電動汽車及代用燃料汽車

www.zjytjd.com 來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：wl04qc1b 類別：汽車構(gòu)造維修時間：2006-12-15

    發(fā)展電動汽車及代用燃料汽車是解決當(dāng)今能源結(jié)構(gòu)變化和城市環(huán)境污染的有效途徑。①能源結(jié)構(gòu)變化方面：據(jù)美國能源部和世界能源理事會的預(yù)測，全球的石油在2010-2025年間將達到最大產(chǎn)量；而全球礦物燃料資源估計石油為40年、天燃?xì)鉃?0年、煤為20年。在我國，石油進口占國內(nèi)需求的19%，因此能源結(jié)構(gòu)的變化將使更多的國家依賴煤和天燃?xì)饣蚱渌鳛榇萌剂�。②汽車排放污染問題：我國汽車的平均增長約為15%，在2000年汽車保有量將達到2000萬輛。由于機動車的大量增加，近年來許多城市的NOX和CO污染濃度急劇增加，據(jù)1997年全國環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)對94個城市NOX監(jiān)測統(tǒng)計結(jié)果表明，有34個城市年均值超過國家標(biāo)準(zhǔn)。隨著汽車尾氣排放污染日益嚴(yán)重，歐美等國大都采用了相當(dāng)嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，可以預(yù)見我國也將會有越來越多的城市實施更加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。為此，在北京、上海、四川、深圳、哈爾濱、山西、海南、廣州等地正在開始實施代用燃料工程。截止到1997年底，我國已擁有天燃?xì)馄?594輛、加氣站46座；液化石油氣汽車1323輛，加氣站22座。
    1、電動汽車
    事實上電動汽車在1834年就已發(fā)明了，但隨后卻消聲匿跡，在70年代由于石油危機導(dǎo)致了能源危機，才使電動汽車又受到了相當(dāng)重視。近年來，隨著汽車數(shù)量大量增加，汽車尾氣排放導(dǎo)致的環(huán)境污染進一步加劇，可以說，環(huán)境保護問題是發(fā)展電動汽車的動力，它是一種無污染的交通工具。電動車以其運行中的“零排放”、低噪聲等優(yōu)點被人們稱為“綠色環(huán)保汽車”，甚至可作為石油資源枯竭后傳統(tǒng)燃油汽車的理想替代產(chǎn)品，因而受到有關(guān)部門特別是政府部門的高度重視。
    電動汽車的核心是電動機及驅(qū)動控制系統(tǒng)、功率轉(zhuǎn)換器和能源系統(tǒng)，能源系統(tǒng)中電池是關(guān)鍵，是電動車中最貴的部件，電池的能量密度大大低于汽油的能量密度，因而開發(fā)電池是發(fā)展電動汽車的一個主要技術(shù)關(guān)鍵。到目前為止，主要電池有鎳金屬氫電池(NiMH)、鎳鋅電池(NiZn)、鋰離子電池(Li-lon)、鋰聚合物電池(Li-polymer)、鈉鎳氯化物電池等。當(dāng)電池的體積相同時，鈉離子電池的一次性運行里程最長。目前各種電池的一次充電最高行駛里程為：①鎳鋅電池110km；②鎳金屬氫電池150km；③鈉鎳氯化物電池170km；④鋰離子電池200km。
    由于電動車目前價格較高，只適合特定的場合：①密集交通區(qū)；②電價便宜且使用方便的地區(qū)；③零排放管制區(qū)。專家們認(rèn)為：電動汽車在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)不會對汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生根本性變化，它將和傳統(tǒng)的汽車相互補充、相互促進。
    2、代用燃料汽車
    代用燃料汽車就是以液化石油氣、壓縮天然氣或甲醇等作為其發(fā)動機燃料的汽車。代用燃料汽車與傳統(tǒng)的汽車相比，其CO、NOX、HC等有害物的排放要低得多，可以說是僅次于電動車的“環(huán)保汽車”。
    2.1液化石油氣(LPG)汽車
