新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展其趨勢(shì)(畢業(yè)論文doc)(doc)

1、<p>　　新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　摘 要:進(jìn)入21世紀(jì)，隨著能源問題和環(huán)境問題的日趨嚴(yán)重，開發(fā)和利用新型清潔能源已成為一個(gè)重要課題。由于石油燃料的短缺及控制排放法規(guī)的強(qiáng)化，如何為汽車選擇清潔的代用燃料的問題，已提到議事日程上。</p><p>　　本文詳細(xì)分析比較如CNG、DME、甲醇及乙醇等不同燃料，作者認(rèn)為首先應(yīng)考慮選用甲醇及乙醇。自從 188

2、6 年世界上第一輛汽車問世至今 100多年 ,汽車能源基本上采用的是石油制品 ———汽油 和柴油。經(jīng)過多年大規(guī)模的開采 ,地球上的石油存量已經(jīng)不多 ,7 億多輛內(nèi)燃機(jī)汽車組成的龐大耗能群體 ，其他交通工具(火車、輪船、飛機(jī)等)化工以及眾多民用鍋爐 ，還在繼續(xù)以驚人的速度消耗著地球上殘存的石油。與此同時(shí) ，汽車及其他交通工具運(yùn)行時(shí)排放的大量污染物日積月累地使環(huán)境和生態(tài)不斷惡化。有鑒于此 ，尋找具有環(huán)保特征的交通新能源尤其是汽車新能源的任務(wù)

3、顯得日益緊迫。近幾年來我國汽車工業(yè)發(fā)展很快，平均年增長率為15%是同期世界汽車增長率的10倍。摩托車的年產(chǎn)量及銷售量均超過1000萬輛。2010年達(dá)到600萬輛，可能占世界汽車總產(chǎn)量的1/10。不言而喻，汽車及摩托車的產(chǎn)銷量如此大幅度增加，對(duì)石油的需求量也會(huì)大幅度逐年增加，成品油的缺口量也愈來愈大，再加上全國及地方排放法規(guī)日趨嚴(yán)格，降低CO2 排放的任務(wù)也很重，汽車行業(yè)及用戶選擇和使用清潔的代用燃料勢(shì)在必行。各大汽車公司不得不考慮如何開

4、發(fā)代用燃料的車輛。</p><p>　　關(guān)鍵詞：甲醇 乙醇 CNG DME 新能源汽車 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1引言1</b></p><p>　　2能源形勢(shì)及汽車新能源的研究現(xiàn)狀1</p><p>　　2.1國

5、際能源形勢(shì)1</p><p>　　2.2汽車新能源的研究現(xiàn)狀2</p><p>　　2.2.1天然氣煤層氣2</p><p>　　2.2.2液化石油氣3</p><p>　　2.3 新能源汽車性能的分析3</p><p>　　2.3.1動(dòng)力性能及燃油經(jīng)濟(jì)性3</p><p>　　2.

6、3.2起動(dòng)性、加速性及爬坡性能。4</p><p><b>　　3 環(huán)境保護(hù)5</b></p><p>　　3.1凈化空氣的任務(wù)繁重5</p><p>　　3.2承擔(dān)降低CO2等溫室氣體的義務(wù)5</p><p>　　4 汽車動(dòng)力裝置及燃料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)6</p><p>　　4.1汽車

7、動(dòng)力及燃料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)如圖1 所示。6</p><p>　　4.2不同燃料使用經(jīng)濟(jì)性及方便性7</p><p>　　4．2.1使用費(fèi)用及投資費(fèi)用的比較7</p><p>　　4.2．2國際上日益重視可再生醇燃料等生物燃料7</p><p>　　5 代用燃料性質(zhì)的分析比較8</p><p>　　5.1 幾種

8、燃料的分析8</p><p>　　5.1.1天然氣8</p><p>　　5.1．2甲醇及甲烷等8</p><p>　　5.2 幾種燃料性能的比較9</p><p>　　6 不同燃料的排放性能錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　6.1排放性能的比較9</p><p>　　6.1.

