模块三新能源与绿色汽车

现代汽车新技术概论复习提问什么是废气再循环(EGR)技术电子控制汽油喷射系统组成及工作原理导入新课燃油汽车发展到今天，以面临环境污染与能源危机的双重压力。降低油耗并寻求新的代替能源，以及开发低污染或零污染的绿色汽车（又称环保汽车），以成为当今世界工业发展的主题。一、醇类燃料动力技术1、世界天然气发展史公元前250年中国据《华阳国志·蜀志》记载，战国时期，李冰父子在四川兴修水利，钻凿盐井。而后在临邛的盐井中发现了天然气。当时称之为“火井”。从公元前200年起，在临邛境内就开始用气熬盐。二、汽车天然气（NGV）燃料技术公元前50年意大利罗马教堂长明火焰照明神像，认为是燃烧的天然气。1273年阿塞拜疆马克·波罗描述巴库拜火教堂的天然气火炬。这些火炬已经燃烧了数百年。1804年英国塞缪尔·克莱格在约克郡建设一座燃气工厂，在棉花工厂装设燃气灯。2、天然气作为汽车燃料苏联在1938年就研制出压缩天然气汽车嘎斯51吉斯156天然气可以用压缩天然气（CNG）和液化天然气（LNG)的方式在内燃机中加以利用。压缩天然气压缩天然气是指压缩到20.7—24.8MPa的天然气，储存在车载高压气瓶中。压缩天然气（CNG）是一种无色透明、无味、高热量、比空气轻的气体，主要成分是甲烷，由于成分简单，易于完全燃烧，加上燃料含碳少，抗爆性好，不稀释润滑油，能够延长发动机使用寿命。天然气汽车的结构天然气汽车优点（1）天然气汽车是清洁燃料汽车.天然气汽车的排放污染大大低于以汽油为燃料的汽车,尾气中不含硫化物和铅。（2）天然气汽车有显著的经济效益.（3）比汽油汽车更安全*燃点高。*密度低。泄漏气体很快在空气中散发，很难形成遇火燃烧的浓度。*辛烷值高。抗爆性能好。普通小轿车百公里油耗为9L,假设93#汽油7.45￥/L，1天然气相当于1.14L汽油，天然气4.62￥/,求行驶百公里使用天然气比汽油省多少？常隆YS6121LNG新型的天然气公交车内饰天然气汽车的发展现状及趋势政府对天然气产业发展给予政策支持，许多城市在新一轮的城市燃气专项规划中都有CNG加气站的规划专篇，为天然气汽车和加气站的发展留有充分的空间。同时CNG加气车的产业技术创新体系基本建成，加上城市公交、出租车市场需求拉动，这些因素将促使CNG汽车用户群成为中国具有很大发展潜力的天然气利用市场之一。在今后几年，天然气汽车必将会迎来发展的高峰，并且从出租车、公交车为主发展到出租车、公交车和长途客车、载重汽车并重。加气车的形式也会从单一的CNG汽车，发展为CNG、LNG并重的局面。三、氢燃料汽车技术氢气是一种热值高、污染低的清洁燃料，作为内燃机代用燃料国内外进行过大量研究。氢动力：目前氢燃料的使用主要有两种途径，一是直接注入内燃机燃烧，二是通过燃料电池转化为电能驱动电机。优点：排放物是纯水，行驶时不产生任何污染物。缺点：氢燃料电池成本过高，而且氢燃料的存储和运输按照目前的技术条件来说非常困难。另外，氢气的提取需要消耗大量能源。四、汽车生物质燃料技术所谓生物质燃料是指由植物中获取的燃料。植物在生长过程中吸收CO2，而在长成后可以不同方式改变人类生活中的能源。有些植物的籽粒含油十分丰富，这些植物油只要用合适的方法将其粘度调整到柴油水平，就可以在发动机不作改进的情况下直接使用。使用的食用油回收处理后，也可以作为柴油机燃料。植物油的燃料性质特点1、粘度高2、蒸发性差3、易氧化稳定性差4、十六烷值较高5、腐蚀性低绿色汽车技术1、燃料电池汽车（FCV）技术2、混合动力汽车技术2、燃料电池汽车的技术性质*燃料电池是一种把储存在燃料和氧化剂中的化学能等温地按电化学原理转化为电能的能量转换装置。*燃料电池种类繁多，其性质和工作温度范围随所用的电解质的性质而异。1、燃料电池汽车的特点*燃料氢与大气中的氧发生化学反应，从而产生电启动电动机。*燃料电池的能量转换效率极高。*燃料电池的体积和成本明显较低。*可以无任何噪音行驶，但行程有限。一、燃料电池汽车技术（1）氢燃料电池3、燃料电池系统的构成及发电原理（2）甲醇、天然气或汽油的重整燃料电池二、混合动力汽车技术1、混合动力汽车的特点*解决电动汽车续航距离短的问题*运行时低排放、低噪音*长途运输时利用内燃机为蓄电池充电2、混合动力汽车的类型1)串联式混合动力系统2）并联式混合动力系统3）串并联灵活驱动式混合动力系统3、混合动力汽车的控制技术日本丰田公司—PRIUS1.