汽車節(jié)能技術

1、汽車節(jié)能技術Automobile Energy Density Technology第三章第三章 替代能源汽車替代能源汽車 中國石油替代能源發(fā)展概述中國石油替代能源發(fā)展概述能源問題成為中國乃至世界經濟生活中關注率最高的問題，尤其石油是不可再生的戰(zhàn)略資源，是現代經濟社會賴以正常運轉的血液，除了對石油資源大力開源節(jié)流外，尋找替代能源也是極其重要的發(fā)展方向。 2005年中國公布的節(jié)能中長期專項規(guī)劃提出了十大重點節(jié)能工程，其中節(jié)約和替代石油工程就包括以煤化工、天然氣化工、生物質化工產品替代石油化工產品；發(fā)展混合動力汽車、燃氣汽車、醇類燃料汽車、燃料電池汽車、太陽能汽車等清潔汽車；醇醚類燃料及煤炭液化技

2、術的示范及醇類燃料的推廣等內容。 3.1液化石油氣（LPG）汽車 以天然氣和液化石油氣（LPG）代替汽油作汽車動力燃料，在當今已是必然的趨勢。 首先，這是社會經濟持續(xù)發(fā)展的需要，要保持經濟持續(xù)發(fā)展，必須同時保護生態(tài)環(huán)境。于是人們立刻注意到汽車所造成的空氣污染的嚴重性. 第二、汽油等石油產品作為傳統(tǒng)的汽車動力燃料，面臨著隨石油資源危機而枯竭的威協。 天然氣和LPG汽車有如下優(yōu)點1尾氣排放中不含鉛和苯，硫含量極微、與汽油相比，HC減少6070，CO減少8090，NOx減少3040，CO2少2030，噪音降低40，大大減輕了對環(huán)境的污染，故當之不愧地被稱為“潔凈能量”，天然氣和L PG汽車的推廣應用

3、被稱為“綠色革命”。2抗爆震性好，辛烷值達103一11O，遠高于汽油，有利于增大燃氣壓縮比，提高發(fā)動機的動力性能。3燃料以氣態(tài)進人氣缸，燃燒較充分，熱效率高，積炭少，這使發(fā)動機的大修期延長3040，使?jié)櫥透鼡Q周期延長50，降低了維護費用和運行成本。4采取了多項有效的的技術措施和設施，使燃氣在完全密閉的系統(tǒng)中運行，比汽油安全、如LPG汽車從投入使用至今未見爆炸記錄。5比使用汽油便宜，具體經濟指標須視當地天然氣或LPG供應價與汽油價格之差而定，以LPG為例。大體上說，可使汽車用戶省1015的燃料費 雙燃料汽車雙燃料汽車LPG系統(tǒng)的結構與維修系統(tǒng)的結構與維修 液化石油氣(Liquefied Pet

4、roleum Gas簡稱LPG)主要成分是丙烷(G3H8)和丁烷(G4H10)。在常溫常壓下LPG為氣態(tài)，只需稍加壓或冷卻就能變成液體。由于12具有較高的辛烷值，因此是一種理想的車用燃料。 雙燃料汽車是在保留原車燃油系統(tǒng)情況下，加裝一套LPG供給系統(tǒng)，在使用過程中根據需要可在汽油和LPG之間自由轉換。汽車燃用LPG與燃用汽油時一樣，駕駛員只需操縱油門踏板，就能改變發(fā)動機的工況，適應汽車行駛性能的要求。 1.LPG系統(tǒng)組成及工作原理系統(tǒng)組成及工作原理 1.1LPG系統(tǒng)主要組成及工作原理系統(tǒng)主要組成及工作原理該系統(tǒng)由儲氣罐、蒸發(fā)調壓器、汽油電磁閥、LPG電磁閥、功率調節(jié)閥、混合器、燃料轉換開關、控

5、制電路等組成。當燃料轉換開關撥到LPG位置時，汽油電磁閥斷電(切斷汽油供給)，LPG電磁閥通電。LPG液體從儲氣罐出來，經過LPG電磁閥到達蒸發(fā)調壓器，經過降壓、汽化變?yōu)榻咏髿鈮旱臍怏w。LPG氣體流經功率調節(jié)閥到混合器，在混合器中與空氣充分混合，根據發(fā)動機的工況向進氣道供應一定量的LPG氣體。 LPG單燃料多點噴射系統(tǒng) 1.2儲氣罐儲氣罐 儲氣罐安裝在車尾部的行李艙內，其作用是儲存LPG，上面安裝了集成閥，用于保證儲氣罐和整套系統(tǒng)的安全使用。 集成閥各部分的作用如下：集成閥各部分的作用如下： 充裝單向閥：在充加LPG時，LPG的壓力克服彈簧力打開單向閥，停止充加時，單向閥在回位彈簧作用下自動