9、1低比例醇/汽油混合物燃燒的排放9</p><p>　　6.1.2醇燃料汽車容易達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)10</p><p>　　6.2未燃醇及醛類排放10</p><p>　　7 結(jié)果分析與討論10</p><p><b>　　8 總結(jié)11</b></p><p><b>　　參考

10、文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　致 謝16</b></p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　隨著世界石油資源日益枯竭和環(huán)境污染日益嚴(yán)重, 內(nèi)燃機(jī)新能源—高效清潔燃燒一直是內(nèi)燃機(jī)研究與發(fā)展中的關(guān)鍵問題。能源（主要是石油資源）匱乏和環(huán)境惡化是當(dāng)今人類面臨的兩大挑戰(zhàn), 汽車及

11、內(nèi)燃機(jī)既是石油資源的主要消耗者, 也是大氣特別是城市大氣污染的主要來源。隨著我國汽車工業(yè)的迅速發(fā)展和汽車保有量的不斷增加, 我國能源消耗正以每年一個(gè)百分點(diǎn)的速度上升, 預(yù)計(jì)到2020年60%的石油消費(fèi)將依賴進(jìn)口。因此, 研究開發(fā)高效低污染發(fā)動(dòng)機(jī)和新能源清潔石油替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于擺脫我國經(jīng)濟(jì)對(duì)外國石油的依賴, 提高能源利用率, 減緩能源危機(jī), 降低城市空氣污染, 保護(hù)環(huán)境有十分重要的顯示意義和深遠(yuǎn)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。</p>&

12、lt;p>　　2能源形勢(shì)及汽車新能源的研究現(xiàn)狀</p><p><b>　　2.1國際能源形勢(shì)</b></p><p>　　根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局及一些國際能源專家的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，石油、天然氣及煤炭的儲(chǔ)采比分別為34年、44年及245年。世界能源大會(huì)1995 年版《能源資源調(diào)查》報(bào)告認(rèn)為石油天然氣及煤的儲(chǔ)采比分別為44年、57年及230年，盡管看法不一，這些預(yù)測(cè)可能不完

13、全符合實(shí)際情況，但是石油及天然氣的儲(chǔ)采比大大地小于煤炭的儲(chǔ)采比。非再生能源資源日益減少，則是比較肯定的。 表1是幾次石油危機(jī)使石油價(jià)格上漲 </p><p>　　我國缺油少氣，能源資源人均擁有量只有世界人均擁有量的1/10。能源儲(chǔ)存及供應(yīng)形勢(shì)嚴(yán)峻，根據(jù)中國工程科學(xué)院在1994年~1995年統(tǒng)計(jì)，1997年發(fā)表的能源供需矛盾報(bào)告，如按2003 年計(jì)，我國石油的儲(chǔ)存量只夠開采14 年。</p><

14、;p>　　從1993年起我國就已經(jīng)是石油凈進(jìn)口國。2000年進(jìn)口原油7000萬噸，成品油3000萬噸，花去250億美元。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，車輛的數(shù)目逐年大幅度增加，石油缺口也將大幅度增加。買得起汽車的人日益增多，面臨的問題是燃料供需矛盾大，或者價(jià)格逐步上漲，用不起油怎么辦？有人認(rèn)為世界石油儲(chǔ)存量還多，可以大量進(jìn)口，這可能不是穩(wěn)妥之計(jì)，而且本國產(chǎn)量有限，進(jìn)口太多，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的能源安全問題。我國在“十五規(guī)劃”

15、中，明確規(guī)定要開發(fā)和利用甲醇等新能源燃料。中央領(lǐng)導(dǎo)多次在經(jīng)貿(mào)委及多位專家給中央的報(bào)告上批示，要建新廠及化肥廠改造增產(chǎn)甲醇；又決定在河南、吉林及黑龍江用陳化糧生產(chǎn)乙醇，在汽車上使用醇燃料及生物柴油。汽車工業(yè)部門有責(zé)任，同時(shí)也為了自身更好的發(fā)展，都應(yīng)該迅速開展醇燃料汽車的試驗(yàn)研究和使用運(yùn)行的工作。</p><p>　　2.2汽車新能源的研究現(xiàn)狀</p><p>　　2.2.1天然氣煤層氣<

16、;/p><p>　　常規(guī)天然氣和煤層氣隨產(chǎn)地不同而組分各異,通過分析我國42處煤層氣組分, 發(fā)現(xiàn)煤層氣以甲烷為主（30%-99%）, 伴有少量重?zé)N氣（如乙烷, 一般大于5%）, 其次組分首先是氮（0.5%-65%）, 還有少量二氧化碳大于（5%）。天然氣、煤層氣作為新能源燃料正在發(fā)揮著越來越重要的作用。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要分為兩類:一是火花塞點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī),此類發(fā)動(dòng)機(jī)普遍存在低中負(fù)荷時(shí)熱效率低,稀燃能力差等問題;另一類是利

17、用柴油引燃的柴油天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī), 此類發(fā)動(dòng)機(jī)需要兩套燃料供給系統(tǒng),存在低負(fù)荷時(shí)碳?xì)渑欧鸥叩膯栴}。國內(nèi)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)柴油天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模式主要以預(yù)混燃燒為主。因此, 顆粒物和碳煙排放較低。</p><p>　　目前存在問題有以下三個(gè)方面：</p><p>　　a：二煤層氣組分中氮和二氧化碳的稀釋作用對(duì)其燃燒特性和排放的影響機(jī)理還不清楚, 國外尚未見有關(guān)煤層氣燃燒機(jī)理和煤層氣發(fā)動(dòng)機(jī)的

