电动汽车概论（第2版）课件：其它新能源汽车

其它新能源汽车学习目标●了解能源的定义及分类●了解新能源汽车的发展现状●熟悉各类新能源汽车的构成与工作原理●了解新能源汽车发展的必然性与前景第一节新能源汽车概述第二节天然气汽车第三节液化石油气汽车第四节氢能汽车第六节太阳能汽车第五节其它代用燃料汽车第七节压缩空气汽车其它新能源汽车一、能源的定义第一节新能源汽车概述

1.能量的作用表现形式

能量作用：人类生产与生活离不开物质、能量和信息。

能量的体现：能量一般以物质的运动体现，不同形式的运动表征了相对应的能量。热能—内部分子的热运动机械能—物体的机械运动（动能和势能）电能—电子在导体和负载中的运动核能—原子核内部的聚变和裂变物质—给人类提供各种材料；信息—无穷无尽的知识和智慧；

能量—是向人类活动提供各种形式的动力。一、能源的定义第一节新能源汽车概述

2.能源的定义能量是物质运动的量度，能量的来源即能源，能源就是直接或通过转换向人类提供所需动力的资源。初始能源：天然能源、生物质能源、化石燃料能源、热核能源和潮汐能源五种。天然能源—太阳能的热效应在大气、土地与海洋三者之间的界面产生风能、水能、波浪能和洋流的动能。生物质能源—植物通过光合作用吸收太阳能，动物以植物为食，或靠弱肉强食间接吸收太阳能形成。化石能源—动物和植物残骸在特殊地质条件下，经过亿万年演变，成了煤炭、石油和天然气等化石燃料。热核能源—地球心部的热核反应产生地热，地热通过热传导和热对流进入大气和海洋，影响着地球的环境。潮汐能源—太阳、月亮等天体对地球有吸引力，引发地球产生潮汐。潮汐也是绿色的可再生能源。二、能源的分类第一节新能源汽车概述

1.按自然能源是否经过转换分类按自然界的能量是否经过转换分，可分为一次能源和二次能源两大类。一次能源：自然界现实存在的能源，或从自然界获取的未经任何改变或转换的能源称其为一次能源。二次能源：将一次能源进行一次或一次以上加工转换后得到的能源。

化石燃料中的煤炭、石油、天然气等

生物质能、天然能、原子能等1）使能量具有更高的终端利用效率；2）使之成为更清洁的能源；3）使能源更方便使用。获得二次能源需要付出一定的代价，其主要的目的是：二、能源的分类第一节新能源汽车概述

2.按能源所使用的情况分类按照能源所使用的情况分类，可将其分为常规能源、新能源和替代能源三种类型。常规能源：是指已经大规模生产和广泛利用的一次能源新能源：是指尚未被大规模使用，正在积极研究与开发，有待推广使用的一次能源。石油、煤炭、天然气、水力和核能从狭义上讲，替代能源是指一切可代替石油的一次能源。太阳能、风能、海洋及生物质能替代能源：是指一切可代替目前广泛使用的矿物燃料（煤炭、石油、天然气）的一次能源。在交通领域，替代能源是指能替代石油制品（汽油和柴油）的能源，并不局限于一次能源。二、能源的分类第一节新能源汽车概述

3.按能源能否再生分类按照能源是否具有再生性，可将其分为可再生能源和不可再生能源两大类。可再生能源：是指能量可不断得到补充的能源。不可再生能源：指需要亿万年才能形成，且消耗后不能得到补充的能源。太阳能、水能、风能、地热能和生物质能等煤炭、石油、天然气等化石燃料二、能源的分类第一节新能源汽车概述

4.按能源对环境是否有影响分类按能源使用中对环境是否会造成污染分，可分为清洁能源和非清洁能源两类。

清洁能源：是指在使用过程中对人类生存环境无污染或污染很小的能源。非清洁能源：是指在使用过程中对人类的生存环境会造成较为严重污染的能源。太阳能、水能、风能、地热能等，转化而来的氢能汽油和柴油三、新能源汽车的定义与发展现状第一节新能源汽车概述

1.新能源汽车的定义

新能源汽车：是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料，但采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术和新结构的汽车。

传统的燃油汽车：是指以汽油和柴油为动力来源的汽车。通常将汽油车和柴油车以外的，使用其它能源的汽车称之为新能源汽车。三、新能源汽车的定义与发展现状第一节新能源汽车概述

2.新能源汽车的类型

新能源汽车包括电动汽车、气体燃料汽车、生物质燃料汽车和氢燃料汽车等。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。气体燃料汽车：包括天然气汽车、液化石油气汽车、两用燃料汽车和双燃料汽车等。生物质燃料汽车：包括天然气汽车、液化石油气汽车、两用燃料汽车和双燃料汽车等。氢燃料汽车：有纯氢内燃机、氢/汽油双燃料内燃机、氢—汽油混合燃料内燃机三种。太阳能汽车：一种是太阳电池组用作汽车主要的动力来源；另一种是太阳电池组用作汽车的辅助能源。三、新能源汽车的定义与发展现状第一节新能源汽车概述

