模块一 混合动力汽车发展概况（课件）《混合动力汽车发动机检测与维修》同步精品课堂（劳动版·第3版）

同步精品课程——中职专业课 模块一 混合动力汽车发展概况 《混合动力汽车发动机检测与维修》（第3版）中国劳动社会保障出版社 1 学习目标 模块一混合动力汽车发展概况 知识目标 能理解新能源汽车的发展历程。 能力目标 能掌握混合动力汽车的定义。 情感目标 1.让学生认识到新能源汽车的重要性。 2.积极参与课堂，能够表达自己的观点和想法。 学习内容 01 1.能理解新能源汽车的发展历程。 2.能掌握混合动力汽车的定义。 3.能分析发动机主要参数的含义。 4.培养一丝不苟、严肃认真的工作作风。 新知学习 02 二、相关知识 一、新能源汽车的发展历程 随着科技的进步和经济的发展，汽车产业蓬勃发展，汽车保有量急剧增长，带来了石油能源消耗过快和环境污染的问题。交通领域的能源消耗是造成全球温室气体排放以及局部环境污染的主要原因之一，低碳环保已经成为一种国际趋势，交通能源向新能源的转型顺应国际趋势，正在迅速推进。选择和使用新能源汽车作为一种新的出行方式，越来越多地被寻常百姓的家庭所接受。 寻找清洁、环保、利用率更高的清洁能源已变得迫在眉睫，新能源汽车已成为传统燃油汽车转型的新方向。 新能源汽车目前主要包括纯电动汽车、燃料电池汽车和混合动力汽车。其中，燃料电池汽车由于其燃料的生成、储存和配置等方面的技术屏障，以现在的汽车工业水平还无法大规模生产。目前，新能源汽车的发展趋势是零排放的纯电动汽车和超低排放的混合动力汽车。纯电动汽车虽然具有零污染、零排放的巨大优势，但却受制于续航里程短和充电桩少，纯电动汽车的销售数量还不多。混合动力汽车同时具有内燃机汽车和纯电动汽车两者的优点，不仅具有可观的续航里程，而且具有较低的燃油消耗量和尾气排放量，所以在纯电动汽车解决动力电池技术瓶颈实现大规模商业化生产之前，混合动力汽车成为有效的过渡汽车种类。 新知学习 02 二、混合动力汽车的定义 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汽车。混合动力汽车驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由驱动系统单独或共同提供。因各个组成部件、布置方式和控制策略的不同，形成了多种分类形式。混合动力车辆的节能、低排放等特点引起了汽车界的极大关注，并成为汽车研究与开发的一个重点。混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长、动力性能好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处，两者“并肩战斗”，取长补短，汽车的热效率可提高 10% 以上，废气排放可减少 30% 以上。 新知学习 02 国际电工技术委员会对混合动力汽车的定义为：在特定的工作条件下，可以从两种或两种以上的能量存储器、能量源或能量转化器中获取驱动能量的汽车，其中至少一种存储器或转化器要安装在汽车上。 混合动力汽车介于传统内燃机汽车与纯电动汽车之间，是两种动力汽车的中间产物，如图所示。与纯电动汽车相比，混合动力汽车上配置有发动机；与传统汽车相比，混合动力汽车上又增加了动力电池和电动机。 新知学习 02 混合动力汽车的结构简图 新知学习 02 从广义上讲，混合动力汽车是指装备有两种具有不同特点驱动装置的车辆。由于内燃机在汽车上的成功应用，使之成为首选的驱动装置，另外还有一个辅助驱动装置，它具有良好的变工况特性，能够进行功率的平衡、能量的再生与存储。 从狭义上讲，混合动力汽车是指同时装备两种动力源的汽车。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，而内燃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。换言之，可以认为混合动力汽车通常是指既有车载动力电池提供电力驱动，又装有一个相对小型内燃机的汽车。 新知学习 02 三、混合动力汽车的发展历程 第一阶段是非插电式混合动力，又称为油电混动（HEV）。 第二阶段则属于插电式混动（PHEV），与油电混动最大的区别在于它可进行外部充电。 第二阶段则属于插电式混动（PHEV），与油电混动最大的区别在于它可进行外部充电。 