(完整版)汽车新能源运用技术项目四
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阿特金森发动机巧妙地只用一个飞轮带曲柄连杆机构实现了四个冲程。阿特金森发动机的特点是可以通过推 迟进气门关闭，在压缩冲程从进气门排出部分燃气，减少进气量。
现代阿特金森循环发动机(ATkinson Cycle Engine)使用电子控制装置和进气阀定时装置，使燃烧在气缸中的 油/气混合物的体积膨胀得更大，借此让动力装置能更高效地利用燃油。
2.阿特金森循环发动机的工作原理 阿特金森循环发动机其实并不需要在普通发动机上做太大修改，只是改变气门开闭的时机。普通汽车发动机 是基于所谓奥托循环的，它包括吸气、压缩、做功和排气四个冲程。在奥托循环发动机里，在吸气行程中油气混 合物被吸入气缸，当活塞到达下止点后，进气门关闭，油气混合物被封闭在气缸中，在压缩和做功行程中分别被 压缩和点燃。这样，膨胀比几乎等于发动机的压缩比，很难提高。与此相对照地，在阿特金森循环中，在活塞到 达下止点后上升时，进气门仍然打开，这样有一部分混合气体被推回到进气歧管，进而提高了爆炸的膨胀比，利 于提高燃油效率。
3.阿特金森循环发动机的缺点
二、混合动力汽车的主要动力组件
1.发动机 混合动力汽车可以广泛地采用四冲程内燃机(包括汽油机和柴油机)、二冲程内燃机(包括汽油机和柴油机)、 转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。利用它们各自的优势，可以构成不同特点的混合动力系统。 2.驱动电动机 混合动力汽车的电动机可以选择直流电动机、交流异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机等。随着 混合动力汽车的发展，直流电动机已经很少采用，多采用交流异步电动机和永磁同步电动机，开关磁阻电动机的 应用也得到重视，还可以采用特种电动机作为混合动力汽车的驱动电动机，例如轮毂电动机。 3.蓄电池 混合动力汽车常用的动力蓄电池包括飞轮蓄电池、超级电容、电化学蓄电池、燃料蓄电池、储能器和锌空气 蓄电池等。蓄电池一般是作为混合动力汽车的辅助能源，只有在起动发动机或电动机辅助驱动时才使用。 4.动力分配装置 在并联和混联系统中，机械的动力分配装置是耦合发动机和电动机功率的关键部件。它不仅具有很大的机械 复杂性，而且直接影响整车控制策略，因而成为混合动力系统开发的重点和难点。目前采用的动力复合方式有转 矩复合、速度复合和双桥动力复合。
四、混合动力汽车的发动机
为了让读者更好地了解混合动力汽车的发动机，下面将主要介绍阿特金森循环技术。 在混合动力电动汽车上，热力发动机又被称为混合动力单元。在并联混合动力电动汽车上，混合动力单元通 过传动轴驱动车轮，同时电动机也承担一部分功能，因而使得混合动力单元能够采用尺寸更小、效率更高的热力 发动机。在串联混合动力电动汽车上，混合动力单元驱动一台发电机产生电能，由于汽车的行驶与发动机没有直 接的联系，因此混合动力单元也能够采用小型高效的发动机，且其运行工况可以固定于较小的高效率区。 1.阿特金森循环发动机的定义 阿特金森循环是一种1882年由James Atkinson发明的内燃机形式。 阿特金森循环发动机提高了效率，现阶段用在某些混合动力车辆上。图 4-2为阿特金森循环发动机主要部件。
通过在混合动力汽车上使用电动机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保 持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。混合动力汽车就是在纯电动汽车上加装一套内燃机，其 目的是减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。
混合动力汽车的燃油经济性能高，而且行驶性能优越。混合动力汽车的发动机要使用燃油，而且在起步、加 速时，由于有电动机的辅助，可以在起动的瞬间产生强大的动力，因此，车主在享受更强劲的起步、加速的同时， 还能实现较高水平的燃油经济性。
三、混合动力汽车的智能控制系统
