电动汽车及代用燃料汽车

湖南农机1999年第5期

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图2/美通用0车用EGR 控制图

真空度变小,使阀开启量变小。于是可以通过控制电磁阀的开启时间来控制EGR 阀的开启量,也就能控制废气循环量。目前许多国家的车辆都装有废气循环系统,其基本原理大体相同,只是结构略有不同。图2所示为美国通用汽车公司汽车上的EGR 控制图。当发动机起动升温时,电脑控制电磁阀关闭,不进行废气再循环,而在其它时间阀打开,允许排气再循环,它的控制来自进气歧管的真空度。图3所示为美国福特汽车公司汽车用EGR 控制图,在控制阀上,装有EGR 位置传感器,用来监视EGR 阀的位置。装在膜片上的传感器有一个可变电阻,当膜片上、下运动时,

电阻器给电脑一个信号,使电脑可以判断出EGR 阀的位置,用来控制合适的EGR 流量,此控制阀的电磁线圈分别由

三组电磁阀组成,由电脑控制,直接开启EGR 阀,而不用真空膜盒。

3结语

废气再循环(EGR)系统在国外已

广泛应用于车用汽油

机,也是目前用于控制NOx 排放的主要

措施之一。使用这种方法结构复杂,甚至要付出较小的燃油额损耗,但能获得较大的净化效果。我国应首先在城市公共交通汽车上大力推广这种废气再循环技术,以降低汽车排放有害物对于环境的污染程度。

参考文献(略

)

图3/美福特0车用

EGR 控制图

发展电动汽车及代用燃料汽车是解决当今能源结构变化和城市环境污染问题的有效途径。¹能源结构变化方面:据美国能源部和世界能源理事会的预测,全球的石油在2010~2025年间将达到最大产量;而全球矿物燃料资源估计石油为40年、天燃气为60年、煤为220年。在我国,石油进口占国内需求的19%,因此能源结构的变化将使更多的国家依赖煤和天燃气或其它作为代用燃料。º汽车排放污染问题:我国汽车的年均增长约为15%,到2000年汽车保有量将达到2000万辆,由于机动车的大量增加,近年来许多城市的NOx 和CO 污染浓度急剧增加,据1997年全国环境监测网对94个城市NOx 监测统计结果表明,有34个城市年均值超过国家标准。随着汽车尾气排放污染日益严重,欧美等国大都采用了相当严格的排放标准,可以预见我国也将会有越来越多的城市实施更加严格的排放标准。为此,在北京、上海、四川、深圳、哈尔滨、山西、海南、广州等地正在开始实施代用燃料工程。截止到1997年底,我国已拥有天燃气汽车4594辆、加气站46座;液化石油气汽车1323辆,加气站22座。

1电动汽车

事实上电动汽车在1834年就已发明了,但到1930年时却消声匿迹,本世纪70年代由于石油危机导致了能源危机,才使电动汽车又受到了相当重视。近年来,随着汽车数量大量增加,汽车尾气排放导致的环境污染进一步加剧,可以说,环境保护问题是发展电动汽车的动力,它是一种无污染气体排放的交通工具,电动车以其运行中的/零排放0、低噪声等优点被人们称为/绿色环保汽车0,甚至可作为石油资源枯竭后传统燃油汽车的理想替代产品,因而受到有关部门特别是政府部门的高度重视。

电动汽车的核心是电动机及驱动控制系统、功率转换器和能源系统,能源系统中电池是关键,是电动车中最贵的部件,电池的能量密度大大低于汽油电动汽车及代用燃料汽车

湖南长发发动机有限公司刘新发

[摘要]随着汽车产量和保有量的增加,汽车的能源结构和尾气排放污染越来越受到人们的重视。电动汽车在运行中为/零排放0,清洁代用燃料(液化石油汽、天燃气、甲醇等)汽车与传统的汽车相比其尾气排放中CO 、NOx 、HC 等都要低得多。通过技术分析认为,电动汽车和清洁代用燃料汽车有着广泛的发展前景。

主题词:汽车无污染汽车环境保护研究与开发

湖南农机1999年第5期

的能量密度,因而开发电池是发展电动汽车的一个主要技术关键。到目前为止,主要电池有镍金属氢电池(NiMH)、镍锌电池(NiZn)、锂离子电池(Li-lon)、锂聚合物电池(Li-p ol y mer)、钠镍氯化物电池等。在这些电池的研究开发中,假设电池的体积相同,锂离子电池的一次性运行里程最长,有关数据如下:¹镍镉电池110km;º镍金属氢电池150km;»钠镍氯化物电池170km;¼锂离子电池200km。

由于电动车目前价格较高,只适合特定的场合:¹密集交通区;º电价便宜且使用方便的地区;»零排放管制区。但专家们认为,电动汽车在相当长的一段时间内不会对汽车产业结构产生根本性变化,它将和传统的汽车相互补充相互促进。

