汽车新技术 第三章1 新能源与绿色汽车(韩伟)

1、现代汽车新技术现代汽车新技术白云学院白云学院 机电工程学院机电工程学院 韩韩 伟伟绿色汽车的概念及发展概况。绿色汽车的概念及发展概况。代用燃料和新能源技术。代用燃料和新能源技术。燃料电池汽车和混合动力汽车的特点、燃料电池汽车和混合动力汽车的特点、类型和工作原理。类型和工作原理。石油石油 40年年天然气天然气 5 0 年年煤煤 碳碳 240年年1 1、定义：国家发改委、定义：国家发改委新能源汽车生产准入管理规新能源汽车生产准入管理规则则中规定：中规定：新能源汽车系指采用非常规的车用燃料作为动力来源新能源汽车系指采用非常规的车用燃料作为动力来源综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的综合车辆

2、的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车，但不包技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车，但不包括采购新能源汽车完整车辆、二类及三类底盘改装形括采购新能源汽车完整车辆、二类及三类底盘改装形成的汽车。成的汽车。新能源汽车包括：燃料电池电动汽车新能源汽车包括：燃料电池电动汽车（FCEVFCEV）、混合动力电动汽车（）、混合动力电动汽车（HEVHEV）、纯）、纯电动汽车（电动汽车（BEVBEV，包括太阳能汽车）、其他，包括太阳能汽车）、其他新能源（如超级电容器、飞轮等高效储能新能源（如超级电容器、飞轮等高效储能器）汽车等。器）汽车等。非常规的车用燃料指除汽油、柴油、

3、天然非常规的车用燃料指除汽油、柴油、天然气（气（NGNG）、液化石油气（）、液化石油气（LPGLPG）、乙醇汽油）、乙醇汽油（EGEG）、甲醇、二甲醚之外的燃料。）、甲醇、二甲醚之外的燃料。汽车环保是一项综合而又复杂的工汽车环保是一项综合而又复杂的工作，除了排放治理技术外，还包作，除了排放治理技术外，还包括设计时造材的选择，结构设计括设计时造材的选择，结构设计及工艺，强调降低材料用量，降及工艺，强调降低材料用量，降低能耗、无毒副作用、不污染大低能耗、无毒副作用、不污染大气和水质，方便拆卸和分类，提气和水质，方便拆卸和分类，提高材料循环利用率，同时在生产、高材料循环利用率，同时在生产、运输、管理

4、、使用、维修、报废、运输、管理、使用、维修、报废、回收等体现环保概念，此外还包回收等体现环保概念，此外还包括社会公益事业，使经济效益与括社会公益事业，使经济效益与生态效益达到完美统一。生态效益达到完美统一。由于涉及内容非常广泛，依靠目前由于涉及内容非常广泛，依靠目前的技术，还很难全部实现，但世的技术，还很难全部实现，但世界各国的汽车业一直在不停地努界各国的汽车业一直在不停地努力。力。绿色汽车成为时尚绿色汽车成为时尚开发开发“绿色绿色”汽车形势所迫汽车形势所迫 在过去的在过去的100100年，内燃汽车已发展到高度完善和年，内燃汽车已发展到高度完善和精密阶段，全世界已拥有精密阶段，全世界已拥有8

5、8亿辆汽车。但随着内燃汽车亿辆汽车。但随着内燃汽车的发展，由于石油是不可再生的能源，也带来重大隐的发展，由于石油是不可再生的能源，也带来重大隐患。患。一是资源逐步枯竭，一是资源逐步枯竭，二是环境污染严重，二是环境污染严重，三是国家经济安全。三是国家经济安全。绿色绿色”汽车新内涵：汽车新内涵： “绿色绿色”汽车不是绿颜色的汽车，而是环保型汽车汽车不是绿颜色的汽车，而是环保型汽车的美称。它的基本内涵并非指一般意义的绿色汽车，的美称。它的基本内涵并非指一般意义的绿色汽车，而是开发而是开发无污染、健康、安全、不会破坏环境和生态、无污染、健康、安全、不会破坏环境和生态、在特定的技术标准下生产出来的产品。

6、它对汽车生产在特定的技术标准下生产出来的产品。它对汽车生产基地、汽车能源、汽车尾气的要求，对汽车从生产、基地、汽车能源、汽车尾气的要求，对汽车从生产、销售到废品回收的整个过程的要求，以及对环境、生销售到废品回收的整个过程的要求，以及对环境、生产技术、安全等方面的要求都有一定的国际标准。产技术、安全等方面的要求都有一定的国际标准。2 2、“绿色绿色”汽车的类型汽车的类型（1)1)新型柴油车。柴油机的热效率高，和汽油机相比，可节省新型柴油车。柴油机的热效率高，和汽油机相比，可节省2020一一2525油耗。但是，多年来，柴油机在许多用户脑海中有一些不好的印象，油耗。但是，多年来，柴油机在许多用户脑海

7、中有一些不好的印象，如噪声较大、尾气冒黑烟、提速缓慢、冷启动困难等。如噪声较大、尾气冒黑烟、提速缓慢、冷启动困难等。(2)(2)可变排量发动机。可变排量发动机。高级小轿车和载重汽车都需装高级小轿车和载重汽车都需装用大功率的发动机。此种功用大功率的发动机。此种功率强大的发动机，在汽车加率强大的发动机，在汽车加速及满负荷爬坡时十分必要。速及满负荷爬坡时十分必要。但是，当汽车在平路上等速但是，当汽车在平路上等速运行时，无必要采用耗油很运行时，无必要采用耗油很大的大排量发动机。大的大排量发动机。因此，设计人员研究开发了一因此，设计人员研究开发了一种种“可变排量可变排量”的发动机，的发动机，即可按要求提

