汽车节能技术ppt课件

.,讲座,汽车应用工程系,汽车节能技术,.,概述,根据我国节能与新能源汽车产业发展规划，2015年乘用车平均燃料消耗量要降至百公里6.9升，2020年要降到5升，留给车企们的调整时间已经不多。,汽车节能技术【automobileconservationtechnology】用于改进汽车能源消耗的技术。汽车节能措施涉及方方面面。,.,（2）环保压力据研究，目前大气中21.7%的HC、38.5%的CO、87.6%的NOx、11.7%的CO2、6.2%的SO2和32%的微粒来自汽车。,（3）燃油经济性压力目前内燃机效率非常低，只有25%的能量转化成动力，其余75%的能量以热能的方式散失掉。燃油经济性低。,（1）能源压力世界目前探明的石油总储量为1.33万亿桶，以目前的开采速度计算可供全球石油生产40年。,.,联合国秘书长潘基文指出：过去一个多世纪中，人类社会目睹了三次经济转变，工业革命以及随后的技术革命之后是全球化时代，现在面临着一次重大变革，低碳经济时代。,对于低碳汽车，首先是电动汽车为代表的新能源汽车，但是全球电动车的发展来看，短时间内电动汽车无法取代传统内燃机车。,因此对传统汽车进行改进，以打造节能、安全和环保的汽车，无疑是目前最现实的选择。,概述,.,（1）空气污染目前车辆都以燃烧碳氢石化燃料来获取动力，并向大气中排放燃烧后的产物。但是燃烧并不理想.除了二氧化碳和水外，还产生一定数量的氮氧化物，一氧化碳和不完全燃烧的碳氢化物,这些都是有害的。,低碳时代的汽车,概述,.,（2）全球变暖二氧化碳主要来自于碳氢化合物和煤的燃烧。而交通占整个排放的32%。,低碳时代的汽车,中国二氧化碳07年超美国位居世界首位，中美两国总排放量占世界的40%.我国的减排面临越来越大的压力。我国政府提出2020年国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40-45%。,概述,.,（3）石油资源枯竭交通能源消耗主要来自石油资源，石油作为不可再生资源，有人估计以现在的开采量和石油消耗速度未来石油可能会在2038年耗竭。而开采新的石油变得越来越困难，成本也越来越高。,低碳时代的汽车,概述,.,（4）应对措施二氧化碳法规的出现，汽车企业需要平衡一个两难问题，一个是要平衡产品规划，实现企业盈利的战略，另一个是必须找到低碳技术。,低碳时代的汽车,概述,.,（4）应对措施汽车技术的发展正朝着低碳化的方向积极推进，包括节能汽车技术、替代燃料汽车技术和新能源汽车技术。,低碳时代的汽车,概述,.,先进柴油车、混合动力汽车、燃料电池汽车是三大节能环保汽车技术。,目前是混合动力，油电混合和汽电混合。未来发展方向是纯电动。,一、汽车节能技术的发展,.,尽管发展电动汽车和插电式混合动力车可以帮助我国达到提高燃油经济性的长期目标，但在电动汽车安全标准还没有正式出台之前，短期内更需要做的是加强传统能源汽车的节能技术研究。,一、汽车节能技术的发展,.,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,1.混合动力汽车技术,1）混合动力汽车用电池技术与专用电机的开发和产业化；2）发动机电控技术与电机控制技术的开发和产业化；3）整车性能优化控制技术与制动能量回收技术的开发和产业化；4）在起步阶段，给予混合动力汽车适度的政策激励。,.,Prius是日本97推出，01年出售的混合动力车型据美国环境保护署2007年的资料，Prius是在美国销售的汽车中最省油的.,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,1.混合动力汽车技术,.,本田新能源技术本田和丰田一样，实现了油电混合动力的批量生产，混合动力版新思域以发动机驱动为主体，通过1.3L排量的发动机，创造出良好的行驶性和燃油经济性，同时辅以新开发的薄型直流无刷电机，大幅提升燃油效率。,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,1.混合动力汽车技术,.,现代汽车新能源技术气电混合（HDLPI）以液化石油气驱动的混合动力，与同级别车相比年能耗可减少50%，再生制动功能，让车在减速时让热能转换为电能储存在蓄电池内，怠速停车功能控制停车时发动机转速，减少不必要的能量消耗，电机助力功能，在起步加速爬坡利用蓄电池提供辅助动力。,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,1.混合动力汽车技术,.,在正在进行的2013广州车展上，大众XL1正式亮相，这款有着“1升车”美誉的新品外形设计非常具有科技感。,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,1.混合动力汽车技术,.,XL1的车身侧面给人的感觉有一点未来战车的味道，车顶的线条向下延伸得非常顺畅，蝴蝶式的车门设计让造型本来已经十分炫目的XL1更加亮眼。仔细观察可见，可能是考虑到风阻系数的关系，XL1车身上并没有出现传统的后视镜，取而代之的是左右各一个摄像头。,.,国内自主品牌汽车比亚迪汽车混合动力凭借电池方面的强大研发实力，比亚迪率先推出了混合动力的比亚迪F3DM,是全球第一款上市的不依赖专业充电站的双模电动车。