发动机和混合动力系统都分别有各自的ECU和控制软件，将它们集成在混合动力车辆中后，利用CAN总线将它 们连接起来，实现信息共享和统一指挥。实现了当混合动力系统工作时，发动机按混合动力系统的指Biblioteka Baidu工作。当 混合动力系统关闭或有故障时，发动机按加速踏板指令工作。
混合动力汽车的控制系统有以下的功能： 1)使混合动力汽车的动力性能能够达到或接近现在内燃机汽车的水平。 2)最大限度地发挥电动机驱动的辅助作用，使混合动力汽车的燃油消耗量尽量降低，实现发动机的节能化。 3)实现多能源控制，混合动力汽车关键的控制技术，是对内燃机驱动系统和对电动机驱动系统实现双重控制。 发动机与电动机动力系统应进行最有效的组合和实现最佳的匹配。 4)在环保方面，达到“超低污染”的环保标准。 5)操作装置和操纵方法继承或沿用内燃机汽车主要操作装置和操纵方法。 在保证车辆动力性能情况下，使发动机动力性适中，保证电力驱动系统发挥最大效率。既能满足车辆对动力 性能的要求，以接近内燃机汽车的动力性水平，又能降低燃料消耗和减少排放。因此，必须经过动力匹配计算和 优化设计来选择所需的发动机。
任务一 混合动力汽车的结构 任务二 混合动力汽车分类和工作原理
任务一 混合动力汽车的结构
一、混合动力汽车的定义
混合动力汽车(Hybrid Electrical Vehicle，HEV)是指同时装备两种动力来源——热动力源(由传统的汽油机 或者柴油机产生)与电动力源(电池与电动机)的汽车。
广义上说，混合动力汽车是指拥有至少两种动力源，使用其中一种或多种动力源提供部分或者全部动力的车 辆。但是，在目前实际生活中，混合动力汽车多采用传统的内燃机和电动机作为动力源，通过混合使用热能和电 力两套系统开动汽车。使用的内燃机既有柴油机又有汽油机，因此可以使用传统汽油或者柴油，也有的发动机经 过改造使用其他替代燃料，例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等。
在常规奥托发动机做功冲程完成后，封闭在气缸内的气体压力仍然有300～500kPa。在排气冲程中，这部分气 体的热量白白地排放到大气中。如果提高做功行程的做功量，在膨胀行程末，气缸内的压力降为稍高于大气压， 再将排气气门打开，则会提高燃油效率，这种工作循环被称之为阿特金森循环，具有这种循环的发动机被称之为 阿特金森循环发动机。
现代阿特金森循环发动机(ATkinson Cycle Engine)使用电子控制装置和进气阀定时装置，使燃烧在气缸中的 油/气混合物的体积膨胀得更大，借此让动力装置能更高效地利用燃油。
2.阿特金森循环发动机的工作原理 阿特金森循环发动机其实并不需要在普通发动机上做太大修改，只是改变气门开闭的时机。普通汽车发动机 是基于所谓奥托循环的，它包括吸气、压缩、做功和排气四个冲程。在奥托循环发动机里，在吸气行程中油气混 合物被吸入气缸，当活塞到达下止点后，进气门关闭，油气混合物被封闭在气缸中，在压缩和做功行程中分别被 压缩和点燃。这样，膨胀比几乎等于发动机的压缩比，很难提高。与此相对照地，在阿特金森循环中，在活塞到 达下止点后上升时，进气门仍然打开，这样有一部分混合气体被推回到进气歧管，进而提高了爆炸的膨胀比，利 于提高燃油效率。
3.阿特金森循环发动机的缺点
二、混合动力汽车的主要动力组件
1.发动机 混合动力汽车可以广泛地采用四冲程内燃机(包括汽油机和柴油机)、二冲程内燃机(包括汽油机和柴油机)、 转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。利用它们各自的优势，可以构成不同特点的混合动力系统。 2.驱动电动机 混合动力汽车的电动机可以选择直流电动机、交流异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机等。随着 混合动力汽车的发展，直流电动机已经很少采用，多采用交流异步电动机和永磁同步电动机，开关磁阻电动机的 应用也得到重视，还可以采用特种电动机作为混合动力汽车的驱动电动机，例如轮毂电动机。 3.蓄电池 混合动力汽车常用的动力蓄电池包括飞轮蓄电池、超级电容、电化学蓄电池、燃料蓄电池、储能器和锌空气 蓄电池等。蓄电池一般是作为混合动力汽车的辅助能源，只有在起动发动机或电动机辅助驱动时才使用。 4.动力分配装置 在并联和混联系统中，机械的动力分配装置是耦合发动机和电动机功率的关键部件。它不仅具有很大的机械 复杂性，而且直接影响整车控制策略，因而成为混合动力系统开发的重点和难点。目前采用的动力复合方式有转 矩复合、速度复合和双桥动力复合。
