第七讲 代用燃料及电动汽车

为确保天然气的使用安全，压缩天然气应有特殊气味，必要时加入适 量加臭剂，保证天然气的浓度在空气中达到爆炸下限的20％前能被察 觉； 气体体积为在101.325kPa、20℃状态下的体积。
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2.
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2、天然气汽车的种类
根据汽车携带天然气的方式不同划分：略。 根据汽车使用的燃料种类多少划分： 1）单燃料天然气汽车（Natural Gas Dedicated Vehicle） 2）两用（灵活）燃料天然气汽车（Fuel Flexible Vehicle） 3）双燃料天然气汽车（Dual Fuel Vehicle）
混合气供给 缸径×行程 排量/L 缸径× 排量/L 形式 (mm × mm) 单点喷射式 108 × 126 6.925
压 缩 比 11
气 缸 数 6
燃烧 形式 稀混 合气 稀混 合气
最大转矩 /(N·m) /(N· 666 (1600r/ min) 539 (1600r/ min)
最大功率 /kW 154 (2800r/ min) 132 (2800r/ min)
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一汽集团开发研制的天然气、汽油和液化石油 气发动机的主要性能指标的比较：
型号 项目 型式 四冲程、直列、六 缸汽油机 6.9 汽油 99 CNG 75 LPG 91 汽油 101 四冲程、直列、六 缸高原汽油机 7.2 CNG 80 LPG 93 汽油 105 四冲程、直列、六 缸两用燃料发动机 7.6 CNG 89 LPG 97 CA6102基本型 CA6102基本型 CA6102G CA6102N-1 CA6102NCA6102NCA6102N2 四冲程、直 列、六缸天 然气发动机 8.8 CNG 91
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储气系统包括充气装置、储气瓶、气压显示装置和手动截止阀等。 燃气供给系统包括天然气过滤器、减压调节器（简称调压器）、混 合器、低压软管及循环水软管等。 燃料转换系统包括燃料转换开关、天然气截止阀和汽油截止阀等。
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（3）双燃料天然气汽车
如图所示，双燃料发动机是指在柴油机的基础上，保留 原有的柴油供给系统，另外再添加一套气体燃料供给系统， 工作时同时使用两种燃料，即用喷入气缸的少量柴油经压燃 后引燃气缸内的气体燃料。
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中国石油天然气总公司制定的车用液化石油气质 量要求：
质量指标 项目 37.8℃蒸气压（表压）/kPa 37.8℃蒸气压（表压）/kPa 丙烷 组分φ 组分φa/（％） 丁烷及以上组分 戊烷及以上组分 丙稀 残留物 100mL蒸发残留物/mL 100mL蒸发残留物/mL 油渍观察 密度（20℃或15℃） 密度（20℃或15℃）/ （kg·m-2） kg· 铜片腐蚀 总硫含量ω 总硫含量ω（质量分数） 游离水 车用丙烷 ≤1430 － ≤2.5 － ≤5 ≤0.05 通过 实测 不大于1 不大于1级 ≤123× ≤123×10－6 无 车用丙丁烷混合物 ≤1430 ≥60 － ≤2 ≤5 ≤0.05 通过 实测 不大于1级 不大于1 ≤140× ≤140×10－6 无 SH/T 02212） SH/T 0232 SY/T 7508 自测 SY/T 7509 试验方法 GB/T 66021） SH/T 0230
混合器式
108 × 126
6.925
11
6
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如图所示，日产公司开发的FU6型天然气发动机：
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（2）两用燃料天然气汽车
如图所示，两用燃料发动机是指在汽油机的基础上，保 留原有的汽油供给系统，另外再添加一套气体燃料供给系统， 工作时只能使用一种燃料，即要么使用汽油燃料，要么使用 气体燃料。
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1、太阳能汽车的种类
类别 车身及载重 Ⅰ类车 树脂材料车身， 载重120～ 载重120～ 200kg， 200kg，1～2 人 多晶硅、单晶 硅，面积7 硅，面积7～ 10m2, 1000~2000W 银－锌、镍－ 锌，3 5kw· 锌，3～5kw·h 100～ 100～120 km/h Ⅱ类车 树脂材料/ 树脂材料/铝 框架车身， 载重210～ 载重210～ 270kg， 270kg，1～2 人 多晶硅、单晶 硅，面积5 硅，面积5～ 7m2, 750~1250W 银－锌、镍－ 锌，3 锌，3～ 5kw· 5kw·h 30～50 30～ km/h Ⅲ类车 树脂复合材料 车身， 载重350～ 载重350～ 700kg， 700kg，2人 多晶硅， 面积2 面积2～3m2, 350~460W 镍－锌， 5～9kw·h 9kw· 30～50 30～ km/h Ⅳ类车 商品轿车车身 改造， 载重830～ 载重830～ 980kg， 980kg，2人 多晶硅、单晶 硅，面积 1.5～2m2, 1.5～ 80~400W 铅－酸， 14～18 kw·h 14～ kw· 20～40 20～ km/h
322
343
375
324
345
379
335
362
350
306
399
283
300
390
282
295
379