18、報(bào)道。</p><p>　　b:由于天然氣火焰?zhèn)鞑ニ俣容^慢且隨著過量空氣系數(shù)的增加而更慢, 導(dǎo)致了混合氣的燃燒不完全,熱效率降低, 未燃碳?xì)渑欧派仙桶l(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性變差等一系列問題仍需解決。</p><p>　　c:雖然在天然氣、煤層氣發(fā)動(dòng)機(jī)上使用氮?dú)涮烊粴?、氮?dú)涿簩託饽芴岣呦”』旌蠚獾娜紵俣? 避免通過組織缸內(nèi)強(qiáng)紊流運(yùn)動(dòng)來提高燃燒速率所引起的弊端。但是,國內(nèi)外研究還未涉及到煤層氣對(duì)煤層

19、氣燃燒特性和煤層氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、排放的影響, 而且, 因天然氣產(chǎn)地不同而各異, 很難歸納出摻氫天然氣燃燒與排放方面的共性特征和規(guī)律。</p><p>　　2.2.2液化石油氣</p><p>　　氫氣與天然氣、汽油、LPG相比單位質(zhì)量低熱值高, 約是汽油低熱值的2.7倍?？扇紭O限寬, 易于實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒, 提高經(jīng)濟(jì)性, 同時(shí)可以降低最高燃燒溫度, 大幅度地降低NOx排放。同時(shí)氫的自燃溫度58

20、5℃比天然氣540℃ 、汽油(228-501℃)高, 有利于提高壓縮比,提高氫能源內(nèi)燃機(jī)的熱效率。雖然氫能源的自燃溫度比天然氣、汽油等燃料高, 但其點(diǎn)火能量很低, 最小可以低到(0.02mg),這樣氮能源內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)幾乎不失火, 具有良好的啟動(dòng)性。氫能源有害物排放少,燃燒主要產(chǎn)物是水, 不產(chǎn)生CO及CH, 由于氫氣火焰的淬冷距離比汽油短,因此靠近缸壁激冷層可燃混合氣燃燒更完全,NOx 排放大大降低。由于氫能源燃料電池系統(tǒng)在能量密度、體積

21、、反應(yīng)速度以及成本等方面還沒有很好解決, 所以以燃料電池為動(dòng)力的汽車距實(shí)用還有一段距離。燃機(jī)燃料既可以實(shí)現(xiàn)氫能源清潔, 可再生的特點(diǎn)又可以利用目前已經(jīng)充分建立起來的內(nèi)燃機(jī)工業(yè)基礎(chǔ), 且氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率較高, 綜合效率與燃料電池效率相當(dāng), 生產(chǎn)及使用成本低, 在使用性能、成本等方面較容易得到發(fā)展和應(yīng)用。目前制約氫能源內(nèi)燃機(jī)的因素主要有氫氣沸點(diǎn)低-253℃ , 車貯</p><p>　　2.3 新能源汽車性能的分析

22、</p><p>　　分析汽車使用不同燃料后性能如何，也是選擇燃料時(shí)要考慮的問題。</p><p>　　2.3.1動(dòng)力性能及燃油經(jīng)濟(jì)性</p><p>　　內(nèi)燃機(jī)在機(jī)外形成天然氣與空氣的混合氣，再進(jìn)入氣缸燃燒，必然會(huì)使原機(jī)的功率較大幅度下降；用這種方式摻燒部分天然氣也會(huì)影響功率。要使天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)功率不下降，就需要向氣缸內(nèi)噴射氣體燃料乃至液化天然氣，但是這樣內(nèi)燃機(jī)就需

23、要較大的變動(dòng)或者重新設(shè)計(jì)專用內(nèi)燃機(jī)。在常壓下二甲醚是氣態(tài)，如果加壓將其變成液態(tài)噴入氣缸中，那會(huì)同柴油機(jī)的功率一樣。醇燃料的低熱值比汽油、柴油低得多，但是理論空燃比下的混合氣熱值和常規(guī)燃料一樣，醇燃料的理論空燃比比汽油、柴油低。因此摻燒部分醇燃料或者使用100%醇燃料，只要增加醇供油量，功率不會(huì)下降，如果進(jìn)行優(yōu)化，功率還會(huì)有較大幅度的增加。汽車使用醇燃料能提高功率及降低內(nèi)燃機(jī)的比能耗(MJ/kW．h)，亦能提高熱效率的原因如下：</

