1、2b-3a主编第八节替代燃料汽车动力系统第三章汽车底盘节能技术图2-54博世公司的高压共轨系统组成图图2-55电磁控制喷油器的喷油过程原理示意图a)电磁线圈断电b)电磁线圈通电c)电磁线圈再次断电第八节替代燃料汽车动力系统 具有储量较大或是生产原料较为丰富的特点，价格合适，能满足汽车的大量需求。能量密度较高，保证汽车有足够的续驶里程，且储存运输方便。燃料的热值能够满足内燃机动力性能的需要。能够满足车辆起动性能、行驶性能及加速性能等方面的要求。对发动机的寿命及可靠性没有不良影响。对人类健康、环境保护及安全防火等无有害影响。一、天然气汽车二、液化石油气汽车第八节替代燃料汽车动力系统三、醇类燃料汽车
2、四、氢气汽车 具有储量较大或是生产原料较为丰富的特点，价格合适，能满足汽车的大量需求。能量密度较高，保证汽车有足够的续驶里程，且储存运输方便。燃料的热值能够满足内燃机动力性能的需要。能够满足车辆起动性能、行驶性能及加速性能等方面的要求。对发动机的寿命及可靠性没有不良影响。对人类健康、环境保护及安全防火等无有害影响。表2-5部分替代燃料优缺点的比较 对人类健康、环境保护及安全防火等无有害影响。表2-6各种替代燃料的理化性质对比 对人类健康、环境保护及安全防火等无有害影响。表2-6各种替代燃料的理化性质对比一、天然气汽车1.概述2.天然气汽车动力系统1.概述2.天然气汽车动力系统(1)单燃料(CN
3、G)汽车发动机的燃料供给系统和燃烧系统专为燃用天然气而设计，充分考虑了天然气的性质特点，保证气体燃料的有效利用，使天然气汽车的性能有可能达到最优。(2)CNG-汽油两用燃料汽车可在两种燃料中进行转换使用，设有两套燃料供给系统，无论是使用CNG或是汽油，发动机都能正常工作。(3)CNG-柴油双燃料汽车当汽车发动机工作于双燃料状态时，用压燃的少量柴油引燃CNG及空气的混合气而实现燃烧，对外做功。(1)单燃料(CNG)汽车发动机的燃料供给系统和燃烧系统专为燃用天然气而设计，充分考虑了天然气的性质特点，保证气体燃料的有效利用，使天然气汽车的性能有可能达到最优。(2)CNG-汽油两用燃料汽车可在两种燃料
4、中进行转换使用，设有两套燃料供给系统，无论是使用CNG或是汽油，发动机都能正常工作。(3)CNG-柴油双燃料汽车当汽车发动机工作于双燃料状态时，用压燃的少量柴油引燃CNG及空气的混合气而实现燃烧，对外做功。图2-56CNG-汽油两用燃料汽车系统装置示意图1天然气储气瓶2高压截止阀3压力表4天然气高压电磁阀5三级减压阀6压力传感器7混合器8空气滤清器9燃油喷射器10气量显示器11汽油电磁阀12汽油泵13分电器14点火线圈15点火正时转换器16油气转换开关17充气阀(3)CNG-柴油双燃料汽车当汽车发动机工作于双燃料状态时，用压燃的少量柴油引燃CNG及空气的混合气而实现燃烧，对外做功。图2-57C
5、NG-汽油两用燃料汽车整车布置示意图二、液化石油气汽车1.概述2.液化石油气汽车动力系统1.概述2.液化石油气汽车动力系统(1)纯液化石油气汽车纯液化石油气汽车发动机的燃料供应按照液化石油气特性专门设计，主要由储气系统和燃气供给系统组成。(2)LPG-汽油两用燃料汽车LPG-汽油两用燃料汽车通常在汽油机的基础上改造而成，发动机保留原汽油供给系统，增加一套液化石油气供给系统，包括储存液化石油气的钢瓶、蒸发调节器、混合器、电磁阀和控制系统等，如图2-59所示。(3)LPG-柴油双燃料汽车LPG-柴油双燃料汽车一般是在柴油机的基础上改造的。(1)纯液化石油气汽车纯液化石油气汽车发动机的燃料供应按照液
