動(dòng)部分（轉(zhuǎn)子,通稱為電樞）組成。定子用來產(chǎn)生磁場和做電機(jī)的機(jī)械支撐；轉(zhuǎn)子是電能、

機(jī)械能變換的樞紐。用2用2a：三物的桁陽i風(fēng)6.nmm：三出不：j='*桁，劇編:b.nilfA：I4&?*T：S.1114■落：9WFlflr：Lt.t#W（1）直流電動(dòng)機(jī)的靜止部分1）主磁極（圖2.29）簡稱主極，作用是產(chǎn)生氣隙磁場，以便電樞在此磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)而感應(yīng)電動(dòng)勢。絕大多數(shù)直流電動(dòng)機(jī)的主磁極由勵(lì)磁繞組通過直流電來建立磁場。只有小電機(jī)的主磁極才用永久磁鐵（稱永磁直流電動(dòng)機(jī)）。1）2）換向極（圖2.30）又稱附加極或間極。其作用是改善直流電機(jī)的換向條件。換向極的數(shù)目一般與主磁極的極數(shù)相等。H:MH:MICrtlP二*MR3）機(jī)座一般采用整體機(jī)座。它能起兩方面作用：一方面用來固定主磁極、換向極和端蓋等，并借助于底腳將電機(jī)固定在基礎(chǔ)上；

另一方面也作為電機(jī)磁路的一部分，機(jī)座中有磁通經(jīng)過的部分稱為磁軛。4）電刷裝置（圖2.31/圖2.32）是把直流電壓、直流電流引入或引出的裝置。根據(jù)電流的大小，每一刷桿有幾個(gè)電刷組成電刷

組，電刷組的數(shù)目一般等于主磁極數(shù)目，各電刷組在換向器上的距離是相等的。圖2.31電刷裝置圖2.32刷握和電刷圖2.31電刷裝置圖2.32刷握和電刷1.電刷2.刷握3.壓緊彈簧4.座圈5刷桿1.刷握2.銅絲辮3.壓緊彈簧4.電刷

（2）直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分。1）電樞鐵心有兩個(gè)作用，一是作為主磁路的主要部分；二是嵌放電驅(qū)繞組。通常采用0.5mm厚涂有絕緣漆的硅鋼片（圖2.33）

疊壓而成。圖2.34是直流電機(jī)電樞的裝配圖。2）電樞繞組用來感應(yīng)電動(dòng)勢和通過電流，使電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。3）換向器作用是把電樞繞組內(nèi)部的交流電動(dòng)勢用機(jī)械換接的方法轉(zhuǎn)換為電刷間的直流電動(dòng)。勢。換向器是由許多彼此互相絕緣

的換向片構(gòu)成（圖2.35）圖2.33電樞鐵心沖片（a）開口槽（b）梨形槽4.直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)和主要系列（1）銘牌數(shù)據(jù)（直流電機(jī)的主要額定值）1）額定功率PN（kW/千瓦）電機(jī)按規(guī)定的工作方式運(yùn)行時(shí)所能提供的輸出功率。2）額定電壓UN（V/伏特）電機(jī)長期安全運(yùn)行時(shí)所能承受的電壓。3）額定電流IN（A/安培）電機(jī)按規(guī)定的工作方式運(yùn)行時(shí)，繞組允許通過的電流。4）額定轉(zhuǎn)速nn（r/min轉(zhuǎn)/分）電機(jī)在額定電壓/額定電流和額定功率情況下運(yùn)行的電機(jī)轉(zhuǎn)速。5.直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，表征轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線。通常把電樞回路沒有串接外加電阻時(shí)的機(jī)械特性稱為固有（或自然）機(jī)械特性；把電樞回路串接外加電阻，或非額定電壓，或非額定勵(lì)磁電流時(shí)的機(jī)械特性稱為人工機(jī)械特性。機(jī)械特性可通過解折方法計(jì)算或試驗(yàn)方法得到。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性隨勵(lì)磁方式（圖2.36）不同而有很大區(qū)別，如圖2.40所示。圖2.36直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式并勵(lì)（他勵(lì)）直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，如圖2.37曲線1.是一條向下傾斜的直線。串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，如圖2.37曲線3，是一條非線性曲線?？煽闯霎?dāng)轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速降低；轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速增大。這種

