汽车新能源与节能技术

12•办公室：8#419•办公室电话：8246105•手机：[phone]•E-mail：[e-mail]杨延强3目录第一章：绪论第二章：新能源汽车第三章：发动机节能技术第四章：汽车底盘节能技术第五章：汽车车身节能技术第六章：汽车燃油、润滑油的选用与节能第七章：汽车运用节能4•本章学习主要内容第一节：能源的概念与分类第二节：能源与环保压力第三节：汽车节能•本章学习重点1、了解能源的概念和分类2、掌握汽车节能有关的基本概念3、掌握影响汽车能耗的主要因素和节能的基本途径。第一章绪论5•一、能源的概念•“能源”这一术语，过去人们谈论得很少，正是两次石油危机使它成了人们议论的热点。自工业革命以来，能源安全问题就开始出现。在全球经济高速发展的今天，国际能源安全已上升到了国家的高度，各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。•那么，究竟什么是“能源”呢？第一节能源的概念与分类？6•关于能源的定义，目前约有20种。•《科学技术百科全书》：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；•《大英百科全书》：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；•我国的《能源百科全书》：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”•可见，能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉。•确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。•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。7•二、能源具有的特点：•（1）能源形式在一定条件下可以互相转换。•（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、天然气等在储存过程中存在泄漏和危险等问题。•有些能源（电能）不能储存。81、按能量的来源：•（1）来自地球外部天体的能源（主要是太阳的辐射能（5.3×1015MJ/年））大气吸收转化为风能、水能、波浪能、海流能；植物通过光合作用转为生物质能；动植物在特殊地质条件下经亿万年转为石油、煤炭、天然气等化石能源；•（2）地球本身所蕴含的能源原子核能、地热能；•（3）地球和其他天体相互作用产生的能源潮汐能。•上述一切能源为初始能源。三、能源的分类9•2、按能源产生方式分类•分为一次能源和二次能源。•前者即天然的未加工的能源，如：煤、石油、天然气、原子核等。•后者是将一次能源加工后的能源，如：焦炭、汽油、柴油、电力等。•3、按能源性质来分类•燃料型能源：煤炭、石油、天然气等。•非燃料型能源：水能、风能、地热能等。•4、按能否造成污染分类•污染型能源：煤炭、石油、天然气等。•清洁型能源：水能、风能、电力、太阳能等。10•5、按能源使用类型分类•分为常规和新型能源。•前者即技术上比较成熟、使用比较普遍的能源，如：煤、石油、天然气、水能等。•后者是新近利用或正在开发的能源，主要是相对于常规能源而言的。如：太阳能、风能、地热、生物质能等。•6、按能源的形态特征分类•世界能源委员会推荐的能源类型分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。•7、按能否进入商品市场分类•商品能源：煤炭、石油、天然气、电力等。•非商品能源：薪柴和农作物残余（秸秆等）等。11•8、按可以不断得到补充或能在较短周期内再产生分类•非再生能源：煤、石油和天然气等。•可再生能源：风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能和生物质能等。12四、能源的单位与度量能源的单位：焦(J)、千瓦小时(kW·h)。