节能第一次课

汽车节能技术1AutomobileEnergyDensityTechnology2课程性质、内容和教学目标作为车辆工程、汽车服务工程、汽车维修工程教育专业学科的专业课，本课程主要讲授能源形势、法规，汽车节能技术，替代能源汽车、电动汽车，以及汽车使用节能技术等知识。通过学习本门课程，学生应掌握以下内容：1.世界能源形势、节能途径及法规；2.发动机节能技术、影响燃油经济性的因素、整车节能技术、燃料的品质与合理使用；3.替代能源汽车的种类、结构、现状及前景；4.汽车正确驾驶、汽车合理运行、汽车的合理维护与节能的内在联系。第一章世界能源的形势前言：能源：是指人类取得能量的来源，是直接或通过转换提供人类所需的有用的能资源。人类的一切活动都需要能源。一、能源的来源：1、太阳的辐射能（5.3×1015MJ）/年通过大气的吸收转换为风能、水能、波浪能、海流能等。2、植物通过光合作用转换为生物能。3、动植物在特殊地质条件下经历亿万年转化为石油、煤、天然气等化石能源。4、地球中心的热核反应产生地热能。5、太阳系星际间作用产生潮汐能。二、能源的特点：1、不同形式的能源在一定条件下可以相互转换。2、能源在开采、提炼或加工、使用以及废料处理过程中存在不同程度的污染。3、化石燃料能源如汽油、柴油、天然气等在存储过程中存在泄露、危险等问题。4、有些能源不能存储（电）三、能源的分类：1、按能源的来源：分为太阳能、地球自身能和天体引力能2、按在自然界中的存在形式：分为一次能源（天然未加工的能源如：煤、石油、天然气、原子核能、二次能源（将一次能源加工后的能源如焦炭、汽油、柴油、电）。3、按被利用程度：分为被大规模采用的常规能源、正在积极研究、开发、推广的新能源。4、按能否自动再生：分为再生资源、非再生资源。按对环境的影响：分为清洁型能源、非清洁型能源。四、能源的单位与度量能源的单位：焦（J）、千瓦小时（kW.h）为了便于统计、分析和比较。规定以煤当量（1kg标准煤=29.3MJ）作为能源的统一单位，有些国家以石油当量为能源的度量单位。即按煤（石油）的当量热值计算各种能源量的统一计量单位。1kg标准煤的热当量值=0.7kg标准石油的热当量值。第一章世界能源的形势据测算，全世界石油的储量约为3000亿吨，其中600亿吨已经开采，1000亿吨已被探明。20世纪70年代末期，全世界石油的总产量为33亿吨，目前已经增长到50亿吨。照此计算，以探明的石油仅能开采20年左右。第一节石油资源的储量及其消耗国家2000年总消费量2001年总消费量2001年消费结构石油天然气煤核电水电美国2287·42237·4895·6554·6555·7183·248·3中国804·3839·7231·924·9520·064·058·3俄罗斯640·3643·3122·3355·4114·0630·939·8日本515·9514·5247·271·1103·072·720·4德国330·5335·2131·674·684·438·75·8加拿大284·8274·688·065·428·917·475·0法国254·8256·495·836·610·994·918·1英国222·2224·076·185·940·320·41·5意大利176·4177·292·858·013·912·5世界总计9095·69124·83510·62164·32255·1601·2594·52001年世界一次能源消耗已达90亿4千3百万吨石油，比1973年和1990年增长了66%和17%，其中中国的增长速度尤为突出，2000年中国的一次能源消费达9亿2千8百万吨石油，排世界第二，比1973年和1990年各增长了248.9%和38.5%，与其他国家比呈现高增长率。2003年中国和西方发达国家能源消费结构正好呈反向变化，发达国家能源消费结构均以清洁能源消费为先。在石油、天然气、煤三大能源品种中，前两者是英美法能源消费主体，中国正好相反，煤的消费远远高于其他一次性能源消费，居绝对优先地位。