汽车新能源(详细)

重庆交通大学教师备课本课程名称：汽车新能源与节能技术授课对象：交通运输专业开课单位：交通运输学院教研室：载运工具与运用工程教师姓名：邵毅明2008年8月30日校训严谨求实团结进取教风敬业精业善教善育工作作风为公唯实勤勉高效学风勤学勤思求真求新《汽车新能源与节能技术》课程教案首页学生专业班级交通运输专业(（汽车服务专业方向）2005级学时数48教学目的通过本课堂学习，使学生掌握汽车节能的基本概念、评价指标、影响汽车能耗的主要因素以及汽车节能的主要途径，运用所学知识分析和掌握最新的汽车节能技术及其基本原理，为今后从事汽车运输企业管理、汽车技术服务等方面的工作打下坚实的基础。教学内容第一章概述第二章替代能源汽车第三章汽车发动机节能技术第四章汽车底盘节能技术第五章汽车车身节能技术第六章汽车燃油、润滑油合理选用第七章汽车运用节能。教学重点主要替代能源的理化特性及其对汽车性能的影响，发动机主要节能技术的基本结构及其工作原理，汽车底盘主要节能技术的基本结构及其工作原理，汽车车身节能的主要措施及发展方向，合理选择燃油、润滑油节能的原理及其正确的选用方法，汽车运用节能的主要原理及主要措施。教学难点主要替代能源的理化特性及其对汽车性能的影响，发动机主要节能技术的基本结构及其工作原理，汽车底盘主要节能技术的基本结构及其工作原理，汽车运用节能的主要原理及主要措施。教学进程按照教学内容安排教学进程教学方法多媒体与板书相结合、启发引导式教学教具多媒体、激光笔课后总结作业备注：教学进程一栏可根据教学内容的多少自定页数《汽车新能源与节能技术》课程教案----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------第一章概述教学目的和要求：理解汽车节能的现状及发展趋势，汽车节能的重要意义，掌握汽车节能有关的基本概念、汽车节能评价指标、影响汽车能耗的主要因素和节能的基本途径。本章重点：汽车节能的基本概念、汽车节能评价指标、影响汽车能耗的主要因素和节能的基本途径。本章难点：教学时数：4学时教学内容要点：第一节能源的概念、分类与度量一、能源的概念与特点能源：是指人类取得能量的来源，是可以直接或通过转换提供人类所需有用能的资源。能源具有以下的特点：1、能源形式在一定条件下可以互相转换。2、能源在开采、提炼或加工、使用以及废料处理过程中存在不同程度的污染。3、化石燃料类能源如汽油、天然气等在储存过程中存在泄漏和危及安全等问题。二、能源的分类1、按能源的来源可分为太阳能、地球自身能和天体引力能。2、按在自然界中的存在方式可分为一次能源、二次能源。3、按被社会利用情况可分为被大规模使用的常规能源、正在积极研究开发、推广的新能源。4、按能否自然得到补充可分为再生能源、非再生能源。5、按使用中对环境的影响可分为清洁型能源，非清洁型能源。三、能源的单位与度量我国能源的单位主要有焦（J）、千瓦小时（kW.h）。我国规定以煤当量（又称标准煤）作为能源的统一度量单位。有些国家使用油当量作为能源的统一计量单位。1kg标准煤的热当量=0.7kg标准油的热当量值。第二节节能概述一、节能的定义、本质、任务（一）节能的定义节能是指在保证能够生产出相同数量和质量的产品，或者获得相同经济效益，或者满足相同需要，达到相同目的的前提下的能源消耗量下降。根据节能工作或研究涉及的范围，节能有狭义节能和广义节能之分。（二）节能的实质节能的实质是提高能源的利用效率。必须澄清以下观点：是否采用代用能源或者新能源就是节能？是否节油就是节能？（三）节能的任务1、我国目前节能工作存在的主要问题1）对节能重要性认识不足，节能优先的方针没有落到实处。2）节能法律法规不完善。3）缺乏有效的节能激励政策。4）尚未建立适应市场经济体制要求的节能新机制。5）节能技术开发和推广应用不够。6）节能监管和服务机构能力建设滞后。