6、化石油气特性专门设计，主要由储气系统和燃气供给系统组成。图2-58LPG燃料供给系统的组成(2)LPG-汽油两用燃料汽车LPG-汽油两用燃料汽车通常在汽油机的基础上改造而成，发动机保留原汽油供给系统，增加一套液化石油气供给系统，包括储存液化石油气的钢瓶、蒸发调节器、混合器、电磁阀和控制系统等，如图2-59所示。图2-59LPG-汽油两用燃料供给系统工作原理图1LPG钢瓶2液位显示表3油气选择开关4放气阀5充气阀6高压管路7滤清器8LPG电磁阀9高压管路10蒸发调节器11气阀12冷却液管路13负压通路14化油器15混合器16汽油电磁阀17油泵18点火系统(3)LPG-柴油双燃料汽车LPG-柴油双
7、燃料汽车一般是在柴油机的基础上改造的。三、醇类燃料汽车1.概述2.醇类燃料的特点3.醇类燃料在汽车上的应用1.概述2.醇类燃料的特点(1)热值低甲醇的热值只有汽油的48%，乙醇的热值只有汽油的64%。(2)辛烷值比汽油高乙醇和甲醇的研究法辛烷值(RON)分别为111和112，而国内汽油最高为97左右，若在汽油中添加甲醇或乙醇，可以有效地提高汽油的辛烷值，所以可以适当地提高压缩比来提高热效率，从而获得较好的经济性和动力性。(3)十六烷值低，汽化潜热大甲醇和乙醇较低的十六烷值和较高的汽化潜热使得醇类燃料着火性能差、自燃温度高、低温起动和低温运行性能恶化。(4)含氧量高乙醇和甲醇的含氧量分别为34.
8、8%和50%，这有利于改善燃烧，降低排放。2.醇类燃料的特点(5)着火界限宽乙醇和甲醇的着火界限宽，火焰传播速度快，有利于采用稀混合气燃烧，提高经济性并降低排放污染。(6)沸点低乙醇和甲醇的沸点低，产生气阻的倾向大。(7)腐蚀性大醇具有较强的化学活性，能腐蚀锌、铝等金属。(8)醇混合燃料容易发生分层醇的吸水性强，混合燃料吸收水分后易分离为两相，因此，醇混合燃料要加助溶剂。(1)热值低甲醇的热值只有汽油的48%，乙醇的热值只有汽油的64%。(2)辛烷值比汽油高乙醇和甲醇的研究法辛烷值(RON)分别为111和112，而国内汽油最高为97左右，若在汽油中添加甲醇或乙醇，可以有效地提高汽油的辛烷值，所
9、以可以适当地提高压缩比来提高热效率，从而获得较好的经济性和动力性。(3)十六烷值低，汽化潜热大甲醇和乙醇较低的十六烷值和较高的汽化潜热使得醇类燃料着火性能差、自燃温度高、低温起动和低温运行性能恶化。(4)含氧量高乙醇和甲醇的含氧量分别为34.8%和50%，这有利于改善燃烧，降低排放。(5)着火界限宽乙醇和甲醇的着火界限宽，火焰传播速度快，有利于采用稀混合气燃烧，提高经济性并降低排放污染。(6)沸点低乙醇和甲醇的沸点低，产生气阻的倾向大。(7)腐蚀性大醇具有较强的化学活性，能腐蚀锌、铝等金属。(8)醇混合燃料容易发生分层醇的吸水性强，混合燃料吸收水分后易分离为两相，因此，醇混合燃料要加助溶剂。3
10、.醇类燃料在汽车上的应用图2-60醇类汽车电磁阀喷油器四、氢气汽车1.概述2.氢燃料特点3.氢气燃料在汽车上的应用1.概述2.氢燃料特点 氢的资源丰富，可采用多种方式制取。氢是气态燃料，在大气中的扩散系数大，混合气形成速度快，质量好，分配均匀；但氢的沸点低，常温常压下为气体，携带性和安全性差。氢气和空气的混合气由火花塞点燃，燃烧温度高，火焰传播速度快，允许采用较稀的混合气；氢的自燃温度比汽油高，辛烷值高，允许有较高的压缩比。这些因素都使得燃氢时热效率较高，燃料消耗率较低。氢极易点燃，最小点火能量只有汽油的1/3，火焰传播特性很好，容易实现稀薄燃烧；但自着火温度(在标准大气压力下)高达850K，