四、混合动力汽车的发动机
为了让读者更好地了解混合动力汽车的发动机，下面将主要介绍阿特金森循环技术。 在混合动力电动汽车上，热力发动机又被称为混合动力单元。在并联混合动力电动汽车上，混合动力单元通 过传动轴驱动车轮，同时电动机也承担一部分功能，因而使得混合动力单元能够采用尺寸更小、效率更高的热力 发动机。在串联混合动力电动汽车上，混合动力单元驱动一台发电机产生电能，由于汽车的行驶与发动机没有直 接的联系，因此混合动力单元也能够采用小型高效的发动机，且其运行工况可以固定于较小的高效率区。 1.阿特金森循环发动机的定义 阿特金森循环是一种1882年由James Atkinson发明的内燃机形式。 阿特金森循环发动机提高了效率，现阶段用在某些混合动力车辆上。图 4-2为阿特金森循环发动机主要部件。
通过在混合动力汽车上使用电动机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保 持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。混合动力汽车就是在纯电动汽车上加装一套内燃机，其 目的是减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。
混合动力汽车的燃油经济性能高，而且行驶性能优越。混合动力汽车的发动机要使用燃油，而且在起步、加 速时，由于有电动机的辅助，可以在起动的瞬间产生强大的动力，因此，车主在享受更强劲的起步、加速的同时， 还能实现较高水平的燃油经济性。
三、混合动力汽车的智能控制系统
发动机和混合动力系统都分别有各自的ECU和控制软件，将它们集成在混合动力车辆中后，利用CAN总线将它 们连接起来，实现信息共享和统一指挥。实现了当混合动力系统工作时，发动机按混合动力系统的指Biblioteka Baidu工作。当 混合动力系统关闭或有故障时，发动机按加速踏板指令工作。
混合动力汽车的控制系统有以下的功能： 1)使混合动力汽车的动力性能能够达到或接近现在内燃机汽车的水平。 2)最大限度地发挥电动机驱动的辅助作用，使混合动力汽车的燃油消耗量尽量降低，实现发动机的节能化。 3)实现多能源控制，混合动力汽车关键的控制技术，是对内燃机驱动系统和对电动机驱动系统实现双重控制。 发动机与电动机动力系统应进行最有效的组合和实现最佳的匹配。 4)在环保方面，达到“超低污染”的环保标准。 5)操作装置和操纵方法继承或沿用内燃机汽车主要操作装置和操纵方法。 在保证车辆动力性能情况下，使发动机动力性适中，保证电力驱动系统发挥最大效率。既能满足车辆对动力 性能的要求，以接近内燃机汽车的动力性水平，又能降低燃料消耗和减少排放。因此，必须经过动力匹配计算和 优化设计来选择所需的发动机。
任务一 混合动力汽车的结构 任务二 混合动力汽车分类和工作原理
任务一 混合动力汽车的结构
一、混合动力汽车的定义
混合动力汽车(Hybrid Electrical Vehicle，HEV)是指同时装备两种动力来源——热动力源(由传统的汽油机 或者柴油机产生)与电动力源(电池与电动机)的汽车。
广义上说，混合动力汽车是指拥有至少两种动力源，使用其中一种或多种动力源提供部分或者全部动力的车 辆。但是，在目前实际生活中，混合动力汽车多采用传统的内燃机和电动机作为动力源，通过混合使用热能和电 力两套系统开动汽车。使用的内燃机既有柴油机又有汽油机，因此可以使用传统汽油或者柴油，也有的发动机经 过改造使用其他替代燃料，例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等。
在常规奥托发动机做功冲程完成后，封闭在气缸内的气体压力仍然有300～500kPa。在排气冲程中，这部分气 体的热量白白地排放到大气中。如果提高做功行程的做功量，在膨胀行程末，气缸内的压力降为稍高于大气压， 再将排气气门打开，则会提高燃油效率，这种工作循环被称之为阿特金森循环，具有这种循环的发动机被称之为 阿特金森循环发动机。