汽車新能源與節(jié)能技術(shù)【重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院邵毅明】-

1、汽車新能源與節(jié)能技術(shù)主講：邵毅明 教授重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院第一章第一章 緒論緒論 能源的概念、分類與度量 節(jié)能概述 影響汽車能耗的主要因素和節(jié)能的主要途徑 本章學(xué)習(xí)重點(diǎn) 掌握汽車節(jié)能有關(guān)的基本概念 掌握汽車節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo) 掌握影響汽車能耗的主要因素和節(jié)能的基本途徑。 第一節(jié)第一節(jié) 能源的概念、分類與度量能源的概念、分類與度量 能源形式在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)換。 能源在開(kāi)采、提煉或加工、使用以及廢料處理過(guò)程中存在不同程度的污染。 化石燃料類能源如汽油、天然氣等在儲(chǔ)存過(guò)程中存在泄漏和危及安全等問(wèn)題。 一、能源的概念與特點(diǎn)一、能源的概念與特點(diǎn)能源：是指人類取得能量的來(lái)源，是可以直接能源：是指人類取

2、得能量的來(lái)源，是可以直接或通過(guò)轉(zhuǎn)換提供人類所需有用能的資源?；蛲ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)換提供人類所需有用能的資源。能源具有以下的特點(diǎn)：能源具有以下的特點(diǎn)： 二、能源的分類 按能源的來(lái)源可分為太陽(yáng)能、地球自身能和天體引力能。 按在自然界中的存在方式可分為一次能源、二次能源。 按被社會(huì)利用情況可分為被大規(guī)模使用的常規(guī)能源、正在積極研究開(kāi)發(fā)、推廣的新能源。 按能否自然得到補(bǔ)充可分為再生能源、非再生能源。 按使用中對(duì)環(huán)境的影響可分為清潔型能源，非清潔型能源。 三、能源的單位與度量 我國(guó)能源的單位主要有焦（J）、千瓦小時(shí)（kW.h）。 我國(guó)規(guī)定以煤當(dāng)量（又稱標(biāo)準(zhǔn)煤）作為能源的統(tǒng)一度量單位。有些國(guó)家使用油當(dāng)量作為能源的統(tǒng)一

3、計(jì)量單位。 1kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱當(dāng)量=0.7kg標(biāo)準(zhǔn)油的熱當(dāng)量值。 表1-1 幾種常用的能源熱值和折算標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù) 能源名稱平均低位發(fā)熱量（kJ/kg）折算標(biāo)準(zhǔn)煤（kg）原油418681.4286汽油431241.4714柴油427051.4571煤油431241.4714重油418681.4286原煤209340.7143液化石油氣502411.8143天然氣389791.3300氫氣1199004.0922甲醇202600.6915乙醇272000.9285二甲醚284000.9693電力（當(dāng)量）（等價(jià)）3601118400.12290.4040第二節(jié)第二節(jié) 節(jié)能概述節(jié)能概述 （一）節(jié)能的定義

4、節(jié)能是指在保證能夠生產(chǎn)出相同數(shù)量和質(zhì)量的產(chǎn)品，或者獲得相同經(jīng)濟(jì)效益，或者滿足相同需要，達(dá)到相同目的的前提下的能源消耗量下降。 根據(jù)節(jié)能工作或研究涉及的范圍，節(jié)能有狹義節(jié)能和廣義節(jié)能之分。 （二）節(jié)能的實(shí)質(zhì) 根據(jù)節(jié)能的定義，假定W代表生產(chǎn)任務(wù)的數(shù)量，Q 代表完成生產(chǎn)任務(wù)W所投入的能量，則節(jié)能就意味著單位任務(wù)消耗的能量（QW）下降，或者是單位能量所完成的任務(wù)（WQ）增加?？梢?jiàn)節(jié)能的實(shí)質(zhì)就是提高能源的利用效率。 思考： 1、是否采用代用能源或者新能源就是節(jié)能？ 2、是否節(jié)油就是節(jié)能？（三）節(jié)能的任務(wù) 能源領(lǐng)域面臨嚴(yán)重問(wèn)題：一是儲(chǔ)量不足,我國(guó)人均能源資源占有量?jī)H為世界平均水平的一半；二是能源利用效率遠(yuǎn)

5、低于世界先進(jìn)水平；三是以煤為主的能源結(jié)構(gòu)導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重；四是大量進(jìn)口石油嚴(yán)重威脅國(guó)家的經(jīng)濟(jì)安全。節(jié)約能源是解決上述矛盾的必節(jié)約能源是解決上述矛盾的必然選擇。然選擇。 我國(guó)政府歷來(lái)重視節(jié)能工作我國(guó)政府歷來(lái)重視節(jié)能工作 1984年年節(jié)能技術(shù)政策大綱節(jié)能技術(shù)政策大綱 1996年年中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱 1998年年中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法 2004年年能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃綱要（能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃綱要（20042020）草案）草案、節(jié)能中長(zhǎng)期專項(xiàng)規(guī)劃、節(jié)能中長(zhǎng)期專項(xiàng)規(guī)劃2006年年 國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（200620