24、p><p>　　1) 氣化潛熱高，有內(nèi)冷作用，可以提高充氣系數(shù)； 2) 含碳原子數(shù)少，層流火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，容易燃燒完全，等容燃燒比例大?3) 含氧，對(duì)于原來混合氣較濃時(shí)有稀釋效應(yīng)； 4) 混合氣可燃范圍寬，可以使用稀混合氣，燃燒更完全可以提高熱效率； 5) 辛烷值高，燃燒室壁面溫度低，可以提高汽油機(jī)受爆燃限制的功率；燃燒無煙，可以提高受冒煙限制的柴油機(jī)功率； 6)理論空燃比混合燃燒后，分子變化系數(shù)大，可以

25、提高膨脹功。 交通部公路科學(xué)研究所在使用213SC 化油器的解放CA-15汽油機(jī)上，使用不同含乙醇混合燃料的試驗(yàn)結(jié)果表明，在提高壓縮比ε后最大功率P都增加，而按等熱值折算成汽油的比油耗都降低，即熱效率提高 [24] 。 汽油機(jī)使用100%甲醇或100%乙醇后，動(dòng)力性能及燃油耗的變化表明，汽油機(jī)使100%甲醇后，功率扭矩都比汽油分別增加15%及13%，熱效率也由28.1%提高到35.6%，折算成當(dāng)量汽油后，比油耗則由2

26、91kW．h 下降到229.5g/kW．h。使用乙醇后功率及扭矩分別提高12%及9%，而熱效率則由28.1%提高到36.7%。 柴油機(jī)的功率受排氣</p><p>　　2.3.2起動(dòng)性、加速性及爬坡性能</p><p>　　實(shí)驗(yàn)表明，燃料的10%餾分溫度愈低愈容易起動(dòng)，汽油的這一餾分溫度為45～55℃，而單一組分的甲醇及乙醇的沸點(diǎn)分別為65℃及79℃，醇燃料的氣化熱也比常規(guī)燃料高

27、得多，使用大比例及100%醇燃料汽車在環(huán)境溫度低時(shí)的起動(dòng)性能差，需要采取改善措施后能滿足用戶的要求，能在–25℃低溫下起動(dòng)。詳情參見文獻(xiàn)[5]。 </p><p>　　汽車的加速性能爬坡性能除了受燃料組分及蒸餾特性的影響外，在很大程度上受動(dòng)力性能的影響。優(yōu)化的醇燃料內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性能比原機(jī)還有較大幅度提高，最高車速、加速及爬坡性能也會(huì)較好。汽車使用含不同甲醇混合燃料后的加速性基本上和原汽油機(jī)一樣，最高車速還略有提高

28、 。[25][26] </p><p><b>　　3 環(huán)境保護(hù)</b></p><p>　　3.1凈化空氣的任務(wù)繁重</p><p>　　汽車排放物是污染空氣的重要根源之一。我國對(duì)660個(gè)城市空氣質(zhì)量分析結(jié)果表明，達(dá)到一級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的城市僅占1%。2001年衛(wèi)生部門統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，全國癌癥患者達(dá)300萬人，每年以3%的速度遞增，在癌癥患者中以肺癌

29、占首位，然后是胃癌及肝癌。肺癌除了與吸煙有關(guān)外，也與空氣質(zhì)量及汽車排氣中有害物密切相關(guān)。</p><p>　　3.2承擔(dān)降低CO2等溫室氣體的義務(wù)</p><p>　　溫室氣體導(dǎo)致全球變暖，造成世界巨大的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)美國公共利益研究集團(tuán)的資料報(bào)道，20世紀(jì)10年是1000年來最熱的10年，全世界奪走33萬人生命，損失6252億美元。與20世紀(jì)50年代比，自然災(zāi)害多4倍，經(jīng)濟(jì)損失多

30、9倍。1997年12月各國通過《京都議定書》，各國都要承擔(dān)降低CO2排放的義務(wù)。我國CO2排放量占世界總量14%。如何降低CO2排放是當(dāng)前各國關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。能源及汽車工業(yè)部門既要考慮解決能源短缺，又要研究如何降低CO2排放，開發(fā)和使用清潔替代燃料是同時(shí)能解決兩個(gè)問題的重要途徑。</p><p>　　4 汽車動(dòng)力裝置及燃料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　4.1汽車動(dòng)力及燃料的現(xiàn)狀與

31、發(fā)展趨勢(shì)如圖1 所示</p><p>　　圖1交通運(yùn)輸?shù)葎?dòng)力及燃料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 圖1的左側(cè)是內(nèi)燃機(jī)過去用油的情況，中間部分是當(dāng)前動(dòng)力裝置開發(fā)研究及所用燃料多元化的情況，右側(cè)部分是正在研究試驗(yàn)中的動(dòng)力及燃料。目前研究及應(yīng)用的電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力及多種替代燃料，各有優(yōu)缺點(diǎn)。毫無疑問，電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力對(duì)降低排放，保護(hù)環(huán)境有利，應(yīng)該研究。然而能在局部地區(qū)城市首先投入使用的是混合動(dòng)力，仍要選用燃料。初期電動(dòng)及混合動(dòng)力車

