《汽車節(jié)能與新能源技術(shù)應(yīng)用》高職全套教學(xué)課件

汽車節(jié)能與新能源技術(shù)應(yīng)用全套可編輯PPT課件

目

錄項(xiàng)目一

汽車節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)1

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)2

汽車底盤節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)3

汽車車身節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用項(xiàng)目二

汽車新能源技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)1動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)2

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)3

新能源汽車維護(hù)技術(shù)的應(yīng)用項(xiàng)目一

汽車節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用全套可編輯PPT課件

教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.能夠分析汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)原理及途徑。2.能夠闡述汽車傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配原理。3.能夠描述汽車自動(dòng)變速器節(jié)能技術(shù)原理。4.能夠描述制動(dòng)能量回收原理及應(yīng)用。5.能夠分析低風(fēng)阻車身造型設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用。6.能夠分析汽車輕量化技術(shù)及應(yīng)用。1.能夠準(zhǔn)確分析不同車型汽車應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)的原理及特點(diǎn)。2.能夠準(zhǔn)確辨識(shí)不同車型汽車的節(jié)能部件，并規(guī)范地進(jìn)行拆裝和檢測(cè)。1.養(yǎng)成吃苦耐勞、勇于開拓的奮斗精神。2.養(yǎng)成細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)、精益求精的工匠精神。3.養(yǎng)成以愛國主義為核心的民族精神。4.養(yǎng)成以改革創(chuàng)新為核心的創(chuàng)新精神。5.樹立節(jié)能環(huán)保意識(shí)和生態(tài)文明意識(shí)。項(xiàng)目一

汽車節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)一汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)是汽車節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵。在保證發(fā)動(dòng)機(jī)具有可靠性高、使用壽命長(zhǎng)和運(yùn)轉(zhuǎn)性能好的前提下，我們既要努力提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，又要從節(jié)能和環(huán)保的角度出發(fā)，努力降低燃油消耗和減少有害物質(zhì)排放。通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能夠準(zhǔn)確分析汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)及原理。節(jié)能技術(shù)包括燃油噴射與點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制技術(shù)、提高發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓技術(shù)、可變壓縮比技術(shù)、分缸斷油技術(shù)等。任務(wù)解析知識(shí)連接1.1.1

燃油噴射與點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制技術(shù)的應(yīng)用圖1-1汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的分類和控制功能知識(shí)連接1.1.1