,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,1.混合动力汽车技术,.,比亚迪汽车该车在家用电源上慢充9h可充满，在燃油经济性上，调查显示90%的人每天用车不超过100KM,正常情况下，不需要启动发动机，纯电动状态就可满足日常出行，成本仅为燃油的1/4.,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,1.混合动力汽车技术,.,奇瑞汽车-混合动力奇瑞A5BSG是奇瑞开发的第一款混合动力车，采用具备怠速停机和启动功能的混合动力技术。当遇到红灯或者堵车时，发动机暂停工作，当车辆意识到驾驶员要起步时，通过BSG系统快速启动发动机，减少了发动机在怠速工作时的油耗和污染排放。,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,1.混合动力汽车技术,.,中华汽车、吉利集团、一汽集团、东风汽车江淮汽车、东南汽车、福田汽车、北汽集团、上汽集团,研发各自的新能源汽车。,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,1.混合动力汽车技术,新能源电动汽车是目前国际上最主流的低碳技术，要实现节能减排环保的目标不仅仅单纯发展新能源汽车；还要通过传统发动机技术升级、优化整车设计、采用轻量化材料等多种手段来全面提高汽车的节能减排水平。,.,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,1）废气涡轮增压技术2）可变气门正时技术3）汽油机缸内直喷技术及稀薄、分层燃烧技术4）柴油机多次喷射技术5）柴油机高压喷射技术（如：高压共轨燃油喷射技术等）6）可变气缸技术,.,发动机目前最具现实性的涡轮增压、可变气门和缸内直喷是发动机的三大流行新技术。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,.,(1)废气涡轮增压,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,用发动机排出的废气来驱动涡轮增压器一侧的叶轮。当叶轮越转越快时，另一侧的叶轮也在同步加速从而增大进入燃烧室的进气量，压缩空气会变热，进入燃烧室前要冷却，就是中冷（温度低的空气含氧量高）。,.,增压后能给燃烧室提供更多的空气，使燃烧更彻底、排放干净，另外在高海拔地区也能满足空气供给。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,缺点由于增压器由排出废气驱动，当发动机转速降低，可能无法驱动增压器，而且增压器还形成了进气阻力，这成了涡轮增压发动机的一大顽疾。,(1)废气涡轮增压,.,机械增压利用发动机曲轴运转提供动力，压缩空气进行工作。相比涡轮增压,机械增压没有动力迟滞，可是机械增压的实际动力效果没有涡轮增压来的迅猛强大，而且机械增压，在高速时消耗很多的发动机动力。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,.,(1)废气涡轮增压大众将机械和涡轮增压相结合,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,在低速下，由机械增压增大扭矩;在高速下利用涡轮增压提升进气压力。有计算机控制各自何时运转。双增压发动机系统很好的解决了机械增压系统燃油经济性差和涡轮增压系统低速涡轮迟滞问题。,但是，双增压系统结构复杂，制造成本高、不易与发动机匹配。,.,FSI意为燃油分层喷射，亦称“汽油缸内直喷”.是基于GDI（缸内直喷式发动机）的一种技术。,TSI:双增压为其最主要的特点，机械增压+涡轮增压+燃油分层直喷=TSI。这是一款双增压的燃油分层直喷发动机。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,(1)废气涡轮增压,.,(1)废气涡轮增压,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,大众将机械和涡轮增压相结合1.4LTSI双增压发动机获得了09年最佳发动机、最环保发动机。TSI是大众汽车开发的一套双增压系统，T代表涡轮增压（turbo)；S代表机械增压（Super-charger),I代表燃油直喷（Injection),.,(1)废气涡轮增压,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,宝马采用双涡轮增压技术宝马六缸双涡轮增压发动机采用了两个尺寸较小的涡轮增压器，进行并联，每个增压器负责3个汽缸，在整车动力性和发动机瞬间响应方面，双涡轮增压技术优势明显。,.,(2013年11月23日)广州车展上，比亚迪展出了一套未来将应用在自家高端SUVS7上的动力总成，其包括了一台2.0L涡轮增压发动机和一台6速湿式双离合变速器。