電動(dòng)機(jī)可有載起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)。另外，當(dāng)轉(zhuǎn)矩很小時(shí)，轉(zhuǎn)速很高，會(huì)產(chǎn)生“飛車”的危險(xiǎn)。因此串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)不允

許空載運(yùn)行或在很輕的負(fù)荷下運(yùn)行。串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的特性是可調(diào)的。采用電阻調(diào)節(jié)的方法，電能損失大，故現(xiàn)多用晶閘管調(diào)速系統(tǒng)，節(jié)約電能。

復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)又分為積復(fù)勵(lì)和差復(fù)勵(lì)。如果并勵(lì)與串勵(lì)兩個(gè)勵(lì)磁繞組的極性相同，稱為積復(fù)勵(lì)，若極性相反，則稱為差復(fù)勵(lì)。

積復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性介于他勵(lì)與串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)之間，如圖2.37曲線2所示。它具有串勵(lì)電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過載能力

強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而沒有空載轉(zhuǎn)速很高的缺點(diǎn)。故這種電動(dòng)機(jī)的用途也很廣泛。（二）交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)主要由一個(gè)用以產(chǎn)生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子組成。電動(dòng)機(jī)利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象而制成的。.交流電動(dòng)機(jī)的工作原理交流電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子是采用同一電源，所以定子和轉(zhuǎn)子中電流的方向變化總是同步的，即線圈中的電流方向變了，同時(shí)電磁鐵中的電流方向也變，根據(jù)左手定則，線圈所受磁力方向不變，線圈能繼續(xù)轉(zhuǎn)下去。交流電動(dòng)機(jī)就是利用這個(gè)道理而工作的。交流電動(dòng)機(jī)常見的分兩種：同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)，其中異步電動(dòng)機(jī)更常用。交流同步電動(dòng)機(jī)：定子通入三相交流電，建立旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子磁場受定子同步磁場的作用，以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)速的公式：n=60fp（f頻率，一般為50；p磁極對數(shù)）交流異步電動(dòng)機(jī)：以鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)為例：定子通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。磁場切割轉(zhuǎn)子，鼠籠式轉(zhuǎn)子線圈內(nèi)感應(yīng)出電流，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)

體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下產(chǎn)生電磁力，從而在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上生成電磁轉(zhuǎn)組，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相

同。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度始終低于定子磁場的同步轉(zhuǎn)速。.交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（如圖2.39）圖2.39三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1-軸承蓋2-端蓋3-接線盒4-散熱筋5-定子鐵芯6-定子繞組7-轉(zhuǎn)軸8-轉(zhuǎn)子9-風(fēng)扇10-罩殼11-軸承12-機(jī)座（1）定子（靜止部分）1）定子鐵心作用：電機(jī)磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。構(gòu)造：一般由0.35?0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，2）定子繞組作用：是電動(dòng)機(jī)的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。構(gòu)造：由三個(gè)在空間互隔120°的繞組嵌放在定子各槽內(nèi)。3）機(jī)座

作用：固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護(hù)、散熱等作用。

構(gòu)造：機(jī)座通常為鑄鐵件，鋼板或鑄鋁件。（2）轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）1）三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心作用：作為電機(jī)磁路的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。構(gòu)造：所用材料與定子一樣，由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成。2）三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組

