汽車節(jié)能技術(shù)

1、汽車節(jié)能技術(shù)Automobile Energy Density Technology第三章第三章 替代能源汽車替代能源汽車 中國石油替代能源發(fā)展概述中國石油替代能源發(fā)展概述能源問題成為中國乃至世界經(jīng)濟(jì)生活中關(guān)注率最高的問題，尤其石油是不可再生的戰(zhàn)略資源，是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)賴以正常運(yùn)轉(zhuǎn)的血液，除了對(duì)石油資源大力開源節(jié)流外，尋找替代能源也是極其重要的發(fā)展方向。 2005年中國公布的節(jié)能中長期專項(xiàng)規(guī)劃提出了十大重點(diǎn)節(jié)能工程，其中節(jié)約和替代石油工程就包括以煤化工、天然氣化工、生物質(zhì)化工產(chǎn)品替代石油化工產(chǎn)品；發(fā)展混合動(dòng)力汽車、燃?xì)馄嚒⒋碱惾剂掀?、燃料電池汽車、太陽能汽車等清潔汽車；醇醚類燃料及煤炭液化?/p>

2、術(shù)的示范及醇類燃料的推廣等內(nèi)容。 3.1液化石油氣（LPG）汽車 以天然氣和液化石油氣（LPG）代替汽油作汽車動(dòng)力燃料，在當(dāng)今已是必然的趨勢(shì)。 首先，這是社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的需要，要保持經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，必須同時(shí)保護(hù)生態(tài)環(huán)境。于是人們立刻注意到汽車所造成的空氣污染的嚴(yán)重性. 第二、汽油等石油產(chǎn)品作為傳統(tǒng)的汽車動(dòng)力燃料，面臨著隨石油資源危機(jī)而枯竭的威協(xié)。 天然氣和LPG汽車有如下優(yōu)點(diǎn)1尾氣排放中不含鉛和苯，硫含量極微、與汽油相比，HC減少6070，CO減少8090，NOx減少3040，CO2少2030，噪音降低40，大大減輕了對(duì)環(huán)境的污染，故當(dāng)之不愧地被稱為“潔凈能量”，天然氣和L PG汽車的推廣應(yīng)用

3、被稱為“綠色革命”。2抗爆震性好，辛烷值達(dá)103一11O，遠(yuǎn)高于汽油，有利于增大燃?xì)鈮嚎s比，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能。3燃料以氣態(tài)進(jìn)人氣缸，燃燒較充分，熱效率高，積炭少，這使發(fā)動(dòng)機(jī)的大修期延長3040，使?jié)櫥透鼡Q周期延長50，降低了維護(hù)費(fèi)用和運(yùn)行成本。4采取了多項(xiàng)有效的的技術(shù)措施和設(shè)施，使燃?xì)庠谕耆荛]的系統(tǒng)中運(yùn)行，比汽油安全、如LPG汽車從投入使用至今未見爆炸記錄。5比使用汽油便宜，具體經(jīng)濟(jì)指標(biāo)須視當(dāng)?shù)靥烊粴饣騆PG供應(yīng)價(jià)與汽油價(jià)格之差而定，以LPG為例。大體上說，可使汽車用戶省1015的燃料費(fèi) 雙燃料汽車雙燃料汽車LPG系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與維修系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與維修 液化石油氣(Liquefied Pet

4、roleum Gas簡(jiǎn)稱LPG)主要成分是丙烷(G3H8)和丁烷(G4H10)。在常溫常壓下LPG為氣態(tài)，只需稍加壓或冷卻就能變成液體。由于12具有較高的辛烷值，因此是一種理想的車用燃料。 雙燃料汽車是在保留原車燃油系統(tǒng)情況下，加裝一套LPG供給系統(tǒng)，在使用過程中根據(jù)需要可在汽油和LPG之間自由轉(zhuǎn)換。汽車燃用LPG與燃用汽油時(shí)一樣，駕駛員只需操縱油門踏板，就能改變發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，適應(yīng)汽車行駛性能的要求。 1.LPG系統(tǒng)組成及工作原理系統(tǒng)組成及工作原理 1.1LPG系統(tǒng)主要組成及工作原理系統(tǒng)主要組成及工作原理該系統(tǒng)由儲(chǔ)氣罐、蒸發(fā)調(diào)壓器、汽油電磁閥、LPG電磁閥、功率調(diào)節(jié)閥、混合器、燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)、控

