第十二章压缩天然气汽车液化石油气汽车及电动汽车.ppt
第十二章,压缩天然气汽车、液化石油气汽车以及电动汽车,车用发动机大部分是汽油机和柴油机, 即前面介绍的内容。但是从解决能源短缺、环境污染和生态失衡等问题，发展起来了其它类型动力机械。近些年来，人们一直在研究混合动力汽车、电动汽车和代用燃料汽车。本章主要介绍压缩天然气汽车、液化石油气汽车及电动汽车。,第一节 压缩天然气汽车及液化石油气汽车,一、概述 以压缩天然气和液化石油气为燃料的汽车，分别称为压缩天然气汽车(CNGV)和液化石油气汽车(LPGV)。 天然气其主要成分是甲烷，极难液化。目前大都将其压缩到20MPa的高压，充入车用气瓶中储存和供汽车使用，即所谓的压缩天然气(CNG)。 石油气在常温下加压到1.6MPa即可液化而成液化石油气(LPG)。,CNG和LPG的主要优点有： （1）容易与空气混合形成均匀的可燃混合气，燃烧完全，可以大幅度减少CO、HC和微粒的排放。另外，火焰温度低，因此NOx的排放量也相应减少。 （2）天然气辛烷值高达130，液化石油气的辛烷值也在100左右，因此，燃用天然气或液化石油气可提高发动机的压缩比，从而获得较高的发动机热效率。,（3）冷起动性和低温运转性能良好，在暖机期间无需加浓混合气。 （4）燃烧界限宽，稀燃特性优越。燃烧稀混合气，可以减少NOx的生成和改善燃料经济性。 （5）不稀释润滑油，可以延长润滑油更换周期和发动机使用寿命。,LNG和LPG的缺点是： （1）其储运性能差。将压缩天然气充入车用气瓶内储运的办法，这些气瓶既增加了汽车自重，又减少了载货空间。虽然可以通过深冷液化技术制成液化天然气(LNG)，但技术复杂，生产成本高。 （2）一次充气的续驶里程短。 （3）与汽油或柴油相比，CNG或LPG的理论混合气热值小，因此，燃用CNG或LPG将使发动机功率下降。,二、两用燃料发动机 (一)汽油/CNG两用燃料发动机 将汽油机改装为汽油/CNG两用燃料发动机之后，当燃用天然气时，发动机的功率和转矩都会明显下降。适当提高改装机的压缩比不仅可以减小功率损失还能改善发动机的燃料经济性。,1.CNG供给系统组成及工作原理 国产CYTZ-100型CNG供给系统是采用步进电机伺服阀和比例调节式混合器的闭环控制系统。 车用气瓶的容量为50L，压力为20MPa，通过安装在每个气瓶上的连通阀及高压管路将数个气瓶连通。,2.减压调节器 安装减压调节器目的:保持稳定的天然气与空气的混合比例,保证在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。 减压调节器一般要经过三级减压。 20MPa0.8MPa 0.8MPa0.02kPa 0.02kPa3MPa,3.比例调节式混合器 作用: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。 工作原理:利用进气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。 4.手动截止阀 天然气汽车应安装手动截止阀， 用途:当CNGV在充气、修理或入库停车时，截断气瓶到减压调节器之间的CNG通路。,5.汽油/CNG转换开关 汽油/CNG转换开关有三个位置 (1)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； (2)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； (3)转换开关置于“中间“位置时，不接通两者之中任何一个电路。,第二节 电动汽车,电动汽车:以蓄电池或燃料电池为动力、在市区街道或城间公路上行驶的用电动机驱动的汽车，不包括无轨电车及在车站、码头或厂区内使用的电动叉车和普通的电瓶车。 世界上第一辆电动汽车，是1873年由英国人R·戴彼特逊用手工制作的。,电动汽车的优点是： 1) 无废气，不污染环境，可称为“零排放污染汽车“。 2)能源有效利用率高。按10种行驶方式对电动汽车与汽油机汽车能源利用总效率的比较得出。 3)振动及噪声小，车厢内外安静。 4)结构简单，维修使用方便。,电动汽车目前尚存在下列缺点： 1)一次充电所能行驶的里程短。 2)成本高。 3)充电时间长，一般需要610h。,二、电动汽车的组成 电动汽车由电力驱动系统、电源系统和辅助系统等三部分组成。 电力驱动系统 组成:电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动装置和车轮 功用:将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。后一种功能称作再生制动。,电源系统 组成:电源、能量管理系统和充电机 功用:向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。 辅助系统 组成:辅助动力源、动力转向系统、导航系统、空调器、照明及除霜装置、刮水器和收音机等等 功用:借助这些辅助设备来提高汽车的操纵性和乘员的舒适性。,三、电力驱动系统 电动汽车的电力驱动方式可分为电动机中央驱动和电动轮驱动两种。 电动机中央驱动系统：由电动机、固定速比减速器和差速器等构成的。在这种驱动系统中，由于没有离合器和变速器，因此可以减少机械传动装置的体积和质量。,电动轮驱动系统：电动机和固定速比的行星齿轮减速器安装在车轮里面，没有传动轴和差速器，从而简化了传动系统。,驱动电机类型,直流电动机,交流电动机,直流有刷电动机,直流无刷电动机,交流感应电动机,交流同步电动机,开关磁阻电动机,四、电源系统 电源是制约电动汽车发展的因素。 目前用于电动汽车上的电源主要是蓄电池，其次是燃料电池。 蓄电池是能量存储装置，通过外界充电实现储能； 燃料电池是能量生成装置，通过化学反应产生电能。 蓄电池技术成熟，价格合理，而燃料电池则被认为是最有发展前途的电动汽车动力源。,五、辅助系统 电动汽车的辅助动力源 组成:辅助电源和DC-DC功率转换器 功用:向动力转向系统、空调器及其他辅助设备提供动力。 电动汽车的辅助系统与燃油汽车的辅助系统的区别:燃油汽车的辅助电源由发动机驱动的交流发电机充电，而电动汽车的辅助电源则由主电源通过DC-DC功率转换器来充电。,六、混合动力汽车 混合动力汽车是指装有内燃机与电动机两种动力的汽车。按照内燃机与电动机联接方式的不同，混合动力汽车分为串联型、并联型和串并联型三种。 串联型混合动力汽车最简单，内燃机带动发电机发电，发出的电供给电动机用来驱动车辆行驶。 并联型混合动力汽车采用内燃机和电动机两套各自独立的驱动系统。 串-并联型混合动力汽车同时具有串联型和并联型的特点，但是结构复杂，成本高,