作用：切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。

構(gòu)造：分成鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。繞線式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故繞線式電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用不如鼠籠式電動(dòng)機(jī)廣泛。三、混合動(dòng)力當(dāng)今世界石油資源日趨緊張，燃油車尾氣排放造成空氣質(zhì)量日益惡化，未來車輛技術(shù)的發(fā)展主要是圍繞著“能源”與環(huán)保兩大主題。純電動(dòng)車（BEV）及燃料電池車（FCEV）的性價(jià)比無法與傳統(tǒng)的內(nèi)燃車抗衡；燃料電池車產(chǎn)業(yè)化仍需較長時(shí)間。在這種環(huán)境下，融合了內(nèi)燃車和電動(dòng)車優(yōu)點(diǎn)的混合動(dòng)力車，包括混合動(dòng)力叉車（HybridElectricVehicle，HEV/HybridElectricVehicleForklift，HEF）異軍突起。已陸續(xù)走進(jìn)我們的視野?；旌蟿?dòng)力叉車是在一輛車上同時(shí)配備電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和輔助動(dòng)力單元（AuxiliaryPowerUnit，APU），其中APU是燃燒某種燃料的

原動(dòng)機(jī)或由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)組，將原動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、蓄電池組合在一起，并使之良好匹配和優(yōu)化控制，充分發(fā)揮內(nèi)燃車和電動(dòng)車

的優(yōu)點(diǎn)，避免各自的不足，是當(dāng)今最具實(shí)際開發(fā)意義的低排放低油耗叉車。較之純電動(dòng)車、內(nèi)燃車，混合動(dòng)力車均具有優(yōu)勢。（一）混合動(dòng)力車動(dòng)力的組成.發(fā)動(dòng)機(jī)可以廣泛采用四沖程內(nèi)燃機(jī)（包括汽油機(jī)和柴油機(jī)）、二沖程內(nèi)燃機(jī)（包括汽油機(jī)和柴油機(jī)）、轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)等。.電動(dòng)機(jī)可以采用直流電動(dòng)機(jī)、交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁組電動(dòng)機(jī)等。.電池可以采用各種不同的蓄電池、燃料電池、儲(chǔ)能器和超級電容器等作為“電池”。（二）混合動(dòng)力車動(dòng)力的分類.按動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)布置分類目前世界各國研發(fā)的混合動(dòng)力有不同的結(jié)構(gòu)形式，其配置和組合方式也不盡相同，總結(jié)起來共有3種組合方式：串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式。（1）串聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由內(nèi)燃機(jī)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過控制單元傳到電池，再由電池傳輸給電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，最后通過變速機(jī)來驅(qū)動(dòng)汽車。電池實(shí)際上起平衡原動(dòng)機(jī)輸出功率和電動(dòng)機(jī)輸入功率的作用。當(dāng)發(fā)電機(jī)的輸出功率低于電動(dòng)機(jī)所需的功率時(shí)（車輛減速滑行、低速行駛或短時(shí)停車等工況），控制器控制發(fā)電機(jī)向電池充電；當(dāng)發(fā)電機(jī)的輸出功率低于電動(dòng)機(jī)所需的功率時(shí)（車輛起步、加速、高速行駛、爬坡等工況），電池則向電動(dòng)機(jī)提供額外的電能。圖2.40串聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示圖（2）并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)兩大動(dòng)力組成，其功率可以互相疊加。當(dāng)電動(dòng)機(jī)只是作為輔助驅(qū)動(dòng)

系統(tǒng)時(shí)，功率可以比較小。與串聯(lián)式結(jié)構(gòu)相比，發(fā)動(dòng)機(jī)通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)汽車，其能量的利用率相對較高，這使得并聯(lián)式燃