8、供排量即可按要求提供排量( (使部使部分汽缸暂时不起作用分汽缸暂时不起作用) )的发的发动机。动机。(3(3）混合动力驱动车。）混合动力驱动车。 是在车辆上加装有是在车辆上加装有一套内燃机一套内燃机发电机发电机组以及一套蓄电池组。组以及一套蓄电池组。发电机组中所用内燃发电机组中所用内燃机机( (汽油机或柴油机汽油机或柴油机) )，较同类型的普通汽车较同类型的普通汽车上所用发动机的功率上所用发动机的功率小。这一较小功率的小。这一较小功率的内燃机，在最佳工况内燃机，在最佳工况( (热效率最高、尾气排热效率最高、尾气排放污染最小放污染最小) )的条件下的条件下作 等 速 运 转 ）作 等 速 运 转

9、 ）（4 4）燃料电池电动车。）燃料电池电动车。采用采用FCEVFCEV燃料电池。丰田燃料电池。丰田汽车公司最新推出的汽车公司最新推出的RAV4RAV4以甲醇以甲醇为燃料，通过燃料电池转换成电为燃料，通过燃料电池转换成电能驱动汽车行驶，由于燃料电他能驱动汽车行驶，由于燃料电他电动车对于节约能源、环境保护电动车对于节约能源、环境保护具有明显效果，因此将成为本世具有明显效果，因此将成为本世纪的主要车型。纪的主要车型。 “电动车是战略主流，燃电动车是战略主流，燃料电池电动车是制高点。料电池电动车是制高点。” （5 5）氢气汽车。）氢气汽车。 是目前最有前途的车型。氢气既可用于清洁发电，是目前最有前途

10、的车型。氢气既可用于清洁发电，义能通过电解水得到，由于它燃烧生成的也是水，所义能通过电解水得到，由于它燃烧生成的也是水，所以对水资源的影响不大。它与电动汽车相结合产生的以对水资源的影响不大。它与电动汽车相结合产生的氢燃料电池汽车对环境的污染同样很小。氢燃料电池汽车对环境的污染同样很小。环保汽车备受关注环保汽车备受关注 目前内燃机技术仍目前内燃机技术仍为汽车动力主流的前提为汽车动力主流的前提下，降低尾气排放是当下，降低尾气排放是当今环保技术的核心。电今环保技术的核心。电喷发动机、三元催化等喷发动机、三元催化等已是过时的技术，世界已是过时的技术，世界各大汽车公司出于社会各大汽车公司出于社会环境、能

11、源政策等因素环境、能源政策等因素的考虑，早已在积极开的考虑，早已在积极开发科技含量更高、更先发科技含量更高、更先进的技术与产品。进的技术与产品。车用新动力装置车用新动力装置天然气发动机天然气发动机酒精发动机酒精发动机二甲醚发动机二甲醚发动机生物柴油燃料发动机生物柴油燃料发动机氢发动机氢发动机电动车及燃料电池汽车电动车及燃料电池汽车与代用燃料发动机组合的混合动力汽车与代用燃料发动机组合的混合动力汽车3 3、绿色、绿色”汽车的发展趋势汽车的发展趋势向环保、节能方向发展。向环保、节能方向发展。向智能化、网络化方向发展。向智能化、网络化方向发展。绿色制造成为目标。绿色制造成为目标。清洁生产清洁生产 企

12、业在生产过程中，企业在生产过程中，要以节能、降耗、减要以节能、降耗、减污为目标，着重选用污为目标，着重选用无公害的新能源无公害的新能源( (如如太阳能、风能等太阳能、风能等) )，采用无污染、少污染采用无污染、少污染的新技术、新设备，的新技术、新设备，实施生产全过程污染实施生产全过程污染控制，以使污染最小控制，以使污染最小化。化。“绿色绿色”设计设计 “绿色绿色”设计是为保护环境、保护大气层、防止设计是为保护环境、保护大气层、防止工业污染、地球变暖等而产生的一种新型设计。目的工业污染、地球变暖等而产生的一种新型设计。目的在于完善生产环节，从长远构想、开发和制造产品，在于完善生产环节，从长远构想

13、、开发和制造产品，并使产品的使用寿命完结时，其部件可以翻新和重复并使产品的使用寿命完结时，其部件可以翻新和重复使用，或者安全地把这些零部件处理掉。使用，或者安全地把这些零部件处理掉。 生态包装生态包装就是在产品包装装横设计时，应尽量降低商品包装及其残就是在产品包装装横设计时，应尽量降低商品包装及其残余物对环境的影响，符合余物对环境的影响，符合“可再生循环可再生循环”和和“可生物分解可生物分解”的要求。的要求。 “ “生态包装生态包装”要求企业在产品设计及包装的使用要求企业在产品设计及包装的使用和处理等方面，既要努力降低商品包装费用，又要降低包和处理等方面，既要努力降低商品包装费用，又要降低包装

14、废弃物对环境的污染程度。企业应选用无毒害、少公害、装废弃物对环境的污染程度。企业应选用无毒害、少公害、易分解处理或可回收的材料来制造包装物，或采用可重复易分解处理或可回收的材料来制造包装物，或采用可重复使用的包装盒、包装箱等。使用的包装盒、包装箱等。企业形象企业形象“绿化绿化” 良好的形象是企业繁荣发展的一笔有价值的无形资良好的形象是企业繁荣发展的一笔有价值的无形资产。树立产。树立“绿色绿色”企业形象是营销战略企业形象是营销战略“绿化绿化”的重的重要组成部分。它可以帮助企业把要组成部分。它可以帮助企业把“绿色绿色”信息更直接、信息更直接、更广泛地传达到细分市场，进而给介业带来竞争优势。更广泛地

15、传达到细分市场，进而给介业带来竞争优势。因此，企业应因此，企业应“绿化绿化自身形象。利用一切可以宣自身形象。利用一切可以宣传企业传企业“绿色绿色”形象的机会，结合企业本身具体情况，形象的机会，结合企业本身具体情况，突出自身特点，展示企业绿色环保意识。突出自身特点，展示企业绿色环保意识。实施实施“绿色绿色”营销。营销。 在服务、广告、标在服务、广告、标志，开展一系列志，开展一系列“绿色绿色”营销手段。营销手段。 “ “绿色绿色”广广告一方面可以为产品做广告一方面可以为产品做广告，另一方面可以为企业告，另一方面可以为企业向顾客传递向顾客传递“绿色绿色”信息，信息，维持人、汽车产品和环境维持人、汽车