11、高于柴油的620K和汽油的770K。2.氢燃料特点 氢的单位质量热值非常高，是汽油的2.7倍，但单位体积的发热量只有汽油的1/20，以质量计的理论混合气的热值最大，为34.48。单位体积的理论混合气热值最小，为3.17MJ/m3。氢燃料中不含碳元素，不排放CO、HC及硫化物。燃烧后生成H2O，而没有CO2，被称为最理想的环保燃料，但产生的NOx高于汽油机。氢气在汽车上的储存十分不便。气态储存，能量密度低，续驶里程短。液态储存要求253的超低温，成本高，且储存过程中，每天会由于蒸发而损失掉3%的氢。2.氢燃料特点 动力性较差。氢的热效率高，动力性理应较高，但其密度很小，仅为空气的1/14.5，在
12、气缸中将挤占相当一部分容积，影响空气量，反过来也影响了氢气量。此外，氢的单位质量热值虽然高，但单位体积热值低。这些都会影响氢气发动机的动力性。氢的资源丰富，可采用多种方式制取。氢是气态燃料，在大气中的扩散系数大，混合气形成速度快，质量好，分配均匀；但氢的沸点低，常温常压下为气体，携带性和安全性差。氢气和空气的混合气由火花塞点燃，燃烧温度高，火焰传播速度快，允许采用较稀的混合气；氢的自燃温度比汽油高，辛烷值高，允许有较高的压缩比。这些因素都使得燃氢时热效率较高，燃料消耗率较低。氢极易点燃，最小点火能量只有汽油的1/3，火焰传播特性很好，容易实现稀薄燃烧；但自着火温度(在标准大气压力下)高达850
13、K，高于柴油的620K和汽油的770K。氢的单位质量热值非常高，是汽油的2.7倍，但单位体积的发热量只有汽油的1/20，以质量计的理论混合气的热值最大，为34.48。单位体积的理论混合气热值最小，为3.17MJ/m3。氢燃料中不含碳元素，不排放CO、HC及硫化物。燃烧后生成H2O，而没有CO2，被称为最理想的环保燃料，但产生的NOx高于汽油机。氢气在汽车上的储存十分不便。气态储存，能量密度低，续驶里程短。液态储存要求253的超低温，成本高，且储存过程中，每天会由于蒸发而损失掉3%的氢。动力性较差。氢的热效率高，动力性理应较高，但其密度很小，仅为空气的1/14.5，在气缸中将挤占相当一部分容积，
14、影响空气量，反过来也影响了氢气量。此外，氢的单位质量热值虽然高，但单位体积热值低。这些都会影响氢气发动机的动力性。3.氢气燃料在汽车上的应用(1)压缩氢汽车是指以高压气态储存氢气的氢燃料汽车。(2)液化氢汽车是指以液态储存氢的氢燃料汽车。(3)吸附氢汽车是指以金属氢化物储存氢的氢燃料汽车。(1)预混是指氢气及空气可以通过不同结构及性能的混合器混合，然后经进气道进入气缸；由火花塞或电热塞引燃，也可以用柴油引燃。(2)缸内直喷是指在压缩行程、进气门关闭以后，氢气通过喷氢器被直接喷入气缸，在气缸内完成及空气的混合。(1)压缩氢汽车是指以高压气态储存氢气的氢燃料汽车。(2)液化氢汽车是指以液态储存氢的
15、氢燃料汽车。图2-61液氢汽车燃料供给系统(3)吸附氢汽车是指以金属氢化物储存氢的氢燃料汽车。(1)预混是指氢气及空气可以通过不同结构及性能的混合器混合，然后经进气道进入气缸；由火花塞或电热塞引燃，也可以用柴油引燃。(2)缸内直喷是指在压缩行程、进气门关闭以后，氢气通过喷氢器被直接喷入气缸，在气缸内完成及空气的混合。第三章汽车底盘节能技术第一节变速器节能技术第二节发动机及传动系的匹配对燃料经济性的影响第三节汽车运用及燃料经济性的关系第四节汽车制动能量回收系统第五节低阻轮胎技术第一节变速器节能技术一、机械变速器二、液力自动变速器三、机械无级变速器四、自动机械变速器五、双离合器自动变速器六、各种形
16、式变速器的比较一、机械变速器图3-1某货车变速器档和档的传动效率一、机械变速器图3-2欧洲汽车机械变速器档位数占比情况二、液力自动变速器图3-3液力变矩器的效率曲线二、液力自动变速器图3-4液力自动变速器档位数及燃料经济性的关系二、液力自动变速器图3-5液力自动变速器档位数应用比例三、机械无级变速器图3-6发动机最小燃料消耗特性三、机械无级变速器图3-7无级变速器的调速特性三、机械无级变速器图3-8带式无级变速器的转矩传递能力三、机械无级变速器图3-9双模式传动无级变速器1发动机2扭转减振器3液力变矩器4切换离合器5变速轮6切换链传动7内等速万向节8超越离合器9差速器10外等速万向节三、机械无