燃油噴射與點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制技術(shù)的應(yīng)用圖1-2汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控點(diǎn)火系統(tǒng)基本控制原理知識(shí)連接1.1.2提高發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率技術(shù)的應(yīng)用充氣效率是指在發(fā)動(dòng)機(jī)處于進(jìn)氣行程時(shí)，實(shí)際進(jìn)入氣缸內(nèi)的新鮮氣體（空氣或可燃混合氣）的質(zhì)量M與在進(jìn)氣狀態(tài)下（1個(gè)大氣壓、20℃、密度1.187kg/m2）充滿氣缸工作容積的干燥氣體質(zhì)量M0的比值，用ηV來表示。影響發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率的主要因素有進(jìn)氣過程中的氣缸壓力、溫度、殘余廢氣系數(shù)、壓縮比及配氣相位等。我們主要從配氣機(jī)構(gòu)和進(jìn)、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研究。目前提高充氣效率的技術(shù)包括多氣門結(jié)構(gòu)方案、可變配氣系統(tǒng)技術(shù)、進(jìn)氣動(dòng)態(tài)效應(yīng)等。（一）多氣門結(jié)構(gòu)方案增加進(jìn)、排氣門的數(shù)量，可增加氣體流通截面積，從而減小進(jìn)、排氣阻力，提高充氣效率。知識(shí)連接1.1.2提高發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率技術(shù)的應(yīng)用圖1-3發(fā)動(dòng)機(jī)的多氣門結(jié)構(gòu)（二）可變配氣系統(tǒng)技術(shù)可變配氣系統(tǒng)可隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷變化而自動(dòng)調(diào)整。常見的特性參數(shù)主要有氣門開啟相位、氣門開啟持續(xù)角和氣門升程。氣門開啟相位和氣門開啟持續(xù)角屬于配氣相位范疇，配氣相位即用曲軸轉(zhuǎn)角表示進(jìn)、排氣門實(shí)際開閉時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間，一般用配氣相位圖來表示。知識(shí)連接1.1.2提高發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率技術(shù)的應(yīng)用圖1-4配氣相位圖1.氣門開啟相位進(jìn)氣門開啟相位提前，即增大進(jìn)氣提前角α，一方面增加了進(jìn)氣時(shí)長(zhǎng)，有利于解決高轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)氣時(shí)間不足的問題；另一方面，氣門重疊角α＋δ增大，有更多的廢氣進(jìn)入進(jìn)氣管，隨后又同新鮮充量一起返回氣缸，達(dá)到較高的內(nèi)部廢氣再循環(huán)率，從而降低燃油消耗和氮氧化合物（NOx）排放。2.氣門開啟持續(xù)角進(jìn)氣門關(guān)閉相位推遲，即增大進(jìn)氣門遲閉角β，一方面在高轉(zhuǎn)速時(shí)有利于利用高速氣流的慣性提高進(jìn)氣效率；另一方面，在低轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)將已經(jīng)吸入氣缸的新鮮充量重新推回進(jìn)氣管。進(jìn)氣門開啟持續(xù)時(shí)間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角α＋β＋180°。（二）可變配氣系統(tǒng)技術(shù)3.氣門升程氣門升程代表氣門開啟的大小?？勺儦忾T升程技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)在高速區(qū)采用大角度凸輪，氣門升程較大，故通道截面積較大，進(jìn)氣阻力較小，充氣效率較高；在低速區(qū)切換到小角度凸輪，氣門升程較小，故進(jìn)入燃燒室的空氣較少，換氣損失和摩擦損失較小。知識(shí)連接1.1.2提高發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率技術(shù)的應(yīng)用圖1-9通用第八代Ecotec發(fā)動(dòng)機(jī)系列的可變氣門管理技術(shù)（三）進(jìn)氣動(dòng)態(tài)效應(yīng)進(jìn)氣門的開啟和活塞的運(yùn)動(dòng)是一種擾動(dòng)，會(huì)在進(jìn)氣系統(tǒng)中產(chǎn)生膨脹波。這個(gè)膨脹波從進(jìn)氣門出發(fā)，以當(dāng)?shù)芈曀賯鞯竭M(jìn)氣系統(tǒng)的管端。管端是敞開的，膨脹波在此變成壓縮波并以同樣的聲速反向傳回進(jìn)氣門。若壓縮波傳到進(jìn)氣門時(shí)進(jìn)氣門開啟，則由壓縮波引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向與進(jìn)氣氣流方向一致，進(jìn)氣氣流因此而得到增強(qiáng)，氣缸充量系數(shù)將會(huì)提高，轉(zhuǎn)矩也將增大，這稱為進(jìn)氣動(dòng)態(tài)效應(yīng)。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)要利用好這一效應(yīng)必須滿足式中L——進(jìn)氣管長(zhǎng)度，m；c——當(dāng)?shù)芈曀?，m/s；φse——進(jìn)氣有效持續(xù)角，℃A；n——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min。知識(shí)連接1.1.2提高發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率技術(shù)的應(yīng)用一般空燃比大于18左右的燃燒就可以稱為稀薄燃燒，稀薄燃燒技術(shù)可以分為均質(zhì)稀薄燃燒技術(shù)和分層稀薄燃燒技術(shù)兩種，而分層稀薄燃燒技術(shù)又可分為進(jìn)氣道噴射分層稀薄燃燒技術(shù)和缸內(nèi)直噴分層稀薄燃燒技術(shù)。（一）均質(zhì)稀薄燃燒技術(shù)1.火球燃燒室火球燃燒室主要部分位于缸蓋上凹陷的排氣門下方，它的直徑很小，所以結(jié)構(gòu)緊湊并有一定擠氣面積，可形成較強(qiáng)的擠氣紊流，同時(shí)在進(jìn)氣門的淺凹坑處開一淺槽與主要燃燒室連通，在上止點(diǎn)前，一部分進(jìn)入進(jìn)氣門凹坑的充量通過淺槽切向進(jìn)入主要燃燒室，產(chǎn)生一個(gè)可控的渦流運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞下行時(shí)，燃?xì)庥忠愿咚傩纬煞磾D流運(yùn)動(dòng)，這就大大提高了燃燒速度。2.碗形燃燒室碗形燃燒室采用緊湊的活塞頂凹坑，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短、擠氣面積大、紊流強(qiáng)，火花塞位于凹坑內(nèi)。知識(shí)連接1.1.3發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒技術(shù)的應(yīng)用（二）分層稀薄燃燒技術(shù)分層稀薄燃燒技術(shù)在氣缸內(nèi)所形成的混合氣濃度并不是均勻的。為了合理組織燃燒室內(nèi)的混合氣分布，火花塞周圍局部混合氣需較濃，空燃比為12～13.4；在遠(yuǎn)離火花塞的外層空間（靠近氣缸壁與活塞頂部）混合氣則比較稀薄，即燃燒室的大部分區(qū)域是較稀的混合氣。為便于火焰?zhèn)鞑?，混合氣濃度從火花塞由濃到稀逐步過渡，這就是所謂的分層稀薄燃燒。分層稀薄燃燒分為進(jìn)氣道噴射（PFI）方式和缸內(nèi)直噴（GDI）方式。分層稀薄燃燒系統(tǒng)又有軸向和橫向之分。知識(shí)連接1.1.3發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒技術(shù)的應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓技術(shù)是指利用壓縮機(jī)對(duì)空氣進(jìn)行壓縮增壓后再將其送入缸內(nèi)燃燒。在相同的進(jìn)氣沖程內(nèi)，進(jìn)氣門的開啟時(shí)長(zhǎng)一定，將空氣進(jìn)行壓縮后再將其送入氣缸，能使單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入缸內(nèi)的空氣質(zhì)量增加，同一循環(huán)內(nèi)噴油量增加，輸出功率增加，同時(shí)改善缸內(nèi)燃燒狀況，提升燃燒效率。用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的增壓技術(shù)包括機(jī)械增壓、諧波增壓、廢氣渦輪增壓、電子增壓、復(fù)合增壓等。目前國內(nèi)外廣泛采用由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣驅(qū)動(dòng)廢氣渦輪增壓器以提高進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣量的廢氣渦輪增壓技術(shù)。知識(shí)連接1.1.4發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓技術(shù)的應(yīng)用（一）廢氣渦輪增壓技術(shù)廢氣渦輪增壓技術(shù)是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫高壓廢氣的熱能和動(dòng)能，驅(qū)使位于排氣管道中的渦輪帶動(dòng)位于進(jìn)氣管道中的葉輪對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行加壓，從而加大循環(huán)進(jìn)氣量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率與動(dòng)力性能，廢氣渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)。知識(shí)連接1.1.4發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓技術(shù)的應(yīng)用圖1-18廢氣渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)（一）廢氣渦輪增壓技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)增壓時(shí)要防止增壓器超速和增壓壓力過高。渦輪增壓器超速可能損壞壓氣機(jī)及渦輪旋轉(zhuǎn)零部件，造成嚴(yán)重事故；增壓壓力過高則可能使汽油機(jī)發(fā)生爆燃，使柴油機(jī)機(jī)械負(fù)荷及熱負(fù)荷過高?？刂圃鰤簤毫Φ霓k法有排氣旁通控制、增壓空氣旁通控制和微處理器自動(dòng)控制等。1.排氣旁通控制知識(shí)連接1.1.4發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓技術(shù)的應(yīng)用圖1-20奔馳M270發(fā)動(dòng)機(jī)增壓控制系統(tǒng)為防止廢氣渦輪增壓器超速或增壓壓力過高，奔馳M270四缸直列發(fā)動(dòng)機(jī)采用排氣旁通通道。（一）廢氣渦輪增壓技術(shù)2.增壓空氣旁通控制另一種控制增壓壓力的方法是不讓部分增壓空氣進(jìn)入氣缸，而是讓其通過空氣閥回到壓氣機(jī)入口處或者限制進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣。在排氣旁通控制中，部分增壓空氣未被利用又消耗了部分渦輪的功，這對(duì)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的效率有一定影響。知識(shí)連接1.1.4發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓技術(shù)的應(yīng)用圖1-20奔馳M270發(fā)動(dòng)機(jī)增壓控制系統(tǒng)（一）廢氣渦輪增壓技術(shù)3.微處理器自動(dòng)控制上述排氣旁通閥的彈簧具有一定的剛度，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、缸內(nèi)燃燒狀態(tài)變化的反應(yīng)靈敏度較差，因此最好采用弱彈簧和電磁線圈來自動(dòng)控制旁通閥。自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由微處理器、壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器及爆震傳感器組成。輸入信號(hào)經(jīng)過處理后，微處理器向電磁線圈發(fā)出指令，控制旁通閥開啟或關(guān)閉。由于采用了微處理器控制，在產(chǎn)生敲缸征兆時(shí)，可以自動(dòng)推遲點(diǎn)火提前角以避免爆燃，因此采用自動(dòng)控制系統(tǒng)的汽油機(jī)在增壓后可以不降低壓縮比，而繼續(xù)使用原先的汽油。知識(shí)連接1.1.4發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓技術(shù)的應(yīng)用（二）提升增壓效果的技術(shù)為了使渦輪增壓器適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化，進(jìn)一步提高性能，可以采用雙渦管、可變渦殼通道、可變噴嘴環(huán)流通截面、增壓中冷以及電動(dòng)渦輪復(fù)合增壓等技術(shù)。知識(shí)連接1.1.4發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓技術(shù)的應(yīng)用1.雙渦管在雙渦管的渦輪增壓系統(tǒng)的排氣系統(tǒng)中，排氣管道被分為兩組，例如四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火順序?yàn)?→3→4→2，將點(diǎn)火順序相鄰的兩個(gè)氣缸排氣管道彼此分開，氣缸1和氣缸4共用一根排氣管道，氣缸2和氣缸3共用另一根排氣管道。圖1-21雙渦管的渦輪增壓系統(tǒng)（二）提升增壓效果的技術(shù)2.可變渦殼通道A/R值越小，廢氣通過渦輪的流速越大，渦輪遲滯越輕微，越容易在低轉(zhuǎn)速下取得較高的增壓值；A/R值越大，高轉(zhuǎn)速時(shí)排氣背壓越小，排氣通量越大，對(duì)功率提升的作用就越大。知識(shí)連接1.1.4發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓技術(shù)的應(yīng)用圖1-23可變渦殼通道的渦輪增壓控制（二）提升增壓效果的技術(shù)3.可變噴嘴環(huán)流通截面在可變噴嘴環(huán)流通截面的廢氣渦輪增壓系統(tǒng)中，渦輪的外側(cè)增加了可由電子系統(tǒng)控制角度的導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片的相對(duì)位置是固定的，但葉片角度是可以調(diào)整的，這樣就形成了流通截面可變的噴油嘴。工作時(shí)廢氣會(huì)順著導(dǎo)流葉片被送至渦輪葉片，通過調(diào)整葉片角度控制流過渦輪葉片的氣體的流量和流速，從而控制渦輪的轉(zhuǎn)速，知識(shí)連接1.1.4發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓技術(shù)的應(yīng)用圖1-24可變噴嘴環(huán)流通截面的渦輪（二）提升增壓效果的技術(shù)4.增壓中冷目前多數(shù)采用渦輪增壓技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)氣系統(tǒng)中均設(shè)置增壓空氣冷卻器來對(duì)增壓空氣進(jìn)行冷卻，這對(duì)增加充量、降低熱負(fù)荷、消除爆燃均十分有利。知識(shí)連接1.1.4發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓技術(shù)的應(yīng)用圖1-25奔馳M270發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)（二）提升增壓效果的技術(shù)5.電動(dòng)渦輪復(fù)合增壓電動(dòng)渦輪與普通渦輪在進(jìn)氣端的構(gòu)造基本相同，只是排氣端的渦輪葉片換成了驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由一側(cè)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)另一側(cè)的渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到增壓的目的。知識(shí)連接1.1.4發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓技術(shù)的應(yīng)用圖1-28電動(dòng)渦輪結(jié)構(gòu)（一）壓縮比對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比是指氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比，它表示活塞由下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度。提高壓縮比，氣缸內(nèi)混合氣壓縮終了時(shí)的溫度和壓力隨之升高，從而改善燃燒條件，減少不完全燃燒損失和傳熱損失；燃燒氣體膨脹充分，燃料燃燒產(chǎn)生的熱量能得到充分利用；有利于燃燒稀混合氣。知識(shí)連接1.1.5可變壓縮比技術(shù)的應(yīng)用（二）可變壓縮比的實(shí)現(xiàn)方案汽車發(fā)動(dòng)機(jī)采用可變壓縮比技術(shù)，可直接滿足發(fā)動(dòng)機(jī)高動(dòng)力輸出和低油耗的目標(biāo)，其在大負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，采用低壓縮比可以抑制爆震現(xiàn)象發(fā)生，提升發(fā)動(dòng)機(jī)外特性；在小負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，采用高壓縮比可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，降低油耗。要使壓縮比有所變化，必須從改變?nèi)紵胰莘e和工作容積方面入手，通?？蓺w納為以下5種方案。知識(shí)連接1.1.5可變壓縮比技術(shù)的應(yīng)用圖1-31改變壓縮比的方案（三）可變壓縮比技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)分析1.可變壓縮比技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)可變壓縮比技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率；有利于降低排放；提高運(yùn)行穩(wěn)定性；適合于多元燃料驅(qū)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)小排量，結(jié)構(gòu)更緊湊，比質(zhì)量更高。2.可變壓縮比技術(shù)的缺點(diǎn)可變壓縮比技術(shù)的缺點(diǎn)包括如下幾點(diǎn)：（1）可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大幅改造，增大了加工難度。（2）新增的控制及輔助機(jī)構(gòu)中的可活動(dòng)零部件導(dǎo)致了振動(dòng)、摩擦損失和磨損的增加，也使發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量增加，大質(zhì)量零部件的移動(dòng)需要耗費(fèi)很大能量。（3）適時(shí)準(zhǔn)確地改變發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比需要匹配相應(yīng)的高精度控制設(shè)備，而兩者匹配難度較大。（4）當(dāng)壓縮比過高時(shí)，對(duì)燃?xì)獾拿芊庖笠哺?。?）研發(fā)及制造成本高。知識(shí)連接1.1.5可變壓縮比技術(shù)的應(yīng)用（二）可變壓縮比的實(shí)現(xiàn)方案在汽車加速和高速行駛（所需功率較大）時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行；而在中低速和勻速行駛（所需功率較?。r(shí)，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)部分氣缸，可提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性，并在不降低發(fā)動(dòng)機(jī)排量的前提下起到降低排放的效果。目前分缸斷油的方式主要有3種：斷油、斷油并停氣、斷油并將廢氣引入不做功的氣缸。知識(shí)連接1.1.6分缸斷油技術(shù)的應(yīng)用（一）列舉先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)以小組為單位，組員分工協(xié)作，參考發(fā)動(dòng)機(jī)提能降耗技術(shù)譜系（圖1-35），列舉具有優(yōu)秀節(jié)能效果的發(fā)動(dòng)機(jī)，分析發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用了哪些先進(jìn)的材料、工藝、結(jié)構(gòu)、部件或控制技術(shù)，完成任務(wù)工單。知識(shí)連接1.1.7任務(wù)實(shí)施圖1-35發(fā)動(dòng)機(jī)提能降耗技術(shù)譜系（二）發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)主要部件的辨識(shí)以小組為單位，組員分工協(xié)作，分析實(shí)訓(xùn)汽車所裝配的發(fā)動(dòng)機(jī)配置了哪些節(jié)能技術(shù)，辨識(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的主要部件，完成任務(wù)工單。知識(shí)連接1.1.7任務(wù)實(shí)施任務(wù)二汽車底盤節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)解析汽車底盤用于將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力傳遞給驅(qū)動(dòng)車輪，利用車輪與地面之間的附著力，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力必須經(jīng)過底盤傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)部件，而汽車底盤傳動(dòng)效率直接影響汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。汽車底盤由傳動(dòng)系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)組成，汽車底盤哪些系統(tǒng)或部件對(duì)汽車的節(jié)能效果有顯著影響呢？通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能夠準(zhǔn)確闡述汽車底盤所采用的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)及原理。本任務(wù)內(nèi)容主要包括汽車傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配、變速器的節(jié)能技術(shù)和制動(dòng)能量回收技術(shù)。知識(shí)連接1.2.1汽車傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)的應(yīng)用

由于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩不能直接滿足汽車在所有工況下驅(qū)動(dòng)輪所需的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，因此通過改變傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，將動(dòng)力傳至車輪以滿足外界負(fù)荷與道路條件變化的需要。由此可見，汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性不僅取決于發(fā)動(dòng)機(jī)，而且在很大程度上依賴于傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配。（一）傳動(dòng)系統(tǒng)匹配節(jié)能在汽車設(shè)計(jì)過程中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和汽車行駛工況確定后，合理選擇傳動(dòng)比以進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配優(yōu)化，可使汽車的使用性能最大程度地發(fā)揮出來，從而改善燃油經(jīng)濟(jì)性。傳動(dòng)系統(tǒng)的減速增矩程度用傳動(dòng)比i表示，其公式為知識(shí)連接1.2.1汽車傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)的應(yīng)用

（一）傳動(dòng)系統(tǒng)匹配節(jié)能AB線為發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性的最佳燃油消耗曲線，R區(qū)內(nèi)為發(fā)動(dòng)機(jī)的工作曲線，顯然R區(qū)與AB線越近，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性越好。當(dāng)車速一定時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以在等功率線P上任意點(diǎn)工作，因此可以通過減小iD或ik使發(fā)動(dòng)機(jī)在較低轉(zhuǎn)速下工作，即使發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性上的工作點(diǎn)沿著該油門開度下的等功率曲線由下向上、由右向左移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)節(jié)油。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速n3下工作時(shí)，離經(jīng)濟(jì)區(qū)較遠(yuǎn)，應(yīng)使發(fā)動(dòng)機(jī)切換至燃油經(jīng)濟(jì)性較好的轉(zhuǎn)速n4。圖1-36發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配知識(shí)連接1.2.1汽車傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)的應(yīng)用

