单元四汽车与环境保护-汽车文化教学课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单元四,汽车与环境保护,单元四,学习目标,知识目标,正确描述汽车未来的发展方向,简单描述电动汽车、混 合动力汽车的基本构造 与原理；,2.,正确描述汽车排放污染物的生成和危害，简单描述汽车噪声及其危害；,3.,正确描述汽车排放与噪声的控制方法。,能力目标,会获取汽车环保、节能方面的最新知识。,学习目标知识目标,汽车与环境保护,1.,汽车的未来,2.,汽车公害,汽车与环境保护1.汽车的未来2.汽车公害,汽车的未来,1.1,我国新能源汽车产业化发展技术路线,电动汽车,燃料电池电动汽车,混合动力电动汽车,节能环保新技术,1.2,1.3,1.4,1.5,汽车的未来1.1我国新能源汽车产业化发展技术路线电动汽车燃料,1.1,节能,环保新技术,为了应对能源短缺和环境污染对全球经济和人们生存环境的挑战,促进汽车产品技术 进步、保护环境、推进能源节约和可持续发展,全球各大汽车公司均制订了其新能源车的 发展战略，确定了发展新能源车的近期、中期和远期目标。,这些发展战略既凸显了各大汽车公司各自的技术特色，又与当今车坛新能源车的发展 方向相吻合。,(1),优化内燃机。,喷雾引导式汽油直喷技术。,涡轮增压汽油直喷发动机。,复合燃烧系统,(CCS,，,Combined Combustion System),。,柴油机,Bluetec,技术。,汽车的未来,1.1 节能环保新技术 为了应对能源短缺和环境污染对全,(2),替代能源。面对能源和环保两大挑战，全球汽车制造商和燃料供应商一起进行两方面的主要研究，一是改善传统化石燃料的硫化物和芳香烃含量，二是开发替代能源。在众 多替代能源中，利用生物原料生产的生物燃料受到业界重视，产业前景光明。,压缩天然气,(CNG),。,天然气制油,(GTL),。,二甲醚,(DME),。,液化石油气,(LPG),。,乙醇汽油。,生物柴油和阳光燃油。,(3),混合动力。从技术上讲，混合动力车是指使用两种动力源的汽车，涉及“机,电”和“电,电”两大技术领域。,多数混合动力装置是将内燃机、电机和能量储存装置,(,蓄电池,),结合在一起，称作机,电 混合动力。随着氢能的开发和利用，出现了由燃料电池和蓄电池组成的电,电混合动力。,汽车的未来,(2)替代能源。面对能源和环保两大挑战，全球汽车制造,近年来，也研发出使用内燃机和超级电容器、燃料电池和超级电容器、超级电容器和蓄电池、内燃机和液压蓄能器组合的混合动力车型。,在混合动力车系统中,根据电机输出功率在整个系统输出总功率中占的比重,(,又称混合度,),，可细分为以下四类：,微混合动力,(Micro Hybrid),系统。,轻度混合动力,(Mild Hybrid),系统。,中度混合动力,(Medium Hybrid),系统。,重度,/,完全混合动力,(Full Hybrid),系统。,双模式混合动力系统,内燃机和超级电容器混合动力。,插电式混合动力车,内燃机和液压蓄能器混合动力。,(4),氢能源。氢是一种无味、无色的气体。在所有的分子结构中，氢的质量能量最高,(,是天然气的,2.2,倍，汽油的,3,倍,),。氢气的全球年产量约为,2250,亿立方米，以能源等量计，其产量仅占全球基础能源的,1.5%,。,汽车的未来,近年来，也研发出使用内燃机和超级电容器、燃料电池和超,因而，开发氢能源车,(,燃料电池车和氢发动机车,),前景广阔。,燃料电池车。燃料电池被国际业界认为是继蒸汽机和内燃机后的第三代动力系统，是汽车工业未来的发展方向，它是一种将化学能转变为电能的发电装置，具有能量转换效率高、零排放、噪声低、运动部件少等优点，被视为绿色汽车的终极技术解决方案。,氢发动机。在氢能源开发领域，当今国际车坛的主攻方向是燃料电池车，但由于受,到诸多因素的制约，从氢能利用角度看，宝马则认为开发氢发动机更具现实意义。,(5),纯电动车。纯电动车与燃料电池车一样，是当今最清洁的汽车，它由蓄电池供电、电机驱动。与内燃机车相比，电动车具有结构简单、控制容易、无污染、振动小等特点。