新知学习 02 第一款混合动力汽车普锐斯 新知学习 02 比亚迪混合动力汽车“秦” 新知学习 02 别克混合动力汽车 VELITE 5 新知学习 02 四、混合动力汽车的分类 1. 按驱动连接方式分类 根据驱动连接方式进行分类，一般把混合动力汽车分为三类：串联式混合动力汽车、并联式混合动力汽车、混联式混合动力汽车。 （1）串联式混合动力汽车 如图所示，串联式混合动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联方式组成串联式混合动力单元系统，发动机驱动发电机发电，电能通过变压器输送到动力电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。 新知学习 02 串联式混合动力汽车的动力形式 新知学习 02 （2）并联式混合动力汽车 如图所示，并联式混合动力汽车的发动机和电动机共同驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向系统提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动汽车，又可以单独驱动汽车。 并联式混合动力汽车的动力形式 新知学习 02 （3）混联式混合动力汽车 如图所示，混联式混合动力也称为串并联式混合动力，其集合了串联式和并联式的优点而设计，可以最大限度地发挥串联式与并联式各自的优点，如在车辆行驶中，系统可以通过动力分配装置，一方面由电动机单独驱动车辆，另一方面再由发动机来自主地发电。 混联式混合动力汽车的动力形式 新知学习 02 一、发动机基本要素的认识 发动机是汽车的动力源，是将其他形式的能量转化为机械能的机器。发动机的作用是把输入气缸内燃烧产生的热能转化为机械能并输出机械动力。迄今为止，除为数不多的电动汽车外，汽车发动机都是热能动力装置，或简称热机，现代汽车发动机应用最广泛、数量最多的是水冷式四行程往复活塞式发动机。 新知学习 02 1. 发动机的分类 （1）按使用燃料分类 1）汽油发动机。 2）柴油发动机。 3）其他燃料发动机。 （2）按工作行程分类 1）二行程发动机。 2）四行程发动机。 新知学习 02 （3）按冷却方式分类 1）水冷发动机。 2）风冷发动机。 （4）按气缸数目分类 1）单缸发动机。 2）多缸发动机。 （5）按气缸排列方式分类 1）直列式发动机。 2）V 形发动机。 3）W 形发动机。 新知学习 02 2. 发动机的基本术语 发动机基本术语示意图 a）上、下止点 b）燃烧室容积、气缸工作容积 新知学习 02 （1）上、下止点 上止点是活塞离曲轴回转中心最远处，是活塞最高位置。下止点是活塞离曲轴回转中心最近处，是活塞最低位置。 （2）活塞行程 活塞行程是指上、下止点间的距离，用 S 表示，单位为 mm。行程也称为冲程。 （3）曲柄半径 曲柄半径是指与连杆大头相连接的曲柄销的中心线到曲轴回转中心线的距离。 新知学习 02 （4）气缸工作容积（见图b） 气缸工作容积是指活塞从一个止点移动到另一个止点所扫过的容积。 （5）燃烧室容积 燃烧室容积是指活塞位于上止点时活塞顶上方的气缸空间容积。 （6）气缸总容积 气缸总容积是指活塞位于下止点时，活塞顶上方的气缸空间容积，是气缸工作容积和燃烧室容积之和。 新知学习 02 3. 发动机的主要参数 （1）压缩比 压缩比是气缸总容积与燃烧室容积之比。 （2）发动机排量 发动机排量为发动机所有气缸工作容积的总和。 （3）工作循环 活塞式发动机的工作循环是由进气、压缩、做功和排气四个工作过程组成的封闭过程。每次经过这四个工作过程，发动机将燃料燃烧的热能转化为机械能，称为发动机的一个工作循环。 （4）发动机工况 发动机在某一时刻的运行状况简称工况，以该时刻发动机输出的有效功率和曲轴转速表示。 新知学习 02 4. 发动机型号编制规则 通常，汽车在出厂的时候，发动机都带有自身的铭牌，从铭牌上一般可以看出汽车生产厂家的名称或品牌图案、生产日期、汽车型号、主要参数等内容，汽车修理工和其他从业人员有时可以通过查看发动机铭牌，确认某些参数。发动机型号或铭牌一般位于发动机机体上，为了便于发动机的生产管理和使用。 某款发动机的型号 新知学习 02 5. 发动机型号表示方法 发动机型号表示方法 新知学习 02 第一部分：由制造商代号或系列代号组成。本部分代号由制造商根据需要选择 1～3位字母表示。 第二部分：由气缸数、气缸布置形式符号、冲程形式符号、缸径或缸径 / 行程组成。 