（二）傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的合理匹配汽車動(dòng)力傳動(dòng)的核心部分包括發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、驅(qū)動(dòng)橋、輪胎，而汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性在很大程度上受總成的影響。因此在整車參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)確定后，必須根據(jù)汽車的不同用途進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化匹配，才能得到節(jié)能的效果。1.合理選擇變速器參數(shù)變速器的傳動(dòng)比范圍、擋位數(shù)以及傳動(dòng)比間隔等參數(shù)與汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性有著密切的關(guān)系。不同類型的汽車，由于其使用條件不同，對(duì)整車性能要求就不同，且汽車本身的比功率不同，因此具有不同的擋位數(shù)及傳動(dòng)比間隔。在傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配中，確定變速器的傳動(dòng)比范圍、擋位數(shù)以及傳動(dòng)比間隔是一項(xiàng)非常重要的工作。知識(shí)連接1.2.1汽車傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)的應(yīng)用

（二）傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的合理匹配1.合理選擇變速器參數(shù)（1）傳動(dòng)比范圍與擋位數(shù)。最低擋傳動(dòng)比與最高擋傳動(dòng)比之比（傳動(dòng)比范圍）的擴(kuò)大可以明顯地改善汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。傳動(dòng)比間隔過大會(huì)造成換擋困難，因此擴(kuò)大傳動(dòng)比范圍的最好做法是增加擋位數(shù)，例如增加一個(gè)超速擋或直接擋。就動(dòng)力性而言，擋位數(shù)多，可增加發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生高功率的可能性，從而提高汽車的加速與爬坡能力；就燃油經(jīng)濟(jì)性而言，擋位數(shù)多，可增加發(fā)動(dòng)機(jī)在低燃油消耗區(qū)工作的可能性，從而降低油耗。所以增加擋位數(shù)會(huì)同時(shí)改善汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。知識(shí)連接1.2.1汽車傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)的應(yīng)用

（二）傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的合理匹配1.合理選擇變速器參數(shù)（2）傳動(dòng)比間隔。擋位數(shù)直接影響擋位之間的傳動(dòng)比數(shù)值（傳動(dòng)比間隔）。傳動(dòng)比間隔過大，會(huì)造成換擋困難。一般認(rèn)為傳動(dòng)比間隔應(yīng)小于1.8。變速器確定各擋傳動(dòng)比一般有兩種方法：等比級(jí)數(shù)分配和漸進(jìn)式傳動(dòng)比分配。①采用等比級(jí)數(shù)分配時(shí)，傳動(dòng)比間隔為常數(shù)，以四擋變速器為例，各擋傳動(dòng)比關(guān)系為

i1=i2q=i3q2=i4q3等比級(jí)數(shù)分配傳動(dòng)比的優(yōu)點(diǎn)是使發(fā)動(dòng)機(jī)始終在同一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，因而可以從動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性角度選定最佳轉(zhuǎn)速范圍。但實(shí)際上，換擋不可能在瞬間完成，換擋時(shí)必然帶來車速降低，由于空氣阻力影響，高速區(qū)換擋車速降低量遠(yuǎn)大于低速區(qū)換擋車速降低量。因此只有較高擋間傳動(dòng)比小于較低擋間傳動(dòng)比，才能保持發(fā)動(dòng)機(jī)工作的轉(zhuǎn)速范圍不變。

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（二）傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的合理匹配1.合理選擇變速器參數(shù)（2）傳動(dòng)比間隔②現(xiàn)代轎車使用車速范圍大，多采用漸進(jìn)式傳動(dòng)比分配方法，以四擋變速器為例，各擋傳動(dòng)比關(guān)系為漸進(jìn)式傳動(dòng)比分配與等比級(jí)數(shù)分配相比，高擋間的車速差明顯減小，低擋變速器空隙比高擋變速器空隙大得多。

知識(shí)連接1.2.1汽車傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)的應(yīng)用

（二）傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的合理匹配1.合理選擇變速器參數(shù)（2）傳動(dòng)比間隔

知識(shí)連接1.2.1汽車傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)的應(yīng)用

（二）傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的合理匹配2.合理選擇驅(qū)動(dòng)橋參數(shù)

選擇驅(qū)動(dòng)橋參數(shù)，主要就是確定主減速器的傳動(dòng)比。i0較大時(shí)，動(dòng)力性好（加速時(shí)間短）但燃油經(jīng)濟(jì)性下降；i0較小時(shí)，動(dòng)力性差（加速時(shí)間長(zhǎng)）但燃油經(jīng)濟(jì)性得到改善。若選定2.6作為主減速器傳動(dòng)比，則能兼顧汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。若以動(dòng)力性為主要目標(biāo)，則應(yīng)選用較大的i0；若以經(jīng)濟(jì)性為主要目標(biāo)，則應(yīng)選用較小的i0。知識(shí)連接1.2.1汽車傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)的應(yīng)用

（二）傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的合理匹配3.變速器與主減速器傳動(dòng)比的匹配節(jié)能在初步選擇變速器與主減速器參數(shù)之后，可擬定參數(shù)選用的數(shù)值范圍，進(jìn)一步計(jì)算、分析不同參數(shù)匹配下汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性，然后綜合考慮各方面因素，最終確定動(dòng)力裝置的參數(shù)。在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)的條件下，可利用C曲線從不同變速器中選擇合適的變速器和主減速器傳動(dòng)比。知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用面對(duì)復(fù)雜的道路和交通狀況，汽車速度要隨時(shí)發(fā)生變化，變速器的作用是改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞至驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳性能得以發(fā)揮。隨著汽車智能化、自動(dòng)化的發(fā)展，自動(dòng)變速器被廣泛采用，其實(shí)現(xiàn)了與發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳匹配，并通過系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使整車能根據(jù)使用要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，以獲得最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，同時(shí)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣污染。（一）自動(dòng)變速器概述汽車自動(dòng)變速器主要有4種類型：液力機(jī)械自動(dòng)變速器（AT）、雙離合變速器（DCT）、無級(jí)變速器（CVT）和電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT）。知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（一）自動(dòng)變速器概述1.液力機(jī)械自動(dòng)變速器目前，液力機(jī)械自動(dòng)變速器的擋位數(shù)多為7~9，采用液力變矩器通過液力傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的彈性連接，避免了離合器頻繁操作，起步平穩(wěn)柔和，沖擊緩和，駕駛員只需控制加速踏板與制動(dòng)踏板，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速器的自動(dòng)換擋，擋位變換快速平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)便省力，提高了行車安全性和乘坐舒適性。由于液力變矩器的液力傳動(dòng)存在損失，與機(jī)械傳動(dòng)相比其效率較低，最高效率也只有85%～90%，因此在正常行駛時(shí)油耗較高，經(jīng)濟(jì)性差。但通過與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配優(yōu)化，采用綜合式、鎖止式液力變矩器，增加擋位數(shù)等措施，可使液力機(jī)械自動(dòng)變速器接近無級(jí)變速器的效率水平。知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（一）自動(dòng)變速器概述2.雙離合變速器雙離合變速器也稱為直接換擋變速器（DSG），它綜合了電控機(jī)械式自動(dòng)變速器和液力機(jī)械自動(dòng)變速器動(dòng)力換擋的優(yōu)勢(shì)，具有很好的換擋品質(zhì)和汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性，所以目前應(yīng)用非常廣泛。雙離合變速器有兩組多片式濕式離合器，變速器擋位按奇、偶數(shù)分開布置，分別與兩個(gè)離合器連接，通過離合器的切換完成換擋過程以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力換擋。換擋更加流暢、平穩(wěn)，汽車加速性及響應(yīng)特性更強(qiáng)，汽車乘坐舒適性更好，同時(shí)由于動(dòng)力傳遞損失小、傳動(dòng)效率高，因此燃油經(jīng)濟(jì)性得到有效提升。知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（一）自動(dòng)變速器概述3.無級(jí)變速器通過改變雙錐體上傳動(dòng)帶或傳動(dòng)鏈半徑的大小，無級(jí)變速器可以很容易地實(shí)現(xiàn)主動(dòng)錐盤和從動(dòng)錐盤半徑的增大或減小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低速擋至高速擋傳動(dòng)比的連續(xù)變化，得到傳動(dòng)比與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳匹配，提升整車的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。同時(shí)由于不存在擋位傳動(dòng)比的跳躍問題，因此換擋沖擊減小，操縱方便性和乘坐舒適性得到改善。知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（一）自動(dòng)變速器概述4.電控機(jī)械式自動(dòng)變速器與手動(dòng)變速器（MT）相比，電控機(jī)械式自動(dòng)變速器換擋時(shí)不需用腳去踩離合器踏板，而由電腦先根據(jù)傳感器信號(hào)控制離合器分離，再控制手動(dòng)箱蓋上的撥叉軸做軸向移動(dòng)完成換擋，最后慢抬離合器完成自動(dòng)換擋。此外，兩者的主要區(qū)別是電控機(jī)械式自動(dòng)變速器在變速器和換擋手柄之間取消了機(jī)械連接，變速器完全實(shí)現(xiàn)電控。電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的優(yōu)點(diǎn)是取消了液力變矩器，減少了維修和加工費(fèi)用；取消了油冷卻，減小了質(zhì)量，提高了可靠性；無論駕駛員水平如何，都可實(shí)現(xiàn)完美換擋；輔助坡路起步功能可避免在坡路起車時(shí)倒溜；保持功能允許駕駛員控制換擋點(diǎn)。電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的主要缺點(diǎn)是換擋舒適性差，并且在換擋過程中產(chǎn)生動(dòng)力中斷，使得在換擋過程中加速性能不夠好，特別是在駕駛員要求急加速的情況下。與液力機(jī)械自動(dòng)變速器相比，電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的價(jià)格略低，但增加的元件使變速器的質(zhì)量增加10%。知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（二）帶鎖止離合器的綜合式液力變矩器目前汽車上廣泛采用帶鎖止離合器的綜合式液力變矩器（簡(jiǎn)稱液力變矩器），它位于自動(dòng)變速器的最前端，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上，利用油液循環(huán)流動(dòng)將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞至自動(dòng)變速器的齒輪變速機(jī)構(gòu)，并能根據(jù)汽車行駛阻力的變化，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)地、無級(jí)地減速增矩功能。它由泵輪（主動(dòng)件）、渦輪（從動(dòng)件）、帶單向離合器的導(dǎo)輪（用于改變液流方向）、鎖止離合器等組成知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（二）帶鎖止離合器的綜合式液力變矩器1.轉(zhuǎn)矩放大特性循環(huán)液流vC是由渦流vA和環(huán)流vB合成的，渦流vA是指液流從泵輪流向渦輪，然后沖擊導(dǎo)輪又回到泵輪的液流；環(huán)流vB是指沿著軸線旋轉(zhuǎn)的液流。知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（二）帶鎖止離合器的綜合式液力變矩器2.耦合工作特性當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速增大至泵輪轉(zhuǎn)速的90%時(shí)，由渦輪流出的液流正好流經(jīng)導(dǎo)輪葉片之間，不沖擊導(dǎo)輪葉片，即渦輪轉(zhuǎn)矩與泵輪轉(zhuǎn)矩相等（MW=MB），處于耦合工作狀態(tài)，此時(shí)的渦輪轉(zhuǎn)矩稱為耦合點(diǎn)。若渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大，則液流沿絕對(duì)速度方向沖擊導(dǎo)輪葉片的背面，導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩方向與泵輪轉(zhuǎn)矩方向相反，若導(dǎo)輪固定不動(dòng)，則液力變矩器輸出轉(zhuǎn)矩反而比輸入轉(zhuǎn)矩小。為此，絕大多數(shù)液力變矩器在導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)中增設(shè)了單向離合器（也稱為自由輪機(jī)構(gòu)）。單向離合器在液力變矩器中起單向?qū)ǖ淖饔茫从鸵涸跊_向?qū)л啽趁鏁r(shí)，使導(dǎo)輪可以沿泵輪方向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)渦輪上的轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩，即MW=MB。知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（二）帶鎖止離合器的綜合式液力變矩器3.鎖止特性當(dāng)渦輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)后，隨著轉(zhuǎn)速的升高，傳動(dòng)效率急劇升高，在耦合點(diǎn)前達(dá)到最大值。但是由于泵輪與渦輪之間存在4%～5%的轉(zhuǎn)速差，并且液力變矩器傳動(dòng)存在能量損失，因此耦合點(diǎn)后傳動(dòng)效率達(dá)不到100%。為了提升液力變矩器的傳動(dòng)效率，減少能量損失，液力變矩器加裝鎖止離合器。鎖止離合器通過機(jī)械方式將泵輪與渦輪相連接，液力變矩器隨之變?yōu)閯傂詸C(jī)械傳動(dòng)，從而提高傳動(dòng)效率。圖1-45