17、级变速器表3-1Voyager厢式旅行车的加速性能及油耗试验结果四、自动机械变速器五、双离合器自动变速器图3-10DCT变速器工作原理图六、各种形式变速器的比较表3-2各种形式变速器性能比较六、各种形式变速器的比较图3-11燃料经济性的改善及汽车成本的关系第二节发动机及传动系的匹配对燃料经济性的影响一、最小传动比的选择对燃料经济性的影响二、变速器及主减速器传动比的匹配对燃料经济性的影响三、发动机、变速器及主减速器传动比对燃料经济性的影响四、考虑到燃料经济性的发动机和传动系统的性能匹配五、汽车的起-停系统一、最小传动比的选择对燃料经济性的影响图3-12不同最小传动比时汽车功率平衡图一、最小传动比
18、的选择对燃料经济性的影响图3-13燃料经济性-动力性曲线二、变速器及主减速器传动比的匹配对燃料经济性的影响图3-14不同变速器传动比对燃料经济性-动力性的影响曲线二、变速器及主减速器传动比的匹配对燃料经济性的影响图3-15两种汽车装用不同变速器对燃料经济性-动力性的影响曲线a)TJ-645客车燃料经济性-动力性的曲线b)CA141货车燃料经济性-动力性的曲线三、发动机、变速器及主减速器传动比对燃料经济性的影响图3-16不同排量发动机、变速器及主减速器传动比对燃料经济性的影响曲线三、发动机、变速器及主减速器传动比对燃料经济性的影响图3-17选用发动机排量及主传动比的燃料经济性-动力性曲线四、考虑
19、到燃料经济性的发动机和传动系统的性能匹配图3-18某轻型货车的万有特性图五、汽车的起-停系统图3-19商用车各种行驶阻力对燃料经济性的影响第三节汽车运用及燃料经济性的关系一、汽车技术状态对燃料经济性的影响二、驾驶技术对燃料经济性的影响一、汽车技术状态对燃料经济性的影响1.发动机技术状态对燃料经济性的影响2.底盘技术状态对燃料经济性的影响1.发动机技术状态对燃料经济性的影响2.底盘技术状态对燃料经济性的影响图3-20胎压正常、偏高和偏低时，轮胎的接地情况二、驾驶技术对燃料经济性的影响图3-21汽车以不同档位行驶对燃料经济性的影响第四节汽车制动能量回收系统一、概述二、制动能量回收三、电动汽车制动能
20、量回收四、制动能量回收产品举例一、概述 制动过程中不能将车辆行驶所具有的能量回收，而是将这部分动能通过摩擦转换成热能的形式消耗，降低了车辆的能量利用率。车辆频繁制动或连续较长时间制动时，制动副表面会产生大量热量，导致制动效果降低甚至失效，降低制动时的安全性。在车辆行驶中频繁制动，加剧了车轮和摩擦片的磨损，需要经常更换，增加了车辆的维修保养费用。制动过程中不能将车辆行驶所具有的能量回收，而是将这部分动能通过摩擦转换成热能的形式消耗，降低了车辆的能量利用率。车辆频繁制动或连续较长时间制动时，制动副表面会产生大量热量，导致制动效果降低甚至失效，降低制动时的安全性。在车辆行驶中频繁制动，加剧了车轮和摩
21、擦片的磨损，需要经常更换，增加了车辆的维修保养费用。图3-22各制动因素消耗的惯性能量的组成二、制动能量回收 有助于提高汽车能源利用率，减少燃料消耗。减轻制动器的热负荷，减少磨损，提高汽车行驶安全性和使用经济性。电动汽车采用制动能量回收可以延长续驶里程。1.飞轮蓄能2.液压蓄能3.蓄电池储能 有助于提高汽车能源利用率，减少燃料消耗。减轻制动器的热负荷，减少磨损，提高汽车行驶安全性和使用经济性。电动汽车采用制动能量回收可以延长续驶里程。1.飞轮蓄能图3-23飞轮制动储能再生系统示意图2.液压蓄能图3-24液压储能系统示意图3.蓄电池储能图3-25蓄电池储能系统示意图三、电动汽车制动能量回收(一)
