汽车新能源技术应用毕业论文

汽车新能源技术应用毕业论文内容摘要：

道或进气管中。 缸内喷射是指将气体燃料直接喷到气缸内，喷气阀装在汽缸盖上。 从工作原理来看电控喷气系统由空气供给系统、燃气供给系统和控制系统三大 部分组成。 空气供给系统主要包括空气滤清器、进气管和进气歧管等。 这些部件与一般发动机的空气供给系统基本相同；燃气供给系统主要包括储气瓶、燃气过滤器、调压器、喷气阀和输气管线等；控制系统主要包括传感器、电控单元和执行元件。 在发动机运转过程中，空气自空气滤清器吸入后，经进气管、节流阀体、进气门，进入气缸。 气体燃料从储气瓶输出后，经燃气过滤器滤去杂质，再经过减压阀降至所需求的压力，最后电控系统中的电控单元根据各种传感器随时传来的信息，经过分析处理、计算出与发动机运行工况相对应的最佳供气量，并向燃气供给系统中的喷气阀 发出控制指令。 天然气气路 充气阀 储气瓶 手动截止阀 高压电磁阀 减压调节阀 动力调节阀 混合器 化油器 油气燃料转换开关 控制电路 汽油油路 油箱 汽油泵 汽油电磁阀 空气滤 4 液化石油气汽车 液化石油气 (简称 LPG)的主要成分是丙烷 C3H8，此外还含有少量的丙烷 C4H10，丙烷 C3H6 和丁烯 C4H8，作为车用燃料来说，液化石油气的能量密度比天然气大，在中小型汽车上推广比较容易。 目前，对于 LPG 加气站不足的地区，还不具备发展纯 LPG 汽车的条件，大多数国家仍以发展液化石油气 — 汽油两用燃料汽车为主。 由于液化气和天然气的性质相似决定了它们的结构相似性，故液化石油气汽车的主要专用部件与天然气汽车大部分一致。 液化石油气汽车与天然气汽车的主要区别在于液化石油气汽车必 须有蒸发调压器。 所谓 LPG 蒸发调压器是集预热、蒸发、减压、调压功能于一体， LPG 被发动机冷却水加热后蒸发气化，再经减压达到接近大气压时供发动机使用。 醇类汽车 醇类汽车就是以甲醇、乙醇等醇类物质为燃料的汽车，使用比较广泛的是乙醇，乙醇来源广泛，制取技术成熟，最新的一种利用纤维素原料生产乙醇的技术其可利用的原料几乎包括了所有的农林废弃物、城市生活有机垃圾和工业有机废弃物。 目前醇类汽车多使用乙醇与汽油或柴油以任意比例掺和的灵活燃料驱动，既不需要改造发动机，又起到良好的节能、降污效果，但这种掺和燃料要获得 与汽油或柴油相当的功率，必须加大燃油喷射量，当掺醇率大于 15%— 20%时，应改变发动机的压缩比和点火提前角。 乙醇燃料理论空燃比低，对发动机进气系统要求不高，自燃性能差，辛烷值高，有较高的抗爆性，挥发性好，混合气分布均匀，热效率较高，汽车尾气污染可减少 30%以上。 目前醇类燃料在汽车上的燃烧方式可分为掺烧和纯烧两种方式。 (1) 掺烧是目前醇类汽车使用的主要方式。 因为使用方便并且无需对发动机做改动因此受到广泛使用。 (2) 在纯烧醇类燃料时，应对发动机进行必要的改动 ：① 混合气的形成装置必须与醇较低的热值及较少 的空气需要量相适应 ；② 加大输油泵的供油能力，以避免气阻 ；③ 采用高压缩比以充分利用醇高辛烷值的特性 ；④ 更合适的混合气形成装置 ；⑤ 火花塞和火花塞间隙的选择，压缩比提高后，宜采用冷型火花塞 ；⑥ 解决冷启动不利的因素 ；⑦ 加大燃料箱，以保证必要续航里程 ；⑧ 改善有关零部件的抗腐蚀性和抗溶胀性等。 5 目前醇类燃料在柴油车上的使用比较复杂。 由于醇类易于自然吸水且相对密度小于柴油，故与柴油的互溶性较差。 此外，醇类十六烷值很低着火性能很差，使得醇类用作压燃式发动机燃料比用作点燃式发动机燃料困难。 因此再将醇类燃料在柴油车上使用时，必 须采用预混的方法，就是在进气管上加装一个醇燃料引入器，将醇燃料引入器进入进气管的醇燃料迅速雾化、蒸发并与空气混合，压缩行程接近终了时，柴油从喷油器喷入气缸，引燃醇燃料空气预混合气。 氢燃料汽车 氢是清洁燃料，采用氢气作燃料，只需略加改动常规火花塞点火式发动机， 就可以使用。 其燃烧效率比汽油高，混合气可以较大程度地变稀，所需点火能量小，有利于节约燃料。 氢气也可以加入其它燃料 (如 CNG)中，用于提高效率和减少 N02 排放。 氢的质量能量密度是各种燃料中最高的一种，但体积能量密度最低，其最大的使用障碍是储存和安 全问题 [3]。 汽车使用氢燃料较简单的技术是在发动机进气管里进行预混，经过进气道在进气形成送入气缸，由火花塞或电热塞引燃，也可以用柴油引燃。 由于氢的分子量很小，在等能量情况下，气态氢比甲烷等其他气体占的体积大，因此机外混合的容积效率低，功率只有原来石油燃料发动机的 80%左右；混合气在进气行程进入气缸，又经过压缩行程的作用，氢与空气的混合时间时间较长，又较容易从外界创造条件促进混合气混合均匀，因此混合气的品质容易保证，但这种汽车的动力性较低，易产生回火，综合性能较差。 尽管预混技术简单，发动机变动较小，也可以采 用一些措施来提高发动机功率及避免回火，然而汽车的综合性能难以达到较高水平。 理论分析、试验结果及实践经验都表明，采用缸内形成混合气的氢燃料汽车的动力性、热效率及燃料经济性都明显地优于使用石油燃料的汽车。 喷氢器是实现缸内直喷的重要条件。 