16、产品和环境的和谐，避免因人们的消的和谐，避免因人们的消费导致环境的破坏。所有费导致环境的破坏。所有的这些的这些“绿色绿色”营销手段，营销手段，将进一步掀起汽车消费的将进一步掀起汽车消费的浪潮，同时也是企业提高浪潮，同时也是企业提高经济效益、加强竞争、树经济效益、加强竞争、树立企业形象和进入国际市立企业形象和进入国际市场的有效措施。场的有效措施。“绿色绿色”汽车产业汽车产业 与国外汽车产业相比，我国汽与国外汽车产业相比，我国汽车产业在科研、生产规模、营销车产业在科研、生产规模、营销体系方面落后许多，国家有必要体系方面落后许多，国家有必要在信息、人才、税收、贷款等方在信息、人才、税收、贷款等方面对

17、面对“绿色绿色”汽车的科研、生产汽车的科研、生产企业进行全方位的扶持，努力实企业进行全方位的扶持，努力实现产品的低成本与高品质，并且现产品的低成本与高品质，并且实施规模生产，达到规模效益，实施规模生产，达到规模效益，实现产业化发展。同时加强统筹实现产业化发展。同时加强统筹工作，组建专业联合体，由国家工作，组建专业联合体，由国家有关部门或委托相关企业牵头，有关部门或委托相关企业牵头，就某一个项目联合攻关，集全国就某一个项目联合攻关，集全国之力，走科研、实验、生产和推之力，走科研、实验、生产和推广一体化的开发之路。广一体化的开发之路。制定制定“绿色绿色”法规。法规。 建立完善面切实可行的我国建立完

18、善面切实可行的我国“绿色绿色”汽车质量标准体汽车质量标准体系，加强对系，加强对“绿色绿色”汽车产品的认证、注册、年捡等管理，汽车产品的认证、注册、年捡等管理，打击假冒伪劣产品进入市场打击假冒伪劣产品进入市场同时也要强化同时也要强化绿色绿色”汽车汽车装配，规范市场管理。装配，规范市场管理。“绿色绿色”排放标准除对新车型论证排放标准除对新车型论证外，汽车厂家还要在规定的行程对汽车的排放质量负责，外，汽车厂家还要在规定的行程对汽车的排放质量负责，推动推动“绿色绿色”汽车的发展。汽车的发展。二、二、 代用燃料和汽车能源新技术代用燃料和汽车能源新技术 随着人类对自身环境保护意识的增强和石油资源随着人类对

19、自身环境保护意识的增强和石油资源的日益枯竭，为千家万户煮饭和取暖带来方便的液化的日益枯竭，为千家万户煮饭和取暖带来方便的液化气气( (LPG)LPG)和天然气和天然气( (CNG)CNG)，不久将成为驱动汽车的主要不久将成为驱动汽车的主要燃料。价廉、污染小、资源丰富的燃气汽车将受到人燃料。价廉、污染小、资源丰富的燃气汽车将受到人们的欢迎。们的欢迎。1 1、车用代用气体燃料的种类：、车用代用气体燃料的种类：气体燃料汽车是利用可燃气体作能源驱动的汽车。汽气体燃料汽车是利用可燃气体作能源驱动的汽车。汽车的气体代用燃料种类很多，常见的有天然气和液化车的气体代用燃料种类很多，常见的有天然气和液化石油气。

20、根据汽车使用可燃气体的形态不同，燃料可石油气。根据汽车使用可燃气体的形态不同，燃料可分为三种：压缩天然气分为三种：压缩天然气CNGCNG（Compressed Natural Compressed Natural GasGas），主要成分为），主要成分为甲烷甲烷；液化天然气液化天然气LNGLNG（Liquefied Liquefied Natural GasNatural Gas），甲烷经深度冷冻液化；），甲烷经深度冷冻液化；液化石油气液化石油气LPGLPG（Liquefied Petroleum GasLiquefied Petroleum Gas），主要成分是丙烷），主要成分是丙烷和丁烷的

21、混合物。（课本和丁烷的混合物。（课本5858页）页）2 2、天然气液化燃料的制造、天然气液化燃料的制造(GTL)(GTL) 以天然气为原料制造的液体燃料称为以天然气为原料制造的液体燃料称为GTLGTL流程，流程，现在已部分商业化，由于以下理由使人注目现在已部分商业化，由于以下理由使人注目由于需求地离产地遥远，因此设法寻求中小规模气由于需求地离产地遥远，因此设法寻求中小规模气体资源的有效应用；体资源的有效应用；经济的经济的GTLGTL与发现油田是有同等价值，因此是解决与发现油田是有同等价值，因此是解决石油资源枯竭的重要后续手段；石油资源枯竭的重要后续手段；在制造的液体中，轻油成分是作为清洁轻油的

22、基本在制造的液体中，轻油成分是作为清洁轻油的基本原料；原料；能够利用原油的生产设备；能够利用原油的生产设备；由于近年来制造技术飞速发展，能够显著降低制造由于近年来制造技术飞速发展，能够显著降低制造成本；成本；有利于改善气田环境，也能够用于处理油田一起释有利于改善气田环境，也能够用于处理油田一起释放出来的其他气体。放出来的其他气体。液化石油气汽车液化石油气汽车( (LPGV)LPGV)的特性的特性发热量低。发热量低。排故污染少。排故污染少。改装容易。改装容易。发动机寿命长发动机寿命长天然气汽车天然气汽车( (CNGV)CNGV)的的特性特性热值较低。热值较低。辛烷值高。辛烷值高。排放污染少。排放