3.新能源汽车发展现状

电动汽车：是新能源汽车发展的主要方向

天然气汽车：有一定保有量，今后继续发展

生物质燃料汽车：作为替代燃料已有应用

太阳能汽车：有太阳电池为辅助能源的汽车已有应用

液化石油气汽车：有一定保有量，今后继续发展

甲醇（乙醇）汽车：在部分地区有应用

氢燃料汽车：氢燃料汽车仍处于基础研究阶段一、天然气的特性第二节天然气汽车

1.天然气的成份与类型天然气成份：主要成份是甲烷（CH4），含有少量丙烷（C3H8）和丁烷（C4H10）等烃类气体，以及氮、二氧化碳、硫化氢等非烃类气体。天然气类型：根据开采和形成方式的不同，天然气大致可分为如下5种：

纯天然气：从地下开采出来的气田气即为纯天然气。

石油伴生气：在石油开采中伴随石油一起出来的气体称之石油伴生气。

矿井瓦斯：在开采煤炭时采集到的矿井气。

煤层气：从井下煤层中抽出的矿井气。

凝析气田气：含石油轻质馏分的气体。一、天然气的特性第二节天然气汽车

2.天然气的理化特性高纯度天然气的理化特性：无色、无味、无毒、无腐蚀性、易燃、易爆的气体。为了易于觉察天然气泄漏，通常的方法是在天然气中添加臭剂。用作燃料的特点：燃烧速度比较低，其最高燃烧速度只有0.3m/s。因此天然气燃烧后排温高，需对排气系统部件进行强化。

天然气的使用特点：

*不易泄漏*天然气的密度在426~470kg/m3之间，比空气轻，易挥发，不易聚集，故而安全性较好。*天然气的着火温度比汽油高约260℃。*天然气燃烧范围较窄，在5%~15%之间，其燃烧下限明显高于汽油和柴油。一、天然气的特性第二节天然气汽车

3.天然气的储存

⑴常压天然气（NormalNaturalGas，NNG）是指在不压缩、不降温情况下的气态天然气。

⑵压缩天然气（CompressedNaturalGas，CNG）通过压缩的方式将天然气储存在高压储气瓶中，压力通常在20MPa左右。

⑶液化天然气（LiquefiedNaturalGas，LNG）通过降温使天然气变为液态，储存于绝热性能良好的容器中，液态下的天然气温度在-161.5℃以下。

⑷吸附天然气（AdsorbableNaturalGas，ANG）在3.5~6MPa下，使天然气被吸附在天然气吸附剂中。二、天然气汽车的类型第二节天然气汽车

1.按天然气储存的方式分类

⑴压缩天然气汽车（CNGV）压力为20MPa左右的高压天然气经降压、计量和混合后进入气缸，也可以直接喷入气缸或进气管。最常见的CNGV。

⑵液化天然气汽车（LNGV）液态天然气的密度大，相同容积下可储存更多的天然气，特别适用于长途行驶的车辆。

⑶常压天然气汽车（NNGV）天然气汽车储存的是常压天然气，需要有较大的容器，即便如此，天然气的储存量也很少。

⑷吸附天然气汽车（ANGV）以吸附的方式储存天然气，工作时，压力为3.5~6.0MPa的天然气经降压、计量和混合后进入气缸，也可以直接喷入气缸或进气管。二、天然气汽车的类型第二节天然气汽车

2.按燃料的组成与应用分类

⑴纯天然气汽车发动机点燃式，需要专门设计，以提高压缩比，提高热效率。

⑵天然气—汽油两用燃料（FlexibleFuel）汽车的燃料是天然气和汽油，工作时，可视实际情况选择使用汽油或天然气作燃料。有两套独立的燃料供给系统。

⑶天然气—柴油双燃料(DualfuelFuel)汽车的燃料是天然气和柴油，是在柴油车的基础上增设一套天然气供给系统而成。

⑷吸附天然气汽车（ANGV）以吸附的方式储存天然气，工作时，压力为3.5~6.0MPa的天然气经降压、计量和混合后进入气缸，也可以直接喷入气缸或进气管。二、天然气汽车的类型第二节天然气汽车

3.按天然气的供给方式分类

⑴真空吸入式天然气汽车通过进气管内的真空吸力将天然气吸入进气管，与空气混合后进入气缸。这种燃料供给与混合气形成方式类似于化油器发动机。

⑵喷射式天然气汽车喷射式天然气汽车是通过喷油器将一定压力的天然气喷射到气缸内或进气管，与缸内喷射式和进气管内喷射式汽油发动机类似。二、天然气汽车的类型第二节天然气汽车

4.按燃料供给的控制方式分类

⑴机械控制式天然气汽车类似于机械控制式汽油喷射式发动机，主要是通过机械的方式控制天然气的供给量。

⑵机电联合控制式天然气汽车以机械与电子联合控制的方式控制天然气的供给量。

⑶电子控制式天然气汽车类似于电子控制式汽油喷射式发动机，通过电子控制系统控制喷油器喷油的持续时间，实现天然气供给量的控制。三、天然气发动机燃料供给系统组成与工作原理第二节天然气汽车

1.天然气发动机燃料供给系统原理压缩天然气从储气钢瓶流出，经高压燃气滤清器过滤后，经高压电磁阀后进入减压阀，降压了的天然气再经过热交换器升温后，进入电控调压器，在ECU的控制下，适量的天然气进入进气管，与空气混合形成空燃比适宜的可燃混合气，进入气缸。高压燃气滤清器（图中未画）电控调压器（图中未画）三、天然气发动机燃料供给系统组成与工作原理第二节天然气汽车

