畢業(yè)論文---淺談汽車代用燃料

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　淺 談 汽 車 代 用 燃 料</p><p>　　系 部: 車輛工程系 </p><p>　　專 業(yè):汽車檢測(cè)與維修 </p><p>　　班 級(jí): 汽檢0902班 </p><p>

2、;<b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要...........................................................2 </p><p>　　Take to.............................................................3</p>

3、;<p>　　1 緒論..............................................................4</p><p>　　1．1世界汽車、能源及環(huán)境概況......................................4</p><p>　　1．2中國(guó)汽車、能源及環(huán)境概況........................

4、..............4</p><p>　　2各類燃料汽車技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r分析...................................... 4</p><p>　　2．1燃?xì)馄?LPG汽車和CNG汽車)................................ 5</p><p>　　2．2 醇類燃料（甲醇、乙醇）汽車 ........

5、.......................... 10 </p><p>　　3 各類燃料汽車的環(huán)境和能源效益分析.................................12</p><p>　　3．1 LPG汽車 ....................................................12</p><p>　　3．2

6、CNG汽車.....................................................14</p><p>　　3．3醇類汽車的排放控制水平.......................................15</p><p>　　3．4混合動(dòng)力汽車的排放控制水平...................................16</p

7、><p>　　4 中國(guó)燃料汽車技術(shù)發(fā)展路徑.........................................17</p><p>　　4．1 技術(shù)發(fā)展路徑............................................. 18</p><p>　　5 結(jié)論和展望.................................

8、....................19</p><p>　　致 謝.........................................................20參考文獻(xiàn).........................................................21</p><p><b>　　- 1 -</b>

9、</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文重點(diǎn)介幾種汽車代用燃料，主要有壓縮天然氣（CNG）、液化石油氣（LPG）、醇類（甲醇和乙醇），通過(guò)對(duì)這幾種汽車代用燃料的特點(diǎn)、性質(zhì)和燃料的清潔做了詳細(xì)的介紹。液化石油可降低co2排放，減少溫室效應(yīng)。壓縮天然氣（CNG）和液化石油氣（LPG）二種。其化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，可燃成分高、熱值高、辛烷值

10、高，抗爆性好、著火范圍廣，有利于稀燃燒技術(shù)的應(yīng)用。這些燃料的排放的污染物成本要比汽油和柴油低，代替汽油和柴油的燃料前景是很廣闊的。汽車行動(dòng)是一項(xiàng)長(zhǎng)期而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，治標(biāo)必治本。為從根本上提高機(jī)動(dòng)車排放水平，控制城市機(jī)動(dòng)車排放污染，改善城市空氣質(zhì)量，學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，研究制定適合中國(guó)國(guó)情的“清潔汽車技術(shù)路徑”及配套的政策、標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)體系，并由政府主導(dǎo)實(shí)施，這是至關(guān)重要的。</p><p>　　[關(guān)鍵詞

11、]：新能源、汽車、CNG、LPG、前景</p><p><b>　　- 2 -</b></p><p><b>　　Abstact</b></p><p>　　This article focus mediated several alternative automobile fuels, mainly with comp

12、ressed natural gas ( CNG ), liquefied petroleum gas ( LPG ), alcohols ( methanol and ethanol ), based on which several automobile alternate fuel characteristics, nature and fuel cleaner is introduced in detail. Liquefied

13、 oil can reduce the CO2 emissions, reduce the greenhouse effect. Compressed natural gas ( CNG ) and liquefied petroleum gas ( LPG ) two. The chemical properties of a more stable, high combustible co</p><p>　

14、　[ Key words ]: new energy, automobile, CNG, LPG, outlook1 </p><p><b>　　- 3 -</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　近年來(lái)，中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)取得了持續(xù)快速發(fā)展，隨之而來(lái)的是環(huán)境污染形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。就大氣環(huán)境來(lái)說(shuō)，

15、大氣污染呈多元化的發(fā)展趨勢(shì)，特別是隨著機(jī)動(dòng)車保有量的迅速增長(zhǎng)，城市大氣污染在煤煙污染的同時(shí)，機(jī)動(dòng)車排放污染越來(lái)越嚴(yán)重。一些大城市的空氣污染已由煤油型污染轉(zhuǎn)向煤煙和機(jī)動(dòng)車尾氣混合型污染，氮氧化物居高不下，成為主要污染物；交通道路的CO濃度常年超標(biāo)。由機(jī)動(dòng)車排放污染物引起的城市光化學(xué)污染也逐漸突出。</p><p>　　面對(duì)如此嚴(yán)峻的環(huán)境壓力，中國(guó)政府采取了一系列控制機(jī)動(dòng)車污染的措施：逐步加嚴(yán)機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，以

16、促進(jìn)汽車生產(chǎn)企業(yè)采用先進(jìn)技術(shù)，減少燃油消耗，降低污染物排放；加強(qiáng)對(duì)在用車排放污染的監(jiān)控和治理；加速淘汰排放超標(biāo)汽車；鼓勵(lì)開發(fā)和使用清潔代用燃料汽車；分階段淘汰和禁止使用有鉛汽油，逐步實(shí)現(xiàn)汽油無(wú)鉛化；實(shí)施“空氣凈化工程—清潔汽車行動(dòng)”，確立12個(gè)清潔汽車行動(dòng)試點(diǎn)示范城市和一個(gè)電動(dòng)汽車運(yùn)行示范區(qū)，分別重點(diǎn)推廣和使用燃?xì)馄嚭碗妱?dòng)汽車。所有這些措施的實(shí)施，為改善中國(guó)機(jī)動(dòng)車的排放水平，控制城市機(jī)動(dòng)車排放污染起到了積極的作用。</p>