,由于纯电动车受比能量低,(,相对于汽油,),、动力性、续驶里程及使用寿命短等因素影响，其商业化和大量生产尚未成熟，但随着锂离子蓄电池技术的进步，电动车商业化可能将比燃料电池车来得早。,汽车的未来,因而，开发氢能源车(燃料电池车和氢发动机车)前景广阔。汽车,总而言之，新能源技术的适用性因市场而异，因此，唯有通过充分研究市场特点，加 快技术开发，才能达到节能减排的目的，从而实现汽车工业可持续发展。从目前技术发展 看，首先应挖掘内燃机的潜力，提高其效能；其次，发展混合动力和推动替代能源的应 用，最终使燃料电池车和电动车商业化。,汽车的未来,总而言之，新能源技术的适用性因市场而异，因此，唯有通,1.2,我国新能源汽车产业化发展技术路线,我国早在“八五”期间就启动了电动汽车的研究和开发工作，在“九五”期间，又进 而启动了“空气净化工程”。到了“十五”，科技部提出了我国发展新能源汽车的实施方 案，电动汽车重大专项被国家科教工作领导小组批准为国家“十五”期间重点组织实施的,12,个重大科技专项之一。国家“,863”,计划电动汽车重大专项，从国家汽车产业发展战略的高度出发，选择新一代电动汽车技术作为国内汽车科技创新的主攻方向，组织企业、高等院校和科研机构，以“官、产、学、研”四位一体的方式，联合进行攻关。,2006,年，在国家节能减排的宏观政策指导下，科技部在“十一五”启动了“,863”,计 划新能源汽车重大项目。通过该项目的实施，到,2010,年，燃料电池汽车将实现综合技术的跨越，燃料电池汽车将有一定规模的示范运行；,混合动力汽车将在掌握产品开发技术的基础上，实现产业,汽车的未来,1.2我国新能源汽车产业化发展技术路线 我国早在“八五,规模的突破；纯电动汽车技术满足产业化需求,并将实现商业应用的市场开拓；代用燃料汽车将实现技术的综合提升,进一步完善基础设施，并实现大规模推广应用。,在新能源汽车重大项目的不断推动下,在汽车行业及相关产学研单位共同努力下，我国建立起了电动汽车“三纵三横”,(,燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动车三种整车技术为“三纵”,多能源动力总成系统、驱动电机、动力电池三种关键技术为“三横”,),的研发布局，采取了整车企业牵头、关键零部件配合、第三方监理、“产、学、研”结合、政策法规技术标准同步研究、基础设施协调发展的创新研发体制。,2009,年，国家正式公布了,汽车产业调整和振兴规划,其规划新能源汽车发展的短期目标为电动汽车产销形成规模,目标包括：建立电动汽车基础设施配套体系；到,2011,年,.,形成,50,万辆纯电动车、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能。,汽车的未来,规模的突破；纯电动汽车技术满足产业化需求,并将实现商业应用的,1.3,电动汽车,电动汽车是指以车载电源为动力，用电动机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电动汽车的优点是：它本身不排放污染大气的有害气体；电厂大多远离人口密集的城市，对人类伤害较少；电力可以从多种一次能源获得，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富裕的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个热点。,电动汽车的困难是目前蓄电池单位质量储存的能量太少，价格较贵，且没形成经济规模。至于使用成本，有些试用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的,1/3,，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。,我国大城市的大气污染已不能忽视，汽车排放是主要污染源之一，我国已有,10,个城市被列入全球大气污染最严重的,20,个城市之中。,我国石油资源不足，每年需进口几千万吨石油。