理论教育 典型替代燃料汽车:新能源汽车

典型替代燃料汽车:新能源汽车

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:而在紧急状况下,发动机管理系统可自动将燃料供给切换到汽油模式。因此,在安全性上,途安EcoFuel与普通汽油或柴油车型并无差异。E 200 NGT是奔驰以E级车为基础开发的以压缩天然气和汽油为燃料的双燃料汽车。

典型替代燃料汽车:新能源汽车

1.大众汽车压缩天然气车型:途安TSI EcoFuel

大众途安FSI EcoFucl以天然气作为主要燃料,在进气歧管内装备了天然气喷射装置,并由一根共同的高压轨道提供燃料。动力系统主要为天然气模式设计。而在紧急状况下,发动机管理系统可自动将燃料供给切换到汽油模式。经过改进的发动机控制单元可完美地处理任一种操作模式。

由于采用天然气做燃料,途安TSI EcoFuel的一氧化碳、碳氢及氮氧化合物排放较原型汽油机车型分别降低了80%、73%与80%,温室气体CO2也降低了23%。天然气消耗为4.8kg/100km,燃料成本大大低于汽油。如果只使用天然气做燃料,途安FSI EcoFuel能持续行驶约370km,加上11L汽油容量,最多可行驶520km。

途安TSI EcoFuel燃气汽车,如图4-35所示。

为提高途安EcoFuel乍型的安全性,大众汽车进行了深入而周全的设计:如电磁阀在发动机熄火、汽油模式及车辆发生碰撞时,能自动切断天然气的供应;储气钢瓶的热安全阀流量控制阀设计,避免了管线中不可控制的压力下降;而储气钢瓶中配置的压力阀,可以避免加气时钢瓶中天然气向外倒流等。因此,在安全性上,途安EcoFuel与普通汽油或柴油车型并无差异。

图4-35 途安TSI EcoFuel燃气汽车

大众汽车压缩天然气车型主要参数见表4-1。

表4-1 大众汽车压缩天然气车型主要参数

2.奔驰汽车压缩天然气车型:E 200 NGT

NCT是Natural Gas Technology的英文缩写,是奔驰运用的压缩天然气技术的简称。E 200 NGT是奔驰以E级车为基础开发的以压缩天然气和汽油为燃料的双燃料汽车。它采用与E 200 KOMPRESSOR同样的1.8L直列4缸发动机,最大功率为120kW,最大转矩为240N·m,0~100km/h加速只需要9.8s,最高时速为220km/h,无论采用哪种燃料,E 200NGT的性能都不会发生改变。

驾驶入可以通过转向盘上的按钮来随时切换两个模式。开启天然气模式以后,仪表盘上会显示当前储存天然气的数量,当天然气耗尽时,系统会自动地切换到汽油模式。汽油箱容量为65L,位于备胎位置的天然气罐有18kg装载能力。当所有的燃料都充满时,E 200 NGT可连续行驶1000km。该型号还可以选装80L的汽油箱,能再增加200km的行程。

奔驰E 200 NGT压缩天然气汽车如图4-36所示。

图4-36 奔驰E 200 NGT压缩天然气汽车

3.国产主要品牌压缩天然气汽车

国产主要品牌压缩天然气汽车见表4-2。

表4-2 国产主要品牌压缩天然气汽车

4.宝马氢气汽车Hydrogen 7

早在20世纪70年代,宝马就开始了氢燃料的研究。第一代氢动力车是宝马在1979年推出的520汽车,装配有可使用氢气和汽油的双燃料发动机,从此拉开了宝马的液氢动力车的序幕。在1984—1995年间,宝马又研制了第三代氢动力车,虽然有过大量的路试,但也仅限于实验用途。1999年,宝马推出了由15辆750hL组成的氢动力车队。这15辆750hL在德国汉诺威2000年世博会上作为贵宾接待车,为宝马的氢动力车市场化迈出了坚实的一步。同年,世界上第一个液氢加气站也在慕尼黑机场投入使用。

2001年,宝马举行了“清洁能源世界巡展”。同年9月的法兰克福车展,宝马又推出了以全新7系为基础的第六代氢动力车745h。图3-37所示宝马745h氢气汽车。

(www.daowen.com)

图4-37 宝马745h氢气汽车

2004年的巴黎车展,宝马展出了打破9项纪录的氢动力赛车H2R。两年后,宝马Hydrogen 7诞生,一共生产了100辆,正式交付特定的用户使用,氢动力汽车进入准商业化运作。