17、<p>　　1．1世界汽車、能源及環(huán)境概況</p><p>　　現(xiàn)代汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，徹底改變了整個(gè)社會(huì)的傳統(tǒng)生活習(xí)慣和人們的行為方式，汽車給人們帶來(lái)了巨大的福利和繁榮，推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展，并逐步已經(jīng)成為交通運(yùn)輸?shù)闹饕侄?，?duì)人們的生活方式產(chǎn)生巨大的影響，并對(duì)世界能源和環(huán)境有著重要的影響。汽車工業(yè)作為世界發(fā)達(dá)國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，發(fā)展非常迅速，自2002以來(lái)汽車網(wǎng)保有量逐年以近20%的速度增長(zhǎng)，目前已突破

18、10億輛。據(jù)德國(guó)《世界報(bào)》援引設(shè)在德國(guó)埃森的一家市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)的最新預(yù)測(cè)報(bào)道說(shuō)，盡管目前環(huán)保已成為全球性熱門話題，但在未來(lái)７年內(nèi)全球汽車保有量仍將繼續(xù)增長(zhǎng)近２０％。</p><p>　　目前，世界一次性能源主要為煤、石油和天然氣。而交通領(lǐng)域所消耗的能源較為單一，主要為石油資源。汽車數(shù)量的急劇增長(zhǎng)加快了有限石油資源的消耗。交通領(lǐng)域如何更加有效地利用剩余石油資源顯得十分迫切和必要。解決這方面問(wèn)題的一個(gè)有效途徑是開發(fā)和利

19、用新型能源汽車，減少汽車對(duì)石油資源的過(guò)度依賴，這對(duì)于改善能源結(jié)構(gòu)，保持汽車工業(yè)及社會(huì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有十分重要意義</p><p>　　基于對(duì)能源和環(huán)境方面的考慮，世界上許多國(guó)家愈來(lái)愈重視清潔汽車的開發(fā)</p><p>　　和應(yīng)用，目前世界上各種清潔汽車保有量已達(dá)1800多萬(wàn)輛。在各種清潔汽車類</p><p><b>　　- 4 -</b>&l

20、t;/p><p>　　別中，壓縮天然氣（CNG）、液化石油氣（LPG）、醇類（甲醇和乙醇）汽車技術(shù)比較成熟，福特、豐田、本田、菲亞特等汽車公司還開發(fā)了達(dá)到超低排放的CNG汽車。上述種類清潔汽車保有量占清潔汽車總保有量的80%以上。</p><p>　　1．2中國(guó)汽車、能源及環(huán)境概況</p><p>　　隨著近年來(lái)中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定增長(zhǎng)，中國(guó)汽車工業(yè)也取得了飛速增長(zhǎng)，汽

21、車社會(huì)保有量由2000年的1608.9萬(wàn)輛增長(zhǎng)到2010年的1.99億輛，年均增長(zhǎng)率超過(guò)20%，預(yù)計(jì)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將保持較高的增長(zhǎng)速度。</p><p>　　中國(guó)十分重視清潔汽車的研究開發(fā)和應(yīng)用，早在“八五”期間就組織實(shí)施了國(guó)家電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目；“九五”期間又進(jìn)行了示范運(yùn)營(yíng)嘗試。1999年4月，正式啟動(dòng)國(guó)家清潔汽車行動(dòng)項(xiàng)目，重點(diǎn)開展燃油汽車清潔化，燃?xì)馄囮P(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及產(chǎn)業(yè)化，并確中國(guó)清潔汽車技

22、術(shù)發(fā)展路徑研究定了12個(gè)清潔汽車示范城市。示范城市的清潔汽車發(fā)展情況見(jiàn)表1-9</p><p>　　2各類燃料汽車技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r分析</p><p>　　處于商業(yè)化應(yīng)用及研究開發(fā)階段的清潔汽車種類包括：CNG汽車、LPG汽車、醇類汽車、混合動(dòng)力汽車等。</p><p>　　2．1燃?xì)馄?LPG汽車和CNG汽車)</p><p>　　燃?xì)馄囅?/p>

23、關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟，并進(jìn)入商業(yè)化階段。這類相關(guān)技術(shù)涵蓋了燃?xì)馄嚨母鱾€(gè)方面，它涉及到燃料供給系統(tǒng)包括各種車載儲(chǔ)氣裝置、安全保障系統(tǒng)、形形色色的調(diào)壓器與混合器及噴射器等關(guān)鍵部件；涉及到整車的結(jié)構(gòu)、整車布置；涉及到發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、點(diǎn)火系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、以及燃用燃?xì)鈺r(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性和</p><p><b>　　- 5 -</b></p><p>　　可靠性；涉及到燃?xì)獾某煞帧①|(zhì)量