2、节能目标二、汽车节能的评价指标与方法（一）汽车节能的定义汽车节能是指汽车在完成相同运输任务（运量或周转量）前提下的燃料或储能的消耗量下降。（二）汽车节能的评价指标绝对指标：kg,t相对指标：、、、三、汽车节能的发展20世纪70年代的汽车节能工作状况:节能在我国还没有得到真正足够的重视。20世纪80年代的节能发展状况:开始从驾驶操作、车辆保养、节油器等方面研究节能。20世纪90年代至今的节能发展状况:我国的节能工作纳入了法制化的轨道，在汽车节能新技术、节能管理等方面得到很大发展，但汽车在动力性与经济性指标上与国外产品尚有一定差距。近期节能环保汽车的发展趋势：多元化发展、多种技术相互融合、阶段性不均衡发展、强强联合、政府扶持。四、汽车节能的重要性(一)汽车节能的必要性据推测，全世界石油的储藏量约为3000亿吨，其中600亿吨已经开采，1000亿吨已被探明。20世纪7O年代末期，全世界石油的年总产量为33亿吨，目前已经增长到5O亿吨。照此计算，以探明的石油仅能开采2O年左右。近年，我国道路条件得到了较大的改善，汽车保有量也迅速增长(见图1-2)，显然全社会由于汽车完成的公路运输总量会明显增加，同时对石油燃料的需求也将巨增。(二)汽车节能的可行性汽车节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针。我国高速公路网形成，乡村公路，公路客货运输量和汽车保有量均迅速不断地增长，因此，我国汽车运输需求的能源数量将不断激增，而我国的石油资源远远不能满足其需要我国汽车技术的平均水平低于世界发达国家，机动车燃油经济性水平比欧洲低25%，比日本低20%，比美国整体水平低10%；载货汽车百吨公里油耗7.6升，比国外先进水平高1倍以上。第三节影响汽车能耗的主要因素与节能的主要途径一、影响汽车能耗的主要因素1、汽车的结构方面：发动机传动系汽车总质量汽车的外形轮胎。2、汽车的使用方面：行驶车速、挡位选择挂车的选用正确的保养与调整。3、新能源技术方面：电能太阳能混合动力能源等新能源汽车。二、汽车节能的主要途径车辆技术方面的主要节能途径与措施道路辅助设施及汽车维修方面的主要节能途径与措施汽车运用方面的主要节能途径与措施思考题：1、试述节能与国家发展的关系？2、目前国家新出台的节能政策有那些？3、目前汽车节能技术推广应用中存在的有利和不利的因素有那些？4、目前轿车、商用车的发动机比油耗和百公里油耗范围是多少？5、你认为今后汽车节能有新途径吗？为什么？第二章替代能源汽车教学目的和要求：理解天然气、液化石油气、氢气和醇类燃料的理化特性、天然气汽车和液化石油气汽车的主要类型、主要组成部分的结构及基本工作原理，醇类燃料在发动机上的燃用方式、醇类燃料在发动机上的参数选择、醇类燃料在汽车上的应用及面临的技术难题，氢的制取与储存，电动汽车的发展优势以及所面临的问题、蓄电池的主要性能特点、电动机的主要特性以及电动汽车基本结构及其工作原理，燃料电池电动汽车的组成及主要性能特点。掌握天然气汽车、液化石油气汽车、醇类燃料汽车、氢燃料汽车的性能评价。本章重点：天然气汽车和液化石油气汽车主要组成部分的结构及基本工作原理，天然气、液化石油气、氢气和醇类燃料的理化特性有其对汽车性能的影响，掌握天然气汽车、液化石油气汽车、醇类燃料汽车、氢燃料汽车的性能评价。本章难点：电控喷气系统的组成及工作原理，液化石油气汽车蒸发调压器的结构及工作原理、不同工况下混合气浓度的实现，电动汽车基本结构及其工作原理，混合动力汽车的主要工作过程。教学时数：10学时教学内容要点：第一节天然气汽车一、天然气汽车概述天然气汽车主要成份是甲烷，其主要理化特性见表2-1二、天然气汽车的类型（一）按储存天然气的压力和形态分类1、压缩天然气汽车天然气以高压气态储存，工作时经降压、计量和混合后进入气缸。2、常压天然气汽车天然气以常压气态储存，但运输存储不便，且存在安全隐患，基本被淘汰。