汽车检测与维修毕业设计(论文)浅谈汽车代用燃料.doc
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1、 甘肃畜牧工程职业技术学院毕 业 论 文浅 谈 汽 车 代 用 燃 料系 部: 车辆工程系 专 业:汽车检测与维修 班 级: 汽检0902班 学生姓名: 指导老师: 学 号: 完成日期: 2011年6月10日 目 录摘 要.2 Take to.31 绪论.411世界汽车、能源及环境概况.412中国汽车、能源及环境概况.42各类燃料汽车技术发展状况分析. 421燃气汽车(LPG汽车和CNG汽车). 522 醇类燃料(甲醇、乙醇)汽车 . 10 3 各类燃料汽车的环境和能源效益分析.1231 LPG汽车 .1232 CNG汽车.1433醇类汽车的排放控制水平.1534混合动力汽车的排放控制水平.1
2、64 中国燃料汽车技术发展路径.1741 技术发展路径. 185 结论和展望.19致 谢.20参考文献.21- 1 -摘 要本文重点介几种汽车代用燃料,主要有压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)、醇类(甲醇和乙醇),通过对这几种汽车代用燃料的特点、性质和燃料的清洁做了详细的介绍。液化石油可降低co2排放,减少温室效应。压缩天然气(CNG)和液化石油气(LPG)二种。其化学性质较稳定,可燃成分高、热值高、辛烷值高,抗爆性好、着火范围广,有利于稀燃烧技术的应用。这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广阔的。汽车行动是一项长期而复杂的系统工程,治标必治本。为从
3、根本上提高机动车排放水平,控制城市机动车排放污染,改善城市空气质量,学习和借鉴国外先进技术和经验,研究制定适合中国国情的“清洁汽车技术路径”及配套的政策、标准和法规体系,并由政府主导实施,这是至关重要的。关键词:新能源、汽车、CNG、LPG、前景- 2 -Take toThis article focus mediated several alternative automobile fuels, mainly with compressed natural gas ( CNG ), liquefied petroleum gas ( LPG ), alcohols ( methanol an
4、d ethanol ), based on which several automobile alternate fuel characteristics, nature and fuel cleaner is introduced in detail. Liquefied oil can reduce the CO2 emissions, reduce the greenhouse effect. Compressed natural gas ( CNG ) and liquefied petroleum gas ( LPG ) two. The chemical properties of
5、 a more stable, high combustible components, high calorific value, high octane number, good antiknock property, fire range is wide, in favor of lean combustion technology application. These fuel emissions than gasoline and diesel with low cost, instead of gasoline and diesel fuel prospect is very br
6、oad. Auto operation is a long-term and complex system project, the symptoms will cure. In order to fundamentally improve the vehicle emission level, control of city vehicle emission pollution, improve the city air quality, learn and draw lessons from foreign advanced technology and experience, study