24、以及其加工和制備的工藝；涉及到加氣機(jī)、壓縮機(jī)、站用儲(chǔ)氣裝置等相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施；形成了比較完備的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系。更重要的是，電子控制技術(shù)的研究和應(yīng)用水平、排放控制技術(shù)的研究和應(yīng)用水平已經(jīng)達(dá)到與燃油汽車的相關(guān)技術(shù)同步發(fā)展的程度。</p><p>　　從燃?xì)馄嚾剂瞎┙o控制技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，大致可分為第一代技術(shù)、第二代技術(shù)和第三代技術(shù)三個(gè)階段：</p><p><b>　　1、第一代技術(shù)<

25、;/b></p><p>　　第一代技術(shù)對(duì)應(yīng)于汽車化油器技術(shù)，它在不改變汽車原有燃燒系統(tǒng)的前提下，加裝一套燃?xì)夤┙o系統(tǒng)，采用文丘里管或比例調(diào)節(jié)式機(jī)械控制混合器，利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣真空的變化調(diào)節(jié)燃?xì)夤┙o量，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況對(duì)供氣量的要求，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常燃燒。它無(wú)電控系統(tǒng)和尾氣后處理裝置，這種技術(shù)成本較低，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)或整車排放的改善效果有限，與化油器汽車燃用汽油時(shí)相比，匹配較好的液化石油氣系統(tǒng)，車輛燃用LPG或

26、CNG時(shí)，其CO排放有加大幅度中國(guó)清潔汽車技術(shù)發(fā)展路徑研究的降低，HC排放的降低幅度僅次于CO，NOx下降較少（或不下降），相對(duì)于柴油機(jī)而言，其可見(jiàn)污染物排放的改善十分明顯。</p><p><b>　　- 6 -</b></p><p>　　然而根據(jù)不同的匹配特點(diǎn)，各種污染物排放量的降低程度有所不同。表2-1所示為5輛國(guó)產(chǎn)轎車采用第一代技術(shù)改裝的汽油/LPG兩用燃料

27、轎車的燃用LPG和燃用汽油時(shí)工況法排放和怠速排放測(cè)試結(jié)果的對(duì)比情況?？梢钥闯?，燃用LPG時(shí)CO平均降低74.7%(工況法)、91.7%（怠速法），THC降低4.86%（工況法）、31.7%（怠速法），NOx下降31.1%（工況法）。</p><p>　　大量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，裝用這一簡(jiǎn)單系統(tǒng)的汽車，其排放水平可以達(dá)到GB14761.1-1993（即ECER15/04）標(biāo)準(zhǔn)的要求，但難以達(dá)到GB14761-1999（

28、即歐洲1號(hào)）排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。</p><p><b>　　2、第二代技術(shù)</b></p><p>　　第二代技術(shù)是在第一階段的基礎(chǔ)上，采用閉環(huán)電控技術(shù)，根據(jù)安裝在排氣管上三元催化器前的氧傳感器的信號(hào)，加上其他傳感器（如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門位置、水溫等）信號(hào)，通過(guò)電腦控制供給發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)饬浚拱l(fā)動(dòng)機(jī)空燃比保持在在理論空燃比附近以充分發(fā)揮三元催化器的效率。第二代技術(shù)示意圖見(jiàn)

29、圖2-1。這種技術(shù)方案可以使汽車排放水平達(dá)到歐洲1號(hào)乃至歐洲II號(hào)法規(guī)的要求。目前第二代技術(shù)在國(guó)外仍大量使用。國(guó)內(nèi)在這方面也做了大量的研究工作，取得了令人滿意的效果。</p><p>　　我國(guó)在主要轎車車型如夏利、捷達(dá)、桑塔納、小紅旗、富康等開展了LPG和（或CNG）第二代技術(shù)的研究開發(fā)工作，取得了良好的效果，基本掌握了核心技術(shù)，具備產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)基礎(chǔ)。</p><p><b>　

30、　3、第三代技術(shù)</b></p><p>　　第三代技術(shù)對(duì)應(yīng)于汽油閉環(huán)電控噴射技術(shù)。主要特征是完全意義上的閉環(huán)電</p><p><b>　　- 7 -</b></p><p>　　控噴射加上與所用燃料相適應(yīng)的三元催化器。控制精度可與汽油電控噴射媲美，根據(jù)所采用技術(shù)的先進(jìn)程度不同，其排放可達(dá)到歐洲II號(hào)乃至更高的排放法規(guī)的要求。福特

31、汽車公司開發(fā)的電控噴射單一燃料CNG轎車、以及單一燃料CNG卡車，其排放指標(biāo)可以達(dá)到美國(guó)加州ULEV和SULEV排放法規(guī)的要求。</p><p>　　在第三代技術(shù)中，還有單點(diǎn)電控噴射和多點(diǎn)電控噴射、進(jìn)氣道噴射和缸內(nèi)直接噴射、氣態(tài)噴射和液態(tài)噴射之分，目前國(guó)外在第三代技術(shù)方面已經(jīng)基本成熟，處于產(chǎn)業(yè)化初期階段，尚沒(méi)有大批量使用。中國(guó)國(guó)家科技部在清潔汽車關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目中，組織了全國(guó)轎車和發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)廠、汽車行業(yè)主

32、要科研院所及有關(guān)高校的技術(shù)力量，開展轎車、中巴和大型工公交客車燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)第三代技術(shù)的研究工作，同時(shí)制定了產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展目標(biāo)。目前項(xiàng)目進(jìn)展順利，取得了一些階段性成果，預(yù)計(jì)在不久將來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并推廣應(yīng)用。</p><p><b>　　4、天然氣存儲(chǔ)技術(shù)</b></p><p>　　天然氣儲(chǔ)存技術(shù)是影響天然氣汽車發(fā)展的重要因素，CNG氣瓶大體上分為3種類型：全鋼制、金屬內(nèi)膽玻