22、电动汽车制动能量回收的原理(二)电动汽车制动能量回收的意义(三)常见的三种控制策略(四)影响电动汽车制动能量回收的主要因素(五)再生制动系统的发展(一)电动汽车制动能量回收的原理(二)电动汽车制动能量回收的意义图3-26几种典型的城市循环工况(二)电动汽车制动能量回收的意义表3-3各种工况下制动消耗能量及总能量的对比关系(三)常见的三种控制策略1.并行再生制动控制策略2.理想制动力回收控制策略3.最大制动能量回收控制策略1.并行再生制动控制策略 制动强度z0.1时，机械制动系统不工作，仅电机制动单独工作，前后轴制动力分配如图3-27中线段OA所示。制动强度0.1z0.7时，电机制动和机械制动系
23、统联合制动，前后轴制动力分配如图3-27中线段ABC所示。制动强度z0.7时，认为是紧急制动，仅机械制动系统工作，前后轴制动力分配如图3-27中线段CD所示。制动强度z0.1时，机械制动系统不工作，仅电机制动单独工作，前后轴制动力分配如图3-27中线段OA所示。制动强度0.1z0.7时，电机制动和机械制动系统联合制动，前后轴制动力分配如图3-27中线段ABC所示。制动强度z0.7时，认为是紧急制动，仅机械制动系统工作，前后轴制动力分配如图3-27中线段CD所示。2.理想制动力回收控制策略图3-27并行再生制动控制策略2.理想制动力回收控制策略图3-28理想制动力回收控制策略2.理想制动力回收控
24、制策略图3-29最大制动能量回收控制策略3.最大制动能量回收控制策略 当制动强度小于路面附着系数时，即z(假设=0.8，z=0.6)，前后轴制动力可以在一定范围内变动，并且它们的总和满足制动请求且车轮不抱死。下面以图3-29中线段AB为例说明在不同情况下如何分配制动力。3.最大制动能量回收控制策略 当制动强度需求大于路面附着系数时，即z(假设=0.4，z=0.6)，汽车实际可获得的最大制动强度被限制在0.4。为了尽量满足制动强度要求，缩短制动距离，制动力将被控制在曲线上，如图中F点。后轴再生制动力及机械制动力的分配取决于再生制动力的最大值及需要的后轴制动力之间的关系。当再生制动力可以单独满足需
25、求时，尽量利用再生制动系统。当再生制动力不满足需求时，机械制动系统辅助提供额外的制动力。当制动强度小于路面附着系数时，即z(假设=0.8，z=0.6)，前后轴制动力可以在一定范围内变动，并且它们的总和满足制动请求且车轮不抱死。下面以图3-29中线段AB为例说明在不同情况下如何分配制动力。当制动强度需求大于路面附着系数时，即z(假设=0.4，z=0.6)，汽车实际可获得的最大制动强度被限制在0.4。为了尽量满足制动强度要求，缩短制动距离，制动力将被控制在曲线上，如图中F点。后轴再生制动力及机械制动力的分配取决于再生制动力的最大值及需要的后轴制动力之间的关系。当再生制动力可以单独满足需求时，尽量利
26、用再生制动系统。当再生制动力不满足需求时，机械制动系统辅助提供额外的制动力。(四)影响电动汽车制动能量回收的主要因素 在混合动力车和电动车上，只有驱动轴能够进行能量回收，非驱动轮上的制动只能通过摩擦制动实现。是否进行能量回收取决于电池的放电深度(SOC)，若制动时电池的SOC很高，为了保护蓄电池，不能进行制动能量回收。能量回收还受到电池充电功率的限制，回收功率不能超过电池的当前最大充电功率。受电机发电能力的限制，电机制动产生的最大制动力矩不能超过当时转速和功率下电机的发电能力。制动强度大时，由于车速快，电机再生制动反而不能满足制动要求。(四)影响电动汽车制动能量回收的主要因素 若电机位置在变速
