新能源汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展其趨勢(shì)(畢業(yè)論文doc)

1、新能源汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)摘要:進(jìn)入21世紀(jì)，隨著能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題的日趨嚴(yán)重，開(kāi)發(fā)和利用新型清潔能源已成為一個(gè)重要課題。由于石油燃料的短缺及控制排放法規(guī)的強(qiáng)化，如何為汽車(chē)選擇清潔的代用燃料的問(wèn)題，已提到議事日程上。本文詳細(xì)分析比較如CNG、DME、甲醇及乙醇等不同燃料，作者認(rèn)為首先應(yīng)考慮選用甲醇及乙醇。自從1關(guān)鍵8詞：甲醇乙醇CNGDME新能源汽車(chē)86年世界上第輛汽車(chē)目錄問(wèn)世至今1引言12能源形勢(shì)及汽車(chē)新能源的研究現(xiàn)狀12.1 國(guó)際能源形勢(shì)12.2汽車(chē)新能源的研究現(xiàn)狀22.2.1天然氣煤層氣22.2.2液化石油氣32.3新能源汽車(chē)性能的分析32.3.1動(dòng)力性能及燃油經(jīng)濟(jì)性32.3.2起動(dòng)

2、性、加速性及爬坡性能。43環(huán)境保護(hù)53.1凈化空氣的任務(wù)繁重53.2承擔(dān)降低C02等溫室氣體的義務(wù)54汽車(chē)動(dòng)力裝置及燃料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)64.1 汽車(chē)動(dòng)力及燃料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)如圖1所示。64.2 不同燃料使用經(jīng)濟(jì)性及方便性742.1使用費(fèi)用及投資費(fèi)用的比較74.22國(guó)際上日益重視可再生醇燃料等生物燃料75代用燃料性質(zhì)的分析比較85.1 幾種燃料的分析85.1.1天然氣85.12甲醇及甲烷等85.2 幾種燃料性能的比較96不同燃料的排放性能錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.1排放性能的比較96.1.1低比例醇/汽油混合物燃燒的排放96.1.2醇燃料汽車(chē)容易達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)106.2未燃醇及醛類(lèi)排放107

3、結(jié)果分析與討論108總結(jié)11參考文獻(xiàn)11致謝161引言隨著世界石油資源日益枯竭和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，內(nèi)燃機(jī)新能源一高效清潔燃燒一直是內(nèi)燃機(jī)研究與發(fā)展中的關(guān)鍵問(wèn)題。能源（主要是石油資源）匱乏和環(huán)境惡化是當(dāng)今人類(lèi)面臨的兩大挑戰(zhàn)，汽車(chē)及內(nèi)燃機(jī)既是石油資源的主要消耗者，也是大氣特別是城市大氣污染的主要來(lái)源。隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展和汽車(chē)保有量的不斷增加，我國(guó)能源消耗正以每年一個(gè)百分點(diǎn)的速度上升，預(yù)計(jì)到2020年60%的石油消費(fèi)將依賴進(jìn)口。因此，研究開(kāi)發(fā)高效低污染發(fā)動(dòng)機(jī)和新能源清潔石油替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于擺脫我國(guó)經(jīng)濟(jì)對(duì)外國(guó)石油的依賴，提高能源利用率，減緩能源危機(jī)，降低城市空氣污染，保護(hù)環(huán)境有十分重要的顯示

4、意義和深遠(yuǎn)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。2能源形勢(shì)及汽車(chē)新能源的研究現(xiàn)狀2.1國(guó)際能源形勢(shì)根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局及一些國(guó)際能源專家的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，石油、天然氣及煤炭的儲(chǔ)采比分別為34年、44年及245年。世界能源大會(huì)1995年版能源資源調(diào)查報(bào)告認(rèn)為石油天然氣及煤的儲(chǔ)采比分別為44年、57年及230年，盡管看法不一，這些預(yù)測(cè)可能不完全符合實(shí)際情況，但是石油及天然氣的儲(chǔ)采比大大地小于煤炭的儲(chǔ)采比。非再生能源資源日益減少，則是比較肯定的。表1是幾次石油危機(jī)使石油價(jià)格上漲1573年17E年一1孌珂年1550年懷坪供柯譯斯蘭曲命5#護(hù)，1S79-年畫(huà)粧戰(zhàn)爭(zhēng)護(hù)掠克咗:T科喊特齊閏取仟悄撐克T3-I桶點(diǎn)桶小-桶乍2喘1陰斗桶52