33、璃纖維或碳纖維纏繞、全復(fù)合材料。由于其容重</p><p><b>　　- 8 -</b></p><p>　　比小，因此CNG汽車的續(xù)駛里程比汽油和柴油車短。鑒于這一原因，許多國(guó)家開展了LNG技術(shù)的研究和應(yīng)用。天然氣以-162℃的液態(tài)存儲(chǔ)于真空隔熱容器中，其單位質(zhì)量（包括氣瓶）相當(dāng)于CNG儲(chǔ)存方式的3倍多，從而大大延長(zhǎng)天然氣汽車的續(xù)駛里程，目前仍有一些技術(shù)問(wèn)題及成本

34、問(wèn)題需要解決。據(jù)報(bào)道，截止1010年底，全球約有LNG汽車500萬(wàn)輛，增長(zhǎng)速度較慢，然而，LNG的儲(chǔ)存技術(shù)的研究工作始終進(jìn)行著，一旦其成本能夠大幅降低，對(duì)天然氣汽車的推廣應(yīng)用將是一個(gè)很大的推進(jìn)。所以，天然氣汽車今后的研究工作除了進(jìn)一步改進(jìn)燃燒過(guò)程外，儲(chǔ)存技術(shù)將是研究開發(fā)的重要內(nèi)容。</p><p>　　2．2 醇類燃料（甲醇、乙醇）汽車</p><p>　　2．2．1 醇類汽車排放特性分析

35、</p><p>　　醇類燃料（主要指甲醇和乙醇）是一類清潔的汽車替代燃料，其分子式分別為CH3OH和C2H5OH。與汽油和柴油相比，醇類燃料氫碳原子比大且是含氧燃料，甲醇分子含氧量達(dá)50%，乙醇分子含氧量達(dá)35%（甲醇和乙醇與汽油的特性見(jiàn)表2-4），因此比汽油和柴油更容易完全燃燒。除了常規(guī)的有害排放物較少外，溫室氣體——二氧化碳的排放量也比燃用汽油和柴油低。表2-5所列為Ford公司開發(fā)的金牛座E-85和M-8

36、5轎車的排放試驗(yàn)結(jié)果與燃用汽油的對(duì)比，在控制排放污染方面具有一定的效果。</p><p>　　汽車燃用醇類時(shí)，通常是以靈活燃料的形式進(jìn)行，既可以燃用純汽油、也可燃用汽油和醇類的混合物（如M85、E85等）、還可以燃用純醇類燃料，主要通過(guò)車載燃料電腦識(shí)別系統(tǒng)所獲得的信息，控制相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，使車輛處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p><b>　　- 9 -</b><

37、;/p><p>　　2．2．2醇類燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　就發(fā)動(dòng)機(jī)燃用醇類燃料而言，國(guó)際上技術(shù)已經(jīng)成熟。我國(guó)30年前也已開展</p><p>　　了醇類燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)研究工作，基本上了解燃用醇類燃料的相關(guān)技術(shù)。目前國(guó)際上普遍認(rèn)為，除了大比例摻用醇類燃料時(shí)，必須優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)參數(shù)外，無(wú)論醇類燃料摻用比例多少，還必須考慮其對(duì)車載和站用燃料供給系統(tǒng)的

38、腐蝕性、儲(chǔ)存分層問(wèn)題以及甲醇的毒性。甲醇燃燒產(chǎn)生廢氣為燃燒或燃燒不完全的氣體，也具有較強(qiáng)的腐蝕性，不僅對(duì)金屬有腐蝕作用，而且對(duì)橡膠和塑料也有腐蝕作用。另外，甲醇在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中燃燒時(shí)產(chǎn)生一些酸性物，要用專用的潤(rùn)滑機(jī)油。但這些問(wèn)題，在國(guó)際上已有較為成熟的解決方案。</p><p>　　2．2．3二甲基醚（DME）燃料簡(jiǎn)介</p><p>　　近年來(lái)，國(guó)外對(duì)二甲基醚（DME）的研究和應(yīng)用非常重視

39、，DME可通過(guò)甲醇脫水獲得，或由CO+H2直接合成，來(lái)源豐富。DME具有良好的自燃特性，其十六烷值為55-60，應(yīng)用于柴油機(jī)可使其性能得到顯著提高，煙度、噪聲、NOx排放均有明顯降低。日本在這方面的研究工作進(jìn)展較快，如日本交通公害研究所對(duì)DME開展了大量的研究，大型的DME生產(chǎn)基地正在建設(shè)之中。</p><p>　　由于DME可以煤為原料制取，符合我國(guó)國(guó)情，研究開發(fā)DME技術(shù)具有較好的應(yīng)用前景。</p>

40、;<p>　　2．3 混合動(dòng)力汽車</p><p>　　2．3．1 混合動(dòng)力汽車的技術(shù)特性</p><p>　　混合動(dòng)力汽車將先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、能量?jī)?chǔ)存裝置、電控系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，它綜合了發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，克服了電動(dòng)汽車關(guān)于動(dòng)力電池、續(xù)駛里程等方面的難題，在提供與目前傳統(tǒng)的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎同樣的動(dòng)力性的同</p><p><b>　