,搭载于S7比亚迪2.0T+湿式双离合技术,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,.,2.0T发动机,搭载于S7比亚迪2.0T+湿式双离合技术,.,搭载于S7比亚迪2.0T+湿式双离合技术,.,这台2.0T发动机的最大功率为151kW-/5500rpm，最大扭矩为320Nm/1750-4500rpm。在技术装备上，它与现有的1.5T发动机相近。这台2.0T发动机同样采用铝合金缸体，搭载了现今主流的进、排气门双可变气门正时系统以及缸内直喷技术。,搭载于S7比亚迪2.0T+湿式双离合技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,.,此外，该发动机还应用了中空充钠气门（通过热传导，可以有效降低进气温度），为了减小发动机与变速器在动力传递过程中的振动，其还应用了双质量飞轮，同时发动机自身还通过双平衡轴技术来确保自身运转时的平稳。,搭载于S7比亚迪2.0T+湿式双离合技术,.,在近日的广州车展上，奇瑞展出了一台1.2L三缸涡轮增压发动机和一台CVT无级变速器(2013年11月23日),二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,2.汽车发动机节能新技术,.,这台1.2T发动机是奇瑞基于当今节能减排的大趋势所打造的高效动力系统，其最大功率133Ps(97kW)/5000rpm，最大扭矩212Nm/1750rpm，这样的参数表现几乎可以与大众的1.4T发动机（131Ps，220Nm）相媲美。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,.,奇瑞该发动机装备了当今主流的进、排气门可变气门正时系统以及缸内直喷技术。,.,奇瑞为了降低三缸发动机在运转平稳性方面的不足，还应用了平衡轴技术。此外，可变排量机油泵的使用也会提升发动机的整体效率，在排放方面，该发动机达到了欧5的标准。,.,可变气门配气机构的设计是对高速工况优化的，发动机容易在较高的转速下，获得较大的峰值功率。但在低速工况下，过大的重叠角则会使得废气过多的泻入进气岐管，吸气量反而会下降，气缸内气流也会紊乱，导致怠速不稳，低速扭矩偏低。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,（2）发动机可变配气技术,相反，如果配气机构只对低速工况优化，发动机就无法在高速下达到较高的峰值功率。所以传统的发动机都是一个折衷方案，不可能在两种截然不同的工况下都达到最优状态。,.,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,（2）发动机可变配气技术,.,【可变气门正时系统】,最新款的丰田轿车的发动机已普遍安装了VVTi系统。丰田的VVTi系统可连续调节气门正时，但不能调节气门升程。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,（2）发动机可变配气技术,.,可变气门升程技术本田VTEC,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,（2）发动机可变配气技术,.,可变气门升程技术本田VTEC,思域搭载的R18A单顶置凸轮轴发动机,只在进气门端应用可变气门升程技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,.,雅阁搭载的2.4升DOHC双顶置凸轮轴发动机,进、排气端均进行气门升程的调节,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,.,可变气门升程技术日产VVEL,应用车型：英菲尼迪G37、英菲尼迪FX50,2.发动机可变配气技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,.,VVEL连续可变气门升程技术的独特摇臂结构,可变气门升程技术日产VVEL,2.汽车发动机节能新技术,.,VVTi.丰田公司的智能可变气门正时系统。VTC:日产公司可变气门正时系统的技术。VANOS宝马公司可变凸轮轴控制技术。VTEC本田公司电子控制可变气门正时与举升系统。,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,.,使用可变配气系统的效果：,提高输出功率;提高低速转矩;改善起动性能;提高怠速稳定性;提高燃油经济性达15;降低排放。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,（2）发动机可变配气技术,.,电磁气门驱动:是利用电磁铁产生的电磁力驱动气门。,【电液气门驱动】电液气门驱动原理:是将气门与一个液压活塞相连接，通过电磁阀控制液压缸内高压和低压液体的流入和流出，从而控制液压活塞气门的运动。这种电液式无凸轮轴气门驱动系统，可使发动机的气门的正时、升程与速度连续变化。它既不需要凸轮也不需要弹簧，而利用压缩油液的弹性能，在气门的开启与闭合期间，使气门加速或减速，这就是液压摆或液压振动体的原理。