5、4.桶t申郴我國(guó)缺油少氣，能源資源人均擁有量只有世界人均擁有量的1/10。能源儲(chǔ)存及供應(yīng)形勢(shì)嚴(yán)峻，根據(jù)中國(guó)工程科學(xué)院在1994年1995年統(tǒng)計(jì)，1997年發(fā)表的能源供需矛盾報(bào)告，如按2003年計(jì)，我國(guó)石油的儲(chǔ)存量只夠開(kāi)采14年。從1993年起我國(guó)就已經(jīng)是石油凈進(jìn)口國(guó)。2000年進(jìn)口原油7000萬(wàn)噸，成品油3000萬(wàn)噸，花去250億美元。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，車(chē)輛的數(shù)目逐年大幅度增加，石油缺口也將大幅度增加。買(mǎi)得起汽車(chē)的人日益增多，面臨的問(wèn)題是燃料供需矛盾大，或者價(jià)格逐步上漲，用不起油怎么辦？有人認(rèn)為世界石油儲(chǔ)存量還多，可以大量進(jìn)口，這可能不是穩(wěn)妥之計(jì)，而且本國(guó)產(chǎn)量有限，進(jìn)

6、口太多，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的能源安全問(wèn)題。我國(guó)在“十五規(guī)劃”中，明確規(guī)定要開(kāi)發(fā)和利用甲醇等新能源燃料。中央領(lǐng)導(dǎo)多次在經(jīng)貿(mào)委及多位專家給中央的報(bào)告上批示，要建新廠及化肥廠改造增產(chǎn)甲醇；又決定在河南、吉林及黑龍江用陳化糧生產(chǎn)乙醇，在汽車(chē)上使用醇燃料及生物柴油。汽車(chē)工業(yè)部門(mén)有責(zé)任，同時(shí)也為了自身更好的發(fā)展，都應(yīng)該迅速開(kāi)展醇燃料汽車(chē)的試驗(yàn)研究和使用運(yùn)行的工作。2.2汽車(chē)新能源的研究現(xiàn)狀2.2.1天然氣煤層氣常規(guī)天然氣和煤層氣隨產(chǎn)地不同而組分各異,通過(guò)分析我國(guó)42處煤層氣組分,發(fā)現(xiàn)煤層氣以甲烷為主（30%-99%）,伴有少量重?zé)N氣（如乙烷,一般大于5%）,其次組分首先是氮（0.5%-65%）,還有少量二氧化碳大

7、于（5%）。天然氣、煤層氣作為新能源燃料正在發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要分為兩類(lèi):一是火花塞點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī),此類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)普遍存在低中負(fù)荷時(shí)熱效率低,稀燃能力差等問(wèn)題;另一類(lèi)是利用柴油引燃的柴油天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī),此類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)需要兩套燃料供給系統(tǒng),存在低負(fù)荷時(shí)碳?xì)渑欧鸥叩膯?wèn)題。國(guó)內(nèi)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)柴油天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模式主要以預(yù)混燃燒為主。因此,顆粒物和碳煙排放較低。目前存在問(wèn)題有以下三個(gè)方面：a：二煤層氣組分中氮和二氧化碳的稀釋作用對(duì)其燃燒特性和排放的影響機(jī)理還不清楚,國(guó)外尚未見(jiàn)有關(guān)煤層氣燃燒機(jī)理和煤層氣發(fā)動(dòng)機(jī)的報(bào)道。b:由于天然氣火焰?zhèn)鞑ニ俣容^慢且隨著過(guò)量空氣系數(shù)的增加而更慢，導(dǎo)致了

8、混合氣的燃燒不完全,熱效率降低,未燃碳?xì)渑欧派仙桶l(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性變差等一系列問(wèn)題仍需解決。c:雖然在天然氣、煤層氣發(fā)動(dòng)機(jī)上使用氮?dú)涮烊粴?、氮?dú)涿簩託饽芴岣呦”』旌蠚獾娜紵俣?避免通過(guò)組織缸內(nèi)強(qiáng)紊流運(yùn)動(dòng)來(lái)提高燃燒速率所引起的弊端。但是,國(guó)內(nèi)外研究還未涉及到煤層氣對(duì)煤層氣燃燒特性和煤層氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、排放的影響,而且,因天然氣產(chǎn)地不同而各異,很難歸納出摻氫天然氣燃燒與排放方面的共性特征和規(guī)律。2.2.2液化石油氣氫氣與天然氣、汽油、LPG相比單位質(zhì)量低熱值高，約是汽油低熱值的2.7倍。可燃極限寬,易于實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒,提高經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)可以降低最高燃燒溫度,大幅度地降低NOx排放。同時(shí)氫的自燃溫度58