5、制電路等組成。當(dāng)燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到LPG位置時(shí)，汽油電磁閥斷電(切斷汽油供給)，LPG電磁閥通電。LPG液體從儲(chǔ)氣罐出來，經(jīng)過LPG電磁閥到達(dá)蒸發(fā)調(diào)壓器，經(jīng)過降壓、汽化變?yōu)榻咏髿鈮旱臍怏w。LPG氣體流經(jīng)功率調(diào)節(jié)閥到混合器，在混合器中與空氣充分混合，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況向進(jìn)氣道供應(yīng)一定量的LPG氣體。 LPG單燃料多點(diǎn)噴射系統(tǒng) 1.2儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣罐 儲(chǔ)氣罐安裝在車尾部的行李艙內(nèi)，其作用是儲(chǔ)存LPG，上面安裝了集成閥，用于保證儲(chǔ)氣罐和整套系統(tǒng)的安全使用。 集成閥各部分的作用如下：集成閥各部分的作用如下： 充裝單向閥：在充加LPG時(shí)，LPG的壓力克服彈簧力打開單向閥，停止充加時(shí)，單向閥在回位彈簧作用下自動(dòng)

6、關(guān)閉，起到防止LPG回流的作用；限充閥：充加LPG時(shí)，限充浮子隨著LPG液面增加逐漸上浮，當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)LPG達(dá)到設(shè)定的液面高度(約75%-80%)時(shí)，限充閥關(guān)閉，限制LPG繼續(xù)充裝，從而提供了由于溫度升高所必需的LPG的膨脹空間； 液位傳感器：用于感知儲(chǔ)氣罐內(nèi)的液面高度，并將液面信號(hào)傳到駕駛室內(nèi)的油量表； 安全釋放閥：安全釋放閥：當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力超過設(shè)定的安全極限壓力時(shí)，安全閥自動(dòng)打開釋放LPG，當(dāng)壓力下降到設(shè)定的下限壓力時(shí)，又自動(dòng)關(guān)閉，防止因壓力過高而發(fā)生安全事故。 超流量截止閥：超流量截止閥：安裝在出液口處，當(dāng)LPG管道破裂，產(chǎn)生大量泄露(流量超過215ml/s)時(shí)，關(guān)閉輸氣通道，只有閥芯中間

7、小孔有3.3ml/s的液體流出。 手動(dòng)關(guān)閉閥：手動(dòng)關(guān)閉閥：緊急情況下，手動(dòng)關(guān)閉從出液口流向輸氣管道的液體。1.3 LPG系統(tǒng)管路控制電磁閥系統(tǒng)管路控制電磁閥 1.液化氣切斷電磁閥（帶過濾）汽車啟用液化氣時(shí)，開啟氣路；汽車啟用汽油時(shí)，切斷氣路。閥內(nèi)帶有過濾器，保證介質(zhì)清潔。2.油路切斷電磁閥（兼手動(dòng)）汽車啟用液化氣時(shí)，切斷油路。汽車啟用汽油時(shí)，開啟油路。3.液化氣安全切斷電磁閥裝在組合閥上，在汽車停車、修理或特殊情況下，快速切斷液化氣管路，起安全保護(hù)作用。4.液化氣起動(dòng)電磁閥裝在減壓調(diào)壓器上，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，打開電磁閥補(bǔ)給液化氣點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，關(guān)閉電磁閥。 1.4蒸發(fā)調(diào)動(dòng)器蒸發(fā)調(diào)動(dòng)器 蒸發(fā)調(diào)壓