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,（2）发动机可变配气技术,.,（3）缸内直喷（FSI）,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,对于一台汽油发动机来说，将汽油送入汽缸，并与空气混合，再使油气混合物充分燃烧才能获得强大的动力，因此油气混合技术也是发动机的关键之一。,.,（3）缸内直喷FSI普通的汽油机喷嘴装于进气歧管内，在喷油时进气道的气流与高挥发性的汽油混合很容易就形成了高质量的油汽混合气。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,但是从进气管到气缸仍有一段距离，从理论上讲我们踩油门之后会有很短的时间延时,高浓度的混合气才能到达气缸。另外现代汽车都采用了可变气门正时，进、排气门都具有开闭重合角，就是混合气进气的时候有很少一部分未经燃烧就直接从还未关闭的排气门排出，这也是造成了资源浪费。,.,（3）缸内直喷FSI缸内直喷技术一直是用在柴油机上。是柴油的物理特性决定的，柴油的沸点高、挥发能力很弱，较粘稠、流动性差，因此让其在缸外与空气进行充分的雾化形成混合气的难度非常高，所以柴油机不能像汽油机那样在缸外设置喷嘴。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,而内燃机在进行燃烧之前最佳的燃料状态是让燃料与空气充分的雾化，才能达到均匀、充分的燃烧。因此柴油机现阶段最佳的解决办法只能使用缸内直喷技术。,.,缸内直喷发动机，应用了稀薄燃烧技术，就是在正常工作情况下的空燃比要大于理论空燃比，混合气浓度比普通电喷发动机更低。混合气浓度降低了，那么经济性也随之提高，跑同样的路，应用稀燃技术的发动机就会更省油。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,（3）缸内直喷（FSI）,.,典型缸内直喷燃烧系统三菱缸内直喷分层充量燃烧系统丰田缸内直喷分层充量燃烧系统,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,（3）缸内直喷（FSI）,.,汽油喷射入活塞顶以后，可以向上运动到火花塞附近，在火花塞附近形成一个较浓的区域，有利于点火。当中心区域点燃以后，放出的热量要大大高于火花塞点火能量，因此就很容易引燃周边汽油浓度较小的区域实现稀薄燃烧。,稀薄燃烧稀薄燃烧汽油机是一个范围很广的概念，只要17，且保证动力性能，就可以称为稀薄燃烧汽油机。稀燃汽油机可分为两大类，一类是均质稀燃，另一类为分层稀燃。而分层稀燃又可分为：进气道喷射分层稀燃方式和缸内直喷分层稀燃方式。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,（4）分层燃烧技术,.,（5）多电极火花塞及双火花塞当空燃比大于理论空燃比时，由于混合气浓度降低，那么汽油的发火性也会降低。通俗的说汽油就不那么容易被点燃。因为火花塞的点火能量有限。如果要在这种情况下顺利点火，就必须提高火花塞的点火能量。通常提高火花塞点火能量有两种做法：一种是使用多电极火花塞，另一种是使用双火花塞。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,.,（6）废气再循环(EGR)系统用于降低废气中的氧化氮(NOX)的排出量。氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应，发动机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件，在强制加速期间更是如此。大量的氮氧化物形成光化学烟雾，造成眼睛疼痛，呼吸困难，长期呼吸会呼吸器官疾病和癌症。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,.,（6）废气再循环(EGR)系统,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,当发动机在负荷下运转时，EGR阀开启，使少量的废气进入进气歧管，与可燃混合气一起进入燃烧室。怠速时EGR阀关闭，几乎没有废气再循环至发动机。,汽车废气是一种不可燃气体(不含燃料和氧化剂)，在燃烧室内不参与燃烧。它通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力，以减少氧化氮的生成量。进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加。,.,（7）增压汽油机,存在的主要问题：汽油机增压后，压缩终点和温度都加大，爆燃倾向加剧，热负荷更加严重。若燃料辛烷值不提高，就必须采取降低压缩比，推迟点火等相应措施，其结果会导致热效率的下降。此外，汽油机增压同样存在低速转矩特性和加速性能下降的问题。,2.汽车发动机节能新技术,二、目前重点开发、推广的汽车节能技术,可采取的措施：电子可变涡轮喷嘴环截面控制、电控增压压力控制等技术的应用可以有效改善低速转矩特性和动态特性；电控燃油喷射技术，实现了定时和转矩特性（油量特性）的优化；特别是电控爆燃控制、电控废气再循环控制以及增压中冷