9、5°C比天然氣540°C、汽油(228-501°C)高，有利于提高壓縮比，提高氫能源內(nèi)燃機(jī)的熱效率。雖然氫能源的自燃溫度比天然氣、汽油等燃料高，但其點(diǎn)火能量很低，最小可以低到(0.02mg),這樣氮能源內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)幾乎不失火，具有良好的啟動(dòng)性。氫能源有害物排放少，燃燒主要產(chǎn)物是水，不產(chǎn)生CO及CH,由于氫氣火焰的淬冷距離比汽油短，因此靠近缸壁激冷層可燃混合氣燃燒更完全,NOx排放大大降低。由于氫能源燃料電池系統(tǒng)在能量密度、體積、反應(yīng)速度以及成本等方面還沒(méi)有很好解決，所以以燃料電池為動(dòng)力的汽車(chē)距實(shí)用還有一段距離。燃機(jī)燃料既可以實(shí)現(xiàn)氫能源清潔，可再生的特點(diǎn)又可以利用目

10、前已經(jīng)充分建立起來(lái)的內(nèi)燃機(jī)工業(yè)基礎(chǔ)，且氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率較高，綜合效率與燃料電池效率相當(dāng)，生產(chǎn)及使用成本低，在使用性能、成本等方面較容易得到發(fā)展和應(yīng)用。目前制約氫能源內(nèi)燃機(jī)的因素主要有氫氣沸點(diǎn)低-253C，車(chē)貯存和運(yùn)輸性能差，制取困難，到目前為止制取氫的成本仍是制約氫能源發(fā)展的主要因素。2.3新能源汽車(chē)性能的分析分析汽車(chē)使用不同燃料后性能如何，也是選擇燃料時(shí)要考慮的問(wèn)題。2.3.1動(dòng)力性能及燃油經(jīng)濟(jì)性內(nèi)燃機(jī)在機(jī)外形成天然氣與空氣的混合氣，再進(jìn)入氣缸燃燒，必然會(huì)使原機(jī)的功率較大幅度下降；用這種方式摻燒部分天然氣也會(huì)影響功率。要使天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)功率不下降，就需要向氣缸內(nèi)噴射氣體燃料乃至液化天然氣，但是

11、這樣內(nèi)燃機(jī)就需要較大的變動(dòng)或者重新設(shè)計(jì)專用內(nèi)燃機(jī)。在常壓下二甲醚是氣態(tài)，如果加壓將其變成液態(tài)噴入氣缸中，那會(huì)同柴油機(jī)的功率一樣。醇燃料的低熱值比汽油、柴油低得多，但是理論空燃比下的混合氣熱值和常規(guī)燃料一樣，醇燃料的理論空燃比比汽油、柴油低。因此摻燒部分醇燃料或者使用100%醇燃料，只要增加醇供油量，功率不會(huì)下降，如果進(jìn)行優(yōu)化，功率還會(huì)有較大幅度的增加。汽車(chē)使用醇燃料能提高功率及降低內(nèi)燃機(jī)的比能耗(MJ/kW.h),亦能提高熱效率的原因如下：1) 氣化潛熱高,有內(nèi)冷作用,可以提高充氣系數(shù)；2) 含碳原子數(shù)少,層流火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?容易燃燒完全,等容燃燒比例大；3) 含氧,對(duì)于原來(lái)混合氣較濃時(shí)有稀釋

12、效應(yīng)；4) 混合氣可燃范圍寬,可以使用稀混合氣,燃燒更完全可以提高熱效率；5) 辛烷值高,燃燒室壁面溫度低,可以提高汽油機(jī)受爆燃限制的功率；燃燒無(wú)煙,可以提高受冒煙限制的柴油機(jī)功率；6) 理論空燃比混合燃燒后,分子變化系數(shù)大,可以提高膨脹功。交通部公路科學(xué)研究所在使用213SC化油器的解放CA-15汽油機(jī)上,使用不同含乙醇混合燃料的試驗(yàn)結(jié)果表明，在提高壓縮比£后最大功率P都增加，而按等熱值折算成汽油的比油耗都降低,即熱效率提高24。汽油機(jī)使用100%甲醇或100%乙醇后，動(dòng)力性能及燃油耗的變化表明，汽油機(jī)使100%甲醇后，功率扭矩都比汽油分別增加15%及13%，熱效率也由28.1%提