油經(jīng)濟(jì)性比串聯(lián)式的高。并聯(lián)式相比于串聯(lián)結(jié)構(gòu)式，需要變速裝置和動(dòng)力復(fù)合裝置，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。圖2.41并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖（3）混聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.42所示。其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是最后發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)以機(jī)械能疊加的方式驅(qū)動(dòng)汽車，但驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)串聯(lián)于發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能輸送給電動(dòng)機(jī)或電池，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩通過動(dòng)力復(fù)合裝置傳送給驅(qū)動(dòng)橋?；炻?lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略是：在車輛低速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作；當(dāng)車輛高速穩(wěn)定行駛時(shí)，則以并聯(lián)工作方式為主。圖2.42混聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖（三）混合動(dòng)力車的控制系統(tǒng)在混合動(dòng)力車上普遍采用以計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，各種智能控制系統(tǒng)包括自適應(yīng)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)、專家控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等也逐漸應(yīng)用到混合動(dòng)力車上，使混合動(dòng)力車更加安全、節(jié)能、環(huán)保和舒適。1.混合動(dòng)力車控制系統(tǒng)的功能.混合動(dòng)力車控制系統(tǒng)的基本組成（四）混合動(dòng)力車采用的發(fā)動(dòng)機(jī)汽油機(jī)和柴油機(jī)仍是混合動(dòng)力首選的發(fā)動(dòng)機(jī)。.汽油發(fā)動(dòng)機(jī).柴油發(fā)動(dòng)機(jī).混合動(dòng)力車對發(fā)動(dòng)機(jī)的要求1）動(dòng)力性經(jīng)匹配計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)選擇發(fā)動(dòng)機(jī)，能與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一起提供混合動(dòng)力車所需的最大功率。2.經(jīng)濟(jì)性3.環(huán)保性（五）混合動(dòng)力車采用的電動(dòng)機(jī)①混合動(dòng)力車電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)

②混合動(dòng)力車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)種類

③混合動(dòng)力車對電動(dòng)機(jī)性能的基本要求

1.混合動(dòng)力的直流電動(dòng)機(jī)

（1）直流電動(dòng)機(jī)的種類和基本性能

（2）直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)