压缩行程开始后，气缸内气体压力是逐步上升的，在压缩行程初期、中期或末期喷入缸内氢气压力也必须是不同的，压力高低需要与缸内气体压力相适应。 电动汽车 电动汽车是以电力作为能源，由电动机驱动的汽车。 在外型上电动汽车与传统的汽车并无显著区别，它们的主要区别在于动力源和驱 动系统。 目前电动汽车的种类主要包括：纯电动汽车、混合动力电动汽车以及燃料电池电动汽车三类。 纯电动汽车完全由蓄电池提供电能，经过电动机和驱动系统，驱动汽车行驶，如果一辆电动汽车同时采用电动机和发动机作为动力驱动系统，就构成了所谓混合型电动汽车或称混合动 6 力汽车；如果采用燃料电池作为电源就称为燃料电池汽车。 由于电能是二次能源，它可以来源于如风能、水能、核能、热能、太阳能、等多种方式，所以电动汽车是非常有发展前景的替代能源汽车。 目前，制约电动汽车发展的主要因素为蓄电池技术。 纯电动汽车 目前纯电动汽车 系统主要由三个子系统组成 (图 )，即电力驱动子系统，能源子系统和辅助控制子系统。 其中，电力驱动子系统由电控系统、电机、机械传动系统和驱动车轮等部分组成；能源子系统由主电源和能量管理系统组成，能量管理系统是实现能源利用监控、能量再生、协调控制等功能的关键部件；而辅助控制子系统 (整车控制器 )，它接受驾驶员的踏板信号和其它信号，然后作出相应的判断，控制各个部件作出动作，驱动汽车正常行驶，并尽可能实现比较高的能量使用效率。 电动汽车与传统汽车相比结构简单。 传统汽车的动力是通过刚性联轴器和传动轴传递的，而电动汽车的 能量则基本上是通过柔性的电线传输的，并且其电机及传动系可以有多种不同的选择，因此电动汽车各个部件的选择和布置有很大的灵活性。 图 电动汽车的基本结构 制动踏板 加速踏板 电子控制装置 功率转化器 电动机 机械传动装置 车轮 车轮 能量管理系统 能量源 能量单元 辅助动力源 温度控制单元 转向动力源 电力驱动系统 能源 辅助控制子系统 方向盘 能源子系统 7 (1) 电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。 电力驱动及控制系统由驱动电机、电源和电机的调速控制装置等组成。 电动汽车的其它装置基本与内燃机汽车相同。 电源为电动汽车的驱动电机提供电能，电机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车 轮和工作装置。 (2) 驱动电机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。 原来电动汽车上广泛采用直流串激电机，但直流电机由于存在换向火花，比功率较小、效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电机 (BCDM)、开关磁阻电机 (SRM)和交流异步电机所取代 [4]。 (3) 电机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电机的电压或电流，完成电机的驱动扭矩和旋转方向的控制。 早期的电动汽车上，直流电机的调速采用串接电阻或改变电机磁场线圈的匝数来实现。 因其调速是有级的，且会产生附加的能量消耗或使用电机的结构复杂，现在已很少采用。 目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变电机的端电压，控制电机的电流来实现电机的无级调速 [5]。 在电子电力技术的不断发展中，它也逐渐被其它电力晶体管斩波调速装置所取代。 从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽 车的调速控制转变为直流逆变技术的应用，将成为必然的趋势。 在驱动电机的旋向变换控制中，直流电机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，实现电机的旋向变换，这使得电路复杂、可靠性降低。 当采用交流异步电机驱动时，电机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化。 此外，采用交流电机及其变频调速控制技术，使电动汽车的制动能量回收控制更加方便，控制电路更加简单。 (4) 电动汽车传动装置的作用是将电机的驱动扭矩传给汽车的驱动轴，当采用电力驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略，如无需传统内燃机汽车的离合器，因为电机可以带负载起动。 电动汽车也无需内燃机汽车变速器中的倒档。 因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换。 当采用电机无级调速控制时，电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。 在采用电力驱动时，电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的。