13、高到35.6%，折算成當(dāng)量汽油后，比油耗則由291kW.h下降到229.5g/kW.h。使用乙醇后功率及扭矩分別提高12%及9%,而熱效率則由28.1%提高到36.7%。柴油機(jī)的功率受排氣冒煙的限制，改用碳原子很少的醇燃料，排氣不冒煙，因此無(wú)論摻燒或者使用100%的醇燃料，只要增加供油量，動(dòng)力性能及熱效率都會(huì)有不同程度的提高。2.3.2起動(dòng)性、加速性及爬坡性能實(shí)驗(yàn)表明，燃料的10%餾分溫度愈低愈容易起動(dòng)，汽油的這一餾分溫度為4555°C,而單一組分的甲醇及乙醇的沸點(diǎn)分別為65°C及79°C,醇燃料的氣化熱也比常規(guī)燃料高得多，使用大比例及100%醇燃料汽車(chē)在環(huán)境溫度

14、低時(shí)的起動(dòng)性能差，需要采取改善措施后能滿足用戶的要求，能在-25C低溫下起動(dòng)。詳情參見(jiàn)文獻(xiàn)5。汽車(chē)的加速性能爬坡性能除了受燃料組分及蒸餾特性的影響外，在很大程度上受動(dòng)力性能的影響。優(yōu)化的醇燃料內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性能比原機(jī)還有較大幅度提高，最高車(chē)速、加速及爬坡性能也會(huì)較好。汽車(chē)使用含不同甲醇混合燃料后的加速性基本上和原汽油機(jī)一樣，最高車(chē)速還略有提高。25263環(huán)境保護(hù)3.1 凈化空氣的任務(wù)繁重汽車(chē)排放物是污染空氣的重要根源之一。我國(guó)對(duì)660個(gè)城市空氣質(zhì)量分析結(jié)果表明，達(dá)到一級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的城市僅占1%。2001年衛(wèi)生部門(mén)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，全國(guó)癌癥患者達(dá)300萬(wàn)人，每年以3%的速度遞增，在癌癥患者中以肺癌占首位

15、，然后是胃癌及肝癌。肺癌除了與吸煙有關(guān)外，也與空氣質(zhì)量及汽車(chē)排氣中有害物密切相關(guān)。3.2承擔(dān)降低C02等溫室氣體的義務(wù)溫室氣體導(dǎo)致全球變暖，造成世界巨大的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)美國(guó)公共利益研究集團(tuán)的資料報(bào)道，20世紀(jì)10年是1000年來(lái)最熱的10年，全世界奪走33萬(wàn)人生命，損失6252億美元。與20世紀(jì)50年代比，自然災(zāi)害多4倍，經(jīng)濟(jì)損失多9倍。1997年12月各國(guó)通過(guò)京都議定書(shū)，各國(guó)都要承擔(dān)降低CO2排放的義務(wù)。我國(guó)CO2排放量占世界總量14%。如何降低CO2排放是當(dāng)前各國(guó)關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。能源及汽車(chē)工業(yè)部門(mén)既要考慮解決能源短缺，又要研究如何降低CO2排放，開(kāi)發(fā)和使用清潔替代燃料是同時(shí)能解決

16、兩個(gè)問(wèn)題的重要途徑。4汽車(chē)動(dòng)力裝置及燃料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)4.1汽車(chē)動(dòng)力及燃料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)如圖1所示淀古動(dòng)力+一電動(dòng)牯迸ft電.'4離納攔M料圧世X圖1交通運(yùn)輸?shù)葎?dòng)力及燃料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)圖1的左側(cè)是內(nèi)燃機(jī)過(guò)去用油的情況，中間部分是當(dāng)前動(dòng)力裝置開(kāi)發(fā)研究及所用燃料多元化的情況，右側(cè)部分是正在研究試驗(yàn)中的動(dòng)力及燃料。目前研究及應(yīng)用的電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力及多種替代燃料，各有優(yōu)缺點(diǎn)。毫無(wú)疑問(wèn)，電動(dòng)汽車(chē)及混合動(dòng)力對(duì)降低排放，保護(hù)環(huán)境有利，應(yīng)該研究。然而能在局部地區(qū)城市首先投入使用的是混合動(dòng)力，仍要選用燃料。初期電動(dòng)及混合動(dòng)力車(chē)輛的價(jià)格也較高，常規(guī)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力的車(chē)輛仍占很大比例。未來(lái)的汽車(chē)動(dòng)力是用可

