新能源汽车技术 第 1 页,第7章 其他新能源汽车,7.1 天然气汽车 7.2 液化石油气汽车 7.3 甲醇燃料汽车 7.4 乙醇燃料汽车 7.5二甲醚燃料汽车 7.6氢燃料汽车 7.7太阳能汽车,新能源汽车技术 第 2 页,7.1.1天然气汽车的分类与特点,1.天然气汽车的分类 天然气汽车是指以天然气作为燃料的汽车。 按照所使用天然气燃料状态的不同，天然气汽车可以分为 （1）压缩天然气汽车（CNGV） （2）液化天然气汽车（LNGV） 压缩天然气是指压缩到20.724.8MPa的天然气，储存在车载高压气瓶中。 液化天然气是指常压下、温度为-162度的液体天然气，储存于车载绝热气瓶中。,新能源汽车技术 第 3 页,1.天然气汽车的分类,按照燃料使用状况的不同，天然气汽车可分为 （1）专用燃料天然气汽车； （2）两用燃料天然气汽车； （3）双燃料天然气汽车。专用燃料天然气汽车是指发动机只使用天然气作为燃料；两用燃料天然气汽车是指既可以使用天然气也可以使用汽油作为燃料；双燃料天然气汽车是指可以同时使用液体燃料和天然气。,新能源汽车技术 第 4 页,2.天然气汽车的特点,天然气汽车与燃油汽车相比，具有以下优点： （1）经济性好 （2）排放性好 （3）噪音低 （4）安全性好 （5）节约维修费用 （6）冬季起动性好,新能源汽车技术 第 5 页,2.天然气汽车的特点,天然气汽车与燃油汽车相比，具有以下缺点： （1）汽车动力性降低 （2）行驶距离短 （3）供气体系建设有难度 （4）贮气瓶占用空间较大，携带不便 （5）汽车用户的初始投资较大,新能源汽车技术 第 6 页,7.1.2 天然气汽车的结构与原理,天然气汽车与普通燃油汽车相比，在结构上主要增加了燃气供给系统。天燃气供给系统由储气部件、供气部件、控制部件和燃料转换部件组成。图8.1是某国产汽油/天然气两用燃料汽车的混合器式闭环控制天然气供给系统示意图。,新能源汽车技术 第 7 页,7.1.2 天然气汽车的结构与原理,图7.1 混合器式闭环控制天然气供给系统,新能源汽车技术 第 8 页,7.1.2 天然气汽车的结构与原理,1汽油箱；2油位传感器；3汽油表；4汽油滤清器；5电动汽油泵；6车用气瓶；7充气阀； 8过滤器；9手动截止阀；10天然气电磁阀；11高压表；12安全阀；13低压表； 14减压调节器；15步进电机；16混合器；17化油器；18压力显示器； 19压力传感器；20发动机转速传感器；21氧传感器；22发动机排气管； 23三元催化转换器；24电控单元；25汽油/天然气转换开关,新能源汽车技术 第 9 页,7.1.2 天然气汽车的结构与原理,燃气供给系统的主要部件有： 1气瓶天然气气瓶是天然气汽车的主要设备之一。气瓶的设置和生产都由严格的标准控制。天然气车用气瓶可以分为四类： 1）全金属气瓶，材料是钢或铝； 2）采用金属内衬，外面用纤维环状缠绕； 3）采用薄金属内衬，外面用纤维完全缠绕； 4）由非金属材料制成，例如玻璃纤维和碳纤维。,新能源汽车技术 第 10 页,7.1.2 天然气汽车的结构与原理,2减压调节阀 由于气瓶内的天然气压力随着燃料的消耗不断变化，因此要保持稳定的天然气和空气的混合比例，必须装减压调节器。减压调节器可以保证在气瓶内的压力发生变化时进入混合器的天然气压力基本保持不变。减压调节器将气瓶内天然气的压力由20 MPa减为负压，其真空度为4969kPa，一般需经过三次减压。,新能源汽车技术 第 11 页,7.1.2 天然气汽车的结构与原理,3混合器混合器的作用是将空气和天然气按一定比例混合，形成一定浓度的可燃混合气。比例调节式混合器的工作原理是利用进气管真空度同时控制空气和天然气通道的通过面积，以控制混合气的空燃比。4手动截止阀我国汽车行业标准规定，天然气汽车应安装手动截止阀。当天然气汽车在充气、修理、入库停车时，用其截断气瓶到减压调节阀之间的天然气通路。