新型動(dòng)力系統(tǒng)及新能源

新型動(dòng)力系統(tǒng)及新能源前言潔凈能源？可再生的能源？其它的可以取代汽車的動(dòng)力機(jī)械？1． 氣體燃料和氣體燃料汽車壓縮天然氣（CNG）液化天然氣（LNG）—主要成分甲烷CH4，分子中只含一個(gè)C原子,按儲(chǔ)存狀態(tài)分為壓縮天然氣和液化天然氣。液化石油氣（LPG）--主要成分丙烷C3H8和丁烷C4H10,由石油礦藏中伴生的為石油氣，以液態(tài)存在。特點(diǎn)與NG相似.液化石油氣LPG：--主要成分丙烷C3H8和丁烷C4H10。----特點(diǎn)與NG相似，具有熱值高、抗爆性好，自燃溫度高，易與空氣混合，低排放等優(yōu)點(diǎn)。氣體燃料汽車優(yōu)點(diǎn)

--排放可降低到加州超低排放法規(guī)（ULEV）的1/10--商業(yè)應(yīng)用技術(shù)已成熟--有利于改善能源結(jié)構(gòu)--燃油經(jīng)濟(jì)性好缺點(diǎn)--費(fèi)用高--充氣站少天然氣NG：—主要成分甲烷CH4，分子中只含一個(gè)C原子。排放特性：CO少；未燃HC引起的光化學(xué)反應(yīng)低；燃料中幾乎不含硫，造成酸雨的SO2排放大幅度降低；熱值比汽油高，可減少造成溫室效應(yīng)的CO2；稀燃下限寬，有利于降低NOX；固體顆粒的排放幾乎為零。熱效率高：辛烷值高達(dá)130，可采用高壓縮比，獲得高的熱效率。運(yùn)轉(zhuǎn)性能：氣體燃料，低溫起動(dòng)和低溫運(yùn)轉(zhuǎn)性能好；適應(yīng)性能好，可單獨(dú)或與汽油同時(shí)使用（雙燃料），并且發(fā)動(dòng)機(jī)改造小。天然氣NG運(yùn)轉(zhuǎn)性能：氣體燃料，低溫起動(dòng)和低溫運(yùn)轉(zhuǎn)性能好；適應(yīng)性能好，可單獨(dú)或與汽油同時(shí)使用（雙燃料），并且發(fā)動(dòng)機(jī)改造小。問題：使用純NG發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降約10%；儲(chǔ)氣壓力高達(dá)20Mpa，使燃料容器加重；一次充氣行駛距離短；燃料的儲(chǔ)運(yùn)，添加困難，設(shè)備復(fù)雜，一次性投資較高。儲(chǔ)量：我國(guó)四川、陜甘寧、新疆及東部油田有豐富的天然氣資源，新疆、大慶等東北的區(qū)有石油液化氣資源。1993年已探明的天然氣資源為1.87萬億m3,估計(jì)總儲(chǔ)量38萬億m3；1996年，我國(guó)天然氣產(chǎn)量為250億m3，2000年天然氣陸上產(chǎn)量為250億m3，海上為150億m3。特點(diǎn)：（國(guó)際燃?xì)馄噮f(xié)會(huì)主席，杰福瑞-塞斯勒博士）與汽油和柴油相比，天然氣使用更為經(jīng)濟(jì)（在有些國(guó)家，天然氣比傳統(tǒng)燃料便宜50%）與其它車輛相比，天然氣最安全。天然氣比空氣還輕，即使泄露也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害地球上的天然氣資源還可使用200年天然氣是最潔凈的燃料之一。天然氣做燃料的車輛比用汽油或柴油的車輛在排放方面至少要減少85%~90%。日本本田天然氣小客車布置示意圖日本本田天然氣汽車和汽油車

性能的比較儲(chǔ)量：----中國(guó)擁有世界第二的天然氣儲(chǔ)量傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)2． 醇類燃料醇類燃料----一般指甲醇（CH3OH）和乙醇（C2H5OH）來源：甲醇：生產(chǎn)甲醇的原料有煤、木柴、天然氣、有選擇的城市垃圾及近幾年正在研究的海藻等；乙醇：生產(chǎn)乙醇的原料有單糖類{如甘蔗、甜菜等}，淀粉類植物（如玉米、薯類、大麥等），化工原料（如乙烯等）和纖維類（木屑、樹枝及秸桿等）。醇類燃料的性質(zhì)：甲醇：一種輕質(zhì)、無色、略有臭味、低污染的可燃液體，與水能無限互溶。甲醇只有一個(gè)C原子，沒有C-C鍵，含有50%的氧。乙醇：只含兩個(gè)碳原子的含氧燃料特點(diǎn)：可再生燃料與汽油或柴油摻燒或純燒在燃燒中產(chǎn)生甲醛和乙醛等有害氣體。甲醇有一定毒性，若吞服量大，則會(huì)中毒，乃至死亡。若侵入眼睛的量大，則會(huì)導(dǎo)致視神經(jīng)衰弱，甚至失明。醇類燃料的性質(zhì)：甲醇：一種輕質(zhì)、無色、略有臭味、低污染的可燃液體，與水能無限互溶乙醇：只含兩個(gè)碳原子的含氧燃料