17、再生資源生產(chǎn)的氫、醇燃料（甲醇、乙醇）等作燃料，由燃料電池發(fā)電。燃料電池是通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)，將燃料化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能做機(jī)械功，不受卡諾循環(huán)的限制，效率可達(dá)50%以上，無(wú)污染，噪聲很小。利用先進(jìn)的納米材料及技術(shù)，通過(guò)光電作用及利用風(fēng)能水能制取廉價(jià)的氫，另一方面用豐富的可再生資源制取醇燃料，然后通過(guò)車(chē)載裂解器，生產(chǎn)出氫，這樣整個(gè)裝置重量大較復(fù)雜。所以一些國(guó)家已經(jīng)在試驗(yàn)研究，將醇燃料直接輸入燃料電池，在其中分解出氫發(fā)電34。綜上所述，我國(guó)面臨車(chē)用燃料日益短缺以及進(jìn)一步降低CO2等排放的繁重任務(wù)，選擇使用清潔代用燃料勢(shì)在必行。國(guó)內(nèi)外研究，使用的清潔燃料有CNG、LPG、二甲醚（DME）、醇燃料、氫及植

18、物油酯（生物柴油）。考慮到我國(guó)LPG資源有限，民間生活用LPG（液化石油氣）的一部分還要靠進(jìn)口。氫氣是公認(rèn)的清潔燃料，只是要解決如何廉價(jià)制造及儲(chǔ)存的問(wèn)題。同時(shí)考慮文章篇幅不宜太大，所以本文主要對(duì)CNG、DME、及醇燃料進(jìn)行分析比較。4.2不同燃料使用經(jīng)濟(jì)性及方便性42.1使用費(fèi)用及投資費(fèi)用的比較1990年美國(guó)能源部門(mén)以每天代替一百萬(wàn)桶汽油為目標(biāo)，對(duì)改用醇燃料汽車(chē)、天然氣汽車(chē)及電動(dòng)汽車(chē)所需的費(fèi)用（單位：10億美元）進(jìn)行了測(cè)算表明，用醇燃料代替汽油所需的費(fèi)用是最低的。27由于常規(guī)燃料汽車(chē)的有害排放物對(duì)大氣的污染，使人們患呼吸系統(tǒng)、血液循環(huán)、神經(jīng)系統(tǒng)及癌癥的概率日益增大，影響了生態(tài)環(huán)境，帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)損

19、失，在上述分析比較中，將上述危害給社會(huì)增加的負(fù)擔(dān)損失，分成低費(fèi)用及高費(fèi)用兩類(lèi)?？紤]了有害排放物影響因素后，使用清潔燃料或電力驅(qū)動(dòng)后，每公里平均總費(fèi)用比使用汽油時(shí)增加的幅度（）減少了，而且使用醇燃料時(shí)增加的幅度是最低的，比使用天然氣時(shí)低。4.22國(guó)際上日益重視可再生醇燃料等生物燃料1973年石油危機(jī)后很多國(guó)家投入大量的人力、財(cái)力及物力。對(duì)醇燃料進(jìn)行研究及應(yīng)用，為了交流研究成果及使用經(jīng)驗(yàn)，1976年瑞典發(fā)起在斯德哥爾摩召開(kāi)了首屆國(guó)際醇燃會(huì)議（1SAF），每隔23年召開(kāi)一次，1998年在北京召開(kāi)了第12屆，2002年在泰國(guó)召開(kāi)了第14屆，前面幾屆論文主要集中在用煤或天然氣制甲醇及甲醇的應(yīng)用，以后乙醇

20、的論文逐漸增多，而且更多地關(guān)注用生物質(zhì)制甲醇、乙醇以及生物質(zhì)燃料的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，除了ISAF外，國(guó)際上還經(jīng)常召開(kāi)生物質(zhì)燃料的專門(mén)學(xué)術(shù)會(huì)議。第13屆國(guó)際醇燃料會(huì)議的主題是“地球的生存環(huán)境”實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的運(yùn)輸系統(tǒng)，會(huì)議較明顯地轉(zhuǎn)向討論如何降低CO2排放、乙醇燃料的生產(chǎn)及應(yīng)用以及在柴油機(jī)上應(yīng)用乙醇等，第14屆會(huì)議的主題是“可持續(xù)發(fā)展的能源在21世紀(jì)中的作用”，會(huì)議上共發(fā)表了82篇文章，其中大約59篇文章是與乙醇有關(guān)的，乙醇更加受到國(guó)際上的重視。為了降低CO2等排放及彌補(bǔ)石油燃料的不足，歐州要求減少礦物燃料的使用，到2005年要求生物燃料(主要指乙醇及生物柴油)占整個(gè)燃料消費(fèi)量的3%,為此要增加乙醇的