41、　- 10 -</b></p><p>　　時(shí)，其燃油經(jīng)濟(jì)性得到很大改善，有害排放大大降低甚至接近零排放的水平?；旌蟿?dòng)力汽車按動(dòng)力耦合形式不同可分為兩個(gè)類型：串聯(lián)式混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和并聯(lián)式混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。早期研究多偏重并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其能量傳遞效率較高。近年來(lái)混合動(dòng)力汽車研究多選用串聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式，其特點(diǎn)是首先將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，再由電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)原動(dòng)機(jī)改動(dòng)小。隨著驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)零部件的優(yōu)化，串聯(lián)驅(qū)動(dòng)的效率

42、也在不斷提高。</p><p>　　混合動(dòng)力汽車作為電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破前的過(guò)渡技術(shù)產(chǎn)品，具有常規(guī)燃油汽車和現(xiàn)有純電動(dòng)汽車不可比擬的優(yōu)勢(shì)，但其價(jià)格一直是人們關(guān)心的問(wèn)題，而豐</p><p>　　田公司推出的Prius混合動(dòng)力汽車，汽車成本和性能已經(jīng)達(dá)到實(shí)用化程度，截至</p><p>　　2005年在日本本土銷售30萬(wàn)多輛。因此，混合動(dòng)力汽車的推廣應(yīng)用前景是比較樂(lè)觀

43、的。圖2-2為Prius與Corolla燃油經(jīng)濟(jì)性的比較，燃油經(jīng)濟(jì)性提高了兩倍。</p><p>　　圖2-3為Prius的排放結(jié)果，可以看出，其排放值僅約為限值十分之一。</p><p>　　2．3．2中國(guó)混合動(dòng)力汽車研究狀況</p><p><b>　　- 11 -</b></p><p>　　我國(guó)在混合動(dòng)力汽車方面

44、的研究、應(yīng)用工作還處于起步階段，目前只有少數(shù)高等院校和科研機(jī)構(gòu)開展了一些前期工作。</p><p>　　3 各類燃料汽車的環(huán)境和能源效益分析</p><p>　　清潔汽車不僅具有良好的環(huán)境效益，還具有較好的能源效益。</p><p>　　環(huán)境效益方面，LPG汽車、CNG汽車、醇類燃料汽車的排放較傳統(tǒng)燃油汽車的排放大大降低，電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車以及燃料電池汽車的排放

45、達(dá)到超低或零排放水平；能源效益方面，LPG汽車、CNG汽車、醇類燃料汽車具有良好的能源替代效益，電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車以及燃料電池汽車具有能源替代和直接節(jié)能的雙重效益。同時(shí)清潔汽車的應(yīng)用很大程度上改善了能源結(jié)構(gòu)。對(duì)此將分別進(jìn)行分析。</p><p>　　另外，為了評(píng)價(jià)清潔汽車所帶來(lái)的環(huán)境效益，對(duì)不同類型清潔汽車減排效果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，獲得了清潔汽車與所替代的傳統(tǒng)車輛的單車環(huán)保效益參數(shù)，為全面分析環(huán)境效益提供技術(shù)依

46、據(jù)。</p><p><b>　　3．1 LPG汽車</b></p><p>　　LPG是清潔燃料的一種，相對(duì)于汽油和柴油兩種傳統(tǒng)燃料來(lái)說(shuō)，汽車燃用LPG具有較好的環(huán)境效益。為了評(píng)價(jià)LPG汽車所帶來(lái)的環(huán)境效益，以下對(duì)搜集到的不同類型LPG汽車的排放指標(biāo)，與被其替代的傳統(tǒng)燃油汽車的排放指標(biāo)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)對(duì)比，得到了相應(yīng)的改善效果的參數(shù)，為全面分析環(huán)境效益提供技術(shù)依據(jù)。<

47、;/p><p>　　3．1．1 LPG轎車的排放控制水平</p><p>　　表3-1中列出了目前我們所掌握的LPG轎車的排放數(shù)據(jù)，其中有我們實(shí)際試驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果、有國(guó)內(nèi)轎車企業(yè)試驗(yàn)結(jié)果、有荷蘭TNO對(duì)國(guó)外各種轎車的試驗(yàn)數(shù)據(jù)也有荷蘭為我國(guó)的幾個(gè)轎車匹配的結(jié)果。圖3-1為轎車燃用LPG與燃用汽油時(shí)排放對(duì)比的平均值。</p><p><b>　　- 12 -<

48、;/b></p><p>　　3．1．2 LPG重型發(fā)動(dòng)機(jī)的排放控制水平</p><p>　　國(guó)內(nèi)燃用LPG的重型發(fā)動(dòng)機(jī)（主要用于公交客車或極少量用于其他用途）種類不多，而做過(guò)工況法排放的就更少。所以，這一部分的分析將以國(guó)外權(quán)威機(jī)</p><p><b>　　- 13 -</b></p><p>　　構(gòu)提供的平均