鎖止離合器工作原理知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（三）無級(jí)變速器無級(jí)變速技術(shù)采用金屬傳動(dòng)帶和工作直徑可變的主、從動(dòng)輪相配合來傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的連續(xù)改變，從而得到傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳匹配，使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處在最有效的工作點(diǎn)下運(yùn)轉(zhuǎn)，目前無級(jí)變速器在小排量汽車上應(yīng)用較多。多擋變速器與無級(jí)變速器的區(qū)別如下：在給定的車速下，多擋變速器只能在有限的擋位中選擇，按其速比使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在某一轉(zhuǎn)速下，得到不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和燃油消耗率。而無級(jí)變速器可以在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行區(qū)域內(nèi)選擇較為理想的工況，在最合適的時(shí)刻切換到最合適的擋位，得到最佳的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速組合，提高動(dòng)力性；同時(shí)也可以選擇最經(jīng)濟(jì)的擋位，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最低油耗的工況區(qū)域，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（三）無級(jí)變速器1.無級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)及工作原理無級(jí)變速可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，包括改變主、從動(dòng)輪工作半徑的帶、鏈傳動(dòng)，改變傳動(dòng)元件接觸半徑的摩擦傳動(dòng)，改變由液壓泵和液壓電機(jī)組成的液壓電機(jī)排量的液壓傳動(dòng)，以及前面介紹的液力變矩器等。（1）金屬帶式無級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)。金屬帶式無級(jí)變速器主要由金屬帶、工作輪、液壓泵、起步離合器和控制系統(tǒng)等組成。變速系統(tǒng)由主、從動(dòng)輪組成，主、從動(dòng)輪由固定部分和可動(dòng)部分組成，兩部分形成V型槽，金屬帶在槽內(nèi)與其嚙合，動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪經(jīng)離合器依次傳遞到主動(dòng)輪、金屬帶、從動(dòng)輪，最后經(jīng)中間減速齒輪機(jī)構(gòu)和主減速器傳遞到驅(qū)動(dòng)輪。知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（三）無級(jí)變速器1.無級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)及工作原理（2）金屬帶式無級(jí)變速器的工作原理。根據(jù)汽車的行駛工況，在控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下，依靠液壓來促使主、從動(dòng)輪的可動(dòng)部分沿軸向移動(dòng)，使金屬帶在主、從動(dòng)輪V型槽內(nèi)處在不同的工作半徑上，從而使傳動(dòng)比變化。金屬帶在主、從動(dòng)輪上的工作半徑從最小到最大是連續(xù)變化的，因此傳動(dòng)比的變化也是連續(xù)的。當(dāng)主動(dòng)輪的工作半徑小于從動(dòng)輪的工作半徑時(shí)，傳動(dòng)比大于1；反之，傳動(dòng)比小于1；當(dāng)兩者相等時(shí)，傳動(dòng)比等于1。知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（三）無級(jí)變速器2.無級(jí)變速器的特點(diǎn)（1）經(jīng)濟(jì)性好。無級(jí)變速器可以在相當(dāng)大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，從而獲得傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳匹配，提高整車的燃油經(jīng)濟(jì)性。（2）動(dòng)力性好。汽車的后備功率決定了汽車的爬坡能力和加速能力。汽車的后備功率越大，動(dòng)力性越好。由于無級(jí)變速器的無級(jí)變速特性能夠獲得后備功率最大的傳動(dòng)比，因此無級(jí)變速器的動(dòng)力性能明顯優(yōu)于機(jī)械變速器和液力機(jī)械自動(dòng)變速器。（3）排放低。無級(jí)變速器的速比工作范圍大，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)以最佳工況工作，從而改善了燃燒過程，減少了廢氣的排放量。（4）成本低。無級(jí)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件數(shù)量比液力機(jī)械自動(dòng)變速器少，在大規(guī)模生產(chǎn)中，無級(jí)變速器的成本比液力機(jī)械自動(dòng)變速器的成本低。隨著大規(guī)模生產(chǎn)以及系統(tǒng)、材料的革新，無級(jí)變速器零部件（如傳動(dòng)帶、傳動(dòng)鏈、主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和液壓泵）的生產(chǎn)成本將降低20%～30%。知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（四）雙離合變速器1.雙離合變速器概述雙離合變速器中的兩個(gè)離合器分別與兩根輸入軸相連，換擋和離合操作都是通過集成電子和液壓控制元件的電子控制模塊來實(shí)現(xiàn)的，而不再通過離合器踏板操作來實(shí)現(xiàn)。如圖所示，離合器1通過實(shí)心軸與擋位1、3、5、7相連，離合器2通過空心軸與擋位2、4、6和R（倒擋）相連。1擋工作時(shí)，2擋已經(jīng)準(zhǔn)備好，換擋時(shí)只需控制兩個(gè)離合器的分離和接合就可以實(shí)現(xiàn)擋位的切換，所以換擋沒有延時(shí)，時(shí)間大大縮短。圖1-49