21、產(chǎn)量56倍。到2010年生物燃料的使用量要達(dá)到6%，一些國(guó)家加大將植物纖維通過(guò)酸解、酶解、發(fā)酵制取甲醇、乙醇的研究試驗(yàn)工作,預(yù)計(jì)到2008年這一技術(shù)將達(dá)到廉價(jià)制取醇燃料的商業(yè)化要求,在經(jīng)濟(jì)上可與汽油相競(jìng)爭(zhēng)。28由于柴油機(jī)用途廣,功率范圍比汽油機(jī)寬得多,比油耗比汽油機(jī)低,小排量汽車(chē)愈來(lái)愈多采用柴油機(jī)作動(dòng)力,柴油機(jī)摻燒醇燃料可以明顯地降低排氣煙度、微粒及NOx,使柴油機(jī)容易達(dá)到嚴(yán)格的排放法規(guī)要求。因此,國(guó)外在柴油機(jī)上摻燒醇燃料以及改用100%醇燃料的專用車(chē)輛也愈來(lái)愈多,并與使用其它燃料進(jìn)行比較。例如最近美國(guó)代用能源技術(shù)公司對(duì)汽車(chē)使用CNG及E10進(jìn)行比較的結(jié)果表明，使用E10比使用CNG的好處要多

22、。2930瑞典對(duì)城市公共汽車(chē)使用不同燃料對(duì)環(huán)境及人們健康影響的試驗(yàn)研究結(jié)果表明29:柴油機(jī)的NOx排放高，使用CNG較低，而使用乙醇時(shí)的NOx排放居于兩者之間；未經(jīng)過(guò)濾處理的柴油機(jī)排氣中碳煙微粒高，有較大的致癌潛在危險(xiǎn)，使用乙醇及CNG比僅用氧化催化后處理的柴油機(jī)還要低些;CNG的溫室氣體排放比柴油高，而使用生物乙醇燃料的溫室氣體排放最低。5代用燃料性質(zhì)的分析比較5.1 幾種燃料的分析5.1.1 天然氣天然氣是以甲烷(CH4)為主與丙烷、丁烷等的混合物氣體。二甲醚是簡(jiǎn)單的醚構(gòu)成物，在常壓下為氣體。甲醇及乙醇是碳?xì)浠衔?CH)與羥基(OH)結(jié)合的單一化合物，醇是烴分子中的氫原子被羥基取代后的生

23、成物，其通式為CnH2n+1OH。而汽油及柴油是多種碳?xì)浠衔?烴)的混合物。5.12甲醇及甲烷等甲醇及甲烷只含1個(gè)碳原子，乙醇及二甲醚含2個(gè)碳原子。甲醇含50%的氧，乙醇及二甲醚含34.8%的氧。汽油中烴類(lèi)含512個(gè)碳，柴油的烴則含更多的1026個(gè)碳原子。因此，代用燃料的C/H原子量比汽油及柴油的小得多，這樣有利于燃燒充分。5.2 幾種燃料性能的比較醇燃料比汽油重但比柴油輕，液態(tài)的二甲醚最輕，它們的凝固點(diǎn)比汽油及柴油低得多。粘度比汽油大，但比柴油小，這些性質(zhì)對(duì)供油過(guò)程及供油系零件磨損有影響。對(duì)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性產(chǎn)生重要影響的低熱值，二甲醚、醇燃料比汽油及柴油低得多。由于含氧理論空燃比低，理論空燃比

24、下的混合氣熱值，醇燃料和汽油柴油基本一樣，而天燃?xì)獾囊托４既剂系臍饣瘽摕岜绕?、柴油?4倍，這對(duì)內(nèi)燃機(jī)低速、低負(fù)荷時(shí)的工作過(guò)程產(chǎn)生不利的影響。天然氣（液態(tài)）及二甲醚（液態(tài)）的氣化熱比汽油及柴油也要高一些。醇燃料的辛烷值高而16烷值低。有利于在汽油機(jī)上使用，而在柴油機(jī)上使用的技術(shù)難度較大。二甲醚則相反，16烷值比柴油還高，有利于在柴油機(jī)上使用。天然氣的辛烷值也較高。代用燃料的著火極限寬，有利于使用稀燃技術(shù)，提高內(nèi)燃機(jī)的熱效率，降低有害物的排放。天然氣及醇燃料的自燃溫度比汽油及柴油的高。代用燃料蒸汽壓和沸點(diǎn)與汽油及柴油不同，都會(huì)對(duì)內(nèi)燃機(jī)及汽車(chē)的性能產(chǎn)生不同的影響。6不同燃料的排放性能6.1排