2.天然气供给系统主要部件的作用

高压电磁阀：通断高压天然气通气管路，高压电磁阀由ECU控制。

高压减压阀：将来自高压储气钢瓶的压缩天然气（压力为20~30MPa）降压至工作压力（7~9MPa）。

电控调压器：由ECU根据发动机的工况与状态控制其工作，实现天然气供气量的精确控制。

热交换器：引入发动机冷却液，并通过热传导的方式将冷却液的热量传递给天然气，用以提高天然气的温度，避免温度过低的天然气结晶而影响正常供气。一、液化石油气的特性第三节液化石油气汽车

1.液化石油气的成份主要成份：液化石油气（LiquefiedPetroleumGas，简称LPG）的主要成份是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯以及少量不易液化的乙烯和少量不易气化的戊烷。

液化石油气的来源：石油开采过程中的石油气，炼油厂加工过程中的副产物。

车用LPG的主要成分：主要成分是丙烷和丁烷，与民用液化石油气相比，车用LPG的不同点如下：

1）通过蒸气压来限制不易液化的轻烃(如乙烯)的含量，以保证车用LPG有正常的液化性能；2）通过限制戊烷及以上组分的含量，以保证车用LPG具有良好的燃烧性能；3）通过限制烯烃含量，减少燃烧积炭的生成。一、液化石油气的特性第三节液化石油气汽车

2.液化石油气的主要理化特性

一般特性：

LPG无色、无味、没有毒性，但过量吸入，会对人体中枢产生麻痹作用。密度：在15℃时，液态LPG的密度约为0.55kg/L，而汽油的密度是0.66~0.75kg/L。沸点：丙烷和丁烷的沸点分别为-42.7℃和-0.5℃，因此丙烷和丁烷以气态存在。LPG有较好的挥发性，更容易与空气混合。自燃温度：丙烷和丁烷的自燃温度分别为470℃和365℃，都比汽油高，汽油的自燃温度为220℃理论空燃比：丙烷和丁烷的理论空燃比分别为15.65和15.43，而汽油的理论空燃比为14.7。辛烷值：LPG的辛烷值高于汽油，因而LPG可适应压缩比更高的发动机。二、液化石油气汽车的类型与特点第三节液化石油气汽车

1.液化石油气汽车的类型LPG单燃料发动机汽车：发动机的燃料供给系统专为燃用LPG燃料设计，其结构可确保燃料的有效利用。两用燃料（汽油和LPG）汽车：设有两套燃料供给系统，用选择开关转换，两种燃料不允许同时混用。通常由汽油发动机改装而成。液化石油气-柴油双燃料汽车：液化石油气-柴油双燃料发动机通常的形式是：以喷入少量柴油作为点燃液化石油气与空气混合气的引燃燃料，而把液化石油气作为主要燃料。二、液化石油气汽车的类型与特点第三节液化石油气汽车

2.液化石油气汽车的特点液化石油气汽车的优点如下：

*抗爆性能好

*对环境污染小

*延长发动机使用寿命

*低温启动性好

*使用方便,续驶里程长

*经济性好

*缓解我国汽车燃料（汽油和柴油）短缺的供需矛盾

*降低燃料使用费

*提高发动机的动力性二、液化石油气汽车的类型与特点第三节液化石油气汽车

2.液化石油气汽车的特点液化石油气汽车的缺点如下：

*功率有所下降

*点火所需能量略大

*严寒区使用受限

*减少了行李箱空间与传统的车用燃料（汽油和柴油）相比，液化石油气（LPG）具有优良的理化特性，是公认的清洁燃料，LPG汽车在全世界的应用是目前所有替代能源汽车中最为广泛的。但液化石油气汽车的这些不足，也影响了其更大规模的使用。三、液化石油气汽车燃料供给系统的组成第三节液化石油气汽车

⑴LPG供给系统主要由储气瓶、充气阀、高压电磁阀、减压蒸发器、油气转换开关、混合器、喷嘴等组成，用于液化石油气的随车储存与充装，在发动机工作时，将储气瓶的液化石油气输送到喷嘴，通过喷嘴喷射的方式向发动机输送燃料。三、液化石油气汽车燃料供给系统的组成第三节液化石油气汽车

⑵电子控制系统由相应的传感器、控制器和执行器组成，其作用是根据发动机的工况与状态，通过执行器实现LPG定时定量的控制。三、液化石油气汽车燃料供给系统的工作原理第三节液化石油气汽车

⑴LPG加注过程将加气站的加气枪和LPG充气阀连接，打开加气枪加气开关，LPG经加气枪、充气阀、加气管路、组合阀充入LPG钢瓶。

充液时不能充满，当钢瓶内的LPG液面达到钢瓶容积80%的位置时，组合阀上的限充装置会自动切断LPG进气通道，加气枪加气开关自动跳开，LPG充注完成。三、液化石油气汽车燃料供给系统的工作原理第三节液化石油气汽车