七速雙離合變速器知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（四）雙離合變速器2.雙離合變速器類型雙離合變速器有濕式和干式之分。濕式與干式雙離合變速器的工作原理和基本構(gòu)造并沒有本質(zhì)上的差別，不同之處在于摩擦片的冷卻方式。濕式雙離合變速器的兩組摩擦片浸泡在一個(gè)密封的油槽中，通過變速器油吸收熱量，干式雙離合變速器的摩擦片沒有浸泡在密封油槽中，需要通過風(fēng)冷散熱。3.雙離合變速器工作原理奇數(shù)擋和偶數(shù)擋分別與對(duì)應(yīng)的離合器連接，一個(gè)離合器對(duì)應(yīng)奇數(shù)擋，另一離合器對(duì)應(yīng)偶數(shù)擋。當(dāng)某擋齒輪嚙合時(shí)，與其相鄰的上、下兩擋齒輪處于自由狀態(tài)，此時(shí)由變速器控制邏輯判斷下一擋位，提前將處于自由狀態(tài)的目標(biāo)擋齒輪進(jìn)行嚙合，待汽車達(dá)到最佳換擋點(diǎn)時(shí)，當(dāng)前擋離合器分離，同時(shí)目標(biāo)擋離合器接合，從而實(shí)現(xiàn)不中斷轉(zhuǎn)矩傳輸換擋。因此雙離合變速器的換擋速度要比一般的自動(dòng)變速器甚至手動(dòng)變速器還快。此外，雙離合變速器雖然內(nèi)部復(fù)雜，但實(shí)際體積和質(zhì)量并沒有比手動(dòng)變速器增加多少，因此配備了雙離合變速器的汽車不會(huì)增加過多的負(fù)擔(dān)。知識(shí)連接1.2.2變速器節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用（四）雙離合變速器4.雙離合變速器的優(yōu)缺點(diǎn)（1）雙離合變速器的優(yōu)點(diǎn)①換擋快。②節(jié)能。③舒適。（2）雙離合變速器的缺點(diǎn)①成本問題。②扭矩問題。③效率問題。知識(shí)連接1.2.3制動(dòng)能量回收技術(shù)的應(yīng)用制動(dòng)能量回收是指汽車在制動(dòng)（或減速）時(shí)將汽車的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化的電能儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器（各種蓄電池、超級(jí)電容器和超高速飛輪）中，并加以利用。這有利于提高汽車的能量利用率、減少燃料消耗、減輕制動(dòng)器的熱負(fù)荷、減少磨損、提高汽車行駛安全性和使用經(jīng)濟(jì)性。（一）制動(dòng)能量回收方法制動(dòng)能量回收的方法是先將汽車制動(dòng)（或減速）時(shí)的一部分機(jī)械能（動(dòng)能）經(jīng)再生系統(tǒng)轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)移）為其他形式的能量（如旋轉(zhuǎn)動(dòng)能、液壓能、化學(xué)能等），并儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器中，同時(shí)產(chǎn)生一定的負(fù)荷阻力使汽車減速制動(dòng)；當(dāng)汽車再次啟動(dòng)（或加速）時(shí)，再生系統(tǒng)將儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器中的能量轉(zhuǎn)化為汽車行駛所需的動(dòng)能。根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)理的不同，汽車制動(dòng)能量回收的方法具體有3種：飛輪儲(chǔ)能、液壓儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能。儲(chǔ)能器通過行星排或錐齒輪副與原機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)成雙功率流傳動(dòng)，設(shè)法回收汽車制動(dòng)能量，然后在汽車起步（或加速）時(shí)將其釋放，從而達(dá)到節(jié)能的目的。知識(shí)連接1.2.3制動(dòng)能量回收技術(shù)的應(yīng)用（一）制動(dòng)能量回收方法知識(shí)連接1.2.3制動(dòng)能量回收技術(shù)的應(yīng)用（二）制動(dòng)能量回收基本原理純電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)主要由整車控制器、儲(chǔ)能系統(tǒng)（動(dòng)力電池組）、電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、液壓系統(tǒng)以及傳動(dòng)裝置等組成。整車控制器通過CAN（控制器局域網(wǎng)）總線向電池管理系統(tǒng)和電機(jī)控制器傳遞信號(hào)，儲(chǔ)能系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)提供并回收能量，電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)在驅(qū)動(dòng)和發(fā)電兩個(gè)模式下工作，實(shí)現(xiàn)汽車的正常行駛與制動(dòng)。制動(dòng)能量回收系統(tǒng)相關(guān)部件。圖1-55制動(dòng)能量回收相關(guān)部件知識(shí)連接1.2.3制動(dòng)能量回收技術(shù)的應(yīng)用（三）典型制動(dòng)能量回收系統(tǒng)1.奔馳S400混合動(dòng)力電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收奔馳S400混合動(dòng)力電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收是指在汽車減速過程中回收能量，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，從而對(duì)高壓蓄電池充電。制動(dòng)能量回收功能由制動(dòng)踏板與助力器推桿之間的一段自由行程來執(zhí)行，代表制動(dòng)請(qǐng)求的踏板行程由踏板角度傳感器記錄，然后由再生制動(dòng)系統(tǒng)（RBS）控制單元進(jìn)行分析，據(jù)此在每次促動(dòng)制動(dòng)器時(shí)，踏板阻力模擬器都會(huì)產(chǎn)生虛擬的踏板阻力。當(dāng)制動(dòng)能量回收功能啟用時(shí)，自由行程會(huì)隨著再生制動(dòng)扭矩的增加而變短，為此RBS控制單元促動(dòng)相應(yīng)的電磁閥，促使助力器增大液壓制動(dòng)器的壓力，從而確保自由行程不會(huì)變短。若RBS出現(xiàn)故障，則踏板阻力模擬器停用，駕駛員將通過腳力產(chǎn)生所需的制動(dòng)力，即踏板行程會(huì)比正常的行程略長(zhǎng)。知識(shí)連接1.2.3制動(dòng)能量回收技術(shù)的應(yīng)用（三）典型制動(dòng)能量回收系統(tǒng)1.奔馳S400混合動(dòng)力電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收知識(shí)連接1.2.3制動(dòng)能量回收技術(shù)的應(yīng)用（三）典型制動(dòng)能量回收系統(tǒng)2.豐田混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量回收豐田混合動(dòng)力電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)是由原發(fā)動(dòng)機(jī)車型的液壓制動(dòng)器（包括液壓傳感器、液壓閥）、電機(jī)（制動(dòng)時(shí)起發(fā)電機(jī)作用）、逆變器、電控單元（包括動(dòng)力蓄電池電控單元、電機(jī)電控單元和能量回收電控單元）組成。豐田混合動(dòng)力電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的特點(diǎn)是采用制動(dòng)能量回收制動(dòng)與液壓制動(dòng)的協(xié)調(diào)控制。其協(xié)調(diào)控制的原理是在不同路況和工況下確保汽車制動(dòng)穩(wěn)定性和安全性的同時(shí)，兼顧動(dòng)力蓄電池的再生制動(dòng)能力，使車輪制動(dòng)扭矩與電機(jī)能量回收制動(dòng)扭矩之間達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)，并由整車電控單元實(shí)施集中控制。知識(shí)連接1.2.3制動(dòng)能量回收技術(shù)的應(yīng)用（三）典型制動(dòng)能量回收系統(tǒng)2.豐田混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量回收知識(shí)連接1.2.4任務(wù)實(shí)施（一）列舉先進(jìn)的底盤節(jié)能技術(shù)以小組為單位，組員分工協(xié)作，列舉具有優(yōu)秀節(jié)能效果的汽車底盤，分析底盤各系統(tǒng)中應(yīng)用了哪些先進(jìn)的系統(tǒng)、部件或控制技術(shù)來達(dá)到節(jié)能效果，完成任務(wù)工單。知識(shí)連接1.2.4任務(wù)實(shí)施（二）底盤節(jié)能技術(shù)主要部件辨識(shí)以小組為單位，組員分工協(xié)作，分析實(shí)訓(xùn)汽車所裝配的底盤配置了哪些節(jié)能技術(shù)，完成任務(wù)工單。任務(wù)三汽車車身節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)解析汽車車身節(jié)能技術(shù)主要包括低風(fēng)阻車身造型和汽車輕量化兩方面的節(jié)能技術(shù)?？諝庾枇λ牡墓β逝c車速的立方成正比，也就是說，車速低時(shí)，空氣阻力消耗功率所占比例不大；而車速高時(shí)，空氣阻力則成為主要阻力。車身質(zhì)量約占汽車總質(zhì)量的30%，所以汽車車身的輕量化對(duì)減輕汽車質(zhì)量、提高燃油經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能夠分析車身造型的發(fā)展歷史及其對(duì)空氣阻力的影響，掌握降低空氣阻力系數(shù)CD的措施；掌握結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、輕量化材料和先進(jìn)制造工藝在汽車輕量化中的應(yīng)用。知識(shí)鏈接車身造型設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)美學(xué)與空氣動(dòng)力學(xué)的巧妙結(jié)合，車身造型一百多年的發(fā)展歷程也主要取決于汽車的空氣動(dòng)力學(xué)特性。相較于外觀設(shè)計(jì)，空氣阻力往往對(duì)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、操縱穩(wěn)定性、舒適性等具有重要影響。（一）車身造型的發(fā)展歷史1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用1.馬車型汽車1886年，德國工程師卡爾·本茨制造出世界上第一輛汽車，從此拉開了汽車現(xiàn)代化的帷幕。但當(dāng)時(shí)的汽車外形基本上沿用了馬車的造型，汽車的零部件也沿用了馬車的木質(zhì)車身、車輪、鋼板彈簧、制動(dòng)器等，將內(nèi)燃機(jī)安裝在座位下，整輛車就像裝上了動(dòng)力的馬車，因此被人們稱為“無馬的馬車”。圖1-58戴姆勒和邁巴赫制造的第一輛四輪汽車知識(shí)鏈接（一）車身造型的發(fā)展歷史2.箱型汽車1915年，新型的福特T型車在美國上市，方方正正的車身看起來像一個(gè)大箱子，所以被稱為箱型汽車，如圖1-59所示。這種車身造型真正確立了完整轎車車身的概念：擁有完全封閉的駕駛艙；安裝了車窗、車門，車身覆蓋件使用薄鋼板沖壓成形；重視人體工程學(xué)，內(nèi)部空間大，乘坐舒適。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（一）車身造型的發(fā)展歷史3

.流線型汽車從20世紀(jì)30年代，人們開始重視利用空氣動(dòng)力學(xué)來減少空氣阻力系數(shù)。車身高度逐步降低到1.4m，而車寬逐步增大。1934年，美國克萊斯勒公司生產(chǎn)的小轎車Airflow首先采用了流線型的車身外形，如圖所示。這種車型的散熱器罩十分精練，頗具動(dòng)感，車身俯視圖呈紡錘形，可以大大降低行駛時(shí)的空氣阻力，汽車的速度也因此而提高。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（一）車身造型的發(fā)展歷史4.船型汽車1949年，美國福特公司推出的V8轎車具有首創(chuàng)的船型車身，如圖1-62所示。這種車型改變了汽車以往的造型模式，使前翼子板和發(fā)動(dòng)機(jī)罩、后翼子板和行李艙罩融于一體，大燈和散熱器罩也形成了一個(gè)平滑的面，車室位于汽車振動(dòng)最小的中部，發(fā)動(dòng)機(jī)在前部，行李箱在尾部，取消了腳踏板和單獨(dú)的翼子板，擴(kuò)大了內(nèi)部空間，減小了汽車側(cè)面的空氣阻力。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（一）車身造型的發(fā)展歷史5.魚型汽車從20世紀(jì)50年代開始，有些汽車車身設(shè)計(jì)得極為修長(zhǎng)，汽車的后窗玻璃傾斜成斜背式，汽車的背部和地面的角度較小，尾部較長(zhǎng)，這類汽車被稱為魚型汽車，如圖1-63所示。其車室寬大，視野開闊，舒適性好。但是后車窗玻璃傾斜得太嚴(yán)重，面積增加約2倍，使強(qiáng)度下降，形成結(jié)構(gòu)上的缺陷。汽車高速行駛時(shí)易產(chǎn)生很大的升力，使車輪附著力下降，并且承受橫向風(fēng)力時(shí)不穩(wěn)定，使汽車行駛穩(wěn)定性和操縱穩(wěn)定性都降低。因此很多魚型汽車在尾部安上了一只翹起的“鴨尾”，用以克服一部分升力，這便是魚型鴨尾車型。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（一）車身造型的發(fā)展歷史6.楔形汽車楔形汽車車身整體向前下方傾斜，車身尾部像刀切一樣平直，這種造型能有效地克服升力，是目前較為理想的車身造型。1963年，司蒂倍克·阿本提第一次設(shè)計(jì)了楔形汽車。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（二）車身造型對(duì)空氣阻力的影響1.空氣阻力概述空氣阻力是指汽車相對(duì)于空氣運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣作用力在行駛方向形成的分力，即空氣作用于車身向后的縱向分力。空氣阻力Fw的計(jì)算公式為式中CD——空氣阻力系數(shù)；A——汽車迎風(fēng)面積，m2；Va——車速，m/s。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（二）車身造型對(duì)空氣阻力的影響1.空氣阻力概述空氣阻力與車速的平方成正比，而克服空氣阻力所消耗的功率和燃料與車速的立方成正比，即低車速時(shí)，空氣阻力消耗的功率所占比例不大，而高車速時(shí)，空氣阻力將成為主要的阻力，它將增加汽車燃油消耗并影響汽車的動(dòng)力性能，。汽車行駛阻力與車速的關(guān)系，如圖所示。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（二）車身造型對(duì)空氣阻力的影響2.空氣阻力特性按照不同的劃分方式，空氣阻力還可分為外部阻力和內(nèi)部阻力，如圖所示。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（二）車身造型對(duì)空氣阻力的影響

2.空氣阻力特性外部阻力系數(shù)的計(jì)算公式為C'D=CD0+CDi式中CD0——形狀阻力系數(shù)；

CDi——誘導(dǎo)阻力系數(shù)。計(jì)算形狀阻力，要將空氣黏性的所有效應(yīng)計(jì)入其中；誘導(dǎo)阻力是升力的水平分力，它的計(jì)算基于無黏性流；車的外部阻力是由黏性效應(yīng)和渦場(chǎng)所產(chǎn)生的，但是由于黏性流與渦流的相互作用，這兩種影響并不能分開。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（二）車身造型對(duì)空氣阻力的影響

2.空氣阻力特性（1）形狀阻力。車身前部由于氣流受到阻滯而產(chǎn)生壓力，其合力壓向車身尾部，而車身尾部由于氣流速度降低使壓力回升，其合力壓向車身前部。在理想流體中兩個(gè)方向的合力平衡，但由于汽車車身尾部產(chǎn)生渦流而破壞了壓力平衡，其結(jié)果是前部阻止氣流前進(jìn)而產(chǎn)生的壓力占優(yōu)勢(shì)，因此產(chǎn)生了阻力。形狀阻力主要取決于汽車車身前部阻止氣流前進(jìn)的壓力與車身尾部使壓力恢復(fù)的壓力差。汽車車身前部形狀相同而尾部形狀不同時(shí)，由于車身尾部分離區(qū)域大小不同，壓力回升程度也不同。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（二）車身造型對(duì)空氣阻力的影響