32、輛的價(jià)格也較高，常規(guī)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力的車輛仍占很大比例。</p><p>　　未來的汽車動(dòng)力是用可再生資源生產(chǎn)的氫、醇燃料(甲醇、乙醇)等作燃料，由燃料電池發(fā)電。燃料電池是通過電化學(xué)反應(yīng)，將燃料化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能做機(jī)械功，不受卡諾循環(huán)的限制，效率可達(dá)50%以上，無污染，噪聲很小。利用先進(jìn)的納米材料及技術(shù)，通過光電作用及利用風(fēng)能水能制取廉價(jià)的氫，另一方面用豐富的可再生資源制取醇燃料，然后通過車載裂解器，生產(chǎn)出氫，這樣整

33、個(gè)裝置重量大較復(fù)雜。所以一些國家已經(jīng)在試驗(yàn)研究，將醇燃料直接輸入燃料電池，在其中分解出氫發(fā)電 [3][4] 。</p><p>　　綜上所述，我國面臨車用燃料日益短缺以及進(jìn)一步降低CO2 等排放的繁重任務(wù)，選擇使用清潔代用燃料勢(shì)在必行。國內(nèi)外研究，使用的清潔燃料有CNG、LPG、二甲醚(DME)、醇燃料、氫及植物油酯(生物柴油)?？紤]到我國LPG 資源有限，民間生活用LPG(液化石油氣)的一部分還要靠進(jìn)口。氫氣是

34、公認(rèn)的清潔燃料，只是要解決如何廉價(jià)制造及儲(chǔ)存的問題。同時(shí)考慮文章篇幅不宜太大，所以本文主要對(duì)CNG、DME、及醇燃料進(jìn)行分析比較。</p><p>　　4.2不同燃料使用經(jīng)濟(jì)性及方便性 </p><p>　　4．2.1使用費(fèi)用及投資費(fèi)用的比較</p><p>　　1990年美國能源部門以每天代替一百萬桶汽油為目標(biāo)，對(duì)改用醇燃料汽車、天然氣汽車及電動(dòng)汽車所需的費(fèi)用(

35、單位：10億美元)進(jìn)行了測(cè)算表明，用醇燃料代替汽油所需的費(fèi)用是最低的 。[27] </p><p>　　由于常規(guī)燃料汽車的有害排放物對(duì)大氣的污染，使人們患呼吸系統(tǒng)、血液循環(huán)、神經(jīng)系統(tǒng)及癌癥的概率日益增大，影響了生態(tài)環(huán)境，帶來了經(jīng)濟(jì)損失，在上述分析比較中，將上述危害給社會(huì)增加的負(fù)擔(dān)損失，分成低費(fèi)用及高費(fèi)用兩類?？紤]了有害排放物影響因素后，使用清潔燃料或電力驅(qū)動(dòng)后，每公里平均總費(fèi)用比使用汽油時(shí)增加的幅度(％)減少了，

36、而且使用醇燃料時(shí)增加的幅度是最低的，比使用天然氣時(shí)低。</p><p>　　4.2．2國際上日益重視可再生醇燃料等生物燃料</p><p>　　1973年石油危機(jī)后很多國家投入大量的人力、財(cái)力及物力。對(duì)醇燃料進(jìn)行研究及應(yīng)用，為了交流研究成果及使用經(jīng)驗(yàn)，1976年瑞典發(fā)起在斯德哥爾摩召開了首屆國際醇燃會(huì)議(1SAF)，每隔2～3年召開一次，1998年在北京召開了第12屆，2002年在泰國召開

37、了第14屆，前面幾屆論文主要集中在用煤或天然氣制甲醇及甲醇的應(yīng)用，以后乙醇的論文逐漸增多，而且更多地關(guān)注用生物質(zhì)制甲醇、乙醇以及生物質(zhì)燃料的開發(fā)及應(yīng)用，除了ISAF外，國際上還經(jīng)常召開生物質(zhì)燃料的專門學(xué)術(shù)會(huì)議。 </p><p>　　第13屆國際醇燃料會(huì)議的主題是“地球的生存環(huán)境”——實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的運(yùn)輸系統(tǒng)，會(huì)議較明顯地轉(zhuǎn)向討論如何降低CO2排放、乙醇燃料的生產(chǎn)及應(yīng)用以及在柴油機(jī)上應(yīng)用乙醇等，第14屆會(huì)議的主題