⑵LPG供气过程将油/气转换开关置于LPG位置，起动发动机，当发动机转速超过转换界限时，LPG截止阀立刻打开，ECU控制汽油供给系统处于停止工作状态。LPG经高压电磁阀进入蒸发减压器，LPG在蒸发减压器中汽化减压后进入混合器，在混合器中与来自空气滤清器的空气混合后进入气缸。三、液化石油气汽车燃料供给系统的工作原理第三节液化石油气汽车

⑶LPG供气闭环控制过程ECU根据氧传感器和发动机转速传感器的信号和设定的控制策略输出占空比控制信号，控制真空电磁阀动作，调节减压蒸发器膜片室的压力，以控制减压蒸发器的出口压力及供气量，从而实现LPG供气的闭环控制，将进入发动机气缸的混合气浓度控制在理论空燃比附近。三、液化石油气汽车燃料供给系统的工作原理第三节液化石油气汽车

⑷汽油供气过程将油/气转换开关置于“油”位置，ECU使汽油供给系统通电工作，LPG电磁截止阀处于关闭状态，汽油供给系统正常工作，此时发动机的工作状态如同电喷汽油发动机。一、氢气汽车氢能的转化方式第四节氢气汽车氢气汽车（HydrogenInternalCombustionEngineVehicle简称HICEV）：和燃料电池电动汽车一样，都是以氢气为燃料的氢能汽车，但与燃料电池电动汽车不同的是，氢气汽车是通过氢气的燃烧来获得动力。氢气汽车氢能的转化方式一、氢气的特点第四节氢气汽车

1.氢燃料的优点

*氢的资源丰富

*排污小，氢气与石化燃料不同，它不含碳

*燃烧的热值高，高于所有化石燃料和生物质燃料

*热效率高，比汽油机高15%~50%

*燃烧稳定、充分，可燃比非常高，达4%~75%

*辛烷值高，达130

*点火能量低，不到汽油最低点火能量的1/10

*沸点低，约为-253℃

*稀燃能力强，可在稀混合气下稳定工作一、氢气的特点第四节氢气汽车

2.氢燃料的不足

*存储较为困难

*制取成本高

*易燃

*氢脆，锰钢、镍钢以及其他高强度钢容易发生氢脆。二、氢气汽车的类型第四节氢气汽车1.按氢气的储存方式分类

高压压缩式：将氢气通过高压压缩的方式储存在高压储气瓶中，以使能够达到足够的储量。液态式：通过降温的方法，使氢液化。液态氢需要储存在隔热性能很好的容器中。吸附式：用储氢合金在一定的压力下吸附氢。二、氢气汽车的类型第四节氢气汽车2.按氢发动机混合气形成的方式不同分类

外部混合式氢发动机：即缸外喷射式氢发动机，氢气用喷氢器喷射在进气通道中，与进入的空气混合形成可燃混合气后，再进入气缸。

内部混合式氢发动机：即缸内喷射式氢发动机，氢气用喷氢器直接喷射在气缸内部，与已经进入气缸的空气混合，形成可燃混合气。

内外接合式氢发动机：采用缸内喷射与进气管喷射相结合的方式喷氢，即少量的氢和少量的空气在进气管混合后进入气缸，其余大部分氢气在压缩终了时喷射在气缸内。二、氢气汽车的类型第四节氢气汽车3.按燃料的组成与工作方式分类纯氢汽车：氢是汽车发动机的唯一燃料，这种汽车发动机通常需要根据氢的物理化学特性进行专门的设计。

氢—汽油两用燃料汽车：发动机通常是在原汽油发动机的基础上，通过增设氢气供给系统改造而成。

氢—柴油两用燃料汽车：发动机通常是在原柴油发动机的基础上增设一套氢气供给系统改造而成。三、氢气汽车的组成与工作原理第四节氢气汽车1.氢气汽车氢气供给系统组成

氢气汽车其氢气供给系统组成：主要由氢气瓶、过滤器、高压电磁阀、减压阀、压力表、氢气流量计量装置、氢气喷射器等。过滤器ECU高压电磁阀减压阀储氢罐各传感器信号压力表压力表氢喷射器排气道飞轮进气道输出信号三、氢气汽车的组成与工作原理第四节氢气汽车2.氢气汽车基本工作原理

氢供给过程：高压电磁阀打开，从储氢罐出来的氢气经过滤器过滤后，通过高压电磁阀到减压阀，经减压阀减压后进入氢气喷射器。过滤器ECU高压电磁阀减压阀储氢罐各传感器信号压力表压力表氢喷射器排气道飞轮进气道输出信号供氢量控制原理：ECU根据相关传感器信号和设定的控制程序输出控制信号，控制氢气喷射器定时定量地将气态氢气喷入进气管或气缸内，与空气混合形成可燃混合气三、氢气汽车的组成与工作原理第四节氢气汽车3.氢气发动机由于氢的性能特点与汽油和柴油有较大的差别，为了能使氢发动机能正常工作，并发挥出氢燃料的优势，通常要采取一些措施：三、氢气汽车的组成与工作原理第四节氢气汽车3.氢气发动机

1）改进喷氢器的密封圈及体积大小，提高喷氢器偶件的精度，以解决氢气密度低、粘度小不容易密封的问题。⑴氢供给系统2）喷氢器采用更高的喷射压力，以提高其动态响应性能。三、氢气汽车的组成与工作原理第四节氢气汽车3.氢气发动机气态氢的能量体积密度小，因而采用高效增压系统匹配稀薄燃烧技术，以提高氢气发动机的功率和效率。⑵增压系统三、氢气汽车的组成与工作原理第四节氢气汽车3.氢气发动机