25、放性能的比較國(guó)際能源機(jī)構(gòu)（IEA）委托芬蘭國(guó)家試驗(yàn)研究中心進(jìn)行的試驗(yàn)評(píng)估結(jié)果表明，M85的常規(guī)排放物比汽油低得多，比LPG及CNG也低些，非常規(guī)排放物1.3丁二烯苯要低些，其余的則高于汽油。6.1.1低比例醇/汽油混合物燃燒的排放當(dāng)醇燃料產(chǎn)量不大，較方便的方案是內(nèi)燃機(jī)不變動(dòng)，使用低比例醇/汽油混合燃料，如果汽車(chē)加不到混合燃料，還可以改用汽油工作。由于影響內(nèi)燃機(jī)及汽車(chē)排放的因素多，使用混合燃料后排放如何變化沒(méi)有規(guī)律。國(guó)內(nèi)在CA-15及EQ6100汽油機(jī)上分別使用M15、M20和汽油的排放普遍有所降低。一般來(lái)說(shuō)，汽油機(jī)不作任何變動(dòng)，使用低比例含氧醇燃料與汽油的混合燃料后，由于稀釋效應(yīng)，改善了燃燒性

26、能，普遍會(huì)降低CO的排放，如果最高燃燒溫度比用汽油時(shí)升高，則會(huì)使NOX的排放量增加，而HC的排放則可能增加或減少，這決定于燃料的成分及內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程的溫度情況。6.1.2醇燃料汽車(chē)容易達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)無(wú)論是汽油機(jī)或柴油機(jī)改用甲醇或乙醇進(jìn)行優(yōu)化后，排放都會(huì)低于原機(jī)水平，容易達(dá)到嚴(yán)格的排放法規(guī)。美國(guó)西南研究所(SRI)按FTP要求對(duì)2.8.L車(chē)用汽油機(jī)使用M100的排放進(jìn)行了測(cè)定，并與超低排放標(biāo)準(zhǔn)(ULEV)進(jìn)行比較，達(dá)到了嚴(yán)格的ULEV標(biāo)準(zhǔn)要求。瑞典斯堪尼亞汽車(chē)集團(tuán)對(duì)城市汽車(chē)使用不同燃料后的排放試驗(yàn)結(jié)果表明，使用乙醇的排放已能達(dá)到1991年美國(guó)關(guān)于重型汽車(chē)排放法規(guī)的要求。除了NOx外，HC及C

27、O低于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。6.2未燃醇及醛類(lèi)排放表2甲醇燃料汽車(chē)的排放5RI雌:g間IHCIL4SCO:.旳1.7KOkfl.150.2CHia.asjNMHC1最酸(J.W5"L陣0.4440(479o.wii畦3o.oose.tM02両很0.00120.00018清潔燃料汽車(chē)的排氣中還有非常規(guī)排放物，未燃醇是醇燃料未完全燃燒時(shí)的產(chǎn)物，醛類(lèi)是燃燒過(guò)程的中間產(chǎn)物，未優(yōu)化的內(nèi)燃機(jī)使用醇燃料后的未燃醇及醛類(lèi)比原先的汽油機(jī)或柴油機(jī)要多，那是比較自然的。然而優(yōu)化的醇燃料內(nèi)燃機(jī)，有毒的未燃甲醇及甲醇的排放量是比較低的,例如表2中所列的美國(guó)西南研究所(SRI)所列的結(jié)果：未燃甲醇的排放量為0.464g

28、/mile,目前排放標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有規(guī)定無(wú)法比較，然而從該表可見(jiàn)，該值低于THC的值0.48g/mile，而THC中也有有害物的排放。甲醛的排放量為3mg/mile，低于嚴(yán)格的美國(guó)超低排放限值8mg/mile。7結(jié)果分析與討論結(jié)論：天然氣及二甲醚是清潔燃料，天然機(jī)在汽油機(jī)及柴油機(jī)上用，二甲醚特別適合柴油機(jī)上用，都有低排放的效果。然而二者常壓是氣態(tài)，要獲得良好的動(dòng)力性及燃油經(jīng)濟(jì)性，內(nèi)燃機(jī)要進(jìn)行較大的變動(dòng)。在儲(chǔ)油庫(kù)及加油站方面需要較大的投資。使用CNG影響汽車(chē)的行駛里程，而二甲醚還處于開(kāi)發(fā)的初期。甲醇及乙醇可利用豐富的可再生資源生產(chǎn)，是可持續(xù)發(fā)展的可再生燃料，符合世界能源及動(dòng)力發(fā)展的趨勢(shì)，近30年的國(guó)內(nèi)

