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第42章 石油危机的未来展望(3)

(3)乙醇的着火性差,十六烷值只有8,在压燃式发动机中采用乙醇燃料要困难得多。

(4)乙醇的沸点比汽油低,对形成燃油与空气的混合气有利,但缺少高挥发性成份,对发动机冷起动不利。

(5)乙醇的汽化潜热是汽油的3倍,高的汽化潜热和低蒸气压对发动机冷起动不利,但可提高充气效率。

(6)乙醇的着火极限比汽油宽,能在较稀混合气状况下工作。

乙醇可从玉米等粮食作物和糖料作物制得,是可再生资源,其辛烷值较高,可以用来提高汽油辛烷值。正因为此,车用乙醇汽油有着其他燃料无法比拟的特性和优点:

第一,增加汽油中氧的含量,燃烧更充分,能降低尾气中有害物质(如一氧化碳和碳氢化合物)的排放;

第二,有效提高汽油的标号,汽车发动机运行更加平稳;

第三,有效消除火花塞、气门、活塞顶部及排气管、消声器部位积炭的形成,可以延长车辆主要部件的使用寿命。

在国外乙醇汽油的生产和使用技术已十分成熟。巴西和美国是目前世界上主要的燃料乙醇生产和消费国。美国生产燃料乙醇的原料主要是玉米,主要推广使用10%乙醇含量的乙醇汽油。1979年美国实施了“乙醇发展计划”,大力推广使用含10%乙醇的混合燃料,汽车不需作任何改动,汽车动力性和经济性基本不变。美国实施了乙醇发展计划后,乙醇生产获得迅速发展。

我国政府为缓解石油短缺,有效解决玉米等陈化粮的转化,促进农业生产的良性循环。2001年制定了中国乙醇燃料发展计划,确定吉林省新建、河南省和黑龙江省改、扩建燃料乙醇三个试点项目,并制定了《变性燃料乙醇》和《车用乙醇》两项国家标准,开始推广含10%乙醇的车用乙醇汽油的混合燃料。在推广过程中,由于不少司机朋友对乙醇汽油不了解,产生了一些疑虑,下面笔者对这些问题进行简单解答。

疑虑1:油耗高不高?

据了解,此前,有关部门曾对乙醇汽油的油耗做过试验,得出的数据为:每小时40公里车速下,普通汽油耗油为5.89升,乙醇汽油为5.08升;每小时90公里车速下,普通汽油耗油为7.49升,乙醇汽油为6.97升。试验表明,使用乙醇汽油,油耗略低于普通汽油。

疑虑2:汽车跑得还能那么有劲吗?

有关部门的试验数据如下:以四挡汽车在30至120公里内的加速性为例,普通汽油的加速性为25.1秒,乙醇汽油为23.2秒;以发动机的最大功率为例,普通汽油为64.81KW,乙醇汽油为66.11KW。实验证明,使用乙醇汽油,汽车发动机的最大功率基本不变或略有提高。

疑虑3:车辆供油系统用不用改造?

针对机动车主或司机担心影响车辆部件及改动车辆,通过国家汽车研究中心所作的试验和国外的经验表明,使用车用乙醇汽油不需要对车辆进行任何改动。如果是电喷车,可以放心使用。如果是一般化油器式车辆,使用前需要仔细检查滤芯和油浮子,如果滤芯和油浮子是塑料的,更换为不锈钢制品油浮子即可。

疑虑4:久存是否会爆炸?

针对这一疑虑,有关人士解释说,乙醇汽油相对普通汽油尽管更易挥发,但在油箱内长时间存放可能引发爆炸的担忧根本没必要。只要不让外界水进入储油器,乙醇汽油可以在加油站储存一个月。而在密封条件下,乙醇汽油可以在车内长期存放而不会发生分离现象。

疑虑5:是否需要清洗油路系统?