1）对活塞、活塞环、连杆等部件进行强化，对气缸盖、气缸体等部件的散热性能进行优化，以适应氢气发动机缸内燃烧的高温和高压。⑶发动机本体零部件

2）气门与气门座采用特殊硬化的材料，以弥补氢相对于汽油或柴油润滑性能下降的不足。三、氢气汽车的组成与工作原理第四节氢气汽车3.氢气发动机1）采用热值偏高（冷型）火花塞、以抑制早燃。2）采用双火花塞点火，以适应稀薄燃烧。3）火花塞采用铱金材料，以提高其使用寿命。4）采用独立式点火方式，且将各点火线圈与火花塞组成一体。⑷点火系统三、氢气汽车的组成与工作原理第四节氢气汽车3.氢气发动机氢发动机的缸体及其他一些金属部件的材料选用奥氏体不锈钢、无氧铜或铜合金、铝或铝合金等，以避免材料选用不当，导致在发动机工作中相关部件因强度下降而失效。⑸发动机材料一、甲醇燃料汽车第五节其他代用燃料汽车1.甲醇的特性甲醇是结构最为简单的饱和一元醇，分子量为32.04，沸点为64.7℃，是无色有酒精气味且易挥发的液体，可混合溶于水、醇、醚等多种有机溶剂，遇热、明火或气化剂易燃烧。项目汽油甲醇乙醇分子式C4~C12烃CH3OHC2H5OH密度/(g/cm3,20℃时)0.69~0.800.79120.789气味汽油气味轻微酒精气味，有毒酒精气味热值/(kJ/kg)443902010027370闪点/℃-4311.112.8含氧量（W%）05035汽化潜热/(kJ/kg)3491101913辛烷值（RON/MON）80~97/70~80122/93121/97自燃点/℃495464423着火极限（V%）1.4~7.66.7~36.04.3~19.0一、甲醇燃料汽车第五节其他代用燃料汽车2.甲醇燃料占比对汽车性能的影响甲醇燃料占比的表示方式：燃料中甲醇掺比是容积比，以“M”表示。甲醇燃料汽车分类：根据甲醇掺混的比例不同，可分为低中比例甲醇燃料汽车和全甲醇燃料汽车两大类。⑴低中比例甲醇燃料汽车甲醇掺混比例不大于50%的甲醇燃料汽车，通常有M3、M5、M10、M15、M30、M40、M50几种掺混比例。⑵全甲醇燃料汽车是指使用甲醇M85、M100类型甲醇燃料的汽车。特性低比例掺混中比例掺混高比例掺混纯甲醇M3、M5、M10、M15M30、M40、M50M85M100燃油经济性一般中良优适应性材料良差良优低温起动性良中差差低温排放良差差优一、甲醇燃料汽车第五节其他代用燃料汽车3.甲醇燃料汽车的优点⑴甲醇燃料汽车降低了汽车排放⑵甲醇燃料汽车的热效率高甲醇是含氧燃料，含碳量比汽油低，燃烧过程有自供氧效应，故在内燃机中燃烧较为均匀，局部缺氧概率低，CO、HC和炭粒产生量较少。

1）甲醇的辛烷值比汽油高

2）甲醇燃料的燃烧速度和火焰的传播速度比汽油快3）甲醇的汽化潜热比汽油高2倍多4）甲醇的着火燃烧浓度界限比汽油的相应范围要宽得多，因而比汽油更容易实现稀燃。5）可将点火提前角和喷油提前角调整至最佳值，从而可使发动机获得更高的热效率和更大的功率。一、甲醇燃料汽车第五节其他代用燃料汽车4.甲醇燃料汽车的问题及应对的措施⑴腐蚀性问题甲醇及燃烧反应物对金属均有腐蚀性。⑵溶胀性问题甲醇对发动机上的弹性胶体、密封件等有不同程度的溶胀作用。⑶冷起动问题甲醇甲醇的沸点高，汽化潜热是汽油的2倍多，容易导致冷起动困难。⑷非常规排放物问题甲醇燃烧时会产生甲醛、甲酸等化合物，这些污染物要比汽油燃烧的排放量大。⑸甲醇和汽油的互溶性问题

与汽油的互溶性差，甲醇和汽油混合物会产生分层现象。

⑹甲醇汽油的溶水性问题甲醇与水可无限互溶，水分的存在会加剧甲醇和汽油混合物分层。⑺甲醇汽油的高温气阻问题甲醇的沸程单一，甲醇汽油中如果甲醇的掺混比例较大，原汽油的馏程曲线就会严重偏离，在供油管路中容易汽化而造成气阻。一、甲醇燃料汽车第五节其他代用燃料汽车5.甲醇燃料汽车发动机的调整⑴压缩比的调整⑵改善燃油分配均匀性及供油特性甲醇燃料汽车发动机需要针对甲醇的理化特性对发动机进行适当的调整：⑶混合气空燃比的调整⑷火花塞及点火时间的选择一、甲醇燃料汽车第五节其他代用燃料汽车6.甲醇燃料汽车燃料供给系统的组成甲醇燃料汽车燃料供给系统部件与汽油机相比，有如下不同：