23、污染少。发动机寿命长。发动机寿命长。液化石油气的主要成分是液化石油气的主要成分是丙烷和丁烷丙烷和丁烷丙烷的沸点是丙烷的沸点是-42-42摄氏度，因此是特别有用的轻便燃料。摄氏度，因此是特别有用的轻便燃料。这就意味着即使温度很低，丙烷从高压容器释放后，也这就意味着即使温度很低，丙烷从高压容器释放后，也能立刻汽化。因此它是清洁燃料，不需要许多设备使其能立刻汽化。因此它是清洁燃料，不需要许多设备使其汽化并与空气混合。一个简单喷嘴就足够了汽化并与空气混合。一个简单喷嘴就足够了 丁烷的沸点约为丁烷的沸点约为-0.6-0.6摄氏度，温度很低时不会汽化。因摄氏度，温度很低时不会汽化。因此丁烷的用途有限，需与

24、丙烷混和使用，而非单独使此丁烷的用途有限，需与丙烷混和使用，而非单独使用用 。3 3、燃料电池汽车、燃料电池汽车 （1 1）概况）概况 燃料电池是使氢与空气中的氧进行反应的发电装置。燃料电池是使氢与空气中的氧进行反应的发电装置。燃料电料汽车是由燃料电他进行发电带动电机运转的燃料电料汽车是由燃料电他进行发电带动电机运转的电动汽车。向燃科电池供应氢大致可分为二种：电动汽车。向燃科电池供应氢大致可分为二种： (i(i）非重整型式：车上装有氢罐，供给燃料电池，）非重整型式：车上装有氢罐，供给燃料电池， (ii)(ii)重整式：上装有液体燃料，利用车上装置制造重整式：上装有液体燃料，利用车上装置制造氢气

25、，供给燃料电池，通常称制氢装置为重整装式氢气，供给燃料电池，通常称制氢装置为重整装式( (或或重整器重整器) )。在车上制造氢的燃料电池车称为重整型式燃。在车上制造氢的燃料电池车称为重整型式燃料电池车。燃料电池车具有高效率、低污染的特点，料电池车。燃料电池车具有高效率、低污染的特点，是一种极有发展前途的干净汽车，现在世界上众多的是一种极有发展前途的干净汽车，现在世界上众多的汽车制造公司正在不断研制开发各种燃料电池汽车。汽车制造公司正在不断研制开发各种燃料电池汽车。(2)(2)氢燃料电池汽车氢燃料电池汽车 为了满足必要的续驶里程，必须在车上装有足够的氢，为了满足必要的续驶里程，必须在车上装有足够

26、的氢，然而这将是非常困难的。氢的供应网络建设是一个重要的然而这将是非常困难的。氢的供应网络建设是一个重要的问题。与重整式相比较，非重整型式燃料电池车构造简单，问题。与重整式相比较，非重整型式燃料电池车构造简单，燃料电池系统的车载容量、重量都可以减少，而且由于非燃料电池系统的车载容量、重量都可以减少，而且由于非重整，可以增加整车使用效率，这些均是它的优点。重整，可以增加整车使用效率，这些均是它的优点。 (3)(3)甲醇重整燃料电池汽车甲醇重整燃料电池汽车 甲醇与汽油等其他液体燃料相比，比较容易重整，而甲醇与汽油等其他液体燃料相比，比较容易重整，而且可以从包括再生资源的多种原料中进行制造。与汽油、

27、且可以从包括再生资源的多种原料中进行制造。与汽油、轻油一样。供油时间短，并积累了许多管理经验，社会化轻油一样。供油时间短，并积累了许多管理经验，社会化使用的基础设施建设和完善比较容易。使用的基础设施建设和完善比较容易。(4)(4)汽油重整燃料电池汽车汽油重整燃料电池汽车 与甲醇比较，汽油重整复杂而且效率低。但是作与甲醇比较，汽油重整复杂而且效率低。但是作为重整用原料具有约为重整用原料具有约2 2倍于甲醇重整的氢，另一方面汽油倍于甲醇重整的氢，另一方面汽油供应站已经普及并完善，从用户心理方面来讲也易于接供应站已经普及并完善，从用户心理方面来讲也易于接受，因此它是最易于投入使用的燃料电池汽车。受，

28、因此它是最易于投入使用的燃料电池汽车。 (5)(5)预测与展望预测与展望 在引入代用能源车的同时，如何有效使用目前已在引入代用能源车的同时，如何有效使用目前已经探明的石油燃科，以便顺利地从石油燃料向代用燃料经探明的石油燃科，以便顺利地从石油燃料向代用燃料方向转变，必须注意以下几点：方向转变，必须注意以下几点： (i(i）除了低油耗车外，要开发混合动力汽车，引入）除了低油耗车外，要开发混合动力汽车，引入汽油重整型燃料电池车，以节约石油资源。汽油重整型燃料电池车，以节约石油资源。 (ii(ii）如果汽油或轻油品质不断提高，则从原油中制）如果汽油或轻油品质不断提高，则从原油中制取高品质汽油或轻油的量

29、就会减少，实质上也会产生与取高品质汽油或轻油的量就会减少，实质上也会产生与石油资源量减少同等的影响。石油资源量减少同等的影响。 (iii)(iii)从天然气、煤或农产品等石油以外的资源制造从天然气、煤或农产品等石油以外的资源制造液体燃料，作为石油资源的补充。液体燃料，作为石油资源的补充。4 4、含氧生物燃料汽车的现状、含氧生物燃料汽车的现状生物燃料是指通过生物资源生产的醇类燃料和生物燃料是指通过生物资源生产的醇类燃料和生物柴油等，可以替代由石油制取的汽油和柴生物柴油等，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。生物油，是可再生能源开发利用的重要方向。生物燃料汽车就是以生物