29、外試驗(yàn)研究及使用結(jié)果表明，醇燃料是良好的汽車(chē)的清潔燃料，應(yīng)該首先加大開(kāi)發(fā)及使用的力度。8總結(jié)自從1886年世界上第一輛汽車(chē)問(wèn)世至今100多年,汽車(chē)能源基本上采用的是石油制品汽油和柴油。經(jīng)過(guò)多年大規(guī)模的開(kāi)采,地球上的石油存量已經(jīng)不多,7億多輛內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)組成的龐大耗能群體,其他交通工具（火車(chē)、輪船、飛機(jī)等）、化工以及眾多民用鍋爐,還在繼續(xù)以驚人的速度消耗著地球上殘存的石油。與此同時(shí),汽車(chē)及其他交通工具運(yùn)行時(shí)排放的大量污染物日積月累地使環(huán)境和生態(tài)不斷惡化。有鑒于此,尋找具有環(huán)保特征的交通新能源尤其是汽車(chē)新能源的任務(wù)顯得日益緊迫。環(huán)保型汽車(chē)是中國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的方向,而根據(jù)現(xiàn)有的資金和資源條件,中國(guó)最適

30、合發(fā)展的應(yīng)該是天然氣和液化石油氣汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)、醇類(lèi)汽車(chē)及氫氣汽車(chē)等。天然氣汽車(chē)雖然動(dòng)力性較汽油機(jī)來(lái)說(shuō)有所降低,但是具有燃料資源豐富、經(jīng)濟(jì)性好、環(huán)境污染較低、發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命長(zhǎng)、維修費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)?？梢詮浹a(bǔ)動(dòng)力性的相對(duì)不足。由于石油資源的短缺,天然氣作為一種汽車(chē)替代能源正被大規(guī)模開(kāi)發(fā),作為汽車(chē)燃料有其明顯的優(yōu)勢(shì),天然氣汽車(chē)在21世紀(jì)將會(huì)成為汽車(chē)的主要類(lèi)型。新能源汽車(chē)由于其能源豐富,污染少,而受到人們的高度重視。發(fā)展新能源汽車(chē)是對(duì)百年來(lái)汽車(chē)動(dòng)力技術(shù)最重要的變革，是對(duì)汽車(chē)工業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展的巨大驅(qū)動(dòng)力，在發(fā)展和前進(jìn)的道路上所遇到各種各樣的困難在所難免，也不足為怪。對(duì)新能源汽車(chē)的研發(fā)，車(chē)企不僅面臨著巨大的資金

31、投入，還有很大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、大規(guī)模的業(yè)務(wù)重整、巨大的建設(shè)投資、服務(wù)體系的重建，更使企業(yè)困惑的是：價(jià)格不菲的新能源汽車(chē)的市場(chǎng)將會(huì)如何？凡此種種，都會(huì)對(duì)新能源汽車(chē)的發(fā)展帶來(lái)不小的負(fù)面影響。但無(wú)論遇到什么樣的困難和問(wèn)題，我們都必須要想明白，都必須要看清楚，這些困難是發(fā)展中的困難，這些問(wèn)題是前進(jìn)中的問(wèn)題，發(fā)展新能源汽車(chē)是汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的必由之路，還需要政策上的引擎、技術(shù)上的突破、成本上的降低、市場(chǎng)上的拓展，只要我們堅(jiān)定信念，就一定能夠克服各種困難和破解各種難題，就會(huì)搶占發(fā)展新能源汽車(chē)的先機(jī)，就會(huì)走在全球新能源汽車(chē)工業(yè)的前列，我國(guó)的新能源汽車(chē)工業(yè)就會(huì)不斷地發(fā)展壯大，就會(huì)迎來(lái)美好的明天。總之,“因地制宜,統(tǒng)籌

32、規(guī)劃”,不斷開(kāi)發(fā)研究符合我國(guó)國(guó)情的污染程度更低或完全無(wú)污染的新能源汽車(chē)是未來(lái)汽車(chē)工業(yè)的必走之路。參考文獻(xiàn)1中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì).1992年2002年中國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展最好的10年.經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)，2002年10月23日2 Carvalho，L.C.C.&Szwarc.UnderstandingtheImpactofExternalities:CaseStudiesBrazil.AInternationalDevelopmentSeminaronFuelEthano，lashingtonDC，September20013 JeffOestmann.Ethanol&FuelCells:Conv

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