第8章 新型发动机与新能源汽车

1、第八章新型发动机与新能源汽车第一节新型发动机一、燃气涡轮发动机汽车燃气轮机的工作原理如图1-8-2 所示。特点是:由于无往复运动件,动平衡性及起动性良好。由于转速很高其升功率高而转矩特性好。但加速性较差,且不能利 用发动机制动,突然减荷时还可能超速。简化了润滑系统并减少了润滑油消耗。可燃用所有燃料,且有害排放较少,但经济性稍差。二、斯特林发动机优点是:可燃用多种燃料。有效热效率几乎与柴油机相当。排放及噪声明显低于活塞式内燃机。输出转矩均匀,运转平稳,超负荷能力较大。工作可靠,使用寿命长,润滑油消耗率低。三、陶瓷发动机 用以制造发动机零件的陶瓷材料如表1-8-1 所示。虽然陶瓷材料韧性差且易碎,

2、但由于其耐热性与耐磨性很高,绝热性能较好,倘若将其涂覆在燃烧室、汽缸壁及活塞表面,即可省略冷却系统而大幅度提高发动机热效率。第二节新能源汽车一、CNG / LPG 燃气汽车1 车用燃气(CNG / LPG)目前燃气汽车所用燃料主要是压缩天然气(CNG)和液化石油气(LPG)两种,其理化性能如表1-8-2 所示。(1)车用燃气的成分与性质： 沸点、密度、颜色、味道和毒性。自燃温度、理论混合气和热值。抗爆性。特点：减少有害物质排放,延长发动机的使用寿命。缺点是:汽车的自重和使用成本, 充气的续驶里程较短。动力性能有所下降究其原因是: 由于要兼顾燃用汽油时压缩比偏低。 影响其充气效率。恢复燃气发动机

3、动力性的常用措施有:采用单燃料CNG/ LPG 燃气发动机。 采用液态CNG/ LPG 缸内直喷方式。(2)车用CNG/ LPG 的预处理车用CNG在使用前必须经过脱水、脱烃、脱硫的净化干燥预处理(简称为三脱)车用LPG 则必须限制其饱和蒸气压，确保高温使用安全并确保发动机冷起动性能。2 燃气汽车的分类(1)根据燃料种类及储存状态燃气汽车可分为天然气汽车(NGV) 与石油气汽车(LPGV)两类。 根据其储存状态还可分为:低压天然气汽车(NGV)。 压缩天然气汽车(CNGV)。 液化天然气 (LNGV)。 吸附天然气(ANGV)。 (2)根据汽车所用燃料的数量和形式,燃气汽车可分为单燃料、两用燃

4、料和混合燃料三种。其中,单燃 料燃气汽车只能燃用CNG、LNG 或LPG。两用燃料燃气汽车既可以燃用燃气CNG、LNG 或LPG 也可以燃用汽油。可以单独燃用柴油,也可以用柴油引燃后单独燃烧CNG、LNG 或LPG。 (3)根据燃气系统的结构类型燃气汽车可分为机械式和电控式两类,(4)根据燃气系统的点火方式(5)根据发动机进气是否增压3 燃气汽车的基本结构燃气汽车供气系统的总体布置及元件构成随车型而不同。除单燃料燃气发动机外,两用燃料或混合燃料燃气发动机的基本组成,除了原有的供油系统外,通常还包括储气、供气及油气转换三个子系统。二、电动汽车优点:在行驶过程中几乎无排放污染。 不仅能源利用率高,

5、而且所使用的电能还可以通过各种方法获得,因而有效热效率高而可实现节能。 振动及噪声较小,且结构简单,维修使用方便。缺点:一次充电行驶里程较短(仅为汽油机汽车的1/70)。 制造成本较高,其中特别是高能蓄电池价格昂贵。 充电时间较长。电动汽车的结构由车载蓄电池、控制器及电动机等构成(图1-8-5)。1 电动汽车的车载蓄电池 目前所用的电动汽车仍使用着普通蓄电池(例如使用铅蓄电池的占60 7%,使用镍镉蓄电池的占28 5%,使用其他蓄电池的占10%)。但可以肯定,随着蓄电池技术的迅速发展,必将在不远的将来一定会有功率更大、电压更高、成本更低、毒性更小、使用寿命更长且易于回收的车用蓄电池装备于电动汽

6、车,从而使电动汽车最终替代现有的燃油汽车。2 电动汽车的驱动电机及控制系统使用交流异步电动机的电动汽车,其驱动控制系统如图1-8-6 所示。三、复合双动力汽车 当前电动汽车储能不足而使其一次充电行驶里程较短、充电时间较长。为此出现了在电动汽车结构上并装有内燃机的复合双动力汽车(属于内燃机汽车与电动汽车之间的过渡车型)。它既能减少汽车的排放污染,又可延长一次充电续驶里程。 这种汽车的驱动方式有两种,一种是并联型另一种是串联型(将蓄电池与内燃机串联,图1-8-7),四、太阳能汽车 利用太阳能产生动力的方法有两种,一种是将太阳辐射能直接转变为热能,然后再由热能转变为机械能或电能。如太阳能涡轮机、太阳

7、能斯特林发动机等;另一种则是利用硅电池直接将太阳辐射能转变为电能。如太阳能电动汽车。目前的太阳能汽车大多采用后一种方法, 它由硅电池组构成汽车的供电系统,以直接向蓄电池充电,再由蓄电池通过电动机驱动汽车。优点是:将太阳能转变为电能的转换效率最高(达20%)。 用硅片制造太阳能电池不仅易于制造,而且使用寿命长、质量轻。第八章新型发动机与新能源汽车思考题 (一)1 试述燃气轮机发动机的基本结构原理。它有哪些优缺点?2 试述斯特林发动机的基本结构原理。它有哪些优缺点?3 为什么说CNG/ LPG 燃气是目前最有可能替代石油的绿色代用燃料?4 车用燃气CNG/ LPG 的主要成分是什么? 其主要理化性能有哪些?5 为什么车用燃气CNG/ LPG 还要经过三脱(脱水、脱硫、脱烃)净化处理?6 试述CNG/ LPG 燃气汽车的分类。7 试述CNG/ LPG 燃气汽车结构的发展过程。如何估价CNGV 和LPGV 的发展前景?第八章新型发动机与新能源汽车思考题 (二)8 何谓陶瓷发动机? 陶瓷材料有几种?9 试述电动汽车的基本结构原理。它与普通电瓶车的区别是什么?10 如何认识电动汽车从兴到衰,到再度兴