,新能源汽车技术 第 12 页,7.1.2 天然气汽车的结构与原理,5汽油/天然气转换开关汽油/天然气转换开关有三个位置，即“油”、“气”、“中”。当转换开关置于“油”位置时，接通电动汽油泵电路；当转换开关置于“气”位置时，接通天然气电磁阀电路；当转换开关置于“中”位置时，不接通两者之中任何一个电路。 6电控单元电控单元根据氧传感器21和发动机转速传感器20的信号，通过调节步进电机伺服阀的行程来改变减压调节器至混合器之间的低压通道通过面积，以控制天然气的流量。,新能源汽车技术 第 13 页,7.1.2 天然气汽车的结构与原理,燃气供给系统的工作原理：当使用天然气作燃料时，手动截止阀打开，驾驶员将汽油/天然气转换开关25置于“气”位置，电控单元24向天然气电磁阀10通电，电磁阀开启。车用气瓶6内的天然气经充气阀7、过滤器8、手动截止阀9和电磁阀进入减压器14。天然气在减压调节器内降压，低压的天然气经步进电机15控制的低压通道进入混合器16。在混合器中天然气和空气混合后进入气缸燃烧。,新能源汽车技术 第 14 页,7.1.2 天然气汽车的结构与原理,图7.2 电控天然气供给系统,新能源汽车技术 第 15 页,7.1.2 天然气汽车的结构与原理,1充装阀；2车用气瓶；3输出阀；4压力表；5天然气电磁阀；6气量显示器； 7减压调节器；8天然气喷射器；9进气歧管；10喷油器；11油压调节器； 12燃烧分配器；13汽油电磁阀；14汽油泵；15汽油箱,新能源汽车技术 第 16 页,7.1.2 天然气汽车的结构与原理,电控单元根据来自各种传感器和开关（包括曲轴位置、节气门开度、进气压力、进气温度、汽油/天然气转化开关、减压调节器后的天然气压力、天然气温度和氧传感器等）的信号，利用其内存储的软件进行运算、判断和处理后，向天然气喷射器发出适时启闭的指令。天然气喷射器的结构及工作原理与电控汽油喷射系统的喷射器类似。在减压调节器后的天然气压力稳定的条件下，喷气量与喷射器开启的持续时间成正比，而后者由电控单元控制。,新能源汽车技术 第 17 页,7.1.3 天然气汽车发展现状及趋势,近年来，天然气汽车在全球发展很快，在应用与运营方面比较成功。有关专家认为天然气汽车是目前最具有推广价值的低污染汽车，尤其适合于城市公共交通和出租汽车使用。目前，它已在世界上得到广泛应用。根据最新资料显示，截止2007年2月，全世界超过65个国家推广使用天然气汽车，约有610万辆天然气汽车在运行，其中中国约有12.7万辆天然气汽车。到2020年，预计全球将有6500万辆汽车使用天然气作为动力，占全球汽车保有量的8。保有量排在前10位的天然气汽车国家见表7-1。,新能源汽车技术 第 18 页,7.1.3 天然气汽车发展现状及趋势,表7-1 世界十大天然气汽车国家（截至2007年2月）,新能源汽车技术 第 19 页,7.1.3 天然气汽车发展现状及趋势,图7.4 奔驰B170 NGT天然气汽车,新能源汽车技术 第 20 页,7.1.3 天然气汽车发展现状及趋势,图7.5 通用CAPTIVA 天然气汽车,新能源汽车技术 第 21 页,7.1.3 天然气汽车发展现状及趋势,图7.8 比亚迪F3天然气双燃料汽车,新能源汽车技术 第 22 页,7.2.1 液化石油气汽车的特点,以液化石油气为燃料的汽车称为液化石油气汽车。 液化石油气汽车与燃油汽车相比，具有以下优点： （1）减少污染 （2）有较好的抗爆性 （3）使用性能好 （4）低温启动性好 （5）经济性好 （6）安全性好,新能源汽车技术 第 23 页,7.2.1 液化石油气汽车的特点,液化石油气汽车与燃油汽车相比，具有以下缺点： （1）改装后的液化石油气汽车动力性有所下降； （2）在天气冷的地方，冬天气温低于0度时使用会经常出现汽车打火不成的问题； （3）相同气缸容量的汽车，液化石油气车可行的里程较用汽油的车短14%， 要充气的次数较密； （4）汽车以双燃料方式并存时，整车成本较高； （5）因为液化石油气汽车的充气站仍未普遍，若要远行，离开市区的地方便有不能补充燃料的问题，在内燃机上的应有将会受到限制。