6、關閉，起到防止LPG回流的作用；限充閥：充加LPG時，限充浮子隨著LPG液面增加逐漸上浮，當儲氣罐內LPG達到設定的液面高度(約75%-80%)時，限充閥關閉，限制LPG繼續(xù)充裝，從而提供了由于溫度升高所必需的LPG的膨脹空間； 液位傳感器：用于感知儲氣罐內的液面高度，并將液面信號傳到駕駛室內的油量表； 安全釋放閥：安全釋放閥：當儲氣罐內壓力超過設定的安全極限壓力時，安全閥自動打開釋放LPG，當壓力下降到設定的下限壓力時，又自動關閉，防止因壓力過高而發(fā)生安全事故。 超流量截止閥：超流量截止閥：安裝在出液口處，當LPG管道破裂，產生大量泄露(流量超過215ml/s)時，關閉輸氣通道，只有閥芯中間

7、小孔有3.3ml/s的液體流出。 手動關閉閥：手動關閉閥：緊急情況下，手動關閉從出液口流向輸氣管道的液體。1.3 LPG系統(tǒng)管路控制電磁閥系統(tǒng)管路控制電磁閥 1.液化氣切斷電磁閥（帶過濾）汽車啟用液化氣時，開啟氣路；汽車啟用汽油時，切斷氣路。閥內帶有過濾器，保證介質清潔。2.油路切斷電磁閥（兼手動）汽車啟用液化氣時，切斷油路。汽車啟用汽油時，開啟油路。3.液化氣安全切斷電磁閥裝在組合閥上，在汽車停車、修理或特殊情況下，快速切斷液化氣管路，起安全保護作用。4.液化氣起動電磁閥裝在減壓調壓器上，起動發(fā)動機時，打開電磁閥補給液化氣點火，發(fā)動機起動后，關閉電磁閥。 1.4蒸發(fā)調動器蒸發(fā)調動器 蒸發(fā)調壓

8、器(又稱調壓器，汽化器)，其作用是將來自儲氣罐的LPG經過減壓，汽化后，以一定壓力供給混合器。為加速汽化，采用發(fā)動機的循環(huán)冷卻水進行加熱。 蒸發(fā)調壓器上安裝有一個起動(怠速)電磁閥，當打開點火開關時，起動(怠速)電磁閥被接通，電磁線圈產生的磁力克服怠速彈簧的張力把怠速針閥吸離閥座，怠速所需的LPG便進入發(fā)動機氣缸。1.4 減壓器減壓器 3.2天然氣天然氣(CNG)汽車汽車 (1)系統(tǒng)介紹天然氣通過氣瓶閥門流出氣瓶,并通過高壓管流向發(fā)動機艙,該高壓管也與充氣系統(tǒng)相連接.發(fā)動機艙內安裝有減壓裝置,天然氣的壓力通過該調節(jié)器可以從220bar降至發(fā)動機供應壓力.天然氣從減壓裝置流向天然氣噴氣閥, 根據

9、發(fā)動機的需要(由實際發(fā)動機工況確定).發(fā)動機電控單元通過電信號控制噴氣閥的天然氣流量,以保證在動力性,經濟性和排放方面的最佳空燃比. 只有當發(fā)動機正在油氣運轉且轉換開關處于燃氣位置時,高壓電磁閥才允許氣體流通. 燃料轉換開關讓使用者隨時選擇需要的燃料,它還可以顯示氣瓶中天然氣的存量.在以燃氣為燃料時,汽油電磁閥將切斷汽油供給,而在使用汽油時,高壓電磁閥切斷天然氣供給. (2)系統(tǒng)配置 1. 油氣轉換開關 2. 天然氣減壓器 3. 點火提前器 4. 噴氣閥總成 5. 充氣閥 6. 壓力表 7. 低壓燃氣濾清器 8. 安裝附件 天然氣減壓器用于降低天然氣壓力,能夠在發(fā)動機需要時提供正常的氣體流量.