7、 and formulate suitable for Chinas national conditions clean automobile technology path and supporting policies, standards and regulations system, and led by thegovernment, it is critical. Key words : new energy, automobile, CNG, LPG, outlook1 - 3 -绪论近年来,中国国民经济取得了持续快速发展,随之而来的是环境污染形势越来越严峻。就大气环境来说,大气污
8、染呈多元化的发展趋势,特别是随着机动车保有量的迅速增长,城市大气污染在煤烟污染的同时,机动车排放污染越来越严重。一些大城市的空气污染已由煤油型污染转向煤烟和机动车尾气混合型污染,氮氧化物居高不下,成为主要污染物;交通道路的CO浓度常年超标。由机动车排放污染物引起的城市光化学污染也逐渐突出。面对如此严峻的环境压力,中国政府采取了一系列控制机动车污染的措施:逐步加严机动车污染物排放标准,以促进汽车生产企业采用先进技术,减少燃油消耗,降低污染物排放;加强对在用车排放污染的监控和治理;加速淘汰排放超标汽车;鼓励开发和使用清洁代用燃料汽车;分阶段淘汰和禁止使用有铅汽油,逐步实现汽油无铅化;实施“空气净化
9、工程清洁汽车行动”,确立12个清洁汽车行动试点示范城市和一个电动汽车运行示范区,分别重点推广和使用燃气汽车和电动汽车。所有这些措施的实施,为改善中国机动车的排放水平,控制城市机动车排放污染起到了积极的作用。11世界汽车、能源及环境概况现代汽车工业的迅猛发展,彻底改变了整个社会的传统生活习惯和人们的行为方式,汽车给人们带来了巨大的福利和繁荣,推动了社会的发展,并逐步已经成为交通运输的主要手段,对人们的生活方式产生巨大的影响,并对世界能源和环境有着重要的影响。汽车工业作为世界发达国家的支柱产业,发展非常迅速,自2002以来汽车网保有量逐年以近20%的速度增长,目前已突破10亿辆。据德国世界报援引设
10、在德国埃森的一家市场调研机构的最新预测报道说,尽管目前环保已成为全球性热门话题,但在未来年内全球汽车保有量仍将继续增长近。目前,世界一次性能源主要为煤、石油和天然气。而交通领域所消耗的能源较为单一,主要为石油资源。汽车数量的急剧增长加快了有限石油资源的消耗。交通领域如何更加有效地利用剩余石油资源显得十分迫切和必要。解决这方面问题的一个有效途径是开发和利用新型能源汽车,减少汽车对石油资源的过度依赖,这对于改善能源结构,保持汽车工业及社会持续稳定发展具有十分重要意义基于对能源和环境方面的考虑,世界上许多国家愈来愈重视清洁汽车的开发和应用,目前世界上各种清洁汽车保有量已达1800多万辆。在各种清洁汽
11、车类- 4 -别中,压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)、醇类(甲醇和乙醇)汽车技术比较成熟,福特、丰田、本田、菲亚特等汽车公司还开发了达到超低排放的CNG汽车。上述种类清洁汽车保有量占清洁汽车总保有量的80%以上。12中国汽车、能源及环境概况随着近年来中国国民经济快速稳定增长,中国汽车工业也取得了飞速增长,汽车社会保有量由2000年的1608.9万辆增长到2010年的1.99亿辆,年均增长率超过20%,预计在今后相当长的一段时间内将保持较高的增长速度。中国十分重视清洁汽车的研究开发和应用,早在“八五”期间就组织实施了国家电动汽车关键技术攻关项目;“九五”期间又进行了示范运营尝试。199
12、9年4月,正式启动国家清洁汽车行动项目,重点开展燃油汽车清洁化,燃气汽车关键技术攻关及产业化,并确中国清洁汽车技术发展路径研究定了12个清洁汽车示范城市。示范城市的清洁汽车发展情况见表1-92各类燃料汽车技术发展状况分析处于商业化应用及研究开发阶段的清洁汽车种类包括:CNG汽车、LPG汽车、醇类汽车、混合动力汽车等。21燃气汽车(LPG汽车和CNG汽车)燃气汽车相关技术已经成熟,并进入商业化阶段。这类相关技术涵盖了燃气汽车的各个方面,它涉及到燃料供给系统包括各种车载储气装置、安全保障系统、形形色色的调压器与混合器及喷射器等关键部件;涉及到整车的结构、整车布置;涉及到发动机燃烧室、点火系统、进气
13、系统、以及燃用燃气时发动机的耐久性和- 5 -可靠性;涉及到燃气的成分、质量以及其加工和制备的工艺;涉及到加气机、压缩机、站用储气装置等相关基础设施;形成了比较完备的标准法规体系。更重要的是,电子控制技术的研究和应用水平、排放控制技术的研究和应用水平已经达到与燃油汽车的相关技术同步发展的程度。从燃气汽车燃料供给控制技术的发展来看,大致可分为第一代技术、第二代技术和第三代技术三个阶段:1、第一代技术第一代技术对应于汽车化油器技术,它在不改变汽车原有燃烧系统的前提下,加装一套燃气供给系统,采用文丘里管或比例调节式机械控制混合器,利用发动机进气真空的变化调节燃气供给量,以适应发动机不同工况对供气量的