⑴油箱甲醇燃料汽车的油箱采用与甲醇相容的材料制成，比如，不锈钢、钝化或阳极氧化处理的铝合金、氟化高密度聚乙烯、氟丁橡胶或其他与甲醇相容的合成橡胶、纤维加强塑料等；甲醇燃料汽车的油箱容积需要更大一些。一、甲醇燃料汽车第五节其他代用燃料汽车6.甲醇燃料汽车燃料供给系统的组成甲醇燃料汽车燃料供给系统部件与汽油机相比，有如下不同：

⑵燃油泵的润滑由于甲醇燃料的润滑性差，因而需要向燃油泵提供专用的润滑，或在甲醇燃料中加入0.5%~1%（容积比）的蓖麻油。一、甲醇燃料汽车第五节其他代用燃料汽车6.甲醇燃料汽车燃料供给系统的组成甲醇燃料汽车燃料供给系统部件与汽油机相比，有如下不同：⑶燃料切换控制器两用甲醇燃料汽车需设有燃料切换控制器，用以转换燃料供给模式。燃料切换控制器还应具有智能改变发动机点火系统参数的功能，以保障在使用不同燃料时，发动机气缸内都能充分燃烧。一、甲醇燃料汽车第五节其他代用燃料汽车6.甲醇燃料汽车燃料供给系统的组成甲醇燃料汽车燃料供给系统部件与汽油机相比，有如下不同：⑷喷油器喷油器的结构原理与汽油发动机相似，但材料会有所不同。比如，喷油器是由不锈钢制成的，各个密封件的材料是氟化橡胶，小型甲醇过滤器是用能与甲醇相容的金属粉末烧结而成的，其孔很小。二、乙醇燃料汽车第五节其他代用燃料汽车1.乙醇的特性乙醇也是无色、透明、具有特殊香味的易挥发液体，密度比水小，能与水以任意比互溶。用作燃料时的理化特性：

乙醇的来源：可用植物制取，是一种资源丰富的可再生的生物质燃料。二、乙醇燃料汽车第五节其他代用燃料汽车2.乙醇燃料占比对汽车性能的影响乙醇燃料占比的表示方式：燃料中乙醇掺比是容积比，以“E”表示。燃料中乙醇占15%，可用E15表示。

对发动机冷机起动的影响:乙醇因缺少高挥发性成分，汽化潜热高,对发动机冷机起动不利。

对汽车排放的影响:

CO和HC排放明显低于汽油,对NOx排放无影响。

对发动机抗爆性的影响:掺混的乙醇比例越大，混合燃料的辛烷值也越大。

对着火性的影响:

乙醇的着火性较差，其十六烷值只有8，因此，乙醇燃料用于压燃式发动机难度较大。对混合气浓度的影响:乙醇的着火极限范围比汽油宽，可在较稀薄混合气的状态下正常燃烧。二、乙醇燃料汽车第五节其他代用燃料汽车3.乙醇燃料在汽车上的应用方式⑴低掺烧方式低比例掺混的乙醇汽油燃料，原汽油发动机不需大调整或不作任何改动。实际应用广泛。

⑵中、高掺烧方式在汽油中掺入中比例或高比例乙醇，如E20、E40、E50、E60、E80、E85等。需要对发动机可燃混合气的空燃比、点火提前角进行调整。⑶纯乙醇方式即燃料100%是乙醇，可用E100表示。目前，这种乙醇燃料应用方式还处于试验研究阶段。

⑷变性燃料方式是指乙醇脱水后，再添加变性剂而生成的乙醇，这也是在试验研究阶段。

⑸灵活燃烧方式（FFV）即可以使用乙醇汽油比例混合的燃料，也可以使用常规汽油的汽车。二、乙醇燃料汽车第五节其他代用燃料汽车4.乙醇燃料汽车的性能特点

⑴降低了排放CO、HC和NOx总的含量比汽油机降低了30%~50%。

⑵燃料来源广、成本低可再的生物质资源。

⑶发动机的热效率高辛烷高，抗爆性，可增大发动机，压缩比，从而提高了发动机的热效率。

⑷汽车油耗有所增加由于乙醇的热值比于汽油低。

⑸冷起动性能差乙醇的汽化潜热大，蒸发时吸热量大，冷机起动时，会使混合气的温度过低而引发混合气雾化质量差，发动机不容易着火。

⑹容易产生气阻乙醇与甲醇一样，在燃料供给管路中容易汽化，造成气阻。⑺发动机的磨损较大由于乙醇是一种有机溶剂，会加剧发动机相关零部件的磨损。⑻对人体有害乙醇对人体中枢神经有抑制作用。三、二甲醚燃料汽车第五节其他代用燃料汽车1.二甲醚的特性

二甲醚又称本醚、甲醚（Dimethylether,

DME），是二分子甲醇脱水缩合的衍生物，常温常压下为无色、有轻微醚香味、无毒气体或压缩液体。项目内容项目内容分子式C2H6O颜色与气味无色、轻微醚香分子量46.07溶解性溶于水、汽油密度（g/cm3,20℃时）0.67汽化潜热/(kJ/kg)467沸点/℃-24.9十六烷值55~66闪点/℃-41.4低热值/(kJ/kg)28.43