30、燃料为能源的汽车。燃料汽车就是以生物燃料为能源的汽车。甲醇燃料汽车甲醇燃料汽车乙醇燃料汽车乙醇燃料汽车二甲醚燃料汽车二甲醚燃料汽车（1 1） 甲醇燃料汽车甲醇燃料汽车甲醇燃料汽车是指利用甲醇燃料做能源驱动的汽车。甲醇作甲醇燃料汽车是指利用甲醇燃料做能源驱动的汽车。甲醇作为燃料在汽车上的应用主要有掺烧和纯甲醇替代两种。可以从为燃料在汽车上的应用主要有掺烧和纯甲醇替代两种。可以从煤和木材中提炼，煤和木材中提炼，俗称俗称“木醇木醇”或或“木精木精”，用甲醇代替燃料，用甲醇代替燃料在国外已经应用多年，甲醇汽车控制系统技术都已经很成熟，在国外已经应用多年，甲醇汽车控制系统技术都已经很成熟，近年来由于石油

31、资源紧张，汽车能源多元化趋向加剧，甲醇汽近年来由于石油资源紧张，汽车能源多元化趋向加剧，甲醇汽车又提到议事日程。车又提到议事日程。甲醇的燃烧特性甲醇的燃烧特性有两大特点：一是极佳的冷却作用，可以降低发动机有两大特点：一是极佳的冷却作用，可以降低发动机温度，不致过热；二是极高的抗爆能力，能够在高于温度，不致过热；二是极高的抗爆能力，能够在高于优质汽油所容许的压力下燃烧而不会爆震。这正适合优质汽油所容许的压力下燃烧而不会爆震。这正适合高压缩比、高性能的发动机。充分发挥其高辛烷值的高压缩比、高性能的发动机。充分发挥其高辛烷值的作用，输出更大的功率。当然，甲醇亦有弱点，它的作用，输出更大的功率。当然，

32、甲醇亦有弱点，它的能量较低、行驶同一距离的消耗几乎比汽油多一倍，能量较低、行驶同一距离的消耗几乎比汽油多一倍，因而需要大的油箱因而需要大的油箱甲醇的优点是燃烧彻底、挥发性低，所排放的碳氢化甲醇的优点是燃烧彻底、挥发性低，所排放的碳氢化合物、氧化氮和一氧化碳等有害气体少合物、氧化氮和一氧化碳等有害气体少 （2 2）乙醇燃料汽车）乙醇燃料汽车乙醇汽车是使用车用乙醇汽油作为主要的动力燃料的机动乙醇汽车是使用车用乙醇汽油作为主要的动力燃料的机动车。一直以来，生物乙醇燃料备受争议，因为有人批评大车。一直以来，生物乙醇燃料备受争议，因为有人批评大规模使用乙醇作为燃料，会导致食品价格上涨，此外，传规模使用乙

33、醇作为燃料，会导致食品价格上涨，此外，传统的制造乙醇过程中会消耗很多能源统的制造乙醇过程中会消耗很多能源. .因此，从所谓的因此，从所谓的“油井到车轮油井到车轮”全过程来看，乙醇燃料并全过程来看，乙醇燃料并不环保。但是，通用汽车打算结束这种争论，在不环保。但是，通用汽车打算结束这种争论，在20082008年北年北美车展上，通用汽车大打美车展上，通用汽车大打“E85E85牌牌”，推出了多款，推出了多款E85E85乙醇乙醇燃料车。燃料车。二甲醚作为环保、清洁、安全的新型替代能源，二甲醚作为环保、清洁、安全的新型替代能源，已经得到国际社会的公认。二甲醚是汽车发动机，已经得到国际社会的公认。二甲醚是汽

34、车发动机，特别是柴油发动机燃料的理想替代品。特别是柴油发动机燃料的理想替代品。（3 3）二甲醚燃料汽车）二甲醚燃料汽车二甲醚的特点：二甲醚的特点：二甲醚是一种无毒含氧燃料，常温常压下为气态，常二甲醚是一种无毒含氧燃料，常温常压下为气态，常温下可在五个大气压下液化，易于储存与输运，二甲温下可在五个大气压下液化，易于储存与输运，二甲醚可从煤、煤层气、天然气、生物质等多种资源制取，醚可从煤、煤层气、天然气、生物质等多种资源制取，能实现高效清洁燃烧，在交通运输、发电、民用等领能实现高效清洁燃烧，在交通运输、发电、民用等领域有十分广阔的应用前景。由于二甲醚有较高的十六域有十分广阔的应用前景。由于二甲醚有

35、较高的十六烷值，非常适合压燃式发动机，因此是汽车燃料理想烷值，非常适合压燃式发动机，因此是汽车燃料理想的替代品。二甲醚燃烧值高，使用二甲醚作为汽车燃的替代品。二甲醚燃烧值高，使用二甲醚作为汽车燃料，发动机的功率可提高料，发动机的功率可提高10%15%10%15%，热效率可提高，热效率可提高2%3%2%3%，噪声可降低，噪声可降低10%15%10%15%。 研究结果表明：二甲醚发动机的动力性能超过柴油机，研究结果表明：二甲醚发动机的动力性能超过柴油机，燃油经济性与柴油机相当，噪声低于柴油机燃油经济性与柴油机相当，噪声低于柴油机; ;二甲醚发二甲醚发动机不需要复杂的电控和排气后处理系统，就可以达动

36、机不需要复杂的电控和排气后处理系统，就可以达到欧到欧标准。标准。 （4 4）生物柴油车：）生物柴油车：生物柴油车就是以生物柴油作为动力的一种新型新能生物柴油车就是以生物柴油作为动力的一种新型新能源柴油车。柴油作为一种重要的石油连炼制产品，在源柴油车。柴油作为一种重要的石油连炼制产品，在各国燃料结构中占有较高的份额，以成为重要的动力各国燃料结构中占有较高的份额，以成为重要的动力燃料燃料 生物柴油是从可回收的一些资源如植物油、动物脂肪生物柴油是从可回收的一些资源如植物油、动物脂肪和已经使用过的油和脂肪中提炼而成的一种液态产品，和已经使用过的油和脂肪中提炼而成的一种液态产品，液态形式的生物柴油（又称