6、20年）年） 1.我國(guó)目前節(jié)能工作存在的主要問(wèn)題 對(duì)節(jié)能重要性認(rèn)識(shí)不足，節(jié)能優(yōu)先的方針沒(méi)有落到實(shí)處。 節(jié)能法律法規(guī)不完善。 缺乏有效的節(jié)能激勵(lì)政策。 尚未建立適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制要求的節(jié)能新機(jī)制。 節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用不夠。 節(jié)能監(jiān)管和服務(wù)機(jī)構(gòu)能力建設(shè)滯后。 2.節(jié)能目標(biāo) 宏觀節(jié)能指標(biāo)：到2010年每萬(wàn)元GDP（1990年不變價(jià)，下同）能耗下降到2.25噸標(biāo)準(zhǔn)煤，2020年下降到1.54噸標(biāo)準(zhǔn)煤。 主要產(chǎn)品（工作量）單位能耗指標(biāo)：2010年總體達(dá)到或接近20世紀(jì)90年代初期國(guó)際先進(jìn)水平，其中大中型企業(yè)達(dá)到本世紀(jì)初國(guó)際先進(jìn)水平；2020年達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平。 主要耗能設(shè)備能效指標(biāo)：2010年新

7、增主要耗能設(shè)備能源效率達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平，部分汽車、電動(dòng)機(jī)、家用電器達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。 宏觀管理目標(biāo)：2010年初步建立與社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制相適應(yīng)的比較完善的節(jié)能法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系、政策支持體系、監(jiān)督管理體系、技術(shù)服務(wù)體系。 二、汽車節(jié)能的評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法二、汽車節(jié)能的評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法（一）汽車節(jié)能的定義 汽車節(jié)能是指汽車在完成相同運(yùn)輸任務(wù)（運(yùn)量或周轉(zhuǎn)量）前提下的燃料或儲(chǔ)能的消耗量下降。（二）汽車節(jié)能的評(píng)價(jià)指標(biāo) 絕對(duì)指標(biāo)：kg或t 相對(duì)指標(biāo)： 、 、 、 .1111111234 1國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14951-1994汽車節(jié)油技術(shù)評(píng)定方法中對(duì)汽車節(jié)油產(chǎn)品提出的主要指標(biāo)如下： 市區(qū)運(yùn)輸模式節(jié)油量及節(jié)油

8、率 城市間運(yùn)輸模式節(jié)油量及節(jié)油率 快速運(yùn)輸模式節(jié)油量節(jié)油及節(jié)油率 特定工況節(jié)油技術(shù)運(yùn)行節(jié)油量及節(jié)油率 多工況節(jié)油量及節(jié)油率 汽油車CO、HC凈化率RCO、RHC 柴油車煙度凈化率RRb 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)定系數(shù)Kc 使用節(jié)油技術(shù)的投資回收里程S 三、汽車節(jié)能的發(fā)展 20世紀(jì)70年代的汽車節(jié)能工作狀況 :節(jié)能在我國(guó)還沒(méi)有得到真正足夠的重視。 20世紀(jì)80年代的節(jié)能發(fā)展?fàn)顩r :開(kāi)始從駕駛操作、車輛保養(yǎng)、節(jié)油器等方面研究節(jié)能。 20世紀(jì)90年代至今的節(jié)能發(fā)展?fàn)顩r :我國(guó)的節(jié)能工作納入了法制化的軌道，在汽車節(jié)能新技術(shù)、節(jié)能管理等方面得到很大發(fā)展，但汽車在動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)上與國(guó)外產(chǎn)品尚有一定差距。 近期節(jié)能環(huán)

9、保汽車的發(fā)展趨勢(shì) ：多元化發(fā)展、多種技術(shù)相互融合、階段性不均衡發(fā)展、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、政府扶持 。 四、汽車節(jié)能的重要性 (一)汽車節(jié)能的必要性 (二)汽車節(jié)能的可行性 汽車節(jié)能是我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針 。 我國(guó)高速公路網(wǎng)形成，鄉(xiāng)村公路，公路客貨運(yùn)輸量和汽車保有量均迅速不斷地增長(zhǎng)，因此，我國(guó)汽車運(yùn)輸需求的能源數(shù)量將不斷激增，而我國(guó)的石油資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其需要 我國(guó)汽車技術(shù)的平均水平低于世界發(fā)達(dá)國(guó)家，機(jī)動(dòng)車燃油經(jīng)濟(jì)性水平比歐洲低25%，比日本低20%，比美國(guó)整體水平低10%；載貨汽車百噸公里油耗7.6升，比國(guó)外先進(jìn)水平高1倍以上。 第三節(jié)第三節(jié) 影響汽車能耗的主要因影響汽車能耗的主要因素與