二甲醚的理化特性三、二甲醚燃料汽车第五节其他代用燃料汽车2.二甲醚燃料汽车的应用与特点

二甲醚的十六烷值高，使用二甲醚的柴油汽车，在不改变原车结构和使用性能的基础上，只需加装一套供气转换装置，就可既能烧油又能烧气的双燃料汽车。⑴二甲醚在汽车上应用⑵二甲醚燃料汽车的优点二甲醚燃料汽车效率提高、排放降和噪声降低，且二甲醚资源较为丰富，对人体无毒。⑶二甲醚燃料汽车的不足

1）二甲醚的生产成本还较高。2）二甲醚生产技术上（特别是分离和提纯技术）还需要进一步提高。3）在使用上还存在着储气瓶占用空间大、携带不便、润滑性较差，以及二氧化碳排放。三、二甲醚燃料汽车第五节其他代用燃料汽车3.二甲醚燃料汽车燃料供给系统组成与工作原理⑴二甲醚燃料汽车燃料供给系统基本组成基本组成:主要由二甲醚罐、输油泵、滤清器、压力表、蓄能器、喷油泵、喷油器、冷却器和各种阀门等组成。其工作原理同类型的柴油机燃料供给系统基本相同三、二甲醚燃料汽车第五节其他代用燃料汽车3.二甲醚燃料汽车燃料供给系统组成与工作原理⑵二甲醚燃料汽车燃料供给系统的不同点

采用加压的专用储存罐:

二甲醚常温下为气态，需要在5个大气压下液化，因而必须用专门的二甲醚罐储存。

加大了燃料循环供油量:

二甲醚的低热值只有柴油的70%，为能达到原柴油机的动力水平，就需要增大二甲醚发动机每个工作循环的供油量。

二甲醚燃料中需添加润滑剂:二甲醚的黏度较低，不具有柴油的润滑效果。

必须高度重视燃料供给系统的密封性：原因是如下：*二甲醚的黏度比柴油低。*一些弹塑性密封件长期暴露在二甲醚中会使其密封性能变差，并逐渐腐蚀剥落，最终导致二甲醚燃料泄漏。*二甲醚的爆炸极限范围比较宽（3.4%~17%），如果有二甲醚逸出，极易引发严重后果。四、生物柴油汽车第五节其他代用燃料汽车1.生物柴油的定义及意义⑴生物柴油的定义

是指植物油（如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等）、动物油（如鱼油、猪油、牛油、羊油等）、废弃油脂或微生物油脂与甲醇或乙醇经酯转化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。⑵生物柴油的意义

生物柴油具有环保性能好、发动机起动性能好、燃烧性能好，原料来源广泛、可再生等特性。是典型可再生的“绿色能源”第五节其他代用燃料汽车2.生物柴油的优势

⑴点火性能佳点火性能优于石化柴油。

⑵燃烧更充分生物柴油含氧量高于石化柴油，可达11%。

⑶对机件有润滑作用生物柴油较柴油的运动黏度稍高。

⑷通用性好无需改动柴油机，可直接添加使用。

⑸安全可靠闪点较石化柴油高，有利于安全储运和使用。

⑹节能降耗生物柴油本身即为燃料，以一定比例与石化柴油混合使用可以降低油耗，提高动力性能。⑺气候适应性强生物柴油由于不含石蜡，低温流动性较好，适用区域广泛。⑻功用多不仅可作燃油又可作为添加剂促进燃烧效果。四、生物柴油汽车⑼具有优良的环保特性生物柴油中硫含量低，不含会对环境造成污染的芳香烃。⑽制备技术成熟生物柴油由动植物油脂及废烹调油转化的技术已基本成熟，不需要复杂的设备。第五节其他代用燃料汽车3.生物柴油的不足

1）生物柴油的价格比柴油高因而生物柴油汽车的使用成本要高于普通的柴油车。

2）生物柴油大量生产时，原料的供应还需要有足够的保障。如果用食用植物油作原料，会加剧我国土地资源不足的矛盾；如果用野生植物油，则还有待于开发；如果用废烹调油，则需要建立收购的网络系统。3）生物柴油发动机的优化控制还有待完善。四、生物柴油汽车第六节太阳能汽车1.太阳能汽车的定义及意义太阳能汽车的定义：太阳能汽车是指靠太阳能来驱动的汽车。一、太阳能汽车概述太阳能汽车的意义：相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。第六节太阳能汽车2.太阳能汽车的形式⑴太阳能用作汽车驱动力一、太阳能汽车概述

完全用太阳能替代传统燃油汽车的发动机，由太阳能提供汽车的驱动力，这种太阳能汽车实际上就是电源为太阳电池的电动汽车。与传统的燃油汽车相比，无论在外观还是运行原理上都有很大的不同。第六节太阳能汽车2.太阳能汽车的形式⑵太阳能用作汽车辅助能源一、太阳能汽车概述太阳能和其它能量混合驱动汽车，太阳能用作辅助能源。