37、为净生物柴油），已经被液态形式的生物柴油（又称为净生物柴油），已经被美国能源政策法列为汽车替代燃料美国能源政策法列为汽车替代燃料 菜油发动机菜油发动机 所有可再生的能量裁体中，菜油是一种最合适的所有可再生的能量裁体中，菜油是一种最合适的燃料。它可以作为柴油机的燃料，只需要控制燃料燃料。它可以作为柴油机的燃料，只需要控制燃料的某些特性并对柴油机进行局部改造。的某些特性并对柴油机进行局部改造。 图所示为纯菜油和菜油甲基酯的一些基本的特性图所示为纯菜油和菜油甲基酯的一些基本的特性。 除热值以外，菜油的所有性能没有柴油机好，而且运功除热值以外，菜油的所有性能没有柴油机好，而且运功粘度比柴油高得多。为了

38、使菜油的性能更接近柴油，可以过粘度比柴油高得多。为了使菜油的性能更接近柴油，可以过滤对其进行化学改良滤对其进行化学改良( (酯化酯化) )，通过酯化，可以将菜油的三甘，通过酯化，可以将菜油的三甘氨酸转化为非常类似于柴油的分子结构氨酸转化为非常类似于柴油的分子结构( (即菜油一甲基酯即菜油一甲基酯) )。不过菜油不过菜油- -甲基酯的生产成本较高。甲基酯的生产成本较高。 用纯菜油或菜油与柴油的混合物做燃料仍有一些困难。用纯菜油或菜油与柴油的混合物做燃料仍有一些困难。例如，因为粘度太高冷起动很困难，除非采取其它冷起动和例如，因为粘度太高冷起动很困难，除非采取其它冷起动和暖机措施。另暖机措施。另个问

39、题是燃烧室内喷油嘴和进气门上的积炭。个问题是燃烧室内喷油嘴和进气门上的积炭。喷油泵等部件的腐蚀和磨损也是目前关注的问题。尽管存在喷油泵等部件的腐蚀和磨损也是目前关注的问题。尽管存在这些问题，使用半精炼菜油看来是可行的，只是要求它的磷这些问题，使用半精炼菜油看来是可行的，只是要求它的磷脂、其它伴生物质和酸类含量较低。脂、其它伴生物质和酸类含量较低。生物柴油特性：生物柴油特性：1 1）具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫）具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约30%30%，不含对环境会造成

40、污染的芳香族烷烃，对人体损害低于柴不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，对人体损害低于柴油油 2 2）具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达）具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达- -20 20 3 3）具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆）具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长的磨损率低，使用寿命长 4)4)具有较好的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危具有较好的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危险品。因此，在运输、储存、使用方面的安全性又是显而险品。因此，在运输、储存、使用方面的安全性又是显而易见的易见的 5)5)具有良好的具有良

41、好的燃料燃料性能。十六烷值高，使其燃烧性好于柴性能。十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性，使催化剂和发动机机油的使用油，燃烧残留物呈微酸性，使催化剂和发动机机油的使用寿命加长寿命加长 6)6)具有可再生性能。作为可再生能源，与石油储量不同，具有可再生性能。作为可再生能源，与石油储量不同，其通过农业和生物科学家的努力，可供应量不会枯竭其通过农业和生物科学家的努力，可供应量不会枯竭 5 5、双燃料汽车的工作原理及其经济性与动力性双燃料汽车的工作原理及其经济性与动力性 常见的双燃料汽车，常见的双燃料汽车，就是既燃汽油，又烧液化就是既燃汽油，又烧液化石油气。石油气。它是比较成熟的技术，是

42、世界上公认最佳它是比较成熟的技术，是世界上公认最佳的汽车替代燃料。作为低污染清洁燃料，其不但有的汽车替代燃料。作为低污染清洁燃料，其不但有益于改善大气环境，还具有混合均匀、燃烧充分、益于改善大气环境，还具有混合均匀、燃烧充分、不积炭、不稀释润滑油等优点，能够延长发动机使不积炭、不稀释润滑油等优点，能够延长发动机使用寿命，其安全性和控制性也有很好的保证。液化用寿命，其安全性和控制性也有很好的保证。液化石油汽车是在不改变原车结构，动力性能和燃油系石油汽车是在不改变原车结构，动力性能和燃油系统情况，增加一套液化石油气燃料系统。统情况，增加一套液化石油气燃料系统。可用多种燃料的汽车。其中需要一个传感器

43、来测定可用多种燃料的汽车。其中需要一个传感器来测定油箱小汽油油箱小汽油 酒精混合比，一个电子控制装置用来酒精混合比，一个电子控制装置用来在整个工况范围内调节喷油和点火。在整个工况范围内调节喷油和点火。6 6、混合动力汽车的技术发展趋势、混合动力汽车的技术发展趋势 混合动力汽车通过将发动机、充电电池和电动机的最佳组混合动力汽车通过将发动机、充电电池和电动机的最佳组合，既可以提高发动机工作效率、节省能源，又可以清洁排放，合，既可以提高发动机工作效率、节省能源，又可以清洁排放，减少环境污染。这种车除发动机可对电池充电外，在减速时动减少环境污染。这种车除发动机可对电池充电外，在减速时动力回收再生，制动

44、器可以将机械能转换成电能，避免了能量的力回收再生，制动器可以将机械能转换成电能，避免了能量的浪费。装用了混合动力系统的汽车燃料经济性比普通汽车可提浪费。装用了混合动力系统的汽车燃料经济性比普通汽车可提高高1 1倍，同时引起地球变暖的倍，同时引起地球变暖的COCO2 2排放量减少一半排放量减少一半 混合动力驱动车辆在运行中，能向蓄电池组补充电能，因混合动力驱动车辆在运行中，能向蓄电池组补充电能，因此，没有必要像电动车此，没有必要像电动车( (电瓶车电瓶车) )那样，必须停歇在车库那样，必须停歇在车库( (或充或充电站点电站点) )内花很长时间充电。混合动力驱动的车辆具有节能、内花很长时间充电。混