49、數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，同時(shí)還參考了中國(guó)部分?jǐn)?shù)據(jù)，此外考慮到我國(guó)國(guó)家科技部清潔汽車行動(dòng)中產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目：“大型公交車用柴油機(jī)改為單一燃料LPG發(fā)動(dòng)機(jī)的研究開發(fā)”的技術(shù)指標(biāo)為歐洲II號(hào)排放法規(guī)的要求，最后進(jìn)行綜合分析得出，用LPG發(fā)動(dòng)機(jī)替代傳統(tǒng)的重型發(fā)動(dòng)機(jī)后的平均單機(jī)排放改善效果。</p><p>　　l與汽油機(jī)相比的排放控制水平在中國(guó)的重型發(fā)動(dòng)機(jī)中（尤其是公交車用發(fā)動(dòng)機(jī)中），汽油機(jī)占有相當(dāng)?shù)谋壤Ｒ虼税l(fā)展清潔燃料發(fā)動(dòng)機(jī)替代傳統(tǒng)的汽

50、油機(jī)，是發(fā)展清潔汽車、改善城市環(huán)境的重要工作內(nèi)容。表3-2中列出了為美國(guó)加州研究中心發(fā)動(dòng)機(jī)、我國(guó)CA6102發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的排放改善效果，以及未來(lái)新開發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)達(dá)到的歐洲II排放標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)排放水平相比改善效果。</p><p>　　l與柴油機(jī)相比的排放水平城市公交車中還有相當(dāng)一部分的柴油車，燃用LPG是解決柴油機(jī)排放的重要措施之一。表3-3中列出了為美國(guó)加州研究中心發(fā)動(dòng)機(jī)、日本豐田15BFLPG相對(duì)于原柴油機(jī)

51、排放改善效果，以及未來(lái)新開發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)達(dá)到的歐洲II排放標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)有柴油機(jī)排放水平相比改善效果。</p><p><b>　　3．2 CNG汽車</b></p><p>　　3．2．1 CNG轎車的排放控制水平 </p><p><b>　　- 14 -</b></p><p>　　表3-4所列為本

52、田公司、日產(chǎn)公司、菲亞特公司、德國(guó)大眾公司以及我國(guó)天津汽車公司CNG轎車的排放與原汽油車排放的比較?？梢钥闯?，燃用天然氣時(shí)汽車排放有較大幅度的降低。</p><p>　　3．2．2 CNG公交車的排放控制水平</p><p>　　下面給出了加州研究中心、德國(guó)大眾公司、通用汽車公司提供的CNG汽車排放與柴油機(jī)排放的對(duì)比，此外與LPG大型發(fā)動(dòng)機(jī)的狀況相同，清潔汽車行動(dòng)攻關(guān)項(xiàng)目“大型公交車用單一

53、燃料CNG發(fā)動(dòng)機(jī)”均達(dá)到歐洲II排放法規(guī)要求，且課題即將在2001年完成，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在不久的將來(lái)，該種發(fā)動(dòng)機(jī)可能在公交車領(lǐng)域?qū)⒄紦?jù)重要地位，為此在表3-5中還給出了歐洲II排放標(biāo)準(zhǔn)限值與一臺(tái)國(guó)產(chǎn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的對(duì)比。從表3-5中可以粗略看出，用達(dá)到歐II的CNG發(fā)動(dòng)機(jī)替代柴油機(jī)后最保守的環(huán)保效果預(yù)測(cè)。表3-6則是與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的對(duì)比，表中同樣列出了歐洲II排放標(biāo)準(zhǔn)限值與一臺(tái)國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的對(duì)比。</p><

54、p><b>　　- 15 -</b></p><p>　　3．3醇類汽車的排放控制水平</p><p>　　3．3．1甲醇汽車的排放控制水平</p><p>　　經(jīng)過(guò)多年的試驗(yàn)表明，甲醇燃料除節(jié)能外，更引人注目的是它能減少大氣的污染。首先，甲醇辛烷值高，可以與不添加四乙基鉛的汽油混合，減少了排氣中鉛的污染；其次，甲醇的理論空燃比小，有利于

55、完全燃燒，CO、HC和NOX的排放量減少，但摻燒汽油后，甲醇和甲醛的排放有所增加。目前常用的混合形式有：M5－M20（M5甲醇混合是指甲醇體積濃度為5%的汽油），M50－M85，M85－M100。由于甲醇熱值是石油系燃料的一半，并且十六烷值低，不能壓縮點(diǎn)火，在用作柴油機(jī)燃料時(shí)，需要其它輔助著火手段。根據(jù)美國(guó)AQIRP研究報(bào)告，M85汽車的排放性能與傳統(tǒng)汽油車相比，HC降低31%，CO降低13%，NOX降低6%。</p>&

56、lt;p>　　3．3．2 乙醇汽車的排放控制水平</p><p>　　乙醇可由各種谷物、纖維生物質(zhì)和植物等合成，屬可再生能源。燃用乙醇或乙醇-汽油混合燃料的汽車，也可降低污染物的排放。根據(jù)美國(guó)AQIRP研究報(bào)告，E85汽車的排放性能與傳統(tǒng)汽油車相比，HC降低5%，CO增加7%，NOX降低40-50%。</p><p>　　3．4混合動(dòng)力汽車的排放控制水平</p><

57、;p>　　3．4．1混合動(dòng)力汽車的排放控制水平</p><p>　　大量的研究已表明發(fā)動(dòng)機(jī)在瞬變工況下污染物排放大大超過(guò)穩(wěn)定工況時(shí)的排放?；旌蟿?dòng)力汽車的優(yōu)勢(shì)就在于能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于相對(duì)穩(wěn)定的工況下運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)參數(shù)比較容易有針對(duì)性地進(jìn)行優(yōu)化匹配，從而獲得較高的效率</p><p><b>　　- 16 -</b></p><p>