2.空氣阻力特性空氣阻力的85%為壓差阻力，其余15%為摩擦阻力?？諝庾枇ο禂?shù)和摩擦阻力系數(shù)與車尾傾角的關(guān)系如圖所示。壓差阻力的9%來自車身前部，而91%來自車身尾部（其值隨車身長(zhǎng)短而異）。從空氣阻力的形成機(jī)理來看，它是由形狀阻力和渦流阻力構(gòu)成的。渦流阻力約占空氣阻力40%，它明顯取決于尾流結(jié)構(gòu)（尾流是指運(yùn)動(dòng)物體后面或下游的紊亂旋渦流）。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（二）車身造型對(duì)空氣阻力的影響

2.空氣阻力特性（2）誘導(dǎo)阻力。誘導(dǎo)阻力是伴隨升力而產(chǎn)生的阻力。誘導(dǎo)阻力系數(shù)CDi計(jì)算公式為式中CL——升力系數(shù)；β——修正系數(shù)；λ——寬長(zhǎng)比（總寬/總長(zhǎng)）。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（二）車身造型對(duì)空氣阻力的影響

2.空氣阻力特性（2）誘導(dǎo)阻力不同尾部外形的汽車尾流流態(tài)如圖所示。在車身尾部氣流中包含著縱向的渦流場(chǎng)。它是由車身頂部與車身底部的壓力差所產(chǎn)生的，這個(gè)渦流場(chǎng)具有一定的動(dòng)能，它等于必須克服部分阻力所做的功，這部分阻力稱為誘導(dǎo)阻力，渦流場(chǎng)與汽車的總升力相關(guān)。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（二）車身造型對(duì)空氣阻力的影響

2.空氣阻力特性（2）誘導(dǎo)阻力在大多數(shù)情況下，為一個(gè)給定的汽車改型時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)空氣阻力和升力的關(guān)系密切，即在改型過程中，減小空氣阻力的措施也同時(shí)產(chǎn)生減小升力的效果，當(dāng)然也有升力反而增大的情況。改變車尾傾角對(duì)空氣阻力系數(shù)CD和后軸升力系數(shù)CLR的影響，如圖所示。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（三）降低空氣阻力系數(shù)的措施1.改善轎車前部形狀通過改變轎車前部形狀，我們能找到空氣阻力系數(shù)CD最小時(shí)的前部形狀，如圖所示。車體頭部圓角化可防止氣流分離，從而降低空氣阻力系數(shù)CD，如圖1-71所示。改變前窗傾角和圓弧轉(zhuǎn)角對(duì)空氣阻力系數(shù)的影響如圖所示，選定前窗傾角Φ=65°、圓弧轉(zhuǎn)角為25.5°時(shí)效果最佳。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（三）降低空氣阻力系數(shù)的措施2.改變后窗傾角和車頂拱度改變后窗傾角β，對(duì)空氣阻力系數(shù)CD的影響，如圖所示，由圖可知，β=30°時(shí)，空氣阻力系數(shù)CD最大。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（三）降低空氣阻力系數(shù)的措施2.改變后窗傾角和車頂拱度轎車車身頂蓋拱曲為ar與lr之比，它與空氣阻力系數(shù)CD之間的關(guān)系，如圖所示。車頂拱曲越小，空氣阻力系數(shù)越低。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（三）降低空氣阻力系數(shù)的措施3.正確選擇離地間隙4種車型離地間隙e對(duì)空氣阻力系數(shù)CD和升力系數(shù)CL的影響，如圖所示。大眾公司的van離地間隙e=280mm，空氣阻力系數(shù)CD和升力系數(shù)CL均較小，設(shè)計(jì)離地間隙時(shí)應(yīng)綜合考慮多方面因素。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（三）降低空氣阻力系數(shù)的措施4.裝置擾流板和導(dǎo)流板轎車尾部裝置擾流板，當(dāng)板高Z為40～80mm時(shí)，空氣阻力系數(shù)CD和升力系數(shù)CL均較小；當(dāng)板高Z為60mm時(shí)，空氣阻力系數(shù)CD可達(dá)到最小值，如圖1所示。箱式載貨汽車常常在駕駛室頂部裝置導(dǎo)流板，可使空氣阻力系數(shù)CD減少3%～6%。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（三）降低空氣阻力系數(shù)的措施5.優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)空氣流場(chǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的作用是將受熱部件吸收的熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在所有工況下都保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。冷卻系統(tǒng)的散熱器和冷卻風(fēng)扇都位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙的前端進(jìn)氣格柵尾部，直接影響汽車前部空氣流場(chǎng)的分布，如圖所示。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（三）降低空氣阻力系數(shù)的措施5.優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)空氣流場(chǎng)在汽車行駛過程中，除了外部阻力外，還會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部阻力，其中主要是流經(jīng)冷卻系統(tǒng)的阻力。它們是氣流在進(jìn)、出整個(gè)冷卻系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生沖擊能量損失、氣流流經(jīng)散熱器和發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的壓力損失，以及與汽車車身上環(huán)流相互作用（尤其是與前輪的相互作用）的損耗。冷卻氣流流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)艙各部位的形式如圖所示。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（三）降低空氣阻力系數(shù)的措施5.優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)空氣流場(chǎng)不同形式氣流流經(jīng)冷卻系統(tǒng)后對(duì)汽車空氣阻力系數(shù)CD的影響見表。如果冷卻氣流只從下部無障礙流過，那么空氣阻力系數(shù)CD會(huì)比前部封閉、沒有冷卻氣流流過時(shí)增加12%。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（四）車身造型設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)為達(dá)到節(jié)能減排的要求，我們應(yīng)對(duì)汽車的造型進(jìn)行更合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)。目前世界上較為普遍的改善汽車造型的空氣動(dòng)力學(xué)主要方法主要如下：（1）車身造型進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)空氣動(dòng)力化。（2）發(fā)動(dòng)機(jī)的布置形式有所調(diào)整。（3）設(shè)置前、后擾流板等空氣動(dòng)力學(xué)附加裝置，改善氣流的流動(dòng)狀況。（4）乘員艙仍需處于前、后輪之間，地板要盡量低，以獲得較大的室內(nèi)空間及開闊的視野，保證乘員的舒適和安全。車輪仍是橡膠輪胎，布置在接近車身的4個(gè)邊角處。（5）優(yōu)化車身外形，減少車身表面的凹凸面和凸起物，如門拉手平滑化、隱藏化，窗玻璃、門玻璃盡可能采用外偏置技術(shù)與邊框平齊，泄水槽隱蔽化，后視鏡設(shè)計(jì)成流線型，以降低空氣阻力。1.3.1低風(fēng)阻車身造型技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（一）汽車輕量化技術(shù)概述1.汽車輕量化的概念汽車輕量化是指在保證汽車的強(qiáng)度和安全性前提下，盡可能減少汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。汽車輕量化的技術(shù)內(nèi)涵是指采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和有效技術(shù)手段對(duì)汽車產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，或在確保汽車綜合性能指標(biāo)的前提下使用新材料，降低汽車產(chǎn)品本身質(zhì)量，達(dá)到減重、降耗、環(huán)保、安全的綜合目標(biāo)。2.汽車輕量化技術(shù)的分類汽車輕量化技術(shù)可以分為車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、輕量化材料的應(yīng)用和先進(jìn)制造工藝3個(gè)主要方面，其中車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是前提，輕量化材料的應(yīng)用是手段，先進(jìn)制造工藝是保障，三者之間相互聯(lián)系、相互影響。車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括汽車結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、形貌優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化、應(yīng)用變截面薄板以及多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化等；輕量化材料的應(yīng)用包括使用結(jié)構(gòu)更輕的高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維復(fù)合材料、泡沫合金板、蜂窩夾芯復(fù)合板等對(duì)傳統(tǒng)普通鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行代替；先進(jìn)制造工藝包括激光拼焊板、液壓成形、熱沖壓成形、輕量化連接等工藝。1.3.2汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（二）車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)變量及優(yōu)化問題類型的不同，汽車結(jié)構(gòu)輕量化可分為尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、形貌優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化、應(yīng)用變截面薄板等。1.尺寸優(yōu)化在尺寸優(yōu)化過程中，往往根據(jù)質(zhì)量、強(qiáng)度等優(yōu)化目標(biāo)對(duì)板厚、梁截面及截面慣性矩等尺寸進(jìn)行優(yōu)化，使應(yīng)力分布均勻化，而且尺寸優(yōu)化一般以汽車零部件的形狀尺寸為變量，以滿足各種工況下的剛度、強(qiáng)度、振動(dòng)和吸能性等。2.形狀優(yōu)化形狀優(yōu)化即通過適當(dāng)改變制件的外形使車身結(jié)構(gòu)更加均勻地受力，其主要措施是對(duì)汽車結(jié)構(gòu)整體或局部進(jìn)行形狀優(yōu)化，從而使材料能夠發(fā)揮出最大的潛力，一般利用有限元分析來避免應(yīng)力峰值，使應(yīng)力分布盡可能均勻。1.3.2汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（二）車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)3.形貌優(yōu)化形貌優(yōu)化作為形狀優(yōu)化的高級(jí)形式，是一種形狀最佳化的方法。在板形結(jié)構(gòu)中尋找最優(yōu)化的加強(qiáng)筋、凹凸結(jié)構(gòu)的形狀、位置和數(shù)量布置方案，用于設(shè)計(jì)薄壁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化壓痕，使結(jié)構(gòu)在質(zhì)量減小的同時(shí)滿足強(qiáng)度、振動(dòng)頻率等要求，如圖所示。1.3.2汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用圖1-81