45、合动力驱动的车辆具有节能、低排放、低噪声等优点，并且保持了传统的由内燃机驱动的汽低排放、低噪声等优点，并且保持了传统的由内燃机驱动的汽车续驶里程长的固有特点，混合动力驱动的车辆不论在小轿车车续驶里程长的固有特点，混合动力驱动的车辆不论在小轿车或大型车辆或大型车辆( (如公共汽车如公共汽车) )领域中，均将有巨大的发展潜力和看领域中，均将有巨大的发展潜力和看好的市场前景。好的市场前景。动力装置动力装置( (蓄电池驱动的电动机与汽油机蓄电池驱动的电动机与汽油机) )的组合方式的组合方式分为串联式与并联式二种，前者是指两种动力装置直分为串联式与并联式二种，前者是指两种动力装置直列式安排，前级的功率输

46、出转变为后级动力输出，后列式安排，前级的功率输出转变为后级动力输出，后者则指二种动力装置并联安排。在串联式和并联式中者则指二种动力装置并联安排。在串联式和并联式中可以分为以下可以分为以下5 5种：种：(1)(1)内燃机间接通过蓄电池，可以支援电动机的型式。内燃机间接通过蓄电池，可以支援电动机的型式。(2)(2)内燃机的输出功率向电动机传送电流，此外，向蓄电内燃机的输出功率向电动机传送电流，此外，向蓄电池充电的直接方式与间接方式的支援电动机的型式。池充电的直接方式与间接方式的支援电动机的型式。(3)(3)在平联式中，具有二个驱动装置，对前后车轮分别驱在平联式中，具有二个驱动装置，对前后车轮分别驱

47、动的型式。动的型式。(4)(4)驱动对象为驱动对象为1 1个，二个动力装置个，二个动力装置( (电动机与内燃机电动机与内燃机) )由由同一轴联接，共同驱动型式。同一轴联接，共同驱动型式。(5)(5)用蓄电器和飞轮代替原来蓄电池与电动机，与内燃机用蓄电器和飞轮代替原来蓄电池与电动机，与内燃机进行同轴组合，共同运转的型式。进行同轴组合，共同运转的型式。平联式混合动力汽车，前轮由原动机驱动，后轮由电动机平联式混合动力汽车，前轮由原动机驱动，后轮由电动机驱动，这种方式式由德国奥迪汽车公司开发的。驱动，这种方式式由德国奥迪汽车公司开发的。 并联式混合动力汽车是原动机能够同时具有发电和并联式混合动力汽车是

48、原动机能够同时具有发电和驱动功能。当蓄电池容量大时，作为电动汽车，行驶距驱动功能。当蓄电池容量大时，作为电动汽车，行驶距离长；而在高负荷时，原动机与电动机一起工作。当电离长；而在高负荷时，原动机与电动机一起工作。当电动机作发电机用时，减速、制动作为发电机工作，进行动机作发电机用时，减速、制动作为发电机工作，进行能量回收。德国大众高尔夫混合动力汽车就是属于该系能量回收。德国大众高尔夫混合动力汽车就是属于该系统。统。 平联式混合动力汽车是利用储能装置或飞轮等机械能平联式混合动力汽车是利用储能装置或飞轮等机械能代替上述的电动机的混合动力汽车。储存减速、制动时代替上述的电动机的混合动力汽车。储存减速、

49、制动时的能量，在起步及加速时进行回收，以增加原动机的驱的能量，在起步及加速时进行回收，以增加原动机的驱动力，降低原动机所要求的最大扭矩，降低排放与燃油动力，降低原动机所要求的最大扭矩，降低排放与燃油耗，特别适合装有柴油机的大型车。耗，特别适合装有柴油机的大型车。7 7、 电动汽车电动汽车电动汽车发展现状电动汽车发展现状电动汽车包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电动汽车包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。电池电动汽车。纯电动汽车是以电池为储能单元，以电动机为驱动系纯电动汽车是以电池为储能单元，以电动机为驱动系统的车辆；混合动力电动汽车是指同时装备两种动力统的车辆；混合动力电动

50、汽车是指同时装备两种动力源源热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车；燃料电池电动与电动力源（电池与电动机）的汽车；燃料电池电动汽车是采用燃料电池作电源的电动汽车汽车是采用燃料电池作电源的电动汽车。纯电动汽车的类型纯电动汽车的类型纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。一般采用高效符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。一般采用高效率充电蓄电池为动力源。纯电动汽车无需再用内燃机，因率充电蓄电池为动力源。纯电动汽车无需再用内燃

51、机，因此，纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电此，纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于原来的油箱，电能是二次能源，可以来源于风能、池相当于原来的油箱，电能是二次能源，可以来源于风能、水能、热能、太阳能等多种方式。水能、热能、太阳能等多种方式。纯电动汽车可分为纯电动汽车可分为2 2种类型，即用纯蓄电池作为动力源的纯种类型，即用纯蓄电池作为动力源的纯电动汽车和装有辅助动力源的纯电动汽车。电动汽车和装有辅助动力源的纯电动汽车。纯电动汽车的类型纯电动汽车的类型(1)用纯蓄电池作为动力源的纯电动汽车用纯蓄电池作为动力源的纯电动汽车用单一蓄电池作为动力源的纯电动汽车，只装置了蓄