因此在我国研究发展电动汽车不是一个临时的短期措施，而是意义重大的、长远的战略考虑。,汽车的未来,1.3 电动汽车 电动汽车是指以车载电源为动力，用电动,1.4,燃料电池电动汽车,燃料电池是把燃料中的化学能直接转化为电能的能量转化装置,它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。它的工作原理是：将氢气送到负极,经过催化剂,(,铂,),的作用,氢原子中两个电子被分离出来,这两个电子在正极的吸引下，经外部电路产生电流,失去电子的氢离子,(,质子,),可穿过质子交换膜,(,即固体电解质,),在正极与氧原子和电子重新结合为水。由于氧可以从空气中获得，只要不断给负极供应氢,并及时把水,(,蒸汽,),带走，燃料电池就可以不断地提供电能,如图,4-1,所示。,汽车的未来,1.4 燃料电池电动汽车 燃料电池是把燃料中的化学能直,燃料电池的优点是能量转化效率高，不污染环境。,目前，燃料电池在汽车上的应用已取得重大进展，质子交换膜电池,(,简称,PEM,燃料电池,),功率密度已大大提高。,汽车的未来,燃料电池的优点是能量转化效率高，不污染环境。汽车的未,1.5,混合动力电动汽车,混合动力电动汽车是指车上装有两个以上动力源,包括有电动机驱动,符合汽车道路交通、安全法规的汽车。车载动力源有蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组等多种。当前混合动力电动汽车一般是指内燃机车发电机,再加上蓄电池的电动汽车。,1.5.1,混合动力电动汽车的特点,采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。,混合动力电动汽车基本的工作方式包括串联式、并联式和串并联,(,或称混联,),式。混合动力驱动汽车的缺点是有两套动力，再加上两套动力的管理控制系统，结构复杂，技术较难，价格较高。,汽车的未来,1.5 混合动力电动汽车 混合动力电动汽车是指车上装有,1.5.2,混合动力汽车原理,(1),混合动力汽车的组成。尽管混合动力汽车有并联与串联之分,但其主要组成部分却相差不大。混合动力汽车主要由以下几部分组成,如图,4-2,所示。,燃油发动机,:,油箱,:,电动机,:,发电机,:,电池组,:,传动装置,:,汽车的未来,1.5.2 混合动力汽车原理燃油发动机:汽车的未,(2),工作原理。,车辆起步或极低速运行并在下陡坡时,发动机将在低效率区域工作,此时控制系统将切断燃油,使发动机停止。车辆低速行驶时,特别是在下坡道路上行驶时,发动机效率下降。故可以根据发动机发生空转信号进行燃油切断,利用电动机向车辆提供输出动力,如图,4-3,所示。电动机驱动车辆的路径如图中路径,A,所示。,在正常行驶时，发动机的动力通过动力分配机构分为两条输出通路,其中之一为驱动发电机使之发电,并用所发电能驱动电动机,从而增加车轮的驱动力,(,路径,B),另一方面 是直接驱动车轮,(,路径,C),。这两条动力输出路径的关系,是由计算机进行控制,使之达到最优效率,如图,4-4,所示。,汽车的未来,(2)工作原理。汽车的未来,全开加速时,除了上述正常行驶工况中所需的动力外,还要从电瓶中输出电流,增加车轮的驱动力,如图,4-5,所示,车辆的动力来自图中的路径,A,、,B,、,C,三条。,在减速与制动时,车轮驱动电动机,图中的路径,D,。这时,电动机变成了发电机,利用减速或制动的能量进行再生发电。利用这一工作过程，把回收的能量存储在蓄电池中,如图,4-6,所示。,汽车的未来,全开加速时,除了上述正常行驶工况中所需的动力外,还,对蓄电池进行控制,使之保持一定的充电状态。所以,当蓄电池的充电量减少时,通过发动机驱动发电机进行充电,使之一直达到规定的充电状态，如图,4-7,所示。蓄电池被控制在规定的充电状态,当充电量降低时,则驱动发电机开始充电,如图中路径,E,。,车辆停止时,发动机也自动停止。没有常规发动机那样的怠速,无有害物和,CO2,排放,同时也节约了能源。当蓄电池没达到规定的充电状态时,即使停车,发动机也会驱动发电机,通过路径,E,给