,新能源汽车技术 第 24 页,7.2.2 液化石油气汽车的结构与原理,图7.9 混合器式闭环控制液化石油气供给系统,新能源汽车技术 第 25 页,7.2.2 液化石油气汽车的结构与原理,1汽油箱；2油位传感器；3汽油滤清器；4电动汽油；5汽油表；6辅助液面显示器；7气瓶；8集成阀；9LPG电磁阀；10蒸发调压器；11混合器；12真空电磁阀；13汽油/LPG转换开关；14节气门位置传感器；15发动机转速传感器；16电控单元；17氧传感器；18三元催化转化器；19发动机排气管,新能源汽车技术 第 26 页,7.2.2 液化石油气汽车的结构与原理,LPG供给系统的混合器，其结构及工作原理与CNG供给系统的混合器相同。 气瓶附件包括各种阀门和液面计等。在轿车用气瓶上，多将这些附件集成一体构成集成阀，它具有限量充装、储量显示、出液、手动截止和安全防护等多项功能。在气瓶充液时，当LPG达到气瓶容积的80%时，集成阀内的限量充装阀自动关闭，停止充液。利用集成阀内的液面计指示气瓶内LPG的储量。集成阀上装有安全阀，该阀能在2.50.2MPa的压力下自动开启放气。另外，在出液口还装有一个安全阀，当发生供气管路破裂而有大量LPG泄漏时，只要该阀两侧的压力差超过0.1MPa，该阀就自动关闭出液口。,新能源汽车技术 第 27 页,7.2.2 液化石油气汽车的结构与原理,当汽油/LPG转换开关13置于LPG位置时，LPG从气瓶7流入蒸发调压器，并在其中蒸发减压，然后进入混合器11，在混合器中与空气混合后进入发动机气缸燃烧。电控单元根据氧传感器17和发动机转速传感器15的信号，通过改变通向真空电磁阀12的脉冲信号占空比来调节蒸发调压器10膜片室的压力，以控制蒸发调压器的输出压力和供气量，从而实现供气量的闭环控制。充装液化石油气的充装口设在气瓶上方，充液时气瓶不能充满，当充装到气瓶容积的80%时，限量充装阀自动关闭充装口。限量充装阀、手动截止阀、液位计、安全阀以及出液限流阀等附件全部集成在一个集成阀8中。,新能源汽车技术 第 28 页,7.2.3 液化石油气汽车的发展现状及趋势,图7.11 宝马液化石油气跑车,新能源汽车技术 第 29 页,7.2.3 液化石油气汽车的发展现状及趋势,中国的LPG汽车技术发展虽然较快，但仍处于较低的水平。目前我国液化石油气汽车主要应用在城市公交和出租车。广州市经过8年不懈努力，2007年广州市公交系统在全国率先基本完成LPG(液化石油气)改造，公交车告别了“黑尾巴”现象，尾气污染物排放大幅降低。广州市6400台公交车和1.6万台出租车使用上了清洁环保的LPG，这个数字分别占到公交、出租车总数的80%和100% 广州不仅成为全球LPG公交车保有量最多的城市，也是目前国内“清洁能源替代”唯一获得成功的城市。,新能源汽车技术 第 30 页,7.2.3 液化石油气汽车的发展现状及趋势,图7.12 别克凯越汽油/液化石油气双燃料汽车,新能源汽车技术 第 31 页,7.3.1 甲醇燃料汽车的定义与特点,甲醇燃料汽车的定义 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。掺烧是指将甲醇以不同的比例（如M10、M15、M30等）掺入汽油中，作为发动机的燃料，一般称为甲醇汽油；纯甲醇替代是指将高比例甲醇（如M85、M100）直接用作汽车燃料。,新能源汽车技术 第 32 页,1.甲醇燃料汽车的定义,甲醇汽油是指把甲醇部分添加在汽油里，用甲醇燃料助溶剂复配的M系列混合燃料。目前我国市场上使用的甲醇汽油主要有M5、M15、M50、M85以及M100等。,