汽車后圍板形貌優(yōu)化效果知識(shí)鏈接（二）車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)4.拓?fù)鋬?yōu)化拓?fù)鋬?yōu)化也稱為結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化，是對(duì)指定設(shè)計(jì)空間的材料分布進(jìn)行分析，通過拓?fù)渌惴ㄗ詣?dòng)得到最佳的結(jié)構(gòu)形式和最優(yōu)的動(dòng)力傳遞路徑，以提高材料的利用率，達(dá)到優(yōu)化性能和減重的效果，如圖所示。它被廣泛認(rèn)為是一種最具有應(yīng)用價(jià)值的優(yōu)化方法。1.3.2汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用圖1-82汽車零部件拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)知識(shí)鏈接（二）車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)5.應(yīng)用變截面薄板用于制造車身的變截面薄板分為兩種，一種是激光拼焊板（TWB），另一種是通過柔性軋制生產(chǎn)工藝得到的連續(xù)變截面板（TRB）。激光拼焊板是根據(jù)車身的強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)要求，采用激光焊接技術(shù)把不同厚度、不同表面鍍層甚至不同原材料的金屬薄板焊接在一起，然后再進(jìn)行沖壓。沖壓時(shí)可以根據(jù)車身各個(gè)部位的實(shí)際受力和變形的大小，預(yù)先為某個(gè)部件定制一塊理想的拼接板料，從而達(dá)到節(jié)省材料、減小質(zhì)量且提高車身零部件性能的目的。連續(xù)變截面板是通過柔性軋制工藝而獲得的連續(xù)變截面薄板。柔性軋制類似于傳統(tǒng)軋制方法中的縱軋工藝，但其最大不同是在軋制過程中，軋輥的間距可以實(shí)時(shí)地調(diào)整和變化，從而使軋制出的薄板在沿著軋制方向上具有預(yù)先定制的變截面形狀。在柔性軋制過程中，可以通過計(jì)算機(jī)對(duì)軋機(jī)的實(shí)時(shí)控制來自動(dòng)而連續(xù)地調(diào)整軋輥的間距，從而實(shí)現(xiàn)由等厚度板卷到連續(xù)變截面板卷的軋制。1.3.2汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（三）輕量化材料的應(yīng)用目前汽車行業(yè)輕量化材料主要有高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維復(fù)合材料、泡沫合金板、蜂窩夾芯復(fù)合板等，部分材料的特性見表。1.3.2汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（三）輕量化材料的應(yīng)用1.高強(qiáng)度鋼通常將屈服強(qiáng)度為210～550MPa的鋼稱為高強(qiáng)度鋼，也將抗拉強(qiáng)度為340～780MPa的鋼定義為高強(qiáng)度鋼。高強(qiáng)度鋼是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的首選材料。高強(qiáng)度鋼具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗疲勞強(qiáng)度、優(yōu)越的碰撞吸能性，且沖壓成形性、焊接性和可涂裝性均表現(xiàn)優(yōu)良。高強(qiáng)度鋼與鋁合金、鎂合金和碳纖維復(fù)合材料相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：原材料價(jià)格低，經(jīng)濟(jì)性好；性能優(yōu)越，能保證零件的剛性；可以直接利用現(xiàn)有的成形、焊接、涂裝和總裝生產(chǎn)線，大大節(jié)約設(shè)備投資成本。高強(qiáng)度鋼與普通碳鋼相比具有如下特點(diǎn)：成形性能好；烘烤硬化性能好；能量吸收率較高；疲勞強(qiáng)度高，疲勞壽命長(zhǎng)；防撞和抗凹性能好。1.3.2汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（三）輕量化材料的應(yīng)用2.鋁合金鋁合金在汽車輕量化應(yīng)用中成效顯著。鋁合金的密度低，約為鋼鐵的1/3，具有工藝性好、吸收沖擊性能好、耐腐蝕、易回收利用等特點(diǎn)，可通過鑄、鍛、沖壓工藝加工制造各類汽車零件，是目前實(shí)現(xiàn)整車輕量化的首選材料，主要應(yīng)用于白車身覆蓋件、防撞梁、水箱框架、機(jī)器蓋、懸掛的擺臂、副車架等。3.鎂合金鎂合金密度約為鋁合金密度的2/3，鎂合金材料耐凹陷性好、機(jī)械加工性好、吸振性好、導(dǎo)熱性好、尺寸穩(wěn)定性好且易于回收，其在汽車各部件減重效果可達(dá)45%，更適于作為輕量化材料。鎂的儲(chǔ)藏量豐富，但受限于制造工藝及技術(shù)工藝。汽車上廣泛使用的鎂合金鑄件大致分為兩類，一類是非結(jié)構(gòu)鎂合金鑄件，這類鑄件不能承受巨大的沖擊；另一類是結(jié)構(gòu)鎂合金鑄件，這類鑄件能承受特定的載荷，且須滿足一定的抗沖擊要求。1.3.2汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（三）輕量化材料的應(yīng)用4.碳纖維復(fù)合材料碳纖維復(fù)合材料是一種很有前途的汽車輕量化材料。碳纖維復(fù)合材料具有質(zhì)量小、強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、抗沖擊能力強(qiáng)、耐久性好、舒適性好等優(yōu)點(diǎn)，碳纖維復(fù)合材料的密度不到鋼鐵的1/4，抗拉強(qiáng)度卻是鋼鐵的7～9倍，抗拉彈性也高于鋼鐵，在2000℃以上的高溫惰性環(huán)境中，是唯一強(qiáng)度不降低的物質(zhì)。在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐腐蝕性非常好。其外形柔軟，可加工成各種織物，從使用的角度看，碳纖維復(fù)合材料不存在腐蝕生銹的情況，比普通金屬耐用。5.泡沫合金板泡沫合金板由粉末合金制成，其特點(diǎn)是密度（0.4～0.7g/cm3）小，彈性好，當(dāng)受力壓縮變形后，可憑自身的彈性恢復(fù)原狀。泡沫合金板種類繁多，除了泡沫鋁合金板外，還有泡沫鋅合金板、泡沫錫合金板、泡沫鋼板、泡沫鎂合金板等，可根據(jù)不同的需要進(jìn)行選擇。1.3.2汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（三）輕量化材料的應(yīng)用6.蜂窩夾芯復(fù)合板蜂窩夾芯復(fù)合板由兩層薄面板中間夾一層厚而極輕的蜂窩組成。根據(jù)夾芯材料不同，蜂窩可分為紙蜂窩、玻璃布蜂窩、玻璃纖維增強(qiáng)樹脂蜂窩、鋁蜂窩；面板材料有玻璃鋼、塑料、鋁板和鋼板等，鋁蜂窩夾芯復(fù)合板的樣品，如圖所示。蜂窩夾芯復(fù)合板具有輕質(zhì)、比強(qiáng)度和比剛度高、抗震、隔熱、隔音和阻燃等特點(diǎn)1.3.2汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用圖1-84鋁蜂窩夾芯復(fù)合板圖1-83泡沫鎂合金板知識(shí)鏈接（四）先進(jìn)制造工藝在汽車輕量化設(shè)計(jì)中，材料是基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)是結(jié)果，而制造工藝是材料與結(jié)構(gòu)之間的紐帶，只有先進(jìn)的制造工藝才能滿足材料和結(jié)構(gòu)的發(fā)展變化。三者相互協(xié)調(diào)、缺一不可。目前主流的工藝技術(shù)為激光拼焊板、液壓成形、熱沖壓成形以及輕量化連接等。1.3.2汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用1.激光拼焊板激光拼焊板可將不同材質(zhì)、不同厚度、不同強(qiáng)度和不同表面鍍層的板坯拼合起來，然后再進(jìn)行整體壓型。根據(jù)車身各部位實(shí)際受力和變形大小，預(yù)先定制理想厚度拼接板，達(dá)到節(jié)省材料、減小質(zhì)量且提高車身零部件性能、汽車結(jié)已在汽車領(lǐng)域應(yīng)用成熟，用于制造車門內(nèi)板、加強(qiáng)板、立柱、底板和輪罩等部件，如圖所示。知識(shí)鏈接（四）先進(jìn)制造工藝2.液壓成形液壓成形是用液體高壓代替剛性的凸模或凹模，對(duì)金屬坯料進(jìn)行成形加工，得到整體化復(fù)雜變截面構(gòu)件的一種先進(jìn)制造技術(shù)。按金屬坯料的不同，液壓成形可以分為3種：板材液壓成形、殼體液壓成形和管材液壓成形。管材液壓成形是先把要成形的管材坯料放在密閉的模具中，再把高壓液體引入管材內(nèi)腔，增加壓力（通常100～400MPa，最高達(dá)1000MPa），使管材在常溫下發(fā)生塑性變形，并最終與模具型腔內(nèi)壁貼合，得到形狀與精度均符合技術(shù)要求的中空零件。管材液壓成形工藝步驟如圖所示。目前使用液壓成形生產(chǎn)的汽車零部件主要有T型接頭、排放系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)支架、后橋及其部件和各種結(jié)構(gòu)件。1.3.2汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（四）先進(jìn)制造工藝3.熱沖壓成形熱沖壓成形是將高強(qiáng)度鋼板加熱至奧氏體狀態(tài)（900℃以上），然后快速轉(zhuǎn)移到模具中進(jìn)行沖壓成形，保壓淬火一段時(shí)間，以獲得均勻馬氏體組織。處理后得到的制件是屈服強(qiáng)度在1000MPa以上的超高強(qiáng)度鋼零件。經(jīng)熱沖壓成形的零部件精度高、成形質(zhì)量好、回彈性小，應(yīng)用在車身上，車身剛度可有效提高30%，因具備高延展性、高抗拉性、高強(qiáng)度，故在汽車發(fā)生碰撞時(shí)它能夠有效地保護(hù)車內(nèi)人員的安全。4.輕量化連接目前輕量化連接技術(shù)有多種形式，如高強(qiáng)度鋼的電阻點(diǎn)焊、鋁—鋼的異種電阻點(diǎn)焊、攪拌摩擦焊、膠接技術(shù)、機(jī)械連接技術(shù)等。應(yīng)用該技術(shù)具有提高汽車強(qiáng)度、降低汽車疲勞強(qiáng)度和延長(zhǎng)汽車使用壽命等效果。1.3.2汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接（五）我國汽車輕量化技術(shù)發(fā)展方向1.在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面汽車結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化已逐步發(fā)展成熟并得到廣泛應(yīng)用，但汽車結(jié)構(gòu)的多學(xué)科、多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和離散桿系結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化方法，還有待進(jìn)一步研究和完善。2.在輕量化材料的應(yīng)用方面變形鎂合金、新型塑料和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有較大的應(yīng)用潛力。由于單一材料難以完全滿足汽車結(jié)構(gòu)的輕量化要求，因此研究多種材料的混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論、方法和工藝，不同部位采用不同的材料，充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)選材與零部件功能的最優(yōu)組合。3.在工藝研究方面激光拼焊板、液壓成形將得到更為廣泛的應(yīng)用，熱沖壓成形和變截面薄板的研究和應(yīng)用也將得到進(jìn)一步發(fā)展。4.在零部件的輕量化方面汽車輕量化技術(shù)多以車身結(jié)構(gòu)為主要研究對(duì)象，而汽車零部件的總質(zhì)量約占整備質(zhì)量的3/4，具有很大的輕量化潛力。1.3.2汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)鏈接以小組為單位，組員分工合作，查找資料，列舉兩款在車身造型設(shè)計(jì)和車身輕量化設(shè)計(jì)方面比較優(yōu)秀的量產(chǎn)車型。分析其車身造型特點(diǎn)，并分析其通過采用哪些結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、哪些輕量化材料、哪些先進(jìn)制造工藝來減小車身質(zhì)量，完成任務(wù)工單。1.3.3

任務(wù)實(shí)施感謝大家觀看汽車節(jié)能與新能源技術(shù)應(yīng)用目

錄項(xiàng)目一

汽車節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)1

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)2

汽車底盤節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)3

汽車車身節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用項(xiàng)目二

汽車新能源技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)1動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)2