国家一次能源消费量,Mtce2003年消费结构％石油天然气煤核电水电美国3256.939.824.625.07.92.7中国1683.323.42.567.90.85.4俄罗斯958.318.654.416.65.15.3日本958.349.313.622.210.34.5德国474.637.723.226.211.21.7加拿大416.333.127.010.65.823.5法国372.336.115.14.838.35.7英国372.334.438.417.59.00.6OECD7711.341.222.921.49.49.4世界总计13915.937.323.926.56.26.2排序国家地区石油储量（万吨）1沙特阿拉伯3553424.662加拿大2450589.043伊朗1723287.674伊拉克1575342.475科威特1321917.816阿联酋1263013.707委内瑞拉1065753.428俄罗斯821917.819利比亚493150.6810尼日利亚342465.75世界主要国家石油估算探明储量排名世界主要国家石油产量排名排序国家地区石油产量（万吨）1沙特阿拉伯421502俄罗斯410803美国286254伊朗186505中国170756墨西哥168257挪威151758加拿大111009尼日利亚1060010英国104752008年中国石油总储量为21.9亿吨，年开采量为1.9亿吨。依照2008年的开采量，2020年中国就滴油不剩了。2008年中国石油消费量为3.9亿吨，自产石油1.9亿吨，进口石油2亿吨。中国进口原油中的50.1%来自中东，30.2%来自非洲，9.7%来自俄罗斯和哈萨克斯坦，7.1%来自南美，2.9%来自东南亚和澳大利亚。2001年中国汽油、柴油产量及消耗量2001年我国原油产量1.7亿吨，汽油产量4124.8万吨，约87％的汽油为汽车所用；柴油产量7404.9万吨，汽车柴油消耗量为1555万吨。随着汽车柴油化的发展，汽车柴油消耗量逐年增加，2001年柴油车产量占汽车总产量的比例为45％，柴油货车产量为汽油货车产量的1.8倍中国能源开发、利用呈现出以下主要特点能源以煤炭为主，可再生资源开发利用程度很低。中国探明的煤炭资源占煤炭、石油、天然气、水能和核能等一次能源总量的90%以上，煤炭在中国能源生产与消费中占支配地位。20世纪60年代以前中国煤炭的生产与消费占能源总量的90%以上，80年代以来煤炭在能源生产与消费中的比例占75%左右，其他种类的能源增长速度较快，但仍处于附属地位。在世界能源由煤炭为主向油气为主的结构转变过程中，中国仍是世界上极少数几个能源以煤为主的国家之一。能源消费总量不断增长，能源利用效率较低。随着经济规模的不断扩大，中国的能源消费呈持续上升趋势。1957→1989年中国能源消费总量从9644万吨标准煤增加到96934万吨，增加了9倍。1989→1999年，中国能源消费从96394万吨标准煤增加到122000万吨，增长26%。受资金、技术、能源价格等因素的影响，中国能源利用效率比发达国家低很多。能源综合利用效率为32%，能源系统总效率为9.3%，只有发达国家的50%左右（粗放式经济）。能源消费以国内供应为主，环境污染状况加剧，优质能源供应不足。中国经济发展主要建立在国产能源生产与供应基础之上，能源技术装备也主要依靠国内供应。90年代中期以前，中国能源供应的自给率达98%以上。随着能源消费量的持续上升，以煤炭为主的能源结构造成城市大气污染，过度消耗生物质能引起生态破坏，生态环境压力越来越大。世界主要发达国家能源战略概述美国根据美国政府公布的新的国家能源政策，美国计划通过提高国内油气产量、提高节能效率和燃料热效率、扩大核能和煤炭发电等来减少对进口石油的依赖。布什政府的能源政策还把天然气看作未来的重要燃料。预计到2010年天然气将取代煤炭并挑战石油成为占优势的一次能源。另外，一些大石油公司已经开始开发替代能源。