280
370
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如图所示，492QC发动机燃用天然气和汽油时 的转矩和功率曲线：
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4、天然气汽车的排放指标
天然气是一种清洁燃料，其排放性能的改善幅 度是随着天然气汽车的排放系统和天然气汽车的结 构类型的不同而改变。
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（1）单燃料液化石油气汽车
－发动机的燃料供给系统专为燃用LPG而设计， 可以充分发挥LPG的优点，使用性能最佳。
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（2）两用燃料液化石油气汽车
如图所示，两用燃 料液化石油气汽车大部 分是在汽油机的基础改 装而成的：
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如图所示，为 天然气汽车与汽油 车排放性能的比较 试验结果：
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（2）天然气汽车的排放控制装置
如图所示，是带有三效催化转化器的闭环排放 控制系统示意图：
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二、液化石油气汽车
液化石油气汽车就是以液化石油气为主要燃料 的汽车，简称LPG汽车。 与常规燃料相比，具有燃烧完全、积炭少、排 放污染低等优点，称为“清洁燃料”。 液化石油气的来源有油田和石化厂两个途径。
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（1）单燃料天然气汽车
专用的天然气发动机都具有较高的压缩比，并 且采用燃料喷射系统和特制的天然气用催化净化器。
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1）在汽油机基础上改进的天然气发动 机
5S－FNE天然气发动机的主要参数：
发动机种类 缸径× 缸径×行程 (mm × mm) 排 量 /L 压 缩 比 气 缸 数 4 气门系统 最大转矩 /(N·m) /(N· 最大功率 /kW (5200r/ min) 88
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（1）天然气汽车的排放测量结果示例
如图所示，按照美国联邦的试验规范FTP测试的 排放结果：
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如图所示，按照日本G10·15模式对小型乘用 天然气汽车的排放性能测试的结果：
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如图所示，为重型车用柴油机D-13模式和重型 车用汽油机G-13模式的测试结果：
（3）双燃料液化石油气汽车
－是在柴油机的基础上加装LPG供给系统改装 而成，柴油供给系统仅向气缸内喷入少量柴油，用 于引燃LPG与空气的混合气而实现燃烧，对外做功。
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三、太阳能汽车
如图所示，是太阳能汽车的基本结构：
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Байду номын сангаас
如图所示，是太阳能汽车的工作原理：
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1、天然气的性质
天然气的主要成分是甲烷，随产地不同，甲烷 的含量为83％～99％，其理论混合比和发热量也有 差异。 天然气的研究法辛烷值为130，十六烷值为零， 所以只能点燃不能压燃。 CO、HC和炭烟排出量较少， CO2排出量也较 少，未燃HC产生光化学烟雾的可能性小。
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1）自然吸入方式
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2）强制供给方式
－利用装在LNG燃料箱上的供给泵，将LNG呈 液体状态吸入，根据负荷大小，由供给泵供给必要 的液化天然气。
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3、天然气汽车的动力性
天然气发动机的工作噪声小、排放性能好，具 有良好的应用前景。 但是，直接改装的两用燃料发动机将会导致汽 车动力性大幅度下降。
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（4）液化天然气汽车
LNG的密度大约比CNG气高3倍，可弥补CNG能 量密度低、续航里程短及在高压状态下搬运会导致燃 料容器的体积增大等缺点。 目前，开发具有良好绝缘性能和成本低的燃料箱， 难度较大，离实用化还较远。 液化天然气汽车主要有两类，即自然吸入方式和 强制供给方式。
天然气
87 ×91
2.2 11
4气门顶置 凸轮轴 4气门顶置 凸轮轴
178 (2400r/ min) 197 (4400r/ min)
汽油
87 ×91
2.2
9
4
97
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如图所示，丰田公司开发的5S－FNE型天然气 发动机燃料供给系统示意图：
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