清洁能源在汽车上应用

清洁能源在汽车上的应用,汽车带来的问题？,能源消耗汽车尾气造成的空气污染汽车尾气造成全球气候变暖交通事故，人身伤害，财产损失,如何解决这些难题？,混合动力汽车（HEV）纯电动汽车（BEV）燃料电池汽车（FCEV）氢发动机汽车天然气汽车（NGV）液化天然气（LNG）,天然气是迄今为止首选的汽车替代燃料,天然气的主要成分是甲烷CH4；其不易着火，抗爆性好，辛烷值高达130甲烷的氢碳比为4，是汽油和柴油的2倍，它的碳原子少，所以产生相同的热量所生成的CO2比汽油少的多，碳烟和微粒也相对减少。缺点：能量密度低，不易存储，运输成本大，行驶的里程短,近几十年来我国消耗统计,2000-2010年，中国天然气消耗量年均增长16%，2010年消耗量达1070亿立方米，是2000年的4.4倍。国际能源署预测，2030年中国天然气消耗量将达到约3310亿立方米，成为世界第二大天然气消费国，占世界消耗总量的7%。,天然气汽车技术发展历史,1860年道依茨发动机厂制造出世界上第一台气体燃料发动机，1872年天然气发动机问世。20世纪30年代，意大利推出第一辆天然气汽车。我国CNG汽车的先驱者张德清，中国科学院学部委员，长期担任长春汽车研究所所长，主持领导过天然气作汽车燃料的研究工作。1987年为解决燃油供需矛盾,原国家经委下达了“压缩天然气CNG汽车及加气站设备研究”的课题。20世纪六十年代CNG汽车在四川自贡地区的试验和小规模实践，开拓了中国乃至亚洲CNG汽车的先河。,天然气汽车的分类,压缩天然气汽车(CNGV)按燃料储存形式液化天然气汽车(LNGV)吸附天然气汽车天然气水合物汽车按燃料种类分两用燃料天燃气汽车单燃料天燃气汽车双燃料天燃气汽车,天然气汽车的特点（与汽柴油汽车比）,（1）天然气汽车是清洁燃料汽车（2）天然气汽车有显著的经济效益（3）比汽油汽车更安全（4）动力性略有降低,天然气汽车应用现状及发展趋势,近年来，在能源和环境双重压力下，主要国家天然气汽车市场加速发展并已初具规模。天然气汽车作为清洁汽车在世界范围内得到广泛应用。截至2009年底，全世界天然气汽车（NaturalGasVehicles,NGV）保有量已超过1130万辆，加气站1.4万座以上，主要分布在富气贫油的国家（例如意大利、新西兰、阿根廷、巴西、印度尼西亚等）和环保法规严格的国家（例如美国、日本等）。,目前生产天燃气汽车的企业,天燃气在汽车发动机的应用形式,由于天然气着火温度高，发动机压缩过程中气体温度达不到自燃点，因此必须靠电火花点火或者喷人少量柴油，柴油自燃引燃天然气。按点火方式不同可以分为火花塞点火的天然气发动机和柴油引燃的天然气发动机。燃料的供给形式可分为缸内供气方式和缸外供气方式。缸内供气高压喷射缸外供气进气道混合气式低压喷射进气道喷射式,火花塞点火的天然气发动机的燃油供给系统,缸外进气道喷射，天然气在缸外和空气预先形成混合器，喷气示意如图所示：,2、缸内直接喷射，低压喷射供气方式主要用在压缩比低的点燃式气体燃料发动机上：,压缩天然气用于汽油车,主要是以双燃料为主要形式，在汽油机的基础上保留汽油机的燃料供给系统并附加一套压缩天然气瓶、调压阀及计算机流量控制装置。驾驶员可以随时切换使用形式，可以实现高效率和低排放的目标。,压缩天然气用于柴油车,主要有两种方式：利用现有的柴油机将天然气由进气吸管吸入气缸，它由直接喷入气缸的柴油点火，这种方式亦容易实现。将天然气和空气在机外预混合后进入气缸，在利用火花塞进行点火。,天然气应用的一些关键性问题及相应的对策,动力性下降的原因：主要是比功率（发动机最大净功率/汽车总质量）比使用汽油时明显下降，导致汽车重载、爬坡或加速时动力不足，另一方面导致燃料消耗相对增加，同时增加污染物的排放量。功率下降的原因：燃料本身的特性和发动机的构造。1）在燃料性质方面，汽油是液体，天然气是气体，用汽油时，汽油的体积和进气的体积相比可以忽略不计，但是天然气本身的体积在整个大其中就占有较大的比例，因此导致进入气缸的空气量减少，充气系数下降，导致功率下降。,2）发动机的构造方面:其压缩比占其主要因素，压缩比越大，热效率就越高，有效功率就越大。同时压缩比大，发动机的爆震倾向也就越大。因此压缩比还要与燃料的抗爆性相适应。目前天然气的汽车还在起步阶段，其供应不像汽油那样普及，因此专门设计的天然气汽车很难推广。现在多用的大部分是两用燃料汽车，为了兼顾汽油的使用，压缩比没有明显的提高，导致其功率下降。,提高天然气汽车功率的措施,提高充气系数。理论上讲提高系数是提供功率的一种途径。但是充气系数下降由天然气的本身性质决定，燃料方面无法解决这一问题，唯一的方法是采取进气增压措施，它会导致发动机的体积和质量增大，实施中存在一定的难度。适当提高发动机的压缩比。目前大多数汽车都是两用燃料汽车，其压缩比不可能提高太多，否则一旦使用汽油就会产生爆震。因此压缩比提高有一定的限度。,3）使用专用天然气汽车发动机润滑油。天然气是气体，使用时不会出现发动机润滑油稀释的现象，因此可以使用粘度较低的润滑油，这样可以减少粘度造成的功率损失，提高发动机的效率。同时，天然气的汽车的发动机润滑油可以有效气门、活塞等燃烧室部件的腐蚀和磨损，防止气缸压力下降导致功率损失。,腐蚀与早期磨损的原因,汽车以天然气做燃料时，燃烧室的部件，曲轴出现腐蚀，气门、活塞环和气缸的磨损严重，与使用汽油车相比，汽车的大修期会缩短1/31/2.天然气汽车出现腐蚀和早期磨损的原因是由于天然气中含有微量的硫化合物（硫化氢），引起气缸、气壁的腐蚀与磨损，使发动机的功率下降，使用寿命缩短，汽车的大修期缩短。,减少腐蚀和磨损的措施,1）天然气脱硫。对天然气脱硫是减少腐蚀和磨损的重要手段。但是进行脱硫处理也很难将硫化氢完全除去，因此，发动机的腐蚀是很难完全避免的。2）采用耐腐蚀材料。采用抗硫化物的腐蚀材料制造发动机也是防止腐蚀的重要措施。但是这种方法适用于新发动机的制造，对现有的发动机也无能为力。3）使用专门的天然气发动机车润滑油。用它代替目前使用的发动机润