38、是“可持續(xù)發(fā)展的能源在21 世紀(jì)中的作用”，會(huì)議上共發(fā)表了82篇文章，其中大約59篇文章是與乙醇有關(guān)的，乙醇更加受到國際上的重視。為了降低CO2等排放及彌補(bǔ)石油燃料的不足，歐州要求減少礦物燃料的使用，到2005年要求生物燃料(主要指乙醇及生物柴油)占整個(gè)燃料消費(fèi)量的3%，為此要增加乙醇的產(chǎn)量5～6倍。到2010年生物燃料的使用量要達(dá)到6%，一些國家加大將植物纖維通過酸解、酶解、發(fā)酵制取甲醇、乙醇的研究試驗(yàn)工作，預(yù)計(jì)到2008年這一技術(shù)將

39、達(dá)到廉價(jià)制取醇燃料的商業(yè)化要求，在經(jīng)濟(jì)上可與汽油相競(jìng)爭(zhēng)。[28]由于柴油機(jī)用途廣，功率范圍比汽油機(jī)寬得多，比油耗比汽油機(jī)低，小排量汽車愈來愈多采用柴油機(jī)作動(dòng)力，柴油機(jī)摻燒醇燃料可以明顯地降低排氣煙度、微粒及NOx，使柴油機(jī)容易達(dá)到嚴(yán)格的排放法規(guī)要求。因此，國外在柴油機(jī)上摻燒醇燃料以及改用100%醇燃料的專用車輛也愈來愈多，并與使用其它燃料進(jìn)行比較。例如最近美國代用能源技術(shù)公司</p><p>　　瑞典對(duì)城市公共汽

40、車使用不同燃料對(duì)環(huán)境及人們健康影響的試驗(yàn)研究結(jié)果表明[29]：①柴油機(jī)的NOx排放高，使用CNG 較低，而使用乙醇時(shí)的NOx 排放居于兩者之間；②未經(jīng)過濾處理的柴油機(jī)排氣中碳煙微粒高，有較大的致癌潛在危險(xiǎn)，使用乙醇及CNG 比僅用氧化催化后處理的柴油機(jī)還要低些；③CNG 的溫室氣體排放比柴油高，而使用生物乙醇燃料的溫室氣體排放最低。</p><p>　　5 代用燃料性質(zhì)的分析比較 </p><

41、p>　　5.1 幾種燃料的分析</p><p><b>　　5.1.1天然氣</b></p><p>　　天然氣是以甲烷(CH4)為主與丙烷、丁烷等的混合物氣體。二甲醚是簡單的醚構(gòu)成物，在常壓下為氣體。甲醇及乙醇是碳?xì)浠衔?CH)與羥基(OH)結(jié)合的單一化合物，醇是烴分子中的氫原子被羥基取代后的生成物，其通式為CnH2n+1OH。而汽油及柴油是多種碳?xì)浠衔?

42、烴)的混合物。 </p><p>　　5.1．2甲醇及甲烷等</p><p>　　甲醇及甲烷只含1個(gè)碳原子，乙醇及二甲醚含2個(gè)碳原子。甲醇含50%的氧，乙醇及二甲醚含34.8%的氧。汽油中烴類含5~12個(gè)碳，柴油的烴則含更多的10~26個(gè)碳原子。因此，代用燃料的C/H原子量比汽油及柴油的小得多，這樣有利于燃燒充分。</p><p>　　5.2 幾種燃料性能的比較&l

43、t;/p><p>　　醇燃料比汽油重但比柴油輕，液態(tài)的二甲醚最輕，它們的凝固點(diǎn)比汽油及柴油低得多。粘度比汽油大，但比柴油小，這些性質(zhì)對(duì)供油過程及供油系零件磨損有影響。對(duì)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性產(chǎn)生重要影響的低熱值，二甲醚、醇燃料比汽油及柴油低得多。由于含氧理論空燃比低，理論空燃比下的混合氣熱值，醇燃料和汽油柴油基本一樣，而天燃?xì)獾囊托?lt;/p><p>　　醇燃料的氣化潛熱比汽油、柴油大3~4倍，這對(duì)內(nèi)

44、燃機(jī)低速、低負(fù)荷時(shí)的工作過程產(chǎn)生不利的影響。天然氣(液態(tài))及二甲醚(液態(tài))的氣化熱比汽油及柴油也要高一些。醇燃料的辛烷值高而16烷值低。有利于在汽油機(jī)上使用，而在柴油機(jī)上使用的技術(shù)難度較大。二甲醚則相反，16烷值比柴油還高，有利于在柴油機(jī)上使用。天然氣的辛烷值也較高。 代用燃料的著火極限寬，有利于使用稀燃技術(shù)，提高內(nèi)燃機(jī)的熱效率，降低有害物的排放。</p><p>　　天然氣及醇燃料的自燃溫度比汽油及柴