太阳能+发动机：通常电动机用于低速行驶，当车速上升到设定的速度以后，汽油发动机起动，由发动机驱动车辆行驶。

太阳能+蓄电池：通常是太阳能向蓄电池充电，延长蓄电池续驶里程。第六节太阳能汽车3.太阳能汽车的特点⑴太阳能汽车的优点一、太阳能汽车概述

1）以太阳能为主要驱动来源的太阳能汽车不会污染环境，太阳能汽车是真正的零排放汽车。2）太阳能是“取之不尽，用之不竭”的清洁能源。

3）太阳能汽车结构简单，没有复杂的内燃机和机械传动装置⑵太阳能汽车的不足

1）太阳能的利用受气候和环境的影响，续驶里程短。需要配置其它的动力源才能保持其正常行驶。2）车上能安装太阳电池板地方有限，太阳电池功率密度小，不能满足汽车大负荷行驶工况的功率需求。

3）太阳电池的成本高，使得太阳能汽车的使用成本也高。第六节太阳能汽车1.太阳能汽车动力系统的基本组成二、太阳能汽车的基本组成与工作原理太阳能汽车动力系统一般由太阳电池组、向日自动跟踪器（部分太阳能汽车上使用）、驱动系统、控制器等组成。⑴太阳电池组单体电池也称光电池，其组成与工作原理如右图所示

光电池原理：当光线照射PN结时，产生电子和空穴，在PN结内电场En的作用下，光生载流子产生漂移运动。P区的光生电子被移向N区，空穴留在了P区，从而使P区带正电荷，N区带负电荷，形成电位差。第六节太阳能汽车1.太阳能汽车动力系统的基本组成二、太阳能汽车的基本组成与工作原理太阳能汽车动力系统一般由太阳电池组、向日自动跟踪器（部分太阳能汽车上使用）、驱动系统、控制器等组成。⑴太阳电池组由一定数量的单体电池串联或并联组成电池方阵

太阳能电池板的组成：太阳电池的电流大小与太阳光照射的强度、太阳电池被照射的面积成正比。车用太阳电池板是由很多太阳电池排列组合而成。第六节太阳能汽车1.太阳能汽车动力系统的基本组成二、太阳能汽车的基本组成与工作原理⑵向日自动跟踪器电池板方向可调的太阳能汽车配置了向日自动跟踪器，可使太阳电池板像向日葵一样，受光面始终处于迎着太阳的位置。⑶驱动系统与纯电动汽车相似，除有刷直流电动机外，其它电动机都可用作驱动电动机。太阳能汽车为了简化机械结构、减轻重量，通常选用无差速器型和电动轮型的驱动方式。⑷控制器太阳能汽车配置的控制器其控制功能与纯电动汽车的也相似。太阳电池板方向可调的太阳能汽车，其控制器还具有太阳电池板位置控制功能。第六节太阳能汽车2.太阳能汽车的复合电源组成二、太阳能汽车的基本组成与工作原理⑴太阳能为主型式以太阳电池为主要的动力源，汽车行驶所需的驱动能量主要来自太阳电池，蓄电池作为辅助电源，其作用是：1）阴雨天气、室内或隧道等没有阳光时承担供电，以使车辆在没有太阳能可用情况下能继续保持行驶功能。2）汽车在大负荷行驶工况时协助供电，以弥补太阳电池电功率的不足。第六节太阳能汽车2.太阳能汽车的复合电源组成二、太阳能汽车的基本组成与工作原理⑵蓄电池为主形式以蓄电池为主要动力源的太阳能汽车，以蓄电池为主要电源，太阳电池作为辅助电源，其主要作用是将太阳能转换为电能，用来对蓄电池充电，以延长续驶里程。第六节太阳能汽车3.太阳能汽车的工作原理二、太阳能汽车的基本组成与工作原理⑴太阳能驱动模式在阳光充足，车辆正常行驶工况，由太阳电池向电动机提供车辆正常行驶所需电能，电动机产生电磁转矩驱动车辆正常行驶。这时的功率流为：太阳电池输出电流，经DC/DC直流变压，再经DC/AC直流/交流逆变，输入电动机。第六节太阳能汽车3.太阳能汽车的工作原理二、太阳能汽车的基本组成与工作原理⑵蓄电池驱动模式在车库、隧道等场地或阴雨天行驶时，由蓄电池向电动机提供车辆行驶所需的电能，使车辆在无阳光照射的情况下能保持行驶。这时的功率流为：蓄电池输出电流，经DC/AC直流/交流逆变，输入电动机。第六节太阳能汽车3.太阳能汽车的工作原理二、太阳能汽车的基本组成与工作原理⑶太阳能与蓄电池联合驱动模式车辆在加速、高速或爬坡等大负荷行驶工况，太阳电池的功率不足时，EMS通过DC/DC控制蓄电池协助供电。此时，太阳电池和蓄电池同时向电动机提供电能。第六节太阳能汽车3.太阳能汽车的工作原理二、太阳能汽车的基本组成与工作原理⑷太阳能驱动与充电模式车辆低负荷工况行驶，阳光充足，蓄电池SOC又很低时，太阳电池在向电动机供电同时，向蓄电池充电。此时的功率流为：太阳电池输出电流，通过DC/DC直流变压后向蓄电池输出充电电流；通过DC/AC向电动机输出驱动电流。第六节太阳能汽车3.太阳能汽车的工作原理二、太阳能汽车的基本组成与工作原理⑸太阳能充电模式车辆停驶中，阳光充足，而蓄电池SOC较低时，EMS通过控制DC/DC，使太阳