因能源的种类很多，为便于统计、分析和比较，规定以煤当量(1kg标准煤=29.3MJ)作为能源的统一度量单位（有些国家使用油当量作为能源的度量单位）。即按煤（油）的热当量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标准油的热当量值。13一、能源压力第二节：能源与环保压力14世界石油的产销量151、世界能源压力根据世界石化巨头英国BP集团在《2004BP世界能源统计年鉴》中提供的数字表明，世界目前探明的石油总储量为1.15万亿桶，以目前的开采速度计算，可供全球石油生产41年。2020年西欧和亚太石油枯竭：2008年中东、南美、加拿大、墨西哥、非洲、东欧和独联体国家是石油输出地，亚太、美国和西欧是石油进口地。2008年西欧探明石油储量17.2亿吨，产油2亿吨。按照2008年的产量，西欧石油将在2017年枯竭。西欧石油枯竭后，将完全依赖东欧、俄罗斯、非洲和中东为其提供石油。2008年亚太（中、日、印、东南亚等）探明石油储量46.6亿吨，产油3.7亿吨，按该年的产量，2020年亚太石油枯竭。西欧石油和亚太石油相继枯竭，将迫使中东、南美、非洲、东欧和独联体国家提高石油产量，从而加快这些地区的石油枯竭速度。162029年东欧和独联体石油枯竭：2008年东欧和独联体国家探明石油储量137亿吨，产油6.3亿吨。东欧和独联体国家是石油输出国，由于西欧石油和亚太石油的相继枯竭，油价暴涨，加速东欧石油的开采。按照2008年的产量，东欧石油2029年必然枯竭。2030年前，西欧石油、亚太石油和东欧石油相继枯竭，全世界陷入“石油饥渴”状态。2040年非洲和美洲石油枯竭：2008年非洲探明石油储量160.4亿吨，产油4.6亿吨。西欧和亚太进口石油的首选是东欧和独联体国家，次选是非洲，再次才是中东，最后才是南美。在西欧、亚太、东欧和独联体国家石油枯竭的情况下，非洲国家在欧盟（英法德等）、日本、俄罗斯、中国等的需求和压力下，必然大量增产。按照2008年的产量，非洲石油2040年枯竭。172050年全世界“滴油不剩”：2008年中东探明石油储量1022亿吨，产油11.5亿吨。按照2008年的产量，中东石油要2097年枯竭。但是，2020年、2029年、2040年西欧、亚太、东欧、非洲和美洲石油相继枯竭，中东是全世界唯一的“油源”。无论中东国家是否愿意，世界各国都必将在2050年把中东石油全部吸干。另一方面，2008年全世界探明石油总储量1838.8亿吨，全年开采量36.48亿吨。按照2008年的开采水平，2058年全世界的石油必将“滴油不剩”。虽然仍在不断发现新的油田，但是新增探明石油储量低于新增石油消费量。因此，2050年全世界必将“滴油不剩”，且2030年全世界将会陷入“石油饥渴”状态。18列强不得不在中东“抢石油”：中国、美国、欧盟（英法德等）、澳大利亚、墨西哥2020年之前石油枯竭；俄罗斯、印度、巴西2025年之前石油枯竭；沙特、伊朗、伊拉克、科威特、阿联酋、委内瑞拉、加拿大2050年之前石油枯竭。2030年之前美国的石油命根在大西洋，对中东石油的争夺主要于2030年之后。2020年之前美国优先吸干墨西哥、俄罗斯、英国、挪威、巴西、荷兰和加蓬，2030年前吸干尼日尼亚、阿尔及利亚、安哥拉、厄瓜多尔和哥伦比亚，此后美国将吸干沙特、伊拉克、科威特和委内瑞拉，最后吸干加拿大。美国手握加拿大，抱住沙特、伊拉克、科威特，控住委内瑞拉，趁机拿下伊朗，优先吸干墨西哥、非洲和欧洲，力保2050年之前“有油可用”。192、我国能源的压力010020030040050060070080090010001100120013001400150016001700180019002000200020022004200620082010年产量年销量万辆/年年207/209239/239329/327444/439507/507571/576728/720888.3/879.2934.5/938.11379.1/1364.51826.5/1806.2我国汽车产销量增长状况200500010000150002000025000300003500040000450001990200020022004200