27、器前，对于手动变速器，减速换档时，若变速器处于空档位置，从车轮到电机的动力传递被切断，电机不能实现再生制动。在混合动力车和电动车上，只有驱动轴能够进行能量回收，非驱动轮上的制动只能通过摩擦制动实现。是否进行能量回收取决于电池的放电深度(SOC)，若制动时电池的SOC很高，为了保护蓄电池，不能进行制动能量回收。能量回收还受到电池充电功率的限制，回收功率不能超过电池的当前最大充电功率。受电机发电能力的限制，电机制动产生的最大制动力矩不能超过当时转速和功率下电机的发电能力。制动强度大时，由于车速快，电机再生制动反而不能满足制动要求。若电机位置在变速器前，对于手动变速器，减速换档时，若变速器处于空档位
28、置，从车轮到电机的动力传递被切断，电机不能实现再生制动。(五)再生制动系统的发展1.如何准确控制的问题2.及汽车其他系统匹配协调的问题3.能量回收效率的问题4.及先进技术的结合5.及底盘集成控制集合1.如何准确控制的问题2.及汽车其他系统匹配协调的问题3.能量回收效率的问题4.及先进技术的结合5.及底盘集成控制集合四、制动能量回收产品举例(一)普锐斯制动系统(二)F1赛车KERS制动系统(一)普锐斯制动系统 在制动开始时，Brake-ECU根据主缸的压力计算出驾驶人所需的制动力矩Treq，并将该制动力矩发送给THS-ECU，THS-ECU通过计算得到当前所能够施加的能量回收制动力矩Tmot的大
29、小，并将其发送给Brake-ECU。Brake-ECU根据Tmot的大小计算目标液压制动力矩Thyd的大小，并根据Thyd的数值确定电磁阀SLA的通电电流的大小，通过SLA来控制液压制动力矩的大小。SLR是减压电磁阀，在ABS不起作用的时候可以通过SLR和储液器的配合起到减压的作用。(一)普锐斯制动系统 SS为沟通前后轮缸回路的电磁阀，当前轮的制动力完全可以由能量回收制动力矩提供时，SS是关闭的；当能量回收制动力矩不能够满足前轮制动需要时，SS打开，前轮也进行液压制动。踏板行程模拟机构(Stroke Simulator)主要用来模拟踏板行程，吸收多余的制动液，使得在确保制动安全的前提下尽可能采
30、用能量回收制动，减少液压制动。储液器的作用是防止制动踏板在制动的过程中产生震颤(它和踏板行程模拟机构协同工作)。(一)普锐斯制动系统 SMC1和SMC2为两个电磁阀，在正常情况下它们是关闭的，截断了两前轮的轮缸制动回路和制动主缸之间的连接。当制动回路出现异常情况时，如SS阀失效，前轮无法获取液压制动力矩，这时SMC1和SMC2打开，连通前轮的制动轮缸和制动主缸，确保前轮制动。电磁阀SLA和SLR都有相关的机械开启装置(在一定的开启压力下可以打开)，防止由于电信号失效导致制动轮缸的压力增减失效。当ABS起作用时，SLA全开，此后制动过程由ABS控制。当ABS不再起作用时，则转换为压力控制，通过S
31、LA来控制液压制动力矩。(一)普锐斯制动系统 压力控制单元(Pressure Control Unit)主要用于控制液压制动力矩，它包括液压调节阀和制动主缸，同时实现ABS功能。当ABS起作用时，丰田普锐斯不进行能量回收制动，完全由液压制动系统来完成制动过程。(一)普锐斯制动系统图3-30普锐斯液压制动系统 在制动开始时，Brake-ECU根据主缸的压力计算出驾驶人所需的制动力矩Treq，并将该制动力矩发送给THS-ECU，THS-ECU通过计算得到当前所能够施加的能量回收制动力矩Tmot的大小，并将其发送给Brake-ECU。Brake-ECU根据Tmot的大小计算目标液压制动力矩Thyd的