58、　　和良好的排放性能。混合動(dòng)力汽車比內(nèi)燃機(jī)汽車的排放低得多，但只有在特殊情況下才可以達(dá)到純電力汽車的排放水平。目前日本豐田的Prius混合動(dòng)力汽車技術(shù)已經(jīng)成熟，而且已經(jīng)批量生產(chǎn)、投放市場(chǎng)。表3-7給出了Prius與同時(shí)期的汽油車排放的對(duì)比，可以看出混合動(dòng)力汽車相對(duì)于傳統(tǒng)的燃油車的環(huán)境效益有大幅度提高。</p><p>　　4 中國(guó)燃料汽車技術(shù)發(fā)展路徑</p><p>　　4．1 技術(shù)發(fā)展路

59、徑</p><p>　　1、路徑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的原則：</p><p><b>　　1）市場(chǎng)導(dǎo)向</b></p><p><b>　　2）政府支持</b></p><p>　　3）因地制宜與多元化</p><p><b>　　4）優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)</b><

60、;/p><p>　　5）經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益兼顧</p><p><b>　　6）技術(shù)經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　7）階段性與前瞻性相結(jié)合</p><p>　　8）技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)提升相結(jié)合</p><p>　　2、路徑設(shè)計(jì)時(shí)考慮的主要因素：</p><p><b&g

61、t;　　1）汽車的市場(chǎng)需求</b></p><p>　　中國(guó)是世界汽車工業(yè)最大的潛在市場(chǎng)，未來(lái)十年，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長(zhǎng)，這種潛在需求將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)購(gòu)買力。因此，未來(lái)十年，中國(guó)汽車市場(chǎng)具有很大發(fā)展?jié)摿Α?lt;/p><p>　　2）環(huán)境對(duì)汽車排放的容量社會(huì)環(huán)境對(duì)汽車排放容量有限，環(huán)境壓力巨大。</p><p><b>　　- 17 -</b

62、></p><p>　　3）資源狀況石油資源有限，煤炭資源豐富，天然氣資源有區(qū)域優(yōu)勢(shì)，電力資源（尤其是水電資源）發(fā)展?jié)摿薮?。目前汽車消耗能源主要?lái)自石油資源。</p><p>　　4）各種燃料汽車的環(huán)境、能源效益。</p><p>　　各類燃料汽車的環(huán)境和能源效益大小順序?yàn)椋喝加推嚾細(xì)馄?、醇類汽車、混合?dòng)力汽車漸次提高，而技術(shù)難度漸次增大。另外，代用燃料

63、汽車產(chǎn)生的環(huán)境效益直接貢獻(xiàn)給社會(huì)，具有很強(qiáng)的外部性，僅依靠市場(chǎng)調(diào)節(jié)是難以奏效的。</p><p>　　5）各種燃料汽車的技術(shù)成熟度及成本</p><p>　　LPG、CNG、醇類汽車的技術(shù)已基本成熟，可直接進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和使用；混合動(dòng)力汽車技術(shù)在國(guó)際上已有重大突破，已有批量生產(chǎn)和使用，中國(guó)基礎(chǔ)薄弱。代用燃料汽車的制造成本高于傳統(tǒng)燃油汽車，但整個(gè)壽命期成本接近或低于傳統(tǒng)燃油汽車，尤其從未來(lái)發(fā)

64、展趨勢(shì)看，代用燃料汽車總成本將低于傳統(tǒng)燃油汽車的總成本。</p><p>　　6）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理制度</p><p>　　缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，管理基礎(chǔ)薄弱，管理制度不規(guī)范、不健全。</p><p><b>　　4．2 技術(shù)路徑</b></p><p>　　1、加快燃油汽車的清潔化進(jìn)程，提高燃油經(jīng)濟(jì)性水平。</p&g

65、t;<p>　　燃油汽車在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍然是在用車和新增車輛的主體。因此，提高燃油汽車技術(shù)水平，改善其排放和油耗性能，對(duì)于實(shí)現(xiàn)車輛總體環(huán)境和能源效益意義重大?，F(xiàn)階段，應(yīng)在進(jìn)一步篩選、優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上，在燃油汽車上推廣應(yīng)用電控燃油噴射技術(shù)和三效催化技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，從轎車、微型車和輕型客車入手，逐步擴(kuò)展到載貨汽車</p><p><b>　　2、提高燃油品質(zhì)。</b>&l

66、t;/p><p>　　我國(guó)燃油品質(zhì)是汽車排放性能進(jìn)一步提高的重要制約因素之一。此階段，應(yīng)研究開發(fā)新的燃油煉制技術(shù)，改進(jìn)工藝和設(shè)備，提高燃油品質(zhì)。</p><p>　　3、因地制宜，大力發(fā)展和推廣適合本地區(qū)的代用燃料汽車。</p><p>　　CNG、LPG及醇類等代用燃料汽車技術(shù)已基本成熟，我國(guó)不同地區(qū)分別有各自的資源優(yōu)勢(shì)。國(guó)家應(yīng)鼓勵(lì)各地區(qū)根據(jù)自身的資源狀況和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，