第三部分：由结构特征符号和用途特征符号组成。 第四部分：区分符号。 新知学习 02 6. 发动机型号示例 （1）柴油发动机型号 1）G12V190ZLD——12 缸、V 形、四冲程、缸径 190 mm、冷却液冷却、增压中冷、发电用（G 为系列代号）。 2）R175A——单缸、四冲程、缸径 75 mm、冷却液冷却（R 为系列代号、A 为区分符号）。 3）YZ6102Q——6 缸直列、四冲程、缸径 102 mm、冷却液冷却、车用（YZ 为扬州柴油机厂代号）。 新知学习 02 4）8E150C-1——8 缸、直列、二冲程、缸径 150 mm、冷却液冷却、船用主机、右机基本型（1 为区分符号）。 5）JC12V26/32ZLC——12 缸、V 形、四冲程、缸径 260 mm、行程 320 mm、冷却液冷却、增压中冷、船用主机、右机基本型（JC 为济南柴油机股份有限公司代号）。 6）12VE230/300ZCZ——12 缸、V 形、 二冲程、 缸径 230 mm、 行程 300 mm、冷却液冷却、增压、船用主机、左机基本型。 7）G8300/380ZDZC——8 缸、直列、四冲程、缸径 300 mm、行程 380 mm、冷却液冷却、增压可倒转、船用主机、右机基本型（G 为系列代号）。 新知学习 02 （2）汽油发动机型号 1）IE65F/P——单缸、二冲程、缸径 65 mm、风冷、通用型。 2）492Q/P-A——4 缸、直列、四冲程、缸径 92 mm、冷却液冷却、汽车用（A 为区分符号）。 （3）燃气机型号 1）12V190ZL/T——12 缸、V 形、四冲程、缸径 190 mm、冷却液冷却、增压中冷、燃气为天然气。 2）16V190ZLD/MJ——16 缸、V 形、四冲程、缸径 190 mm、冷却液冷却、增压中冷、发电用、燃气为焦炉煤气。 新知学习 02 （4）双燃料发动机 1）G12V190ZLS——12 缸、V 形、缸径 190 mm、冷却液冷却、增压中冷、燃料为柴油 / 天然气双燃料（G 为系列代号）。 2）12V26/32ZL/SCZ——12 缸、V 形、缸径 260 mm、行程 320 mm、冷却液冷却、增压中冷、燃料为柴油 / 沼气双燃料。 新知学习 02 二、混合动力汽车发动机的组成及工作过程 1. 混合动力汽车发动机的组成 发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油发动机还是柴油发动机；无论是四行程发动机还是二行程发动机；无论是单缸发动机还是多缸发动机，要完成能量转换，实现工作循环，保证发动机长时间连续正常工作，都必须具备以下机构和系统。汽油发动机由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构和燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统、启动系统组成；柴油发动机由两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构和燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、启动系统组成，柴油发动机是压燃的，不需要点火系统。 新知学习 02 （1）曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环、完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在做功行程中，活塞承受燃气压力，在气缸内做直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量，又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。 新知学习 02 （2）配气机构 配气机构的作用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进、排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，使废气从气缸内排出，实现换气过程。 （3）燃料供给系统 汽油发动机燃料供给系统的作用是根据发动机的要求，配制一定数量和浓度的混合气供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中；柴油发动机燃料供给系统的作用是将柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。 