45、油的高。代用燃料蒸汽壓和沸點(diǎn)與汽油及柴油不同，都會(huì)對(duì)內(nèi)燃機(jī)及汽車的性能產(chǎn)生不同的影響。 </p><p>　　6 不同燃料的排放性能</p><p>　　6.1排放性能的比較</p><p>　　國際能源機(jī)構(gòu)(IEA)委托芬蘭國家試驗(yàn)研究中心進(jìn)行的試驗(yàn)評(píng)估結(jié)果表明，M85的常規(guī)排放物比汽油低得多，比LPG及CNG也低些，非常規(guī)排放物1.3丁二烯苯要低些，其余的則高于

46、汽油。</p><p>　　6.1.1低比例醇/汽油混合物燃燒的排放</p><p>　　當(dāng)醇燃料產(chǎn)量不大，較方便的方案是內(nèi)燃機(jī)不變動(dòng)，使用低比例醇/汽油混合燃料，如果汽車加不到混合燃料，還可以改用汽油工作。由于影響內(nèi)燃機(jī)及汽車排放的因素多，使用混合燃料后排放如何變化沒有規(guī)律。國內(nèi)在CA-15及EQ6100汽油機(jī)上分別使用M15、M20和汽油的排放普遍有所降低。</p>&l

47、t;p>　　一般來說，汽油機(jī)不作任何變動(dòng)，使用低比例含氧醇燃料與汽油的混合燃料后，由于稀釋效應(yīng)，改善了燃燒性能，普遍會(huì)降低CO的排放，如果最高燃燒溫度比用汽油時(shí)升高，則會(huì)使NOX的排放量增加，而HC的排放則可能增加或減少，這決定于燃料的成分及內(nèi)燃機(jī)工作過程的溫度情況。</p><p>　　6.1.2醇燃料汽車容易達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　無論是汽油機(jī)或柴油機(jī)改用甲醇或乙

48、醇進(jìn)行優(yōu)化后，排放都會(huì)低于原機(jī)水平，容易達(dá)到嚴(yán)格的排放法規(guī)。美國西南研究所(SRI)按FTP要求對(duì)2.8.L車用汽油機(jī)使用M100的排放進(jìn)行了測(cè)定，并與超低排放標(biāo)準(zhǔn)(ULEV)進(jìn)行比較，達(dá)到了嚴(yán)格的ULEV標(biāo)準(zhǔn)要求。</p><p>　　瑞典斯堪尼亞汽車集團(tuán)對(duì)城市汽車使用不同燃料后的排放試驗(yàn)結(jié)果表明，使用乙醇的排放已能達(dá)到1991年美國關(guān)于重型汽車排放法規(guī)的要求。除了NOx 外，HC及CO低于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。<

49、;/p><p>　　6.2未燃醇及醛類排放</p><p>　　表2 甲醇燃料汽車的排放</p><p>　　清潔燃料汽車的排氣中還有非常規(guī)排放物，未燃醇是醇燃料未完全燃燒時(shí)的產(chǎn)物，醛類是燃燒過程的中間產(chǎn)物，未優(yōu)化的內(nèi)燃機(jī)使用醇燃料后的未燃醇及醛類比原先的汽油機(jī)或柴油機(jī)要多，那是比較自然的。然而優(yōu)化的醇燃料內(nèi)燃機(jī)，有毒的未燃甲醇及甲醇的排放量是比較低的，例如表2中所列的

50、美國西南研究所(SRI)所列的結(jié)果：未燃甲醇的排放量為0.464g/mile，目前排放標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定無法比較，然而從該表可見，該值低于THC的值0.48g/mile，而THC中也有有害物的排放。甲醛的排放量為3mg/mile，低于嚴(yán)格的美國超低排放限值8mg/mile。</p><p><b>　　7 結(jié)果分析與討論</b></p><p>　　結(jié)論：天然氣及二甲醚是

51、清潔燃料，天然機(jī)在汽油機(jī)及柴油機(jī)上用，二甲醚特別適合柴油機(jī)上用，都有低排放的效果。然而二者常壓是氣態(tài)，要獲得良好的動(dòng)力性及燃油經(jīng)濟(jì)性，內(nèi)燃機(jī)要進(jìn)行較大的變動(dòng)。在儲(chǔ)油庫及加油站方面需要較大的投資。使用CNG影響汽車的行駛里程，而二甲醚還處于開發(fā)的初期。甲醇及乙醇可利用豐富的可再生資源生產(chǎn)，是可持續(xù)發(fā)展的可再生燃料，符合世界能源及動(dòng)力發(fā)展的趨勢(shì)，近30 年的國內(nèi)外試驗(yàn)研究及使用結(jié)果表明，醇燃料是良 &l