车用乙醇汽油具有较强的清洗作用,在使用初期,会把原来使用普通汽油时附着在油箱壁上、沉积黏附在油箱底部、油管内壁上的铁锈等杂质逐渐清洗下来,由油管吸入供油系统,可能造成汽油滤芯或化油器雾化喷嘴、电喷车喷嘴被杂质阻塞。因此,在使用乙醇汽油以前,要对油路系统进行一次清洗,除去被清洗下来的杂质。

疑虑6:是否可和普通汽油混合使用?

车辆出外需要加汽油时,不必将油箱内原存的乙醇汽油倾倒出去再加汽油,可以直接到加油站加汽油。

疑虑7:是否会损坏燃油系统金属零部件?

专家认为,通过车用乙醇汽油与汽车原装金属部件的腐蚀性试验表明,车用乙醇汽油仅加入10%燃料乙醇对汽车化油器底壳和汽车油路系统金属配件的外观没有腐蚀迹象,也不受温度正常变化的影响。

疑虑8:是否会增加发动机中的沉积物?

乙醇汽油与普通无铅汽油一样都需要添加清净剂来防止发动机汽化器以及喷嘴和进气阀的杂质沉积。由于车用乙醇汽油燃烧更完全,从而较好地减轻了发动机的杂质沉积。

103.未来汽车以什么作燃料?

专家预计,到21世纪中叶石油能源汽车很快将走下坡路。就整个21世纪而言,呈现在人们面前的将是汽油、柴油、燃气、醇类、电动、氢气以及其他多种能源汽车活跃的多极模式。

由于2004版《汽车产业发展政策》的技术政策更加强调节能和环保,再加上2004年国内外石油价格的不断攀升,因此,各类替代石油能源且具有较好排放性能的汽车,目前再次成为中国汽车业关注的热点。2004年底,东风集团与世界最大的环保发动机厂商康明斯签订协议,投资2000万美元在武汉共建发动机研发中心,重点开发天然气发动机,这是一个很好的发展动向。

今天,汽车能源由石油占据绝对优势的局面已经被打破,尽管石油能源汽车在未来三四十年内仍会保持惯性领先,但由于燃气汽车、醇类汽车以及电动汽车的迅速发展,石油能源汽车很快将走下坡路。专家预计,到21世纪中叶其下降速率将急剧增加。21世纪中叶之后,上升势头最猛的非电动汽车莫属。到21世纪末,汽油汽车和柴油汽车可能已经或即将退出历史舞台,燃气汽车也成了强弩之末,如果没有氢气汽车这一黑马杀出,电动汽车势必稳坐汽车世界的霸主宝座。

近年来,全世界范围内对新能源的开发应用工作正进行得如火如荼。这里有必要说明,采用新能源和代用石油燃料从本质上讲属于开源的范畴,即用一种能源去代替另一种能源。当我们进行能源替代的时候,有可能节能,也可能费能。采用新能源不等于节能,我们应当力求将采用新能源与节能统一起来。同样的,新能源不等于绿色能源,即使公认的绿色能源也不一定绝对降污,我们同样应当力求将应用新能源与环境净化统一起来。

根据汽车体积小、质量轻、机动性好和数量大等特点,作为汽车能源应当具备储量丰富、能量密度高、污染小、价格低廉、运输性和流动性良好等基本条件。经多年的研究,目前已知有可能成为石油替代能源的有电能、氢气、甲醇、乙醇、天然气和液化石油气等。

燃气汽车:

由于天然气资源丰富等优点,进入21世纪以后,美国、日本和欧洲等国的研发重点主要集中在“燃气-柴油双燃料汽车”和“天然气单一燃料汽车”上。

为降低CO、HC和NOx的排放量,在国外汽油电喷轿车上已广泛采用三元催化转化器,作为废气排放的后处理措施。通过催化剂与废气进行的氧化反应和还原反应,进一步降低有害污染物排放量。通常采用铂、钯、铑等贵金属作为催化剂,但对于净化天然气汽车的排放物其效果仍不能令人满意。在起动和小负荷时由于排气温度低、效果差,而在高温时(废气温度超过700℃)易使催化剂老化,并且对废气中烷属烃类活性差的气体净化能力差。近期各国正在研制寻求价格低廉、寿命长、效果佳的天然气汽车尾气催化剂及载体。