67、選擇合適的代用燃料汽車進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。代用燃料汽車優(yōu)先利用于出租車、公交車，逐</p><p>　　步擴(kuò)展到郵政、環(huán)衛(wèi)、建筑等城市專用車及公務(wù)車。燃?xì)馄嚨陌l(fā)展應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)</p><p>　　兩個(gè)轉(zhuǎn)變：電控噴射單一燃料燃?xì)馄嚤葯C(jī)械式雙燃料汽車具有無(wú)可比擬的環(huán)境和能源效益，且技術(shù)也基本成熟，應(yīng)盡快推廣應(yīng)用，在2005年前，普及第三代</p><p><b>

68、;　　- 18 -</b></p><p>　　技術(shù)，提高燃?xì)馄焚|(zhì)。同時(shí)應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)燃?xì)獠考b置的標(biāo)準(zhǔn)化，提高通用性和互換性，以實(shí)現(xiàn)部件規(guī)?；a(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。</p><p>　　值得注意的是，在我國(guó)由于煤炭資源相當(dāng)充足，且由煤生產(chǎn)甲醇已是成熟的產(chǎn)業(yè)，因此甲醇汽車具有很大的發(fā)展?jié)摿?。而LPG汽車由于對(duì)石油資源的依存性較高，其發(fā)展將同樣受到資源制約。在燃?xì)赓Y源可選擇的情況下，應(yīng)

69、優(yōu)先發(fā)展中國(guó)具有資源優(yōu)勢(shì)的CNG汽車。</p><p>　　5、混合動(dòng)力汽車研發(fā)。</p><p>　　混合動(dòng)力汽車技術(shù)在美國(guó)和日本已基本成熟，并投入批量生產(chǎn)，我國(guó)應(yīng)加大科研開發(fā)投入，組織國(guó)內(nèi)產(chǎn)、學(xué)、研等技術(shù)力量進(jìn)行重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)和整車開發(fā)。為中期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　lITS相關(guān)技術(shù)研究及應(yīng)用。在推進(jìn)清潔汽車產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步搞好交通道路建設(shè)，

70、合理規(guī)劃，統(tǒng)籌安排，使城市交通網(wǎng)絡(luò)更加合理高效，加快以信息技術(shù)為中心的智能交通系統(tǒng)建設(shè)，發(fā)揮城市交通線路的最大功效，減少交通擁擠現(xiàn)象，從而促進(jìn)城市環(huán)保。</p><p><b>　　5 結(jié)論和展望</b></p><p>　　燃料汽車是一個(gè)新生事物，中國(guó)發(fā)展清潔汽車的意義，首先，是改善環(huán)境尤其是城市大氣污染的一個(gè)戰(zhàn)略舉措；其次是改善能源結(jié)構(gòu)，維護(hù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全的有效措施

71、；第三，是國(guó)家發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)的一種必然性戰(zhàn)略選擇。</p><p>　　燃料汽車的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到政府、企業(yè)、國(guó)際與國(guó)內(nèi)、技術(shù)、金融、環(huán)保、相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施等各個(gè)方面，這些方面又是相互關(guān)聯(lián)和相互作用的。因此，課題組經(jīng)過(guò)系統(tǒng)研究技術(shù)自身發(fā)展以及與其相關(guān)的其它方面的影響，提出了中國(guó)發(fā)展清潔汽車產(chǎn)業(yè)的重要因素----中國(guó)清潔汽車技術(shù)發(fā)展路徑。明確了技術(shù)實(shí)施的主體是企業(yè)；政府在其中要起到支持和引導(dǎo)作用。在

72、此前提下，我們完成了中國(guó)清潔汽車技術(shù)發(fā)展路徑的研究工作。</p><p><b>　　- 19 -</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先感謝本人的導(dǎo)師XX老師，他對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。XX老師有著淵博的知識(shí)，誠(chéng)懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是

73、遇到困難時(shí)，他給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向他表示真誠(chéng)的感謝！</p><p>　　感謝母?！猉X的辛勤培育之恩！感謝車輛工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。</p><p>　　感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同學(xué)，和他們?cè)谝黄鹩懻?、研究這個(gè)課題使我受益非淺。</p><p>　　最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)

74、了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！</p><p><b>　　- 20 -</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]蘇長(zhǎng)蓀.高等工程熱力學(xué).北京：高等教育出版社，2005年。</p><p>　　[2]吳志新.我國(guó)汽車排放狀況及對(duì)策,全國(guó)

75、汽車排放控制技術(shù)研討會(huì)，2007年。</p><p>　　[3]李洧.有鉛汽油、無(wú)鉛汽油與汽車排放.中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)動(dòng)機(jī)分會(huì)2008年會(huì)。</p><p>　　[4]張科.試論與產(chǎn)油國(guó)合資建設(shè)煉油廠得必要性.國(guó)際石油經(jīng)濟(jì)，2000年第3期。</p><p>　　[5]盧向前等.美國(guó)及世界煉油工業(yè)二十五年回顧與展望.國(guó)際石油經(jīng)濟(jì)，2000年第3期。</p>

76、;<p>　　[6]張紅衛(wèi)等.燃?xì)馄嚺欧盼廴疚锟刂萍夹g(shù)水平與對(duì)策.世界汽車，2008年第12期。</p><p>　　[7]王秉剛等.發(fā)展天然氣汽車是解決能源和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題的戰(zhàn)略性措施.世界汽車，2007年第12期。</p><p>　　[8]李擯等.開展混合動(dòng)力汽車的研究刻不容緩.汽車技術(shù)，2007年第5期</p><p>　　[9]孫逢春等.電動(dòng)