10、 該系統(tǒng)包括內有一個減壓艙,無論壓力高低都能保持穩(wěn)定,減壓器前端裝有高壓電磁閥. 減壓器在減壓過程中吸收發(fā)動機循環(huán)水的熱量,以防止天然氣在減壓過程中發(fā)生凍結.技術參數:減壓閥類型: 一級, 正壓控制最低怠速用途:適用于多種發(fā)動機(催化轉換型,電噴型)燃料類型:CNG(壓縮天然氣)加溫:發(fā)動機冷卻液加溫檢驗壓力:300bar進口壓力:220bar調節(jié)壓力:1.5bar電源:12VDC高壓電磁閥線圈功率:20W 該電控裝置的主要作用為：該電控裝置的主要作用為：兩檔氣/油選擇, 并顯示所用燃料類型；汽油啟動并自動轉換為天然氣；有5個LED顯示儲罐中氣量；電子安全裝置，當發(fā)動機熄火時關閉天然氣高壓電磁

11、閥。噴氣閥總成是供氣系統(tǒng)中的關鍵部件,它接受來自ECU的電控信號,精確計量進入發(fā)動機缸內的天然氣量, 其四個電磁閥分別控制發(fā)動機相應的四個缸, 保證每個缸最佳的空/燃比.當以天然氣為燃料時,該裝置改變汽車原有的點火提前角,并對原點火提前時間進行儲存. 當以汽油為燃料時. 改變天然氣為燃料時的點火提前角. 由于天然氣辛烷值和燃料性能均優(yōu)于汽油,提前點火時間可以改善發(fā)動機的性能.該裝置采用高級濾紙,能過濾掉天然氣中的粉塵等雜質,對噴氣閥和發(fā)動機有保護作用. 3.3 醇類燃料汽車汽車與人汽車與人“爭口糧爭口糧” 兩部委叫停乙醇燃兩部委叫停乙醇燃料料一面是糧食漲價，一面是以玉米、小麥等糧食為加工原料的

12、燃料乙醇項目紛紛上馬，汽車要與人“爭口糧”，這讓國家兩大部委倍感焦慮。日前，國家發(fā)改委、財政部共同下發(fā)了關于加強生物燃料乙醇項目建設管理，促進產業(yè)健康發(fā)展的通知，要求立即暫停核準和備案玉米加工項目，并對在建和擬建項目進行全面清理。 全球燃料乙醇需求不斷擴大，中國燃料乙醇價格也在水漲船高。更重要的是，作為中國汽車新能源戰(zhàn)略發(fā)展方向之一，國家給予了制造燃料乙醇企業(yè)相當大的優(yōu)惠政策：例如生產一噸燃料乙醇補貼1000元左右；對燃料乙醇生產企業(yè)免征5%的消費稅；對生產燃料乙醇的增值稅實行先征后返。 此外國家還將根據相關政策優(yōu)先供給陳化糧，在結算時保證乙醇廠每噸燃料乙醇有100元左右的利潤等。之所以對乙醇

13、生產企業(yè)進行補貼，是因為國家規(guī)定車用乙醇汽油必須與同標號的普通汽油“同升同價”，目前燃料乙醇生產成本高達每噸4000多元，而賣給石化企業(yè)每噸價格不到3000元，中間差價必須有人來埋單，而政策部門也認可這是成長的代價。然而，超過千萬噸的產能已遠遠高出目前乙醇汽油推廣的需求。據統(tǒng)計，2005年我國汽油消費量約為3500萬噸，按照在汽油中添加10%的燃料酒精計算，那么汽車用燃料僅需要消耗350萬噸的酒精。而目前，我國僅在黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽5省及湖北、河北、山東、江蘇部分地區(qū)進行了乙醇汽油的試點推廣，需求量僅為100多萬噸。燃料乙醇燃料乙醇的施用實施有兩種方法。其一是以乙醇為汽油的“含氧添

14、加劑”（oxygenate additive）。這是美國施用燃料乙醇的基本方法。通常這種無鉛汽油含約百分之十的乙醇，因為水油（汽油）不容，這里所用的乙醇當是“無水乙醇”。另一種方法施用乙醇是用乙醇代替汽油，這是二十年前在巴西普遍采用的方法。這方面的工藝也十分成熟。燃料乙醇是替代燃料之一，與普通汽油相比，以其燃燒更完全、CO排放量較低、燃燒性能與汽油相似等優(yōu)良特性，被稱為21世紀“綠色能源”。目前，世界各國都加快了燃料乙醇推廣應用的步伐。乙醇燃料發(fā)展的主要技術問題乙醇燃料發(fā)展的主要技術問題乙醇燃料在車用發(fā)動機應用技術上是完全可行的，乙醇的辛烷值比汽油高，并且著火燃燒濃度極限比汽油的相應范圍寬的多