（3）直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.混合動(dòng)力的交流電動(dòng)機(jī)3.永磁電動(dòng)機(jī)永磁電動(dòng)機(jī)有兩種形式，它們同步特性的區(qū)別表現(xiàn)在電波曲線形狀上。（1）矩形脈沖波電流。永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)PMBDC具有矩形脈沖波電流。（2）正弦波電流。永磁同步電動(dòng)機(jī)PSM具有正弦波電流。這兩種永磁電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同，轉(zhuǎn)子都是永久磁鐵，定子通過對稱交流電來產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，定子電樞多采用整距集中繞組。其同步特性比較如圖2.45所示。H4dM胡格處如點(diǎn)11現(xiàn)郴永磁電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)。由于永磁電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上無繞組，無銅耗，磁通量小，在低負(fù)荷時(shí)鐵損很小。因此，永磁電動(dòng)機(jī)具有較高質(zhì)量功率，比其他類型的電動(dòng)機(jī)有更高的工作頻率，更大的輸出轉(zhuǎn)矩。而永磁電動(dòng)機(jī)的磁場的磁通量調(diào)節(jié)起來是比較困難的，需采用磁場控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，這使得永磁電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)變得更復(fù)雜，且增加了成本。.開關(guān)磁阻型電動(dòng)機(jī)（1）結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子采用凸極結(jié)構(gòu)，定子和轉(zhuǎn)子都是由硅鋼片疊片組成。定子和轉(zhuǎn)子極數(shù)不同，有多種組合方式，圖2.46所示為定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)剖面示意。用三彳W碑Hit鞫cuBfliziOttQMNRW圖2.46不同的凸極開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（2）工作原理從圖2.47可以看出如果按A.B.C.A的順序向定子繞組輪流通電時(shí)，定子便產(chǎn)生按順序變換的磁場。此時(shí)轉(zhuǎn)子就會(huì)連續(xù)不斷逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。反之按A’、C’、B’、A’改變定子繞組通電順序時(shí)，轉(zhuǎn)子就可以改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。如果改變電流的大小，則可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小進(jìn)而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。如果控制在轉(zhuǎn)子極離開定子極通電，即可產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。ftpAt的EH?皿E迎電圖2.47三相開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的工作原理（3）性能及優(yōu)缺點(diǎn)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的最新一代無極調(diào)速系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)：1）高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低啟動(dòng)電流。2）高效率、低損耗、耐溫。3）電動(dòng)機(jī)的功率電路簡單。4）可靠性好。5）良好的適應(yīng)性，成本低。6）機(jī)構(gòu)簡單，適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)。其缺點(diǎn)：1）轉(zhuǎn)矩有脈動(dòng)現(xiàn)象。2）振動(dòng)與噪聲。3）控制系統(tǒng)復(fù)雜。4）脈沖電流的影響。但上述缺點(diǎn)通過相關(guān)的精心設(shè)計(jì)、采取適當(dāng)措施，并從控制角度考慮采用合理策略可以得到改進(jìn)。四、蓄電池在傳統(tǒng)的內(nèi)燃車上，蓄電池一般作為發(fā)動(dòng)機(jī)和信號(hào)、照明系統(tǒng)或裝備的電源；在電動(dòng)車上，作為動(dòng)力型/牽引型的電源；在混合動(dòng)力車上，蓄電池組必須是具有強(qiáng)大能量的動(dòng)力電源，不但作為發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助動(dòng)力源，提高整車的動(dòng)力性能，還要作為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛時(shí)的電源。在傳統(tǒng)的電動(dòng)車上，蓄電池以直流方式供驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛；在交流驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車或混合動(dòng)力車上，蓄電池供給直流電，后經(jīng)變頻器或逆變器轉(zhuǎn)換成頻率和電壓幅值可調(diào)的交流電，再供驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輛行駛。（一）蓄電池的性能要求蓄電池是一儲(chǔ)能裝置，充電時(shí)用外部電能使內(nèi)部活性物質(zhì)再生，電能儲(chǔ)存為化學(xué)能，放電時(shí)再把化學(xué)性能轉(zhuǎn)換成電能輸出，反復(fù)使用。其主要性能指標(biāo)：.額定電壓（V）.額定容量（A?h）.標(biāo)稱能量（W?h）.比能量（W?h/kg）.功率（W或kW）.比功率（W/kg）（二）鉛酸蓄電池電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。鉛酸蓄電池是由法國科學(xué)家普蘭特G.plate）于1859年發(fā)明。由于其卓越的實(shí)用性，在150年后的今天仍保持著優(yōu)勢，廣泛用于內(nèi)燃車的啟動(dòng)。鉛酸蓄電池的特點(diǎn)是高容量，開路電壓高，放電電壓平穩(wěn)，充電效率高，能夠在常溫下正常工作，生產(chǎn)技術(shù)成熟，價(jià)格便宜，規(guī)格齊全。國內(nèi)外開發(fā)的稱為第一代電動(dòng)汽車也廣泛使用了鉛酸蓄電池。.鉛酸蓄電池的工作原理鉛酸蓄電池的正極活性物質(zhì)采用二氧化鉛（PbO2），負(fù)極活性物質(zhì)采用海綿狀鉛（Pb），電解液為稀硫酸（H2SO4）。鉛酸蓄電池的放電和充電的反應(yīng)過程。是鉛酸蓄電池中活性物質(zhì)可逆進(jìn)行的化學(xué)變化過程，它們可以用下列化學(xué)反應(yīng)方程式表示