2代用燃料汽车

代用燃料汽车就是以液化石油气或压缩天燃气或甲醇等作为其发动机燃料的汽车。代用燃料汽车与传统的汽车相比,其CO、NOx、HC等有害物的排放要低得多,可以说是仅次于电动汽车的/环保汽车0。

2.1液化石油气(LPG)汽车

LPG的主要成份为丙烷和丁烷,其辛烷值因LP G的成份差异有所不同,和CNG汽车、电动汽车及甲醇汽车相比,LPG汽车的车辆性能与汽油汽车最为接近,综合运行成本与汽油汽车差不多,甚至还高。由于液化石油气和天燃气的物理化学特性,作为代用燃料,能够有效地降低汽车尾气中的有害成份,这不仅可以减少CO、HC、NOx的生成,而且可以大大降低对人体极有害的有机排放物。LPG汽车的主要研究课题:¹燃烧效率的提高;º增加汽车的持续行驶里程;»由于排气门容易磨损,气门与气门座圈的设计及材料问题。

目前世界上LPG汽车保有量最多的国家是意大利(在技术上也属领先地位),约有120万辆;我国二汽集团已在神龙/富康0轿车和1.5吨轻型载重车上装用液化石油气及汽油双燃料发动机,并已被首批列入汽车产品目录。

2.2压缩天燃气(CNG)汽车

天燃气的主要成份是甲烷(约占92%),还含有少量(约占8%)的乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳和氮气等,它不含象硫那样的有毒成份或者象苯高分子碳氢化合物那样潜在的有毒物质,也不含活性很强的烯烃。因此,天燃气燃烧后产生的刺激成份(如高分子甲醛等)可忽略不计,并且不生成任何多环芳香烃。甲烷的分子结构极其稳定,具有很强的抗爆性能,因而可采用高压缩比(11~13),从而可使燃烧转换效率显著提高;同时,甲烷的抗氧化能力强,可以阻止烷基的裂解而产生的后续反应,这些反应可导致产生有毒的或潜在的致癌成份,正因为甲烷抗氧化能力强的原因,因而气缸内的燃烧过程完全可以通过点火正时来控制。天燃气发动机的基本技术:¹燃料贮存系统。现在主要有3种贮气瓶,在轿车上一般使用钢贮气瓶(质量较重、价格便宜),而在一些货车上使用复合材料贮气瓶,另外有一种合成碳纤维材料贮气瓶(质量轻、价格昂贵)。º燃气喷射系统:通过减压,使贮气瓶的燃气压力由20~22MPa减至0.7M Pa左右。喷射可采用多点喷射或单点喷射,多点喷射(MP I)或单点喷射(SP I)在稳态下性能无实质性的差别,但在工况发生骤变时,单点喷射系统不能对空燃比A/F进行快速调整,而多点喷射系统能对氧气传感器的反馈信号作出快反应。»催化技术:提高天燃气转换效率的催化技术。

我国一汽集团已对6102型发动机燃用天燃气的燃烧系统进行了彻底改进,取得了良好的效果,并已装车投放市场。

2.3甲醇汽车

甲醇为产煤时的一种副产品,分子式为CH3OH。与汽油相比,甲醇的辛烷值要高,但理论空燃比和低位发热量比较低,甲醇的燃烧界限很宽,稀燃性好,适合于稀空气燃烧,但其表面燃点低,容易造成提前点火,这样就要求火花塞的热值较低。同时,甲醇在燃烧时会产生约2倍的水蒸汽,并且会生成大量的燃烧中间产物,如甲醛、甲酸等,因而它对零件的耐腐蚀性要求较高,加上其本身也具有腐蚀性,容易腐蚀金属表面,和甲醇有接触的油箱或油管都必须采用不锈钢或氟橡胶材料,对许多零件材料的表面要进行特别的处理。高速运动件要采用专用的润滑油。由于甲醇容易附在火花塞的电极上导致绝缘破坏,一般安装预热塞。在甲醇中掺入汽油(如M85)))在甲醇中混有15%的汽油),可以改善低温起动性(-20e 时)。目前,在我国山西省已生产装有甲醇发动机(495JIQ)的汽车,并已投入实际运营。

3结束语

随着能源结构的变化和环境保护意识的增强,特别是在对汽车尾气排放限制比较严格的地区,电动汽车和代用燃料汽车将会越来越受到重视。但目前短期内对传统的汽车产品结构不会产生根本性改变,应当是多品种并存的局面,从长远来说)))不管是从能源结构的角度还是从环保的角度,电动汽车和代用燃料汽车都将是很有发展前景的。

参考文献(略)

研究与开发

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