10、節(jié)能的主要途徑素與節(jié)能的主要途徑 一、影響汽車能耗的主要因素一、影響汽車能耗的主要因素 汽車的結(jié)構(gòu)方面汽車的結(jié)構(gòu)方面 汽車的使用方面 新能源技術(shù)方面 二、汽車節(jié)能的主要途徑二、汽車節(jié)能的主要途徑 車輛技術(shù)方面的主要節(jié)能途徑與措施車輛技術(shù)方面的主要節(jié)能途徑與措施 道路輔助設(shè)施及汽車維修方面的主要節(jié)能途徑與措施 汽車運(yùn)用方面的主要節(jié)能途徑與措施 一、影響汽車能耗的主要因素一、影響汽車能耗的主要因素 汽車汽車 結(jié)構(gòu)方面結(jié)構(gòu)方面發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)系傳動(dòng)系輪胎輪胎 汽車汽車總質(zhì)量總質(zhì)量汽車汽車外形外形(二)汽車的使用方面 行駛車速 擋位選擇 掛車的選用 正確的保養(yǎng)與調(diào)整 (三)新能源技術(shù)方面 目前，已經(jīng)

11、研制出電能、太陽(yáng)能、混合動(dòng)力能源等新能源汽車。由于受技術(shù)水平、環(huán)境、成本等各方面的因素影響，采用新能源的汽車在某些性能方面與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車相比要差一些，所以還未廣泛應(yīng)用。隨著汽車工業(yè)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是傳統(tǒng)能源的危機(jī)、環(huán)保要求的提升，新能源取代傳統(tǒng)能源是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 二、汽車節(jié)能的主要途徑二、汽車節(jié)能的主要途徑 輔助設(shè)施 及維修 改善道路設(shè)施公路結(jié)構(gòu)最優(yōu)化建設(shè)合理汽車道路網(wǎng)高速公路、汽車專用公路一般道路的修整合理的養(yǎng)護(hù)等改進(jìn)檢修方式修理合理化維護(hù)檢驗(yàn)合理化檢查修理方式合理化計(jì)算機(jī)診斷系統(tǒng)改良設(shè)備、機(jī)械修理機(jī)械的自動(dòng)化、無(wú)損檢驗(yàn)提高修理技術(shù)機(jī)械培訓(xùn)維護(hù)檢驗(yàn)期延長(zhǎng)無(wú)維護(hù)化自我診斷系統(tǒng)

12、化監(jiān)控系統(tǒng)、燃料計(jì)量系統(tǒng)圖1-6道路輔助設(shè)施及汽車維修節(jié)能的途徑與措施統(tǒng)一調(diào)配協(xié)調(diào)運(yùn)輸信息流通系統(tǒng)選擇與運(yùn)輸環(huán)境相應(yīng)的車種公共汽車、載貨車的最佳配備運(yùn)用方法改良線路結(jié)構(gòu)公共汽車、載貨車線路的最佳化有效利用運(yùn)輸能力回程車的有效利用物流集散點(diǎn)的整備車站終點(diǎn)、載貨車總站的整備改善運(yùn)輸方式運(yùn)輸?shù)募泄芾砑锌刂蒲兄菩碌倪\(yùn)輸系統(tǒng)密封容器運(yùn)輸高架運(yùn)輸交通流最佳化交通管理最佳化改善城市交通管理信號(hào)控制經(jīng)路引導(dǎo)、車輛裝載指示系統(tǒng)改善高速公路的管理經(jīng)路引導(dǎo)、速度限制指示系統(tǒng)改善交通系統(tǒng)合乘交通系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)雙層公共汽車、特定需要的共用汽車特殊交通系統(tǒng)開(kāi)發(fā)城市汽車系統(tǒng)復(fù)合運(yùn)輸系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)復(fù)合運(yùn)輸系統(tǒng)改善駕駛培訓(xùn)減少培訓(xùn)需要的能量利用模擬裝置視覺(jué)輔助裝置圖1-7汽車運(yùn)用方法的節(jié)能途徑與措施改善部件負(fù)荷特性可變閥定時(shí)器，可變的排氣量車輛技術(shù)提 高行駛效率減小行駛阻力車身輕型化提高驅(qū)動(dòng)效率原動(dòng)機(jī)高 性 能化提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能開(kāi)發(fā)替代發(fā)動(dòng)機(jī)能源合 理化能源使用合理化利用新能源利用代用燃料減小滾動(dòng)阻力減小滾動(dòng)阻力改進(jìn)輪胎改進(jìn)輪胎車身的重量輕型化輕型材料，輕型設(shè)計(jì)技術(shù)使構(gòu)成部件、附屬品輕型化輔機(jī)、電器設(shè)備輕型化提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率軸承、離合器改進(jìn)變速裝置直接式自動(dòng)、無(wú)級(jí)變速提高熱效率高溫化、改善燃燒、減少冷卻損失提高機(jī)械效率降低運(yùn)轉(zhuǎn)部件的摩擦損失和驅(qū)動(dòng)輔助損失采用電子控制實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化微機(jī)控制研制高