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)3

新能源汽車維護(hù)技術(shù)的應(yīng)用項(xiàng)目二

汽車新能源技術(shù)的應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.能夠分析和闡述新能源汽車的類型、結(jié)構(gòu)及原理。2.能夠比較不同類型動(dòng)力電池的結(jié)構(gòu)、原理及性能指標(biāo)。3.能夠準(zhǔn)確闡述動(dòng)力電池管理系統(tǒng)及輔助元器件組成及功用。4.能夠比較不同類型驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理及性能指標(biāo)。5.能夠準(zhǔn)確闡述電機(jī)控制器的功能及原理。1.能夠規(guī)范地對(duì)新能源汽車進(jìn)行高壓安全防護(hù)。2.能夠規(guī)范地對(duì)高壓系統(tǒng)進(jìn)行上、下電操作。3.能夠規(guī)范地對(duì)高壓部件進(jìn)行絕緣性能檢測(cè)。4.能夠規(guī)范地對(duì)動(dòng)力電池和驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。5.能夠規(guī)范地對(duì)新能源汽車進(jìn)行使用和維護(hù)。1.養(yǎng)成吃苦耐勞、勇于開拓的奮斗精神。2.養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、精益求精的敬業(yè)精神。3.樹立安全意識(shí)、責(zé)任意識(shí)、節(jié)能環(huán)保意識(shí)。4.樹立民族自信心、自豪感。項(xiàng)目二

汽車新能源技術(shù)的應(yīng)用任務(wù)一動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用動(dòng)力電池是新能源汽車的能量?jī)?chǔ)存裝置，也是制約新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。作為一名汽車檢測(cè)與維修技術(shù)人員，我們應(yīng)對(duì)動(dòng)力電池有全面的了解，應(yīng)知道動(dòng)力電池日常和周期性檢查各包括哪些內(nèi)容，應(yīng)知道如何檢測(cè)動(dòng)力電池的絕緣性能。通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能夠準(zhǔn)確分析和闡述不同類型動(dòng)力電池的結(jié)構(gòu)、原理及特點(diǎn)，準(zhǔn)確分析動(dòng)力電池管理系統(tǒng)及輔助元器件的功用，掌握電氣事故的危害及急救措施，正確使用專業(yè)絕緣防護(hù)用具、絕緣工具和檢測(cè)設(shè)備，掌握防護(hù)和檢查動(dòng)力電池的方法，并能夠規(guī)范地對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行絕緣性能的檢測(cè)。任務(wù)解析（一）動(dòng)力電池的功用動(dòng)力電池的功用是接收和儲(chǔ)存由非車載充電裝置、車載充電機(jī)、發(fā)電機(jī)、制動(dòng)能量回收裝置所提供的電能，并為驅(qū)動(dòng)電機(jī)和其他用電設(shè)備提供電能。純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力電池充電路徑如圖所示。知識(shí)連接2.1.1動(dòng)力電池的功用與系統(tǒng)組成（一）動(dòng)力電池的功用純電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池體積較大，一般位于汽車底部前、后車橋及兩側(cè)縱梁之間，具有降低汽車重心和提高汽車操縱穩(wěn)定性的特點(diǎn)，但存在碰撞安全性的問題。大眾MEB平臺(tái)純電動(dòng)車型動(dòng)力電池安裝位置如圖所示?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池個(gè)體較小，可安裝在行李箱和后排座椅的下方或兩者之間，豐田THS混合動(dòng)力車型動(dòng)力電池安裝位置如圖所示。知識(shí)連接2.1.1

動(dòng)力電池的功用與系統(tǒng)組成圖2-2大眾MEB平臺(tái)純電動(dòng)車型動(dòng)力電池布置圖2-3豐田THS混動(dòng)車型動(dòng)力電池布置（二）動(dòng)力電池系統(tǒng)組成動(dòng)力電池系統(tǒng)主要由動(dòng)力電池模組、電池管理系統(tǒng)（BMS）、輔助元器件、冷卻系統(tǒng)、動(dòng)力電池箱等部分組成，如圖所示。知識(shí)連接2.1.1動(dòng)力電池的功用與系統(tǒng)組成圖2-4

動(dòng)力電池系統(tǒng)組成（二）動(dòng)力電池系統(tǒng)組成1.動(dòng)力電池模組目前電動(dòng)汽車多數(shù)使用二次電池。二次電池是指放電后可用充電的方法使活性物質(zhì)復(fù)原而能再次放電，且可多次循環(huán)使用的一類電池。這類電池實(shí)際上是一個(gè)化學(xué)能量?jī)?chǔ)存裝置，用直流電為電池充電，電能以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存在電池中，放電時(shí)化學(xué)能再轉(zhuǎn)化為電能。（1）電池的基本概念。我們平時(shí)所說的電池是一個(gè)統(tǒng)稱，而電芯、電池模組、電池包在電池應(yīng)用中各有所指。最小的單元就是電芯，一組電芯可以組成一個(gè)電池模組，而幾個(gè)電池模組則可以組成一個(gè)電池包。知識(shí)連接2.1.1動(dòng)力電池的功用與系統(tǒng)組成（二）動(dòng)力電池系統(tǒng)組成1.動(dòng)力電池模組電芯也稱為電池單體，是構(gòu)成動(dòng)力電池的最小單元，是直接實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的基本裝置。電芯一般由電極、隔膜、電解質(zhì)及外殼等構(gòu)成。當(dāng)一定數(shù)量的電芯按照某種串、并聯(lián)的方式連接，并被同一個(gè)外殼框架封裝在一起，通過統(tǒng)一的邊界與外部進(jìn)行聯(lián)系時(shí)，就組成了一個(gè)電池模組，如圖2-6所示。由電池管理系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)共同管理的數(shù)個(gè)電池模組，經(jīng)包裝、裝配后形成的整體稱為電池包。知識(shí)連接2.1.1動(dòng)力電池的功用與系統(tǒng)組成

圖2-5電池不同階段（二）動(dòng)力電池系統(tǒng)組成1.動(dòng)力電池模組（2）電池的結(jié)構(gòu)形式。動(dòng)力電池模組是由幾個(gè)到數(shù)百個(gè)電芯經(jīng)串、并聯(lián)所組成的組合體。目前應(yīng)用于電動(dòng)汽車的電芯的形狀主要有圓柱體、立方體及軟包裝3種。圓柱體電芯采用成熟的卷繞工藝，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，成本較低。立方體電芯通常是指鋁殼或鋼殼立方體電芯，在國內(nèi)普及率很高，因?yàn)榱⒎襟w電芯的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，不像圓柱體電芯采用強(qiáng)度較高的不銹鋼作為殼體及具有防爆安全閥等附件，所以整體質(zhì)量較小，相對(duì)能量密度較大。立方體電芯采用卷繞和疊片兩種不同的工藝。軟包裝電芯相較于圓柱體電芯和立方體電芯來說，質(zhì)量更小，理論能量密度更大，對(duì)放置空間及位置要求較低。外殼采用鋁塑膜材質(zhì)，而鋁塑膜外殼生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜，目前基本完全依賴進(jìn)口，并且軟包裝電芯制造工藝的成熟度較低，在國內(nèi)電動(dòng)車上基本沒有得到應(yīng)用。知識(shí)連接2.1.1動(dòng)力電池的功用與系統(tǒng)組成（二）動(dòng)力電池系統(tǒng)組成1.動(dòng)力電池模組（3）電池組合方式。電池模塊構(gòu)成電池組的方式有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)（同時(shí)采用串聯(lián)和并聯(lián)）?；炻?lián)一般采用先并聯(lián)后串聯(lián)的方式，此種方式可靠性遠(yuǎn)大于先串聯(lián)后并聯(lián)的方式。電芯的額定電壓一般都比較低，往往不能滿足負(fù)載額定電壓的要求，這就需要將多個(gè)電芯串聯(lián)起來使用，稱為串聯(lián)電池組，串聯(lián)電池組可提供更高的工作電壓。電芯的輸出電流是一定的，往往不能滿足負(fù)載額定電流的要求，這就需要將多個(gè)電芯并聯(lián)起來使用，稱為并聯(lián)電池組，并聯(lián)電池組可提高電池的容量。4個(gè)1.5V的電芯分別并聯(lián)和串聯(lián)的連接方式如圖所示。知識(shí)連接2.1.1動(dòng)力電池的功用與系統(tǒng)組成圖2-8電芯并聯(lián)和串聯(lián)（二）動(dòng)力電池系統(tǒng)組成2.電池管理系統(tǒng)及輔助元器件電池管理系統(tǒng)對(duì)蓄電池組進(jìn)行安全監(jiān)控和有效管理，從而提高電池的安全性和使用效率，延長(zhǎng)使用壽命，增加續(xù)航里程，是動(dòng)力電池系統(tǒng)中至關(guān)重要的核心部件。3.冷卻系統(tǒng)動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力能源，溫度直接影響動(dòng)力電池的安全、壽命、功能、性能等。動(dòng)力電池在15～45℃處于最佳狀態(tài)，高溫會(huì)明顯加速電池的老化，在120～150℃則會(huì)引發(fā)電池?zé)崾Э兀绊戨姵氐陌踩院涂煽啃?。低溫環(huán)境會(huì)影響動(dòng)力電池的充放電性能。電池組內(nèi)的溫度差異會(huì)形成局部熱區(qū)，導(dǎo)致性能過快衰減。因此通過冷卻系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行冷卻或預(yù)熱，保持動(dòng)力電池處于良好的工作溫度，以改善運(yùn)行效率并延長(zhǎng)使用壽命。根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同，動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)可以分為水冷式、直冷式和風(fēng)冷式。知識(shí)連接2.1.1動(dòng)力電池的功用與系統(tǒng)組成（二）動(dòng)力電池系統(tǒng)組成3.冷卻系統(tǒng)（1）普通水冷式。普通水冷式動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)使冷卻液在動(dòng)力電池內(nèi)部的冷卻液管道中流動(dòng)，吸收動(dòng)力電池產(chǎn)生的熱量，從而降低動(dòng)力電池的溫度，如圖所示。普通水冷式技術(shù)比較成熟，已獲得廣泛應(yīng)用。普通水冷式由于其換熱系數(shù)高，熱容量大，冷卻速度快，且水冷系統(tǒng)布置形式靈活（可在電池模塊間設(shè)置冷卻通道，或在電池底部采用冷卻板），因此一般用于整備質(zhì)量大、動(dòng)力性強(qiáng)、續(xù)航里程長(zhǎng)且容量大的動(dòng)力電池的汽車上。知識(shí)連接2.1.1動(dòng)力電池的功用與系統(tǒng)組成（二）動(dòng)力電池系統(tǒng)組成3.冷卻系統(tǒng)（2）空調(diào)制冷劑循環(huán)冷卻式?？照{(diào)制冷劑循環(huán)冷卻式是在普通水冷式基礎(chǔ)上，使動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)制冷劑循環(huán)回路進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)散熱效果可以調(diào)節(jié)，例如比亞迪e5動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)采用的就是空調(diào)制冷劑循環(huán)冷卻式。知識(shí)連接2.1.1動(dòng)力電池的功用與系統(tǒng)組成（二）動(dòng)力電池系統(tǒng)組成3.冷卻系統(tǒng)（3）直冷式。直冷式是利用制冷劑蒸發(fā)吸熱的原理，在整車或電池系統(tǒng)中建立空調(diào)系統(tǒng)，將空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器安裝在電池系統(tǒng)中，制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)并快速、高效地將電池系統(tǒng)的熱量帶走，從而完成對(duì)電池系統(tǒng)的冷卻作業(yè)。直冷式動(dòng)力電池冷卻