8、器(又稱調(diào)壓器，汽化器)，其作用是將來自儲(chǔ)氣罐的LPG經(jīng)過減壓，汽化后，以一定壓力供給混合器。為加速汽化，采用發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)冷卻水進(jìn)行加熱。 蒸發(fā)調(diào)壓器上安裝有一個(gè)起動(dòng)(怠速)電磁閥，當(dāng)打開點(diǎn)火開關(guān)時(shí)，起動(dòng)(怠速)電磁閥被接通，電磁線圈產(chǎn)生的磁力克服怠速彈簧的張力把怠速針閥吸離閥座，怠速所需的LPG便進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。1.4 減壓器減壓器 3.2天然氣天然氣(CNG)汽車汽車 (1)系統(tǒng)介紹天然氣通過氣瓶閥門流出氣瓶,并通過高壓管流向發(fā)動(dòng)機(jī)艙,該高壓管也與充氣系統(tǒng)相連接.發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)安裝有減壓裝置,天然氣的壓力通過該調(diào)節(jié)器可以從220bar降至發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)壓力.天然氣從減壓裝置流向天然氣噴氣閥, 根據(jù)

9、發(fā)動(dòng)機(jī)的需要(由實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)工況確定).發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元通過電信號(hào)控制噴氣閥的天然氣流量,以保證在動(dòng)力性,經(jīng)濟(jì)性和排放方面的最佳空燃比. 只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正在油氣運(yùn)轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)換開關(guān)處于燃?xì)馕恢脮r(shí),高壓電磁閥才允許氣體流通. 燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)讓使用者隨時(shí)選擇需要的燃料,它還可以顯示氣瓶中天然氣的存量.在以燃?xì)鉃槿剂蠒r(shí),汽油電磁閥將切斷汽油供給,而在使用汽油時(shí),高壓電磁閥切斷天然氣供給. (2)系統(tǒng)配置 1. 油氣轉(zhuǎn)換開關(guān) 2. 天然氣減壓器 3. 點(diǎn)火提前器 4. 噴氣閥總成 5. 充氣閥 6. 壓力表 7. 低壓燃?xì)鉃V清器 8. 安裝附件 天然氣減壓器用于降低天然氣壓力,能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)需要時(shí)提供正常的氣體流量.

10、 該系統(tǒng)包括內(nèi)有一個(gè)減壓艙,無論壓力高低都能保持穩(wěn)定,減壓器前端裝有高壓電磁閥. 減壓器在減壓過程中吸收發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)水的熱量,以防止天然氣在減壓過程中發(fā)生凍結(jié).技術(shù)參數(shù):減壓閥類型: 一級(jí), 正壓控制最低怠速用途:適用于多種發(fā)動(dòng)機(jī)(催化轉(zhuǎn)換型,電噴型)燃料類型:CNG(壓縮天然氣)加溫:發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液加溫檢驗(yàn)壓力:300bar進(jìn)口壓力:220bar調(diào)節(jié)壓力:1.5bar電源:12VDC高壓電磁閥線圈功率:20W 該電控裝置的主要作用為：該電控裝置的主要作用為：兩檔氣/油選擇, 并顯示所用燃料類型；汽油啟動(dòng)并自動(dòng)轉(zhuǎn)換為天然氣；有5個(gè)LED顯示儲(chǔ)罐中氣量；電子安全裝置，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)關(guān)閉天然氣高壓電磁

11、閥。噴氣閥總成是供氣系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件,它接受來自ECU的電控信號(hào),精確計(jì)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的天然氣量, 其四個(gè)電磁閥分別控制發(fā)動(dòng)機(jī)相應(yīng)的四個(gè)缸, 保證每個(gè)缸最佳的空/燃比.當(dāng)以天然氣為燃料時(shí),該裝置改變汽車原有的點(diǎn)火提前角,并對(duì)原點(diǎn)火提前時(shí)間進(jìn)行儲(chǔ)存. 當(dāng)以汽油為燃料時(shí). 改變天然氣為燃料時(shí)的點(diǎn)火提前角. 由于天然氣辛烷值和燃料性能均優(yōu)于汽油,提前點(diǎn)火時(shí)間可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能.該裝置采用高級(jí)濾紙,能過濾掉天然氣中的粉塵等雜質(zhì),對(duì)噴氣閥和發(fā)動(dòng)機(jī)有保護(hù)作用. 3.3 醇類燃料汽車汽車與人汽車與人“爭(zhēng)口糧爭(zhēng)口糧” 兩部委叫停乙醇燃兩部委叫停乙醇燃料料一面是糧食漲價(jià)，一面是以玉米、小麥等糧食為加工原料的

