新能源汽车
新能源又称非常规能源,是指传统能源之外的的各种能源形式。新能源汽车是相对于传统汽车提出来的,传统的汽车是以汽油、柴油为燃料,而新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进,具有新动力系统的汽车。目前在工程上可实现的新能源汽车技术包括:混合动力、天然气车、纯电动车和燃料电池。同时新能源汽车被认为是现阶段减少空气污染和减缓能源短缺的有效方式。
下面介绍其他新能源汽车:主要讲述天然气汽车,液化石油气汽车,醇类燃料汽车。
天然气汽车是以天然气为燃料的一种气体燃料汽车,天然气的主要成分是甲烷。进入21世纪以来,天然气被认为是最为实现和技术上比较成熟的车用汽油柴油的代用燃料,天然气汽车已在世界和我国各省市得到了推广应用。
一.天然气汽车种类天然气汽车有哪些
按照所使用天然气燃料状态的不同,天然气汽车可以分为:
(1)压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称CNG)汽车
CNG是指将输气管内相对低压的天然气通过压缩系统压缩到3000-3600psig (20.7—24.8 MPa)的压力的天然气。经压缩后的天然气通过加气机,按 重 量 以千克为单位)或当量汽油升(GLE,以与汽油所含能量相等为基础)计量,加注到汽车的车载高压气瓶中作为汽车运行的燃料。压缩天然气(CNG)是一种无透明、无味、高热量、比空气轻的气体,主要成分是甲烷,由于组分简单,易于完全燃烧,加上燃料含碳少,抗爆性 好,不稀释润滑油,能够延长发动机使用寿命。
(2)液化天然气(Liquefied Natural Gas ,简称LNG)汽车
LNG,是天然气经过预处理,脱除重烃、硫化物、二氧化碳和水等杂质后,深冷到-162℃,形成液态的天然气(LNG)。以液化天然气(LNG)作汽车燃料的车辆,称为LNG汽车,对在用车来讲,将定型汽油车改装,在保留原车供油系统的情况下,增加一套专用液化天然气装置,便形成LNG汽车。也有直接从工厂出来的单一的LNG汽车。
1立方米体积液化天然气(LNG)可以转化为625立方米标准状态(气态)下的天然气;1吨液化天然气可以转化为1350立方米标准状态(气态)下的天然气。
二.天然气汽车的特点
(1)天然气汽车具有保护环境,经济,安全的特点
总所周知,以汽油、柴油为燃料的汽车尾气中含有一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物,以及铅、硫化物、苯并(a)花等有害物质。这些有害物质在阳光照射下,经过光化学反应会产生对人体非常有害的光化学烟雾。目前汽车尾气造成的大气污染,已经对我们的生活造成了严重危害。上海市1995年6月份出现了较大范围的光化学烟雾;广州市空气污染程度超过了国家规定的1.6倍,并已出现光化学烟雾污染的先兆。根据环保部门统计,城市在非采暖期,机动车辆尾气排放的一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物分别占大气污染物各自比例的61%、55%、87%。汽车排出尾气是大气污染的最大污染源。以北京1994年80万辆汽车计,每天向空气中排放2200吨一氧化碳、110吨氮氧化物、300吨碳氢化合物。因此,目前城市对汽车尾气的问题已引起普遍重视。我国是发展中国家,目前汽车工业迅速发展,北京市1994年有机动车辆80万辆,目前每年以净增10万辆的速度发展;西安市1995年仅出租汽车就有10000交汽车1000辆,估计计“9.5”期间,出租汽车15000辆、公交汽车3000辆。全国各地迅速发展的汽车,已使得对油品的需求急剧增长,从国外进口部分油品已成为现
实。因此,采用代用燃料已是大势所趋。世界各国专家认为,在汽车替代燃料方面,压缩天然气(CNG)和液化石油气(LPG)燃料被认为是目前最适宜的。天然气汽车比汽油、柴油为燃料的汽车安全、经济、操作费用低,具有很多优点。天然气汽车较汽油为燃料的汽车清洁,对环境造成的危害小。据西安交通公路大学199年10月实验,用西安产奥托牌轿车燃用液化石油气(LPG)后,怠速排放物符合GB14761.5一93标准;较燃用汽油怠速工况下一氧化碳下降96%,碳氢化合物下降35%。天然气是一种高燃点的轻量气体,在正常的温度和压力下,其危险性比汽油小得多。天然气的辛烷值约在130左右,超级汽油的辛烷值仅在96左右。所以采用天然气为燃料不需要添加剂或象铅等抗爆剂。
(2)天然气汽车具有延长寿命
装载发动机活塞顶部、燃烧室壁以及汽缸壁表面温度为200~300℃,火焰传播速度大约为20~30m/s,能保持此温度原因之一是这些壁面形成一种气体附面层,它阻止向这些壁面过多地传热,由于汽油辛烷值低,经常产生爆震,爆震燃烧局部温度很高,可达4000℃以上,燃烧产物将分解出CO,H2,O2,NO及游离碳,已不能燃烧而排气冒烟,排气温度过高形成热损失,在产生爆震时由于振动使这些附面受到破坏,导热高,温度过高,冷却水
温度提高,发动机过热,使运动部件润滑情况变坏,加快零件磨损。在正常燃烧及轻度爆震时,磨耗率为3.6mg/h,严重爆震时为98mg/h,约为正常燃烧时磨耗率27倍,对发动机各部件有严重磨损。而压缩天然气辛烷值大于120,高于汽油,即使高档汽油其辛烷值也只有97。压缩天然气进入空气混合器之前,与空气混合均匀分配到各缸,混合物统一,燃烧充分,可以提高热效率,使燃烧速度加快,燃烧热能得到充分利用。压缩天然气汽车运行平稳,发动机无爆震现象,零部件磨损小,检修期长,润滑油耗量少。这样就延长了发动机的使用寿命。
(3)天然气对汽车发动机的改造
(1)单燃料专用发动机该种发动机以天然气为单一燃料,是在充分发挥天然气特性的基础上对发动机自身结构进行了针对性改造,使得其整体性能得以大大提高。
(2)双燃料发动机改造技术该类型发动机是在原有发动机基础上增设了天然气燃料供应系统,发动机本身结构参数未作改动,仍按汽、柴油等液体燃料设计。由于发动机结构参数的制约,致使天然气发动机的动力性能有所下降,下降幅度为10%~20%,其原因主要在于单位时间内输入发动机的燃料热量较汽柴油少,通过适当增大发动机压缩比,可使其动
力性能得以提高,但尾气排放物也有所增加,因此双燃料发动机的燃烧工况优化调整十分重要。有经验表明,如调整合理得当,其动力性能下降幅度可控制在5%左右,该幅度对于在城市内行驶的车辆来说是可以接受的,但作为双燃料汽车如何调整发动机使其达到对两种燃料都能适应的最佳工况,尚需进一步研究。