    LPG的主成份為丙烷和丁烷，其辛烷值因LPG的成份差異有所不同，和汽車、電動汽車及甲醇汽車相比，LPG汽車的車輛性能與汽油汽車最為接近，綜合運行成本與汽油汽車差不多，甚至還高。由于液化石油氣和天燃?xì)獾奈锢砘瘜W(xué)特性，作為代用燃料，能夠有效地降低汽車尾氣中的有害成份，這不僅可以減少CO、HC、NOX的生成，而且可以大大降低對人體有害的有機排放物。LPG汽車的主要研究課題：①燃燒效率的提高；②增加汽車的持續(xù)行駛里程；③由于排氣門容易磨損，氣門與氣門座圈的設(shè)計及材料問題。
    目前世界上LPG汽車保有量最多的國家是意大利(在技術(shù)上也屬領(lǐng)先地位)，約有120萬輛；我國二汽集團已在神龍“富康”轎車和1.5t輕型載貨車上裝用液化石油氣及汽油雙燃料發(fā)動機，并已被首批列入汽車產(chǎn)品目錄。
    2.2壓縮天燃?xì)?CNG)汽車
    天燃?xì)獾闹饕煞菔羌淄?約占92%)，還含有少量(約占8%)的乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳和氮氣等，它不含象硫那樣的有毒成份或者象苯高分子碳?xì)浠衔锬菢訚撛诘挠卸疚镔|(zhì)，也不含活性很強的烯烴。因此，天燃?xì)馊紵螽a(chǎn)生的剌激成份(如高分子甲醛等)可忽略不計，并且不生成任何多環(huán)芳香烴，甲烷的分子結(jié)構(gòu)極其穩(wěn)定，具有很強的抗爆性能，因而可采用高壓縮比(11-13)，從而可使燃燒轉(zhuǎn)換效率顯著提高；同時，甲烷的抗氧化能力強，可以阻止烷基的裂解而產(chǎn)生的后續(xù)反應(yīng)，這些反應(yīng)可導(dǎo)致產(chǎn)生有毒的或潛在致癌成份，正因為甲烷抗氧化能力強的原因，因而氣缸內(nèi)的燃烷過程完全可以通過點火正時來控制。天燃?xì)獍l(fā)動機基本技術(shù)：①燃料貯存系統(tǒng)。現(xiàn)在主要有3種貯氣瓶，在轎車上一般使用鋼貯氣瓶(質(zhì)量較重、價格便宜)；而在一些貨車上使用復(fù)合材料貯氣瓶；另外有一種合成碳纖維材料貯氣瓶(質(zhì)量輕、價格昂貴)。②燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)：通過減壓，使貯氣瓶的燃?xì)鈮毫τ?0-22MPa減至0.7MPa左右。噴射可采用多點噴射或單點噴射，多點噴射(MPI)或單點噴射(SPI)在穩(wěn)態(tài)下性能無實質(zhì)性的差別，但在工況發(fā)生驟變時，單點噴射系統(tǒng)不能對空燃比A/F進行快速調(diào)整，而多點噴射系統(tǒng)能對氧氣傳感器的反饋信號作出快速反應(yīng)。③催化技術(shù)可提高天燃?xì)廪D(zhuǎn)換效率。
    我國一汽集團已對6102型發(fā)動機燃用天燃?xì)獾娜纪橄到y(tǒng)進行了徹低改進，取得了良好的效果，并已裝車投放市場。
    2.3甲醇汽車
    甲醇為產(chǎn)煤時的一種副產(chǎn)品，分子式為CH3OH。與汽油相比，甲醇的辛烷值要高，但理論空燃比和低位發(fā)熱量比較低。甲醇的燃烷界限很寬，稀燃性好，適合于稀空氣燃烷，但其表面燃點低，容易造成提前點火。這樣就要求火花塞的熱值較低，同時甲醇在燃烷時會產(chǎn)生約2倍的水蒸氣，并且會生成大量的燃烷中間產(chǎn)物，如甲醇、甲酸等，因而它對零件的耐腐蝕性要求較高，加上其本身也具有腐蝕性，容易腐蝕金屬表面，和甲醇有接觸的油箱或油管都必須采用不銹鋼或氟橡膠材料，對許多零件材料的表面要進行特別處理。高速運動件要采用專用的潤滑油，由于甲醇容易附在火花塞的電極上導(dǎo)致絕緣破壞，一般應(yīng)安裝預(yù)熱塞。在甲醇中摻入汽油(如M85--在甲醇中混有15%的汽油)，可以改善低溫啟動性(-20℃時)。目前，我國山西省已生產(chǎn)裝有甲醇發(fā)動機(495JIQ)的汽車，并已投入運營。
    隨著能源結(jié)構(gòu)的變化和環(huán)境保護意識的增強，特別是在對汽車尾氣排放限制比較嚴(yán)格的地區(qū)，電動汽車和代用燃料汽車將會越來越受到重視。但目前短期內(nèi)對傳統(tǒng)的汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生根本性改變，應(yīng)當(dāng)是多品種并存的格局，從長遠來說--不管是從能源結(jié)構(gòu)的角度還是從環(huán)保的角度，電動汽車和代用燃料汽車都將是很有發(fā)展前景的。