绿色汽车及其类型1）新型柴油车2）可变排量发动机3）混合动力驱动车4）电动汽车5）氢气汽车新型柴油车柴油机有害排放物主要成分：一氧化碳（CO），碳氢化合物（HC），氮氧化合物（NOx），微粒（PT）等。传统柴油机的缺点：噪音较大，尾气冒黑烟，提速缓慢，冷启动困难等。传统机械式燃油喷射系统电控共轨燃油喷射系统传统机械式喷射系统与电控共轨的差异比较：差异主要表现在燃油的供给方式和对喷射时刻的选择。传统机械式喷射系统高压油管内的油压是瞬间脉动高压，主要是由柱塞连续共有形成的。喷出的油雾颗粒不均匀，容易出现二次喷射或多次喷射。电控高压共轨燃油喷射系统的优点是喷油压力柔性可调，在不同负荷和转速下都可确定所需的最佳喷射压力。同时实现了对喷射正时、喷油量和喷油速率的最优控制，改善燃烧过程，减少排气颗粒和氮氧化合物的排放，降低燃烧噪声。可变排量发动机可变排量发动机即可按要求提供排量使部分气缸暂时不起作用的发动机。克莱斯勒5.7升HemiOHVV8当汽车在某些运转情况下，并不需要所有的气缸内产生燃料，发出动力。采用具有迅速反应能力的多功能微处理器，暂时中断或恢复部分气缸工作能力的过渡过程中并无突然动力下降或行驶不平稳的感觉。与涡轮增压等方法相比，可以同样达到增加输出功率的效果，但系统的结构更简单，同时可以实现功率的变大、变小的双向变化，具有很高的实用性。混合动力驱动车本田Insight雷克萨斯CT200h雪弗兰Tahoe装有一套内燃机、发电机组以及一套蓄电池。优点：节能、低排量、低噪音。不需要特别的燃料，续航里程长，技术最为成熟，解决单车成本问题后容易普及。缺点：长距离高速行驶基本不能省油。电动汽车纯电动汽车—比亚迪E6先行者新能源公交汽车电动汽车主要以二次电池，燃料电池或太阳能电池为动力，不用汽油，无废气排放污染。优点：零污染，热辐射低，噪声小，不消耗汽油，可应用多种能源，结构简单，使用方便等。技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。缺点：蓄电池的重量、体积、容量、充电速度、稳定性、成本6个方面极难兼顾。氢气汽车本田FCXClarityBMW氢动力7系氢气汽车目前最有前途的车型。既能用于清洁发电，又能通过电解水得到，氢气在燃烧时比汽油的发热量高。优点：排放物是纯水，行驶时不产生任何污染物。缺点：氢燃料电池成本过高，而且氢燃料的存储和运输按照目前的技术条件来说非常困难，因为氢分子非常小，极易透过储藏装置的外壳逃逸。氢气的提取需要消耗大量能量，成本过高。优缺点综合分析3.2代用燃料和能源新技术1.车用代用燃料的种类所谓代用燃料，是指能够取代或部分取代目前内燃机传统燃料（汽油、柴油、煤油）的燃料。氢气是极好的燃料，但目前尚存在价格高，寿命短，起动时易回火，最大功率不足等问题。醇类燃料因其辛烷值高，抗爆性好，可通过提高压缩比来提高热效率而在汽油机上得到广泛应用。2.汽车代用燃料技术1)醇类燃料动力技术世界上第一台内燃机即是以乙醇为燃料的。（1）汽车用甲醇燃料（2）汽车用乙醇燃料汽车用甲醇燃料甲醇又称木精或木醇。可用作燃料和溶剂，也可以用来制造染料和甲醛等。甲醇可利用天然气、煤、石脑油、重质燃料以及木材、垃圾等来提炼。甲醇汽油按照掺入量的多少分为低醇汽油、中醇汽油、高醇汽油，其中M后的数字表示甲醇汽油中甲醇的体积百分比，数字越高，代表的甲醇纯度较高。甲醇与柴油、汽油的物化特征对比M85与93#汽油相比，CO排放下降39%，HC下降47%。甲醇汽油的主要优点：（1）环保、清洁性突出。（2）使用方便，无需改动装置。（3）成本低、原料易购、来源广泛。（4）生产不收季节和规模限制。汽车用乙醇燃料乙醇，又称酒精，有的地区叫火酒，是制造合成橡胶、塑料、燃料、涂料、化妆品、洗涤剂等的原料，也是化学工业上的常用溶剂，并有杀毒作用，用作消毒清洁剂、防腐剂。乙醇可由乙烯和水化合而成，也可用含糖作物（如甘蔗、甜菜等）、含淀粉作物（如木薯、土豆和玉米等）以及作物含纤维下脚料（如草木秸秆）等为原料。优点：缺点：减少排放蒸发潜力大动力性好热值高积碳减少易产生气阻使用方便腐蚀金属资源丰富与材料适应性差易分层本章小结*本章主要介绍了绿色汽车技术及其目前的发展情况，代用燃料技术的主要类型、特点、工作原理。*代用燃料技术，介绍醇类、天然气、氢燃料和生物质燃料*最后介绍了燃料电池汽车和混合动力汽车2、电动汽车对未来汽车工业的发展有什么意义？