620082010进口量消费量万吨年我国石油的年进口量与消费量21我国产油量、进口量与石油供给的进口依存度7.6%33.8%43.9%48.2%50.5%51.3%国内原油产量和进口量进口依存度：1383115005163001813518477186321890075636739748171631945321139218531990199520002005200620072008进口量国内生产量189492040023930203012009201054.1%22二、环保压力据研究，目前大气中21.7%的HC、38.5%的CO、87.6%的NOx、11.7%的CO2、6.2%的SO2和32%的微粒来自汽车，而在城市大气中，这一比例更高，大概87%的HC、61%的CO和55%的NOx来自于汽车。231、化石燃料在不久的将来会使用殆尽！2、全球的大气污染、变暖正在给人类的生存造成日益严重的威胁！人类的出路在哪里？我们该为地球母亲做些什么？从我做起，研究、使用清洁环保的可再生能源，节能减排，降低大气污染，阻止气候变暖，为了一个生机勃勃的地球而努力！当前面对的问题？24•一、节能定义•按照世界能源委员会1979年提出的定义:采取技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施，来提高能源资源的利用效率。•节能是指在保证能够生产出相同数量和质量的产品，或者获得相同的经济效益，或者满足相同需要，达到相同目的的前提下的能源消耗量下降。•广义的讲，节能是指除狭义节能内容之外的节能方法，如节约原材料消耗，提高产品质量、劳动生产率、减少人力消耗、提高能源利用效率等。•狭义的讲，节能是指节约煤炭、石油、电力、天然气等能源。第二节汽车节能25节能的实质就是提高能源的利用效率。我国能源面临的问题：一是储量不足,我国人均能源占有量仅为世界平均水平的一半；二是能源利用效率远低于世界先进水平；三是以煤为主的能源结构导致环境污染严重；四是大量进口石油严重威胁国家的经济安全。节约能源是解决上述矛盾的必然选择。节能的重要性26汽车节能概念的提出•我国汽车的年产销量2010年达1800万辆，世界汽车保有量达10亿辆，我国汽车保有量达7000万辆。2010年我国石油进口达2.5亿吨，年消费量达4.5亿吨，石油对外依存度54.1%。•由上可以看出汽车节能势在必行。•那么什么是汽车节能呢？汽车节能是指在保证发动机动力性能不变的前提下，能够使发动机燃油消耗降到最低。27二、影响汽车能耗的主要因素•汽车由发动机、底盘、车身等总成组成。汽车的结构、性能，以及与运输对象是否匹配，汽车驾驶、维护、车用燃油及润滑油的选用，新能源技术水平等对汽车燃油消耗都有重要影响。•所以汽车节能是一项很复杂的系统工程。28传动系效率越高，动力传递过程能量损失越小，油耗越低。对齿轮变速器，挡位越多，发动机处于经济工况下工作的机会越多，有利于提高汽车的燃油经济性。无极变速器使发动机在最经济工况下工作，燃油经济性显著提高。现在正进行大功率、高效率传递，高寿命的机械无极变速器(CVT)的研究。齿轮变速器比液力自动变速器的传动效率高。自动变速器汽车虽驾驶方便，但汽车油耗高。发动机油耗对汽车油耗有决定性的影响，油耗决定于发动机的结构与性能。发动机对汽车油耗的影响有五个方面：（1)、高压缩比、完善的供油系统及合理的燃烧室形状、采用电子点火系统等能降低发动机的油耗。(2)、柴油机压缩比高于汽油机，因此柴油机比汽油机油耗低。(3)、汽车在平路上行驶时，发动机的负荷率只25％左右，发动机在油耗较高的范围内工作。为节约燃油，应使发动机工作在80%以上的负荷。(4)、混合动力汽车在减速、制动过程中不但可以不消耗燃油，还能回收制动能量，因混合动力汽车可实现不同工况下较好的能量流管理，提高了汽车的燃油经济性。(5)、柴油机采用高压共轨技术，使燃油喷射系统可对喷油定时、喷油持续期、喷油压力、喷油规律等进行柔性调节，可提高柴油机的经济性。•1、汽车的结构方面•（1）发动机•（2）传动系•（3）汽车总质量•（4）汽车的外形•（5）轮胎总质量影响汽车的滚动阻力、坡道阻力和加速阻