壳牌石油公司已保证将在今后10年投资5亿到10亿美元开发太阳能和风能等新能源。世界第三大太阳能光伏电池制造商bp公司也在对太阳能进行投资。英国新能源政策：到2050年英国二氧化碳的排放量将消减60%，并于2020年取得实质性的进展；保持能源供应的稳定性和可靠性；法国制定了关于能源的一个长期规划，重点是减少化石能源的使用，减少二氧化碳排放，处理核废料，提高风能运用、太阳能发电，筹备发展新一代核电设施，通过房屋绝缘、燃料电池汽车的应用，减少传统能源使用。力争在2020年前在国际和国内努力下解决现有环境和能源问题。法国在氢能方面希望10年中得到富有竞争力的氢能发电技术。实施“3ｅ能源政策”，所谓3ｅ，是指能源安全、经济效率和环境保护。国际先进水平节能汽车研发水平路波（Lupo）是大众品牌系列中的微型家庭用车，3门2厢式车型。品种有1.0升、1.4升、1.6升汽油机轿车和1.2升、1.4升、1.7升柴油机轿车。其中最闻名的车型是1.2升柴油机轿车，百公里仅耗油约3升，誉满全球，被称为“3升路波”。路波虽是小型车，但发动机配置面多，功率较大。前排座位空间宽敞，座椅舒适，转弯性能好，行驶平稳，十分省油。丰田混合动力车Prius3.57L/100kmGMPrecept2.86L/100km本田Insight2.86L/100kmFiatEcobasic2.9L/100km汽车污染1.汽车排放污染物及危害（1）一氧化碳CO（2）碳氢化合物HC（3）氮氧化物NOX（4）铅化物和碳烟微粒（5）二氧化硫(SO2)内燃机用碳氢化合物燃料在燃烧室内完全燃烧时，将只产生CO2和H2O，没有其他有害产物。不过，高速内燃机燃烧过程占有的时间极短，可燃混合气不是完全均匀，燃料的氧化反应不可能完全。排气中会出现不完全燃烧产物，例如CO和未完全燃烧甚至完全未燃烧的碳氢化合物HC在点燃式内燃机中，在某些工况（例如全负荷运转时），为了获得最大功率而不得不用浓混合气，导致CO排放大大增加；为了提高冷起动的可靠性，也得加浓混合气。内燃机最高燃烧温度达2000℃以上，又使空气中的氮在高温下氧化生成各种氮氧化物。压燃式内燃机中，由于可燃混合气是在燃烧前和燃烧中的极短时间内形成的，混合不均匀程度比较严重，在高温高压环境下缺氧的燃油会发生裂解、脱氢，最后生成碳烟粒子。这些碳烟粒子又吸附了各种各样的未燃烧或不完全燃烧的重质碳氢化合物，称为排气微粒。燃油中含有的硫使内燃机排放构成酸雨因素之一的SO2和SO3，用含铅汽油的汽油机会排出对神经系统有严重毒性的铅化物。一氧化碳（CO）一氧化碳俗称煤气，为无色、无臭、无味、无刺激性的气体。凡是含炭物质燃烧不完全皆可产生。当吸入的一氧化碳(CO)与血红蛋白(Hb)结合形成稳定的碳氧血红蛋白(Hb—CO)时，使Hb丧失携氧能力，一氧化碳与血红蛋白有很强的亲和力，比氧气与血红蛋白的亲和力快大约200倍。会阻碍氧气进入你的心脏、大脑等要害部位。由于附着的一氧化碳在血液中凝集，导致大脑缺氧，产生中毒现象，严重时可导致死亡。碳氢化合物（HC）碳氢化合物（也称烃类）包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化物，如苯、醛、烯烃和多环芳香族碳氢化合物等200多种复杂成分。应当引起注意的是带多环的多芳香烃，是强烈致癌物质，烃类成分还是引起光化学烟雾的重要物质。氮氧化物（NOx）氮氧化物是燃烧过程中形成的多种氮氧化物，如NO、NO2、N2O3、N2O5等，总称NOx，以汽油、柴油为燃料的汽车，尾气中氮氧化物的浓度相当高，氮氧化物最终会转化成硝酸和硝酸盐，随着降水和降尘从空气中去除，硝酸是酸雨的原因之一。在内燃机中主要是NO，约占95%，其次是NO2，占5%。NO是无色无味气体，只有轻度刺激性，毒性不大，高浓度时会造成中枢神经系统轻度障碍，NO可以被氧化成NO2。NO2是一种棕红色强烈刺激性的有毒气体，对心、肝、肾都会有影响。光化学烟雾柴油机废气微粒微粒（也称颗粒）对人体的健康的危害