新知学习 02 （4）冷却系统 冷却系统有水冷却系统和风冷却系统两种，现代汽车一般都采用水冷却系统。其作用是将受热机件的热量扩散到大气中去，从而保证发动机在适宜的温度下正常工作。 （5）润滑系统 润滑系统的作用是向相对运动的零部件表面输送定量清洁的润滑油（俗称机油），以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损，并清洗、冷却摩擦表面，延长发动机的使用寿命。 新知学习 02 （6）启动系统 混合动力汽车发动机的启动系统异于传统汽车发动机的启动系统。它可以在汽车静止时（动力电池电荷量不足时）启动发动机，或在汽车行驶过程中（动力电池电荷量不足时或汽车工况需要）启动发动机。 （7）点火系统 点火系统是汽油发动机所独有的，按控制方式不同又分为传统点火系统和电子控制点火系统两种。其作用是按规定时刻向气缸内提供电火花，以点燃气缸中的可燃混合气。柴油发动机由于其混合气能自行着火燃烧，故没有点火系统。 新知学习 02 2. 混合动力汽车发动机的工作过程 混合动力汽车发动机一个工作循环包括四个活塞行程：进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程。发动机的一个工作循环期间，活塞在上、下止点间往复移动了四个行程，相应地，曲轴旋转了两周。如图所示为四行程汽油发动机进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程工作过程模拟。 （1）进气行程 （2）压缩行程 （3）做功行程 （4）排气行程 新知学习 02 汽油发动机的工作过程 新知学习 02 重点：新能源汽车的发展历程 难点：发动机主要参数的含义 新知学习 02 小试牛刀 03 1.混合动力汽车的定义是什么（ ） A. 仅使用电能驱动的汽车 B.同时使用内燃机和电动机驱动的汽车 C.仅使用内燃机驱动的汽车 D.只使用可再生能源驱动的汽车 答案：B.同时使用内燃机和电动机驱动的汽车 2.混合动力汽车可以分为哪几类（ ） A.传统混合动力、插电式混合动力、全电动汽车 B.轻度混合动力、重度混合动力、插电式混合动力 C.纯电动汽车、氢燃料电池汽车、混合动力汽车 D.燃油车、电动车、混合动力车 答案：B.轻度混合动力、重度混合动力、插电式混合动力 3.下列关于混合动力汽车的特点，哪一项是正确的（ ） A.只能在城市道路上行驶 B.具有更高的燃油效率和更低的排放 C.无法使用内燃机 D.只能依靠电池驱动 答案：B.具有更高的燃油效率和更低的排放 4.发动机的分类中，哪一种是根据燃料类型进行分类的（ ） 。 A.往复式发动机和涡轮发动机 B.燃油发动机和电动机 C.内燃机和外燃机 D.活塞发动机和电动机 答案：C.内燃机和外燃机 小试牛刀 03 5.以下哪个术语不属于发动机基本术语（ ） A.压缩比 B.功率 C.转速 D.电池容量 答案：D.电池容量 6.发动机主要参数“功率”的含义是（ ） 。 A.发动机在单位时间内完成的工作量 B.发动机的最大转速 C.发动机的燃油消耗量 D.发动机的排气量 答案：A.发动机在单位时间内完成的工作量 小试牛刀 03 7.混合动力汽车的发动机通常由以下哪几部分组成（ ） A.内燃机、电动机、控制系统 B.只包含内燃机 C.只包含电动机 D.只包含电池 答案： A.内燃机、电动机、控制系统 8.混合动力汽车的工作过程通常是（ ） A.内燃机和电动机交替工作，以提高效率 B.只使用电动机，一旦电量用完就停止工作 C.仅依赖内燃机，电动机不参与工作 D.同时使用电动机和内燃机，但不进行能量回收 答案：A.内燃机和电动机交替工作，以提高效率 小试牛刀 03 课堂小结 04 1.发动机是汽车的动力源，是将其他形式的能量转化为机械能的机器。发动机的作用是把输入气缸内燃烧产生的热能转化为机械能并输出机械动力。 2.随着科技的进步和经济的发展，汽车产业蓬勃发展，汽车保有量急剧增长，带来了石油能源消耗过快和环境污染的问题。 作业布置 05 (1)简述混合动力汽车的定义。 (2)简述混合动力汽车的分类。 感谢观看 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