3、液化天然气汽车天然气以液态储存，其体积仅为标准状况下的1/6254、吸附天然气汽车（二）按燃料的组成与应用分类1、单燃料汽车2、CNG-汽油两用燃料汽车3、CNG-柴油双燃料汽车（三）按燃料供给的方式分类（1）机械控制式天然气汽车（2）机电联合控制式天然气汽车（3）电控式天然气汽车（开环和闭环）三、压缩天然气汽车（一）压缩天然气供气专用部件结构及原理1、负压输出的减压调节器基本原理：高压天然气经过天然气滤清器后，进入到常闭式高压电磁阀，以控制供、断天然气。在电磁线圈未通电时，电磁铁芯在回位弹簧的作用下，将先导阀的小孔密封，继而推动先导阀将O形密封圈压在阀座上，通道全部关闭。当电磁阀通电时，由于电磁铁的磁力较小，不能直接把主通道打开，只能先打开先导阀的小孔，这时高压腔的高压气通过小孔流到低压腔，使高低压腔压差减小，然后电磁铁芯通过连接销，将先导阀一起提起，打开主通道。一级减压阀在未通入高压气体时，在压力弹簧的作用下，使膜片向下运动，带动杠杆转动，使阀芯与阀口保持一定间隙，阀口处于常开状态。当通入高压气体时，减压室的压力逐步增高，气体作用在膜片下方的压力克服弹簧的弹力，使膜片向上动作，从而带动杠杆转动，使阀口关闭。当减压室的气体向二级阀输出后，压力降到额定输出压力以下时，在压力弹簧的作用下又使阀口打开，如此反复，使一级减压阀出口压力稳定在0.35～0.4MPa内。二级减压阀的阀口也处于常开状态，高压天然气经过一级减压后进入二级减压室，此时二级减压室内的压力逐步升高，达到额定输出压力时，气体作用在膜片上方的压力克服扭簧的弹力，使膜片向下动作，从而带动杠杆转动，使二级减压阀阀口关闭。当减压室的气体向三级阀输出后，压力降到额定输出压力以下时，在扭簧的作用下又使阀口打开，如此反复，使出口压力稳定在0.15～0.19MPa内。三级减压阀的阀口处于常闭状态，阀的开闭由发动机进气真空度控制，输出压力可通过压力弹簧的预紧力进行调节。当阀室内真空度为零时，在压力弹簧的作用下，阀口处于关闭状态。当阀室处于负压时，由于膜片上方与大气相通，膜片两边出现压力差，膜片向阀里运动，带动杠杆克服弹簧压力，使阀口打开供气。当减压室负压减小时，在压力弹簧作用下，阀口又处于关闭状态，如此反复，就使减压阀出口压力稳定在一个数值内。2、文丘里管结构混合器基本原理：文丘里管安装在空气滤清器与化油器之间。一方面要使喉管处产生真空度来调节减压调节阀的天然气流量，另一方面又要将天然气与空气均匀混合。混合器喉径过大，真空度小，不灵敏；过小，吸人空气量少，影响空燃比，发动机功率下降。通气小孔总截面积应与天然气进气道截面积相匹配。3、正压输出的减压调节器1）一级减压器2)二级减压器3）三级减压器基本原理：每级减压器由进气阀、减压室及阀门开闭调节装置、出气阀等组成。本级出气阀为下一级减压室的进气阀。高压气体由进气阀进入减压室，体积膨胀，当气体作用于膜片组的推力与进气阀门开启力相等时，进气阀又被关闭，使减压室压力不再增高，以达到减压的目的。等气体从出气阀流出时，减压室压力降低，气体对膜片组的作用力小于进气阀门开启力，进气阀又被打开，如此周而复始，使本级减压室压力稳定在额定压力，以达到减压的目的。4、比例调节器工作原理：当发动机起动运行时，发动机进气歧管产生真空，混合器气室B的空气通过管道E进入发动机化油器进气管；气室B产生真空，而气室A与大气相通，混合器膜片在大气的压力作用下克服膜片组的重力和混合器弹簧的弹力上行，打开天然气进气管和混合器空气阀座，天然气和空气通过混合器进入发动机，发动机开始工作。混合器膜片根据发动机化油器进气管的真空度变化上下运动，天然气进气管开度的大小也随着变化，从而向发动机提供不同数量的天然气，与空气形成空燃比合理的混合气。（二）压缩天然气-汽油两用燃料汽车此汽车就是将原来的燃料供给系统保留不变，增加一套“车用压缩天然气装置”。改装后既可以使用汽油，又可以使用压缩天然气。（三）电控喷射天然气汽车1、电控喷气形式2、电控喷气系统的组成及工作原理1）HSV型电控气