Hydrogen 7(图4-38)采用6.0LV12发动机,最大功率为191kw,最大转矩为390N·m。如此的性能可以让这辆豪华汽车9.5s内加速到100kin/h,最高时速可达到230km/h。

图4-38 宝马Hydrogen 7汽车

Hydrogen 7依然是一台使用汽油燃料和氢燃料的双燃料汽车,它拥有一个8kg的液态氢储氢罐和一个74L的汽油箱。采用液态氢的好处是在相同体积的储存空间里,低温状态下储存的液态氢比加压储存的气态氢所包含的能量要大75%左右。8kg(约114L)的液态氢可行驶200km,74L的汽油箱可行驶500km。

要想将氢气液化,必须将温度降低至-253℃,并且一直保持这个温度。因此,储氢罐对于隔热效能的要求十分高。Hydrogen 7的储氢罐(图4-39)由2mm厚的不锈钢内胆和外胆组成,在内外胆之前,有30mm厚的真空隔热层。虽然宝马拥有十分有效的隔热措施,但仍不能保证氢气完全不会被蒸发。为了防止储氢罐中压力过大,通过蒸发管理系统控制燃料蒸发过程:一旦超过既定的压力水平,系统就会允许蒸发的氢气在受控状态下,从蒸发阀逸出,自动与空气混合并经催化剂氧化成水,半满的储氢罐大约9天就会缓慢地蒸发完,但是其蒸发过程是安全可控的,仍然有足够的氢保存在储氢罐中,足以让车辆在氢燃料运行模式下行驶一定的距离。

图4-39 宝马Hydrogen 7储氢罐透视图

在使用汽油燃料时,汽油是直接喷射入气缸的;而使用氢燃料时,氢气和空气要在进气歧管中形成混合气。由于两种燃料的燃烧性质完全不同,因此发动机的管理系统需精确地控制使用各种燃料时发动机的各项参数。氢气燃烧得更快,与空气混合后的燃烧过程具有更快的燃烧速率,这是氢气具有的显著优点,利用宝马V12发动机上的Valvetronic电子气门管理系统和双VANOS凸轮轴控制系统,发动机管理系统可以针对氢气空气混合物的特定特点和要求来进行燃料喷射和气门正时、升程的控制。

宝马Hydrogen 7发动机透视图如图4-40所示。

图4-40 宝马Hydrogen 7发动机透视图

5.马自达RX-8 Hydrogen RE(图4-41)

图4-41 马自达RX—8 Hydrogen RE

马自达RX—8 Hydrogen RE于2003年东京车展首次露面,随着2004年的路试、2006年的租赁,现在已经开始准商业化运作。RX—8 Hydrogen RE的动力源自一台RENESIS氢转子发动机,RENESIS是马自达新一代转子发动机的称谓,该发动机1999年在RX—EVOLV概念车上露面,2003年随着RX—8量产而正式走向市场。新一代的RENESIS转子发动机最大的改进是采用了侧排气/侧吸气技术,排气量为0.65L×2,自然吸气,输出最大功率可达184kW,最大转矩达216N·m。燃油经济性和净化尾气排放方面也得到了大幅度的改善。

马自达RX—8 Hydrogen RE结构如图4-42所示。

图4-42 马自达RX—8 Hydrogen RE结构

马自达RX—8 Hydrogen RE上的RENESIS转子发动机(图4-43)被设计成可使用氢燃料和汽油燃料的双燃料发动机。发动机外壳上安装了4个氢气喷射器。当使用汽油为燃料行驶时,发动机与RX—8是完全一样的,采用两侧进排气;当使用氢气为燃料行驶时,发动机便可通过安装在RENESIS外壳上的喷射器直接喷射氢气,由于氢气密度小,喷射量比汽油多得多,因此每个转子配备两个喷射器。使用氢燃料时,氢转子发动机的最大输出功率为81 kW,最大转矩为120N·m。使用汽油燃料时,氢转子发动机的最大功率为154kW,最大转矩为222N·m。

图4-43 RENESIS转子发动机

马自达RX—8 Hydrogen RE正在后行李箱安置了一个容量74L、35MPa(约350个大气压)的储氢罐,可以行驶60km左右。马自达还有意研发70MPa(约700个大气压)的储氢罐。为了确保安全,该车还配备了4个氢气泄漏检测装置。驾驶入可以通过切换开关来选择使用汽油燃料或氢燃料,仪表上也多出了一个氢气余量显示表,以提醒驾驶人关注氢气余量。

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