醇类汽车:

世界各大汽车厂都曾积极研究开发过甲醇燃料汽车。低比例燃料甲醇汽油已在美国、法国、意大利、奥地利、瑞典、新西兰等国家实现商品化。然而,从20世纪90年代开始,由于国际原油价格下降,特别是由于防止地球温暖化问题的提出,使世界各国对甲醇燃料汽车的开发兴趣有所下降。从1998年开始,美国汽车工业界没有提出甲醇燃料汽车的新车型。美国加州的甲醇加注站也逐渐减少。美国的许多甲醇燃料FFV已转向使用汽油或柴油。尽管目前甲醇燃料汽车发展正处在低谷,但值得注意的是:均质混合气压缩着火燃烧(HCCI)新概念的提出以及以甲醇为燃料的燃料电池的开发,可望为甲醇汽车的发展开辟另一方天地。

电动汽车:

近年国外电动汽车的发展正处在电池攻关、新样车研制和小批量生产及试用阶段。现在美国、日本在商业上取得成功的电动汽车是城市大中型公共汽车、机场牵引车、城市公用服务车(如垃圾车、邮车、送奶车等)、中小型商业送货车、游览场所观光游览车、工厂内的运输车等。

为了推动电动汽车及电池技术的快速发展,近年来西方政府和相关企业都做了大量工作,并出现了政企合作的新局面。例如,美国现代电池联合会作为工业界和政府的联盟,不仅牵头联络包括美国三大汽车生产企业、美国电力研究中心等国家实验室,还包括了美国能源部等政府机构,它们共同分享政府基金,其目标是在5年内能够大批量地研发、生产符合中期目标的电动汽车。

混合动力汽车:

近年来,工业发达国家纷纷投巨资研制开发混合动力汽车,并取得了可喜的成果。美国三大汽车公司共同参与的“新一代汽车合作计划”,投资5亿美元,已开发出一种百公里油耗仅为3L的混合动力汽车。

在这个领域中,日本汽车企业走在了前面。众所周知的Prius轿车就是代表作,车上装有一台由氢镍电池驱动的电动机、一台1.5L新型直列4缸汽油发动机和一个小型轻便高效的发电机组;百公里油耗比同类单动力汽油车减少一半;尾气排放的有害气体也仅为现行日本法规允许值的50%;平均速度达140km/h。当汽油发动机和电动机同时工作时,最高车速可达160km/h。

国外汽车行业专家预言:在未来10年中,世界新生产的汽车中至少有1/20是混合动力汽车。任何一家公司都不可能只依靠燃油发动机的汽车在21世纪繁荣昌盛,混合动力汽车应有一席之地。

燃料电池汽车:

2000年,美国宾夕法尼亚大学的科学家设计出以甲烷等碳氢化合物为燃料的电池,其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池。传统燃料电池使用氢为燃料,由于既不易制取又难以储存,导致燃料电池价格居高不下。

美国能源部已对磷酸型燃料电池作动力的大客车进行路试工作,下一步将研究适用于轿车的DMFC(甲醇燃料电池),现在研制出从汽油中提取氢的新型燃料电池,其燃料效率可比内燃机提高一倍,而造成的污染则只有内燃机的5%。估计在5年内可研制出使用该种动力系统的电动汽车,并有望于2007年投入商业化生产。

法国近年开发出使用“远程”燃料电池的汽车Fever,它以低温储存的氢和空气作燃料,发电机功率达30kW,电压为90V,且采用先进的电子控制系统对电力生产进行控制,并把制动时所产生的能量储存在蓄电池里,以备汽车起动或加速使用。

日本丰田于1992年开发出功率高、工作温度低、结构紧凑和安全可靠的PEMFC,现装在RAV4上的燃料电池系统可提供20kW的动力,电池质量约占整车质量的25%。丰田的目标是开发能量转换效率达到传统汽油机2.5倍的燃料电池,且能和现用的汽(柴)油汽车一样方便地填加燃料。目前主要是解决基础设施,尤其是增加燃料站等问题。

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