12、燃料乙醇項(xiàng)目紛紛上馬，汽車要與人“爭(zhēng)口糧”，這讓國家兩大部委倍感焦慮。日前，國家發(fā)改委、財(cái)政部共同下發(fā)了關(guān)于加強(qiáng)生物燃料乙醇項(xiàng)目建設(shè)管理，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知，要求立即暫停核準(zhǔn)和備案玉米加工項(xiàng)目，并對(duì)在建和擬建項(xiàng)目進(jìn)行全面清理。 全球燃料乙醇需求不斷擴(kuò)大，中國燃料乙醇價(jià)格也在水漲船高。更重要的是，作為中國汽車新能源戰(zhàn)略發(fā)展方向之一，國家給予了制造燃料乙醇企業(yè)相當(dāng)大的優(yōu)惠政策：例如生產(chǎn)一噸燃料乙醇補(bǔ)貼1000元左右；對(duì)燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)免征5%的消費(fèi)稅；對(duì)生產(chǎn)燃料乙醇的增值稅實(shí)行先征后返。 此外國家還將根據(jù)相關(guān)政策優(yōu)先供給陳化糧，在結(jié)算時(shí)保證乙醇廠每噸燃料乙醇有100元左右的利潤等。之所以對(duì)乙醇

13、生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼，是因?yàn)閲乙?guī)定車用乙醇汽油必須與同標(biāo)號(hào)的普通汽油“同升同價(jià)”，目前燃料乙醇生產(chǎn)成本高達(dá)每噸4000多元，而賣給石化企業(yè)每噸價(jià)格不到3000元，中間差價(jià)必須有人來埋單，而政策部門也認(rèn)可這是成長的代價(jià)。然而，超過千萬噸的產(chǎn)能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出目前乙醇汽油推廣的需求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年我國汽油消費(fèi)量約為3500萬噸，按照在汽油中添加10%的燃料酒精計(jì)算，那么汽車用燃料僅需要消耗350萬噸的酒精。而目前，我國僅在黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽5省及湖北、河北、山東、江蘇部分地區(qū)進(jìn)行了乙醇汽油的試點(diǎn)推廣，需求量?jī)H為100多萬噸。燃料乙醇燃料乙醇的施用實(shí)施有兩種方法。其一是以乙醇為汽油的“含氧添

14、加劑”（oxygenate additive）。這是美國施用燃料乙醇的基本方法。通常這種無鉛汽油含約百分之十的乙醇，因?yàn)樗停ㄆ停┎蝗?，這里所用的乙醇當(dāng)是“無水乙醇”。另一種方法施用乙醇是用乙醇代替汽油，這是二十年前在巴西普遍采用的方法。這方面的工藝也十分成熟。燃料乙醇是替代燃料之一，與普通汽油相比，以其燃燒更完全、CO排放量較低、燃燒性能與汽油相似等優(yōu)良特性，被稱為21世紀(jì)“綠色能源”。目前，世界各國都加快了燃料乙醇推廣應(yīng)用的步伐。乙醇燃料發(fā)展的主要技術(shù)問題乙醇燃料發(fā)展的主要技術(shù)問題乙醇燃料在車用發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用技術(shù)上是完全可行的，乙醇的辛烷值比汽油高，并且著火燃燒濃度極限比汽油的相應(yīng)范圍寬的多

15、，乙醇中含氧，汽油中添加一定比例的乙醇后，不僅能部分替代汽油，還可以改善燃燒，降低有害排放。乙醇的基本物化性質(zhì)分子量 46.069 體積熱值MJ.L-1 21.26含氫量% 0.1313 摩爾熱值kJ.mol-1 2.67含氧量 0.3473 著火溫度 434含碳量% 0.5214 與空氣混合著火界限 6.036.5密度(20)kg.L-1 0.7893 辛烷值（MON） 9094液態(tài)粘度(20)MPa.s 1.200 辛烷值（RON） 100112氣態(tài)粘度(300)MPa.s 0.166 十六烷值 8液態(tài)比熱容kJ.(kg.K)-1 2.342 理論空燃比A/F(kg.kg-1) 8.45汽