52、电池组，用单一蓄电池作为动力源的纯电动汽车，只装置了蓄电池组，它的电力和动力传输系统如图所示。它的电力和动力传输系统如图所示。纯电动汽车的类型纯电动汽车的类型(2)(2)装有辅助动力源的纯电动汽车装有辅助动力源的纯电动汽车用单一蓄电池作为动力源的纯电动汽车，蓄电池的比能量和用单一蓄电池作为动力源的纯电动汽车，蓄电池的比能量和比功率较低，蓄电池组的质量和体积较大。因此，在某些纯电比功率较低，蓄电池组的质量和体积较大。因此，在某些纯电动汽车上增加辅助动力源，如超级电容器、发电机组、太阳能动汽车上增加辅助动力源，如超级电容器、发电机组、太阳能等，由此改善纯电动汽车的启动性能和增加续驶里程。装有辅等，

53、由此改善纯电动汽车的启动性能和增加续驶里程。装有辅助动力源的纯电动汽车的电力和动力传输系统如图所示。助动力源的纯电动汽车的电力和动力传输系统如图所示。NoImage氢燃料汽车是在传统内燃机的基础上加以修改后可以直接氢燃料汽车是在传统内燃机的基础上加以修改后可以直接用氢为燃料燃烧，产生动力，是一种真正实现零排放的交用氢为燃料燃烧，产生动力，是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染，零排放，储通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染，零排放，储量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。代方案。8 8、氢燃料汽车、

54、氢燃料汽车20032003年年1 1月美国布什总统发布了一个氢燃料开发计划，增月美国布什总统发布了一个氢燃料开发计划，增加加7.27.2亿美元资金，用以资助氢作为运输能源的研究与开发。亿美元资金，用以资助氢作为运输能源的研究与开发。新的研究计划补充了新的研究计划补充了FreedomCARFreedomCAR计划，瞄准了更为长期的计划，瞄准了更为长期的目标：目标：1 1）氢燃料系统的耐久性、能源效率和使用成本；）氢燃料系统的耐久性、能源效率和使用成本；2 2）氢能对汽车工业和对环境（低排放标准）的影响）氢能对汽车工业和对环境（低排放标准）的影响3 3）燃料的高效和等同于汽油的价格，以及氢燃料在车

55、上）燃料的高效和等同于汽油的价格，以及氢燃料在车上贮存的能量密度及成本。贮存的能量密度及成本。构成新的构成新的FreedomCARFreedomCAR计划的战略重点为：计划的战略重点为：1 1）发展可负担得起的氢燃料电池汽车技术及相应的氢基）发展可负担得起的氢燃料电池汽车技术及相应的氢基础设施；础设施；2 2）继续支持可降低燃油消耗率和减少环境污染技术的开）继续支持可降低燃油消耗率和减少环境污染技术的开发；发；3 3）发展可用于多种车辆的燃料电池技术，而不只是限于）发展可用于多种车辆的燃料电池技术，而不只是限于某一种汽车。某一种汽车。 太阳能汽车是利用太阳能电池将太阳能转换为电能，并利太阳能汽

56、车是利用太阳能电池将太阳能转换为电能，并利用该电能作为能源驱动行驶的汽车，它是电动汽车的一种。用该电能作为能源驱动行驶的汽车，它是电动汽车的一种。太阳能汽车主要由太阳能电池组、自动阳光跟踪系统、驱太阳能汽车主要由太阳能电池组、自动阳光跟踪系统、驱动系统、控制器、机械系统等组成。动系统、控制器、机械系统等组成。8、太阳能汽车太阳能汽车燃料电池汽车的工作原理是，使作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧发生化学反应，产生出电能发动电动机，由电动机带动汽车中的机械传动结构，进而带动汽车的前后万向轴、后桥等行走机械结构，转动车轮驱动汽车 核心部件燃料电池采用的能源间接来源是甲醇、天然气、汽油等

57、烃类化学物质，通过相关的燃料重整器发生化学反应间接地提取氢元素；直接来源就是石化裂解反应提取的纯液化氢 燃料电池的反应结果将会产生极度少的二氧化碳和氮氧化物，这类化学反应除了电能外的副产品主要产生水，因此燃料电池汽车被称为绿色的新型环保汽车 英文名称：Fuel cell vehicles (FCV 燃料电池汽车是电动汽车的一种，其核心部件燃料电池的电能是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能 燃料电池汽车的工作原理是，使作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧发生化学反应，产生出电能发动电动机，由电动机带动汽车中的机械传动结构，进而带动汽车的前后万象轴、后桥等行走机械结

58、构，转动车轮驱动汽车 核心部件燃料电池采用的能源间接来源是甲醇、天然气、汽油等烃类化学物质，通过相关的燃料重整器发生化学反应间接地提取氢元素；直接来源就是石化裂解反应提取的纯液化氢 燃料电池的反应结果将会产生极度少的二氧化碳和氮氧化物，这类化学反应除了电能外的副产品主要产生水，因此燃料电池汽车被称为绿色的新型环保汽车。燃料电池的能量转换效率比内燃机要高23倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆 燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。有些车辆直接携带着纯氢燃料，另外一些车辆有可能装有燃料重整器，能将烃类燃料转化为富氢气体 单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必

59、需的动力，满足车辆使用的要求 2001年以来，在世界范围内燃料电池技术已经取得了重大的进展。在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战，如燃料电池组的一体化，提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力，并已取得了显著的进步 零排放或近似零排放 减少了机油泄漏带来的水污染 降低了温室气体的排放 提高了燃油经济性 提高了发动机燃烧效率 运行平稳、无噪声 电动汽车的关键能源动力技术包括电池电池技术技术、电机技术、控制器技术电机技术、控制器技术。电池技术、电机技术和控制器技术是电动汽车所特有的技术，这3项技术也是一直制约电动汽车大规模进入市场的关键因素 电池技

60、术 电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E) 、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池 第1代是铅酸电池，目前主要是阀控铅酸电池(VRLA) ，由于其比能量较高、价格低和能高倍率放电， 因此是目前惟一能大批量生产的电动汽车用电池 第2代是碱性电池，主要有镍镉、镍氢、钠硫、锂离子和锂聚合物等多种电池，其比能量和比功率都比铅酸电池高，因此大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程，但其价格却比铅酸电池高 第3代是以燃料电池为主的