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汽车节能减排新技.ppt

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汽车节能减排新技.ppt
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,,山东交通学院 吴际璋,汽车节能、环保新技术,前言: 一、发动机使用性能好坏的三个指标: 1、动力性—最高车速Vmax;加速时间t;最大爬坡度Imax。 2、经济性—油耗率L/100km或g/kw.h。 3、净化性—CO、HC、NOx、Pm排放值。 汽车技术的开发、创新,和新能源的利用,都是围绕着这三个指标进行的,正在日新月异的突飞猛进。,,汽车最新技术的分类: (1)节能、环保类-谐波增压系统、可变配气正时、废气涡轮增压、双火花塞点火、汽油机缸内直喷、柴油机共轨系统、代用燃料汽车、混合动力汽车。 (2)安全类-巡航、电动转向、ABS+EBD、ASR、ESP、SRS、电涡流辅助制动、灯光、车身。 (3)创新类-智能节气门、智能冷却系、磁粉离合器、钢带式AT、双离合器AT、4WD转2WD、CAN-BUS、GPS导航。。,,二、常见的节能、减排结构: 1、惯性进气增压结构—进气管增设转换阀门ACIS阀,利用进气流惯性增压,提高充气效率。,2、可变配气相位一结构VVT-i: (1)进气相位角调节范围宽,可达40。; (2)功率可提高10%; (3)油耗可降低3%~5%。,,(4)近年来DVVT-i结构日渐普及— VVT进气调节,是为了进气充分、排气彻底,提高充气效率;VVT排气调节,是为了使排气门早开、早关,减小NOx值,因而,省掉了EGR系统。,,(5)应该说明:有些车系无EGR系统,它是利用配气相位的角度值,不同于一般规律,而使NOx 生成量减少。 如:桑特纳2000配气相位的排气门早开、早关不同于其他车系。因此,气缸内的残余废气量较多, NOx生成量较少。,3、智能节气门体结构ECTS-i一 (1)M>F—节气门开大 ; M<F—节气门关小; M=F—节气门保持不动。 (2)拆下维修或换新后,初始位置必须重新设定 :SW-ON,缓慢踏下加速踏板到底,ECU即编程认定,或用检码器设定,方可起动运转。,,(3)一个节气门,多系统共用,简化了各系统结构。 如果:一个坏了,灯点亮,响应性不变,但其他功能关闭,进入“跛行状态”。 两个都坏了,即进入“限速状态”,开度为:7。,转速为:1500r/min,“缓慢回家”。,,(4)智能节气门体结构的多项功能:,(5)非接触式角度传感器的检测: 它利用永久磁铁相对HL模块的转动,产生两路0~5V的HL电压。提高了信号的可靠性和使用寿命。 A、当加速踏板松开/节气门全关时—通过HL-IC的磁通密度最小,输出电压最低; B、当加速踏板踩到底/节气门全开时—通过HL-IC的磁通密度最大,输出电压最高。 C、当加速踏板踩下一半/节气门半开时—通过HL-IC的磁通密度居中,输出电压也居中。,,4、双火花塞的优点: (1)缩短火焰传播行程和时间,改善了燃烧条件,提高了可燃混合气的燃烧速度,消除了爆燃危害,可使压缩比加大到10.4,提高了动力性和经济性。 (2)有时间差,多种点火组合,适应多工况需要,改善油耗和净化性。 (3)提高了点火系统可靠性,不易出现“缺缸”故障。 (4)可以简化“硬件系统”结构,变四缸16气门为8气门,去消了复杂的“可变气门正时机构”。,5、废气涡轮增压结构,是最佳的节能、减排手段: (1)废气涡轮和压气机,转速达100000转/分,使高密度的油气压入气缸; (2)扭矩和功率提高30%以上;油耗降低6%;排放污染降低3%~14%。 (3)适于高原地区运行,能恢复功率和减少油耗及排放污染。,,实例:大众 1.4L TFSI双增压系统: 1.4L的排量和油耗,可获得2.5L的动力。 FSI系统100%的使用了增压技术。,,三、汽油机缸内直喷: 简称:GDI系统;又因为燃油是分层燃烧,故又称:FSI系统。,(一)汽油机缸内直喷系统的组成: 在传统的电喷系统中,增加了“高压油泵、轨道压力传感器,提高了喷油压力,改变了ECU的控制程序”。,(二)优点: 1、实现了“低油耗、低污染、高功率”的梦想。 (1)压缩比12~13:1;(2)A/F=30~40:1,超稀薄分层燃烧; (3)动力性+10%;经济性+40%; (4)不产生爆燃,对燃油无质量要求(因为有两次喷射,还应使用指定的标号汽油)。,,2、“三个涡流”实现超稀薄分层燃烧:,3、中小负荷工况时的喷油特点: 轿车在市内行驶占有的时间为75%~85%,多在中、小负荷工况下工作,应在压缩行程后期喷油,以经济超稀薄混合气成分为主,为分层燃烧方式。,,4、大负荷工况时的喷油特点: 为了获得大功率值,应加浓可燃混合气,以动力性为主,采用“两次喷油方式”。