電動汽車及代用燃料汽車

www.guilinhy.com 來源：互聯網作者：wl04qc1b 類別：汽車構造維修時間：2006-12-15

    發(fā)展電動汽車及代用燃料汽車是解決當今能源結構變化和城市環(huán)境污染的有效途徑。①能源結構變化方面：據美國能源部和世界能源理事會的預測，全球的石油在2010-2025年間將達到最大產量；而全球礦物燃料資源估計石油為40年、天燃氣為60年、煤為20年。在我國，石油進口占國內需求的19%，因此能源結構的變化將使更多的國家依賴煤和天燃氣或其它作為代用燃料。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1997年全國環(huán)境監(jiān)測網對94個城市NOX監(jiān)測統(tǒng)計結果表明，有34個城市年均值超過國家標準。隨著汽車尾氣排放污染日益嚴重，歐美等國大都采用了相當嚴格的排放標準，可以預見我國也將會有越來越多的城市實施更加嚴格的排放標準。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，我國已擁有天燃氣汽車4594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致了能源危機，才使電動汽車又受到了相當重視。近年來，隨著汽車數量大量增加，汽車尾氣排放導致的環(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品，因而受到有關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動控制系統(tǒng)、功率轉換器和能源系統(tǒng)，能源系統(tǒng)中電池是關鍵，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關鍵。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)。專家們認為：電動汽車在相當長的一段時間內不會對汽車產業(yè)結構產生根本性變化，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氣的物理化學特性，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(在技術上也屬領先地位)，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品目錄。
    2.2壓縮天燃氣(CNG)汽車
    天燃氣的主要成份是甲烷(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氫化合物那樣潛在的有毒物質，也不含活性很強的烯烴。因此，天燃氣燃燒后產生的剌激成份(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，甲烷的分子結構極其穩(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生的后續(xù)反應，這些反應可導致產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，因而氣缸內的燃烷過程完全可以通過點火正時來控制。天燃氣發(fā)動機基本技術：①燃料貯存系統(tǒng)。現在主要有3種貯氣瓶，在轎車上一般使用鋼貯氣瓶(質量較重、價格便宜)；而在一些貨車上使用復合材料貯氣瓶；另外有一種合成碳纖維材料貯氣瓶(質量輕、價格昂貴)。②燃氣噴射系統(tǒng)：通過減壓，使貯氣瓶的燃氣壓力由20-22MPa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。③催化技術可提高天燃氣轉換效率。
    我國一汽集團已對6102型發(fā)動機燃用天燃氣的燃烷系統(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
    甲醇為產煤時的一種副產品，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生約2倍的水蒸氣，并且會生成大量的燃烷中間產物，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致絕緣破壞，一般應安裝預熱塞。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，我國山西省已生產裝有甲醇發(fā)動機(495JIQ)的汽車，并已投入運營。
    隨著能源結構的變化和環(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。但目前短期內對傳統(tǒng)的汽車產品結構不會產生根本性改變，應當是多品種并存的格局，從長遠來說--不管是從能源結構的角度還是從環(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。