PbO2+2H2SO4+Pb-PbSO4+2H2O+PbSO4

正極負(fù)極正極負(fù)極.鉛酸蓄電池的構(gòu)造（圖2.48）蓄電池主要由存放在容器中的電解液和插入電解液的正、負(fù)電極板組成。電解液為稀硫酸（H2SO4），正極和負(fù)極間用隔板隔開。為使蓄電池的容量便于增減，通常按一定容器生產(chǎn)標(biāo)定電壓為2伏的單格電池，然后根據(jù)需求進(jìn)行串聯(lián)連接。圖2.48蓄電池的構(gòu)造圖1.蓄電池外殼；2.電樁襯套；3.正極接線樁；4.連接板；5.加液口；6.負(fù)極接線樁；7.保護(hù)板；8.封口料；9.隔板；10.負(fù)極板；11.正極板；12.梭條3.鉛酸蓄電池的規(guī)格和型號(hào)（國產(chǎn)）如DG——320型一個(gè)電池就是一個(gè)單格蓄電池，第一個(gè)數(shù)字應(yīng)寫作“1”，但可省略不寫，其額定電壓為2伏。第二位數(shù)字的字母為“D”表示牽引用蓄電池的代號(hào)。第三位數(shù)字的字母“G”是表示蓄電池內(nèi)裝管式正極板的形式。第四位數(shù)字“320”是表示5小時(shí)放電率的額定容量為320安培—小時(shí)。4.蓄電池的容量充好電的蓄電池在放電允許的范圍內(nèi)所輸出的電量稱為蓄電池的容量，單位是安培?小時(shí)。用公式表示容量Q等于放電電流I乘以放電時(shí)間t：Q=I?t（安培-小時(shí)）蓄電池容量與各影響因素之間的關(guān)系如下：（1）極板的活性物質(zhì)愈多，蓄電池的容量就愈大。（2）電解液的溫度對蓄電池的容量影響很大，溫度降低，容量減小。反之，容量增大。

（3）電解液的比重愈大，容量增加。但比重不得起過1.31克/厘米3。（4）充電和放電電流的大小對蓄電池容量有較大影響。.蓄電池的充、放電特性（1）蓄電池的放電特性圖2.52是蓄電池在恒定電流充放電時(shí)變化曲線。放電開始（oa），端電壓2.1伏迅速下降到2.0伏。這是由于極板毛細(xì)孔內(nèi)形成的水分增加很快，使毛細(xì)孔的電解液比重驟減的原因。放電中期（ab段），端電壓緩慢下降到1.85伏。曲線bc段為放電末期，端電（2）蓄電池的充電特性：充電時(shí),電源的正極接蓄電池的正極。為使充電電流恒定，可串聯(lián)可變電阻。充電時(shí)不斷調(diào)節(jié)可變電阻，以保持充電電流不變（見圖2.53）。由于電路中電流與放電時(shí)相反，這時(shí)的蓄電池是發(fā)電機(jī)的負(fù)載，端電壓等于電動(dòng)勢與電阻電壓降之和。U=E+Ir蓄電池進(jìn)行恒電流充電時(shí)，端電壓變化如圖2.53所示。充電開始的瞬間（曲線oa段），端電壓迅速上升到2.2伏，然后逐漸上升到2.3~2.4伏（b點(diǎn)），開始產(chǎn)生氣泡，形成“沸騰”現(xiàn)象，接著劇升到2.7伏（C點(diǎn)），以后不再上升。如此時(shí)將電流切斷，端電壓逐漸降低到2.1伏。.蓄電池組的選用若干單體蓄電池串聯(lián)起來，便構(gòu)成蓄電池組。選用蓄電池組需確定額定電壓和額定電流兩個(gè)技術(shù)參數(shù)。而串聯(lián)蓄電池組的額定電壓即等于單體蓄電池的標(biāo)稱電壓乘其個(gè)數(shù)。（U=2n,n為個(gè)數(shù)）。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定蓄電池組額定電壓為24V、36V、48V、72V。蓄電池組的額定電壓應(yīng)根據(jù)車輛的載重量選擇。蓄電池組的容量與單體蓄電池的容量是一致的。容量根據(jù)所需功率或平均電流來選擇。（三）鎳-鎘電池

鎳-鎘電池(Ni-Cd,Nickel-CadmiumBatteries,Ni-Cd,RecargebleBattery)是最早應(yīng)用于手機(jī)等設(shè)備，鎳-鎘電池是一種堿