第一次是在进气行程,喷入适量燃油,形成均质燃烧混合气;第二次是在压缩行程的后期喷油,形成浓稀不均的层状稀混合气,再点火燃烧。 “两次喷射”也在起动工况、急加速工况出现,以调节空燃比A/F的大小,改善使用性能。,,四、柴油机共轨喷射ECD-CR : 解决了:冒黑烟、噪声、Nox问题。,,(一) ECD-CR系统的组成: 进气增压、供油(低压、高压)、电控制系统等三部分组成。,(二) ECD-CR系统的传感器和执行元件:,(三) ECD-CR系统的特点: 1、高压喷射,喷油压力高达140Mpa ; 2、油压的建立与喷油控制分开; 3、喷油特性与燃烧规律相适应。,,(四) ECD-CR系统的高压油泵和喷油器: 1、高压油泵—三个单柱塞泵; 2、喷油器—电控液压继动控制。,,五、天然气汽车: 它分:压缩天然气CNG (甲烷CH 4 ) 、液化天然气LPG(丙烷C3H8 、丁烷C4H 10)。 我国己探明天然气储量为1.52万亿M3,天然气汽车,理应推广普及。2010年我国已增加到30万辆,仅限于公交车使用。,,(一)天然气汽车的优点: 1、净化性好—HC、CO、NOx、Pm少(平均下降约50%); 2、抗爆性好—辛烷值为130,压缩比可达12:1,单燃料发动机,可采用; 3、经济性好—费用低,改装容易,热值高于醇类(为8500千卡/Kg;乙醇为6475千卡/公斤;汽油为10300千卡/公斤),燃气中无胶质、积炭,不稀释润滑油,机械磨损小,寿命长。 4、安全性好—天然气的点燃温度为650℃,汽油的点燃温度为427℃,高223℃,加之密度小,泄漏气体不易点燃,故安全性好。,,(二)天然气汽车的缺点: 1、因密度小,充气效率低,动力性差(下降10~15%); 2、续驶里程短,需建加气站; 3、双燃料汽车的自重加大。,,(三)天然气汽车的结构原理: 两种天然气的供气系统类同,由储气罐(储液罐) 、蒸发器、调压器、混合器、过滤器、控制阀、气压表组成。 多数调压器都设有加热水道,专用蒸发器即可不用。,,1、调压器的作用是-减压、蒸发、汽化。它利用容积的逐级加大,与弹簧不断平衡而降压,进行量化控制。 2、混合器的作用是-使天然气和空气按一定比例混合,形成可燃混合气。 3、两种气体的机械式调压器和混合器类同,目前为“机械控制”方式,先进的“机电混合控制”方式,双燃料喷射系统,将要推广普及。,4、汽油机、柴油机都可使用双燃料工作,柴油机需在压缩终了喷少量柴油,以便引燃天然气。 5、电控柴油机双燃料喷射系统简介:计量准确、工作可靠、性能稳定、转换方便、配合增压技术,将广泛使用。,六、混合动力汽车HEV : 电动汽车再加上小排量内燃机为动力源。利用行星排的变速特性,既可共同驱动,又可单独驱动,电动机还可用来发电,给电池充电。其优点:省油、污染小、噪声低。丰田-普锐斯( Prius )己成功使用。,,(一)工作原理: 行驶时,蓄电池输出高电位直流电(200v),经变频器的三相桥式电路,变为高压交流电(500v),驱动体积小、功率高的交流电动机输出转矩M,经传动系驱动车轮。,,三相交流永磁无刷同步发电机/电动机,用变频器控制调速,用电子开关进行控制。它体积小、功率高、转矩大,调速范围宽,驱动转矩可变。感应式电动机又能随机快速切换,变为交流发电机,具有再生制动发电功能。利用两个动力源MG1、MG2,可以做到“功能互补”,驱动和发电两不误,防止蓄电池亏电。,(二)运行工作情况: P档—为停车档,司机离车时用,坡道起步时也用。 R档—为倒车档,车停稳后挂入倒档。 N档—为空档,此时,电机MG1和MG2被断电关闭,发动机可运转。 D—前进档,混合动力搭配自动控制,无级变速驱动。 B—发动机制动档,下长坡时使用, MG1通电, MG2发电,行星排闭锁,反拖能产生再生大电能和制动能,向HV蓄电池快速充电。,,1、起步和市内低速行驶时—电机驱动,内燃机不工作。交流电机MG2驱动,调速范围宽,起步加速牵引力大,符合汽车牵引特性要求。MG1发电,实现“零排放”、“零油耗”。,,2 、当需要大能量驱动时(急加速、爬坡、坏路)— MG2电机和内燃机同时驱动行驶,MG1发电。 3 、电池储量低于60%时—内燃机自动驱动行驶,MG1快速对蓄电池充电, MG2 备用,1h即可100%充满恢复。,,4、汽车制动或减速滑行时—车轮反拖电动机转动,感应式电动机MG2,变为交流发电机,经变频器变交流为直流,向电池充电。将汽车的动能变为电能,称:“再生制动”功能,既可发电,又可在发电时产生制动阻力,使汽车减速。,,(三)行星排的多项功能: 发动机、电动机/发电机MG1、MG2和行星排巧妙地配合,实现了四个功能: A、实现了双动力联合或交替驱动; B、实现了大幅度的可变无级传动比; C、实现了不中断的能源再生制动补偿; D、实现了起动、空档、前进、倒车驱动。,,,,END! Thank You!,
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