14、要求,保证发动机的正常燃烧。它无电控系统和尾气后处理装置,这种技术成本较低,对发动机或整车排放的改善效果有限,与化油器汽车燃用汽油时相比,匹配较好的液化石油气系统,车辆燃用LPG或CNG时,其CO排放有加大幅度中国清洁汽车技术发展路径研究的降低,HC排放的降低幅度仅次于CO,NOx下降较少(或不下降),相对于柴油机而言,其可见污染物排放的改善十分明显。- 6 -然而根据不同的匹配特点,各种污染物排放量的降低程度有所不同。表2-1所示为5辆国产轿车采用第一代技术改装的汽油/LPG两用燃料轿车的燃用LPG和燃用汽油时工况法排放和怠速排放测试结果的对比情况。可以看出,燃用LPG时CO平均降低74.7
15、%(工况法)、91.7%(怠速法),THC降低4.86%(工况法)、31.7%(怠速法),NOx下降31.1%(工况法)。大量的统计结果表明,装用这一简单系统的汽车,其排放水平可以达到GB14761.1-1993(即ECER15/04)标准的要求,但难以达到GB14761-1999(即欧洲1号)排放标准的要求。2、第二代技术第二代技术是在第一阶段的基础上,采用闭环电控技术,根据安装在排气管上三元催化器前的氧传感器的信号,加上其他传感器(如发动机转速、节气门位置、水温等)信号,通过电脑控制供给发动机的燃气量,使发动机空燃比保持在在理论空燃比附近以充分发挥三元催化器的效率。第二代技术示意图见图2-
16、1。这种技术方案可以使汽车排放水平达到欧洲1号乃至欧洲II号法规的要求。目前第二代技术在国外仍大量使用。国内在这方面也做了大量的研究工作,取得了令人满意的效果。我国在主要轿车车型如夏利、捷达、桑塔纳、小红旗、富康等开展了LPG和(或CNG)第二代技术的研究开发工作,取得了良好的效果,基本掌握了核心技术,具备产业化的技术基础。3、第三代技术第三代技术对应于汽油闭环电控喷射技术。主要特征是完全意义上的闭环电- 7 -控喷射加上与所用燃料相适应的三元催化器。控制精度可与汽油电控喷射媲美,根据所采用技术的先进程度不同,其排放可达到欧洲II号乃至更高的排放法规的要求。福特汽车公司开发的电控喷射单一燃料C
17、NG轿车、以及单一燃料CNG卡车,其排放指标可以达到美国加州ULEV和SULEV排放法规的要求。在第三代技术中,还有单点电控喷射和多点电控喷射、进气道喷射和缸内直接喷射、气态喷射和液态喷射之分,目前国外在第三代技术方面已经基本成熟,处于产业化初期阶段,尚没有大批量使用。中国国家科技部在清洁汽车关键技术攻关和产业化项目中,组织了全国轿车和发动机主机厂、汽车行业主要科研院所及有关高校的技术力量,开展轿车、中巴和大型工公交客车燃气发动机第三代技术的研究工作,同时制定了产业化的发展目标。目前项目进展顺利,取得了一些阶段性成果,预计在不久将来实现产业化并推广应用。4、天然气存储技术天然气储存技术是影响天
18、然气汽车发展的重要因素,CNG气瓶大体上分为3种类型:全钢制、金属内胆玻璃纤维或碳纤维缠绕、全复合材料。由于其容重- 8 -比小,因此CNG汽车的续驶里程比汽油和柴油车短。鉴于这一原因,许多国家开展了LNG技术的研究和应用。天然气以-162的液态存储于真空隔热容器中,其单位质量(包括气瓶)相当于CNG储存方式的3倍多,从而大大延长天然气汽车的续驶里程,目前仍有一些技术问题及成本问题需要解决。据报道,截止1010年底,全球约有LNG汽车500万辆,增长速度较慢,然而,LNG的储存技术的研究工作始终进行着,一旦其成本能够大幅降低,对天然气汽车的推广应用将是一个很大的推进。所以,天然气汽车今后的研究
19、工作除了进一步改进燃烧过程外,储存技术将是研究开发的重要内容。22 醇类燃料(甲醇、乙醇)汽车221 醇类汽车排放特性分析醇类燃料(主要指甲醇和乙醇)是一类清洁的汽车替代燃料,其分子式分别为CH3OH和C2H5OH。与汽油和柴油相比,醇类燃料氢碳原子比大且是含氧燃料,甲醇分子含氧量达50%,乙醇分子含氧量达35%(甲醇和乙醇与汽油的特性见表2-4),因此比汽油和柴油更容易完全燃烧。除了常规的有害排放物较少外,温室气体二氧化碳的排放量也比燃用汽油和柴油低。表2-5所列为Ford公司开发的金牛座E-85和M-85轿车的排放试验结果与燃用汽油的对比,在控制排放污染方面具有一定的效果。汽车燃用醇类时,
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