16、化熱kJ.kg-1 854 沸點(diǎn) 78.4凝點(diǎn) -117.3 理論分子變更系數(shù) 1.0653低熱值MJ.kg-1 26.778 最小點(diǎn)火能量MJ 0.63乙醇的密度略大于汽油，而低于柴油；其汽化潛熱明顯高于汽油和柴油的汽化熱。在粘度方面，乙醇的粘度大于汽油而低于柴油，這對(duì)于噴射的霧化是十分有利的，用乙醇作為柴油機(jī)的燃料可以獲得良好的霧化效果，降低缸內(nèi)最高溫度，使燃燒更充分，熱效率更高。乙醇的低熱值相當(dāng)于汽油的60.9%，相當(dāng)于柴油的62.8，但從相對(duì)能耗的角度看，單位低熱值的熱效率并不比汽油和柴油低?，F(xiàn)代汽油機(jī)常用直接噴油法，乙醇可以通過與汽油混合形成乙醇汽油，由現(xiàn)有的噴油器直接噴入進(jìn)氣支管或

17、氣缸，這樣可以更好的使汽油和乙醇混合，而且更好控制燃燒，調(diào)節(jié)噴醇量和噴醇時(shí)間。目前，在汽油機(jī)上使用乙醇的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，關(guān)鍵是需要國家產(chǎn)業(yè)政策的支持，使消費(fèi)者和制造商都從中獲益，創(chuàng)造適合其市場(chǎng)化的條件。 3.4二甲醚汽車二甲醚汽車二甲醚是一種基本化工原料，常溫下為無色無毒氣體，加壓5個(gè)大氣壓以上可壓縮為液 體。近年來，由于石油價(jià)格不斷飆升，而生產(chǎn)二甲醚的甲醇可用煤為原料制得，因此二甲醚作為煤基燃料替代石油產(chǎn)品已成為熱點(diǎn)。我國能源貧油少氣多煤的國情，更為二甲醚用于清潔燃料開辟了巨大的市場(chǎng)前景。 目前我國已有山東，云南，內(nèi)蒙古，四川等省生產(chǎn)二甲醚，大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)二甲醚的生產(chǎn)成本低于柴油的成本。由于

18、DME燃料的卓越性能，二甲醚清潔燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)已引起西方發(fā)達(dá)國家的高度重視，歐美、日韓等國家十分看好二甲醚燃料汽車市場(chǎng)前景和環(huán)保效益，紛紛開展二甲醚燃料發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車的研發(fā)。 我國首臺(tái)高速二甲醚汽車在西安交大通過驗(yàn)收 歐洲VOLVO汽車公司研制出了燃用二甲醚燃料客車樣車，日本也研制成功二甲醚燃料卡車和城市客車樣車。全國清潔汽車行動(dòng)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室專家組在對(duì)二甲醚中巴車評(píng)審后，認(rèn)為該車起動(dòng)容易，運(yùn)行自如；在城市繁忙路段頻繁加減速、換檔自如；崎嶇不平路面行駛穩(wěn)定，爬坡性能良好，未出現(xiàn)熄火和氣阻現(xiàn)象；最高時(shí)速達(dá)到120km/h；尾氣排放為零。 據(jù)專家介紹，二甲醚用作車用燃料可以很好地替代柴油工作于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。研究表明，與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯，其功率比柴油機(jī)高10%15%，熱效率比柴油機(jī)高23個(gè)百分點(diǎn)，噪聲比柴油機(jī)低1015分貝。更大的優(yōu)勢(shì)是，它能實(shí)現(xiàn)無煙燃燒、超低排放，能滿足歐甚至歐排放標(biāo)準(zhǔn)和美國的加州超低排放(ULEV)標(biāo)準(zhǔn)。2005年，上海交大、上汽集團(tuán)和華誼集團(tuán)成功研制出我國第一臺(tái)以二甲醚為燃料的城市客車。這臺(tái)客車一次加注燃料后可行駛300公里。據(jù)悉，2006年，上海已經(jīng)把二甲醚汽車產(chǎn)業(yè)化列為清潔燃料汽車攻關(guān)