32、大小，并根据Thyd的数值确定电磁阀SLA的通电电流的大小，通过SLA来控制液压制动力矩的大小。图3-31普锐斯制动控制系统简图 SLR是减压电磁阀，在ABS不起作用的时候可以通过SLR和储液器的配合起到减压的作用。SS为沟通前后轮缸回路的电磁阀，当前轮的制动力完全可以由能量回收制动力矩提供时，SS是关闭的；当能量回收制动力矩不能够满足前轮制动需要时，SS打开，前轮也进行液压制动。踏板行程模拟机构(Stroke Simulator)主要用来模拟踏板行程，吸收多余的制动液，使得在确保制动安全的前提下尽可能采用能量回收制动，减少液压制动。储液器的作用是防止制动踏板在制动的过程中产生震颤(它和踏板行
33、程模拟机构协同工作)。SMC1和SMC2为两个电磁阀，在正常情况下它们是关闭的，截断了两前轮的轮缸制动回路和制动主缸之间的连接。当制动回路出现异常情况时，如SS阀失效，前轮无法获取液压制动力矩，这时SMC1和SMC2打开，连通前轮的制动轮缸和制动主缸，确保前轮制动。电磁阀SLA和SLR都有相关的机械开启装置(在一定的开启压力下可以打开)，防止由于电信号失效导致制动轮缸的压力增减失效。当ABS起作用时，SLA全开，此后制动过程由ABS控制。当ABS不再起作用时，则转换为压力控制，通过SLA来控制液压制动力矩。压力控制单元(Pressure Control Unit)主要用于控制液压制动力矩，它包
34、括液压调节阀和制动主缸，同时实现ABS功能。当ABS起作用时，丰田普锐斯不进行能量回收制动，完全由液压制动系统来完成制动过程。(二)F1赛车KERS制动系统1.飞轮动能回收系统2.电池-电机动能回收系统1.飞轮动能回收系统图3-32Flybird动能回收系统实物图1.飞轮动能回收系统图3-33Flybird动能回收系统原理图1.飞轮动能回收系统图3-34飞轮储能的无级变速器2.电池-电机动能回收系统图3-35本田IMA油电混合动力系统第五节低阻轮胎技术一、轮胎滚动阻力的基本概念二、降低轮胎滚动阻力的对策措施一、轮胎滚动阻力的基本概念(一)滚动阻力的定义和发生机理(二)轮胎能量损耗的分析(三)轮
35、胎滚动阻力的有限元计算(一)滚动阻力的定义和发生机理图3-36轮胎在硬路面上的滚动(一)滚动阻力的定义和发生机理图3-37地面法向反作用力的分布(二)轮胎能量损耗的分析(三)轮胎滚动阻力的有限元计算1.物理假设2.单元划分3.单元特性4.节点坐标5.边界条件6.应用程序7.计算结果1.物理假设 轮胎在刚性平直路面上滚动。轮胎的能量损失唯一地由轮胎材料的黏弹滞后损失引起。轮胎在刚性平直路面上滚动。轮胎的能量损失唯一地由轮胎材料的黏弹滞后损失引起。2.单元划分图3-38轮胎外表面的三维表示方法2.单元划分图3-39轮胎断面的坐标系2.单元划分图3-40轮胎断面的单元划分2.单元划分图3-41轮胎断
36、面和轮辋的单元划分3.单元特性4.节点坐标图3-42笛卡儿坐标5.边界条件 为使轮胎不穿透路面，接触载荷的法向分力必须大于或等于零。为使轮胎及路面接触而没有滑移，切向接触力必须小于或等于接触载荷法向分力及摩擦系数的乘积。为使轮胎不穿透路面，接触载荷的法向分力必须大于或等于零。为使轮胎及路面接触而没有滑移，切向接触力必须小于或等于接触载荷法向分力及摩擦系数的乘积。6.应用程序7.计算结果图3-43车速对滚动阻力的影响二、降低轮胎滚动阻力的对策措施 减小轮胎结构变形，减少内摩擦损失。改善轮胎用材料，降低tan值。减小轮胎体积，尽量使轮胎轻量化。1.减少轮胎结构变形损失2.改善轮胎用材料 减小轮胎结构变形，减少内摩擦损失。改善轮胎用材料，降低tan值。减小轮胎体积，尽量使轮胎轻量化。1.减少轮胎结构变形损失图3-44滚动阻力系数的比较1.减少轮胎结构变形损失图3-45轮胎内气压对滚动阻力的影响1.减少轮胎结构变形损失图3-46在一定气压下轮胎载荷及变形的关系1.减少轮胎结构变形损失图3-47气压及回正力矩的关系2.改善轮胎用材料