15、，乙醇中含氧，汽油中添加一定比例的乙醇后，不僅能部分替代汽油，還可以改善燃燒，降低有害排放。乙醇的基本物化性質分子量 46.069 體積熱值MJ.L-1 21.26含氫量% 0.1313 摩爾熱值kJ.mol-1 2.67含氧量 0.3473 著火溫度 434含碳量% 0.5214 與空氣混合著火界限 6.036.5密度(20)kg.L-1 0.7893 辛烷值（MON） 9094液態(tài)粘度(20)MPa.s 1.200 辛烷值（RON） 100112氣態(tài)粘度(300)MPa.s 0.166 十六烷值 8液態(tài)比熱容kJ.(kg.K)-1 2.342 理論空燃比A/F(kg.kg-1) 8.45汽

16、化熱kJ.kg-1 854 沸點 78.4凝點 -117.3 理論分子變更系數 1.0653低熱值MJ.kg-1 26.778 最小點火能量MJ 0.63乙醇的密度略大于汽油，而低于柴油；其汽化潛熱明顯高于汽油和柴油的汽化熱。在粘度方面，乙醇的粘度大于汽油而低于柴油，這對于噴射的霧化是十分有利的，用乙醇作為柴油機的燃料可以獲得良好的霧化效果，降低缸內最高溫度，使燃燒更充分，熱效率更高。乙醇的低熱值相當于汽油的60.9%，相當于柴油的62.8，但從相對能耗的角度看，單位低熱值的熱效率并不比汽油和柴油低?，F代汽油機常用直接噴油法，乙醇可以通過與汽油混合形成乙醇汽油，由現有的噴油器直接噴入進氣支管或

17、氣缸，這樣可以更好的使汽油和乙醇混合，而且更好控制燃燒，調節(jié)噴醇量和噴醇時間。目前，在汽油機上使用乙醇的技術已經比較成熟，關鍵是需要國家產業(yè)政策的支持，使消費者和制造商都從中獲益，創(chuàng)造適合其市場化的條件。 3.4二甲醚汽車二甲醚汽車二甲醚是一種基本化工原料，常溫下為無色無毒氣體，加壓5個大氣壓以上可壓縮為液 體。近年來，由于石油價格不斷飆升，而生產二甲醚的甲醇可用煤為原料制得，因此二甲醚作為煤基燃料替代石油產品已成為熱點。我國能源貧油少氣多煤的國情，更為二甲醚用于清潔燃料開辟了巨大的市場前景。 目前我國已有山東，云南，內蒙古，四川等省生產二甲醚，大規(guī)模生產時二甲醚的生產成本低于柴油的成本。由于

18、DME燃料的卓越性能，二甲醚清潔燃料發(fā)動機技術已引起西方發(fā)達國家的高度重視，歐美、日韓等國家十分看好二甲醚燃料汽車市場前景和環(huán)保效益，紛紛開展二甲醚燃料發(fā)動機與汽車的研發(fā)。 我國首臺高速二甲醚汽車在西安交大通過驗收 歐洲VOLVO汽車公司研制出了燃用二甲醚燃料客車樣車，日本也研制成功二甲醚燃料卡車和城市客車樣車。全國清潔汽車行動領導小組辦公室專家組在對二甲醚中巴車評審后，認為該車起動容易，運行自如；在城市繁忙路段頻繁加減速、換檔自如；崎嶇不平路面行駛穩(wěn)定，爬坡性能良好，未出現熄火和氣阻現象；最高時速達到120km/h；尾氣排放為零。 據專家介紹，二甲醚用作車用燃料可以很好地替代柴油工作于壓燃式發(fā)動機。研究表明，與柴油發(fā)動機相比，二甲醚發(fā)動機優(yōu)勢明顯，其功率比柴油機高10%15%，熱效率比柴油機高23個百分點，噪聲比柴油機低1015分貝。更大的優(yōu)勢是，它能實現無煙燃燒、超低排放，能滿足歐甚至歐排放標準和美國的加州超低排放(ULEV)標準。2005年，上海交大、上汽集團和華誼集團成功研制出我國第一臺以二甲醚為燃料的城市客車。這臺客車一次加注燃料后可行駛300公里。據悉，2006年，上海已經把二甲醚汽車產業(yè)化列為清潔燃料汽車攻關