性電池。1.鎳-鎘電池的工作原理鎳-鎘電池以羥基氫氧化鎳為正極,金屬鎘為負(fù)極,鎳-鎘電池的化學(xué)反應(yīng)如下：2Ni(OH)3+2KOH+Cd-2Ni(OH)2+2KOH+Cd(OH)2正極負(fù)極正極負(fù)極2.鎳-鎘電池的構(gòu)造圖2.54為鎳-鎘電池構(gòu)造,每單體電池都由正極板、負(fù)極板和裝載正負(fù)極板之間的隔板組成。將單體電池按不同的組合裝置在不同塑料外殼中,可得到所需的不同電壓和不同容量的鎳-鎘電池總成。2.鎳-鎘電池的構(gòu)造圖2.54為鎳-鎘電池構(gòu)造,每單體電池都由正極板、負(fù)極板和裝載正負(fù)極板之間的隔板組成。將單體電池按不同的組合裝置在不同塑料外殼中,可得到所需的不同電壓和不同容量的鎳-鎘電池總成。圖2.54鎳-鎘電池的構(gòu)造3.鎳-鎘電池的特點(diǎn)工作電壓較低，單體標(biāo)稱電壓為12V,比能量為55W.h/kg,比功率可超過225W/kg,循環(huán)使用壽命2000次以上。比能量和循環(huán)使用壽命大大高于鉛酸蓄電池；使用性能比鉛酸蓄電池好,在混合動(dòng)力車上得到廣泛使用。鎳-鎘電池最致命的特點(diǎn)是在充放電過程中如處理不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的記憶效應(yīng)，使用壽命會(huì)大大縮短。電池中采用的鎘Cd)是一有害的重金屬,不利于生態(tài)環(huán)保。(四)鎳-氫電池是90年代發(fā)展起來的一種新型電池。其正極活性物質(zhì)主要由鎳、負(fù)極主要由儲(chǔ)氫合金制成,也是一種堿性電池。1.鎳-氫電池的工作原理在充電過程中,水在電解質(zhì)溶液中分解為氫離子和氫氧離子,氫離子被負(fù)極吸收,負(fù)極由金屬轉(zhuǎn)化為金屬氫化物,在放電過程中

氫離子離開負(fù)極,氫氧離子離開正極,氫離子和氫氧離子在電解質(zhì)氫氧化鉀中結(jié)合成水并釋放電能。鎳-氫電池的化學(xué)反應(yīng)如下：

2NiOOH+KOH+H2>Ni(OH)2+KOH+Ni(OH)2正極負(fù)極正極負(fù)極圖2.55鎳-氫電池在堿性電解液中進(jìn)行反應(yīng)的模型

2.鎳-氫電池的構(gòu)造在電池正負(fù)極之間有隔膜，共同組成鎳-氫單體電池，在金屬鉑的催化作用下，完成充電和放電的可逆反應(yīng)。其特性與鎳-鎘電池基本相同，但氫氣是沒有毒性的物質(zhì)，無污染，安全可靠，壽命長，且不需補(bǔ)充水分。鎳-氫電池的極板有發(fā)泡體和燒結(jié)體兩種，經(jīng)改進(jìn)的燒結(jié)體極板性能更優(yōu)。

通常鎳-氫電池的外形有方形和圓形兩種，圖2.56所示為圓形的構(gòu)造。圖2.56圓形鎳-氫電池的構(gòu)造

圖2.56圓形鎳-氫電池的構(gòu)造3.鎳-氫電池的特性。在DOD（1）電動(dòng)車用鎳-氫電池的放電特性圖2.57表示在25℃下的輸出功率和DOD（DepthofDischarge,。在DOD達(dá)到20%左右時(shí)，均為穩(wěn)定的輸出功率密度。光電i岬?仲富獨(dú).2St冷光電i岬?仲富獨(dú).2St冷卻質(zhì)激iUm，DOD%（2）混合動(dòng)力車用鎳-氫電池的特性圖2.59為用于混合動(dòng)力車的方形鎳-氫電池的充電狀態(tài)與模塊輸出功率密度之間的關(guān)系。1.分類與構(gòu)造按外形可分為：方形鋰離子電池；圓柱形鋰離子電池

按其正極材料不同可分為：錳酸鋰離子電池；磷酸鐵鋰離子電池；鎳鈷鋰離子電池和鎳鈷錳鋰離子電池。

第二代車用鋰離子電池是錳酸鋰離子電池；

第二代是