52、t;/p><p>　　好的汽車的清潔燃料，應(yīng)該首先加大開發(fā)及使用的力度。</p><p><b>　　8 總結(jié)</b></p><p>　　自從1886 年世界上第一輛汽車問世至今100多年,汽車能源基本上采用的是石油制品———汽油和柴油。經(jīng)過多年大規(guī)模的開采,地球上的石油存量已經(jīng)不多,7億多輛內(nèi)燃機(jī)汽車組成的龐大耗能群體,其他交通工具(火車、輪船

53、、飛機(jī)等) 、化工以及眾多民用鍋爐,還在繼續(xù)以驚人的速度消耗著地球上殘存的石油。與此同時(shí),汽車及其他交通工具運(yùn)行時(shí)排放的大量污染物日積月累地使環(huán)境和生態(tài)不斷惡化。有鑒于此,尋找具有環(huán)保特征的交通新能源尤其是汽車新能源的任務(wù)顯得日益緊迫。環(huán)保型汽車是中國汽車工業(yè)發(fā)展的方向,而根據(jù)現(xiàn)有的資金和資源條件,中國最適合發(fā)展的應(yīng)該是天然氣和液化石油氣汽車、電動(dòng)汽車、醇類汽車及氫氣汽車等。天然氣汽車雖然動(dòng)力性較汽油機(jī)來說有所降低,但是具有燃料資源豐富

54、、經(jīng)濟(jì)性好、環(huán)境污染較低、發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命長、維修費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　可以彌補(bǔ)動(dòng)力性的相對(duì)不足。</p><p>　　由于石油資源的短缺,天然氣作為一種汽車替代能源正被大規(guī)模開發(fā),作為汽車燃料有其明顯的優(yōu)勢(shì),天然氣汽車在21世紀(jì)將會(huì)成為汽車的主要類型。新能源汽車由于其能源豐富,污染少,而受到人們的高度重視。發(fā)展新能源汽車是對(duì)百年來汽車動(dòng)力技術(shù)最重要的變革，是對(duì)汽車工業(yè)長足發(fā)展

55、的巨大驅(qū)動(dòng)力，在發(fā)展和前進(jìn)的道路上所遇到各種各樣的困難在所難免，也不足為怪。對(duì)新能源汽車的研發(fā)，車企不僅面臨著巨大的資金投入，還有很大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、大規(guī)模的業(yè)務(wù)重整、巨大的建設(shè)投資、服務(wù)體系的重建，更使企業(yè)困惑的是：價(jià)格不菲的新能源汽車的市場(chǎng)將會(huì)如何？凡此種種，都會(huì)對(duì)新能源汽車的發(fā)展帶來不小的負(fù)面影響。但無論遇到什么樣的困難和問題，我們都必須要想明白，都必須要看清楚，這些困難是發(fā)展中的困難，這些問題是前進(jìn)中的問題，發(fā)展新能源汽車是汽車工業(yè)

56、發(fā)展的必由之路，還需要政策上的引擎、技術(shù)上的突破、成本上的降低、市場(chǎng)上的拓展，只要我們堅(jiān)定信念，就一定能夠克服各種困難和破解各種難題，就會(huì)搶占發(fā)展新能源汽車的先機(jī)，就會(huì)走在全球新能源汽車工業(yè)的前列，我國的新能源汽車工業(yè)就會(huì)不斷地發(fā)展壯大，就會(huì)迎來美好的明天?？傊?“因地制宜,統(tǒng)籌規(guī)劃”,不斷開發(fā)研究</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[

57、1] 中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì). 1992 年~2002 年中國汽車工業(yè)發(fā)展最好的10 年. 經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)，2002 年10 月23 日 [2] Carvalho， L.C.C. & Szwarc. Understanding the Impact of Externalities: Case Studies Brazil. A International Development Seminar on Fuel Ethanol，ashi

58、ngton DC， September 2001 [3] Jeff Oestmann. Ethanol & Fuel Cells: Converging Path of Opportunity， The 14 ISAF， 2002， Thailand [4] Arthur D Little. Ethanol: A Premium Fuel for Fuel cell Vehicles The 13 ISAF， 2000，

59、 Sweden [5] 崔心存. 內(nèi)燃機(jī)的代用燃料. 機(jī)械工業(yè)出版社，1990 [6] 北京醫(yī)科大學(xué)“甲醇(M100)對(duì)人體健康的</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)大專生的畢業(yè)論文，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支

60、持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。</p><p>　　在論文寫作過程中，得到了李時(shí)蕾老師的親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，李老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜，李老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩李時(shí)蕾老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木褚彩俏矣肋h(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積