醇與汽油的成分的比較組成甲醇乙醇普通汽油C（%）37.552.286H（%）12.513.014O（%）5034.8-H/C43≈2奧托循環(huán)M100及E100發(fā)動(dòng)機(jī)

與汽油機(jī)性能的比較自由混合雙燃料汽車

FlexibleFuelVehicle3． 氫燃料和氫能發(fā)動(dòng)機(jī)通用采用線控技術(shù)的氫燃料電池概念車Hy-wire裝備氫燃料轉(zhuǎn)子引擎！馬自達(dá)RX-8氫能源時(shí)代的構(gòu)思?xì)渥鳛槠嚾剂系奶攸c(diǎn)：唯一的不含碳的燃料最理想的環(huán)保燃料H2的熱值為120MJ/kg，是汽油的2.7倍。但單位體積的發(fā)熱量只有汽油的1/20H2極易點(diǎn)燃，火焰?zhèn)鞑ヌ匦砸埠芎?；但自著火溫度（在大氣壓下）高達(dá)850K攜帶性和安全性差氫在發(fā)動(dòng)機(jī)中的供給方式：常溫H2，進(jìn)氣管吸入液態(tài)H2，進(jìn)氣管吸入（H2的沸點(diǎn)為-253C）高壓H2，缸內(nèi)直噴氫燃料的實(shí)用化問題：如何廉價(jià)地獲得H2攜帶運(yùn)輸：安全、低成本和能量密度高常用的貯運(yùn)方法有高壓氣瓶法（HP）、液態(tài)H2（LH）和貯氫合金法（MH）常見的金屬氫化物與其它儲(chǔ)氫方法的比較應(yīng)注意的是：H2發(fā)動(dòng)機(jī)盡管不排放CO2，但在生產(chǎn)H2的過程中因方法不同會(huì)有不同程度地排出CO2：由天然氣制氫：CnH2n+2+2nH2O->nCO2+(3n+1)H2

由煤制氫：CH0.8+0.6H2O+0.7O2->CO2+H2由渣油制氫：CH1.8+0.98H2O+0.51O2->CO2+1.88H2

4． 含氧燃料和二甲醚含氧燃料—分子結(jié)構(gòu)中含有氧原子的燃料。如甲醇和乙醇等。含氧燃料在燃燒時(shí)所需空氣量少，容易充分燃燒，基本上不產(chǎn)生碳煙，對(duì)解決柴油機(jī)的碳煙和微粒排放有很大優(yōu)勢(shì)。二甲醚：有可能成為高效、低污染、廉價(jià)的十分理想的柴油機(jī)新型燃料。二甲醚的特點(diǎn)：是由兩個(gè)甲基中間夾一個(gè)氧原子構(gòu)成（CH3-O-CH3），不存在C-C鍵著火溫度為2350C，低于柴油的2500C含氧量為34.8%，容易完全燃燒不發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)；對(duì)人體無毒可再生燃料，不僅可以從石油及天然氣中提取，而且可以從煤、植物、生活垃圾中提取二甲醚的排放特性：在任何工況下均能實(shí)現(xiàn)無煙燃燒CO排出量只有柴油的1/5HC的排放僅有柴油的1/2左右NOX排放，在噴油較早時(shí)高于柴油，推遲噴油，則略低于柴油二甲醚實(shí)用化需解決的問題：沸點(diǎn)為250C，在常溫和常壓下呈氣態(tài)。粘度很低，因而潤(rùn)滑很差，容易造成磨損、卡死以及泄漏，該點(diǎn)為DME實(shí)用化的最大障礙。燃料低熱值為28.8kj/kg，約為柴油（42.7kJ/kg）的70%，與柴油車行駛同樣的距離必須加大油箱的容積。對(duì)金屬材料無腐蝕，因而其貯藏等無需特殊材料；但長(zhǎng)時(shí)間接觸會(huì)使合成橡膠老化。5． 生物燃料

生物燃料特點(diǎn)：植物在生長(zhǎng)過程中吸收CO2，而在成長(zhǎng)后可以不同的方式變成人類生活中的能源；植物的生長(zhǎng)期遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于石油的生成期；植物又可以人工種植。一些植物油與輕柴油閃點(diǎn)（開口）

的比較（℃）目前正在開發(fā)和研究有：菜籽油、棉籽油、棕櫚油、大豆油、花生油以及向日葵油等。研究表明，這類植物油十六烷值較高，只要用合適的方法將其粘度調(diào)整到柴油水平，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)不作改進(jìn)的情況下直接使用。菜籽油棉籽油木油桐油菜油按樹油松節(jié)油巴豆油柴油2102372552652105445～907174～856． 太陽能汽車

----是真正意義上的無公害無能源消耗的環(huán)保汽車技術(shù)關(guān)鍵：太陽能電池的類型可分為多晶硅和單晶硅，近年來單晶硅越來越成為主流。太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是關(guān)鍵問題，目前的轉(zhuǎn)換效率在14~23%之間。應(yīng)用狀況：賽車：只乘坐駕駛員一人，車身采用流線型和樹脂復(fù)合材料（減輕重量）；太陽能電池板（7-10m2），車身具有很大的面容比；并帶有3-5kW的蓄電池。行駛速度可達(dá)100-200km/h.商用車：可乘坐1-2人，樹脂復(fù)合材料的車身，太陽能電池板為2-7m2，蓄電池為3-9kW，車速為30-50km/h。最接近實(shí)用化的太陽能車：一般由轎車改裝而成，太陽能電池板只有1.5-2m2，但帶有較大的蓄電池（14-18kW），車速只有20-40km/h。車重依次增加。7． 電動(dòng)汽車

—以電力驅(qū)動(dòng)的汽車組成：特點(diǎn)：在行駛過程中不排放任何有害氣體（包括CO2）。是目前唯一零排放的汽車。電能可以有多種來源，如水利發(fā)電、核能發(fā)電、潮汐發(fā)電、燃煤發(fā)電、風(fēng)能、地?zé)崮芤约拔磥淼纳锇l(fā)電。白天行駛，夜間充電，有利于調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)在夜間富余的大量電力。能源利用率高：石油汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)熱功轉(zhuǎn)換，有效能只占原油所含能量的12%；石油發(fā)電電網(wǎng)輸送充電機(jī)電動(dòng)機(jī)車輪，能量利用率可達(dá)14~17%；存在問題：電池性能不能滿足要求—能量密度低，一次充電行駛里程太短。鉛酸和鎳-鎘電池，每公斤質(zhì)量蓄電能分別約40W.h/kg和45~60W.h/kg，汽車為12000W.h/kg，相差200~300倍（考慮電機(jī)的工作效率，兩者也差十到幾十倍）電動(dòng)汽車的一次充電行駛里程為100~200km，最高車速在80~130km/h。制造成本過高。價(jià)格成本為同級(jí)燃油汽車的2~3倍（電池價(jià)格、研制費(fèi)用和生產(chǎn)規(guī)模?。３潆姇r(shí)間長(zhǎng)實(shí)用現(xiàn)狀：從70年代開始研制電動(dòng)車，到90年代已開始商品化。德國(guó)--4400輛（95年）法國(guó)--2000輛（97年），汽油價(jià)格約為美國(guó)的4倍，而電力價(jià)格則很便宜（75%的電力來自于核能發(fā)電，15%來自于水利發(fā)電）。日本--3000輛（96年），91年推出了IZA牌4座電動(dòng)車，采用鎳-鎘電池、稀土永磁無刷電動(dòng)機(jī)、復(fù)合材料車身和鋁車架等先進(jìn)技術(shù)，最高車速達(dá)176km/h，一次充電行駛里程達(dá)548km（40km/h勻速行駛），創(chuàng)下至今保持領(lǐng)先的性能指標(biāo)。美國(guó)的加洲規(guī)定必須按一定比例銷售零排放汽車，98年為2%，01年為5%，03年以后為10%，到2000年總數(shù)為3750輛?；旌蟿?dòng)力汽車

將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與另外一種動(dòng)力系統(tǒng)在同一輛車上使用，并且對(duì)另外一種動(dòng)力系統(tǒng)的選擇是很靈活的，可以是汽油機(jī)、柴油機(jī)、代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)等。驅(qū)動(dòng)方式—串聯(lián)式、并聯(lián)式和串并聯(lián)靈活驅(qū)動(dòng)方式混合動(dòng)力汽車

串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車

并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車

混合式FEV1

空車重量：1100kg

最高速度：120km/h

加速性能：13.0sec.(0->100km/h)

行駛距離：154km(EV)620km(HEV)

發(fā)動(dòng)機(jī)：AC感應(yīng)器

電池：NI-MH

引擎：800cc汽油

生產(chǎn)時(shí)間：1995年5月FEV2

空車重量：1320kg

最高速度：175km/h

加速性能：12.0sec.(0->100km/h)

耗油量：28km/t

引擎：1500cc汽油

發(fā)動(dòng)機(jī)：BrushlessDC

電池：Ni-MH6.5Ah

生產(chǎn)時(shí)間：1994年4月特點(diǎn)：動(dòng)力性能完全達(dá)到同類汽車的水平，而百公里油耗是同類車的一半，排放只有同類車的1/10。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成