簡談新能源汽車種類及其特點

劉一鶚

【摘 要】新能源汽車的種類及其特點：天然氣汽車和液化石油氣汽車，醇類汽車，氫燃料汽車，二甲醚汽車，氣動汽車，電動汽車，以植物油為燃料的汽車。

【關(guān)鍵詞】能源 汽車

隨著世界能源危機和環(huán)保問題日益突出，汽車工業(yè)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。20世紀(jì)末以來世界各國和各大汽車公司以及國內(nèi)各大科研機構(gòu)和高等院校紛紛致力于開發(fā)清潔節(jié)能汽車，新能源汽車獲得了長足發(fā)展。汽油和柴油是傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的能源，利用除此以外的能源提供汽動力的汽車均可稱為新能源汽車。目前正在開發(fā)的新能源包括天然氣、液化石油氣、醇類、二甲醚、氫、合成燃料、生物氣、空氣以及電荷燃料電池等。下面介紹新能源汽車的種類及其特點：

1.天然氣汽車和液化石油氣汽車

天然氣汽車又被稱為“藍色動力”汽車，主要以壓縮天然氣（CNG）、液化天然氣（LNG）、吸附天然氣（ANG）為燃料，常見的是壓縮天然氣汽車（CNGV）。液化石油氣汽車（LPGV）是以液化石油氣（LPG）為燃料。CNG和LPG是理想的點燃式發(fā)動機燃料，燃氣成分單一、純度高，與空氣混合均勻，燃燒完全，CO和微粒的排放量較低，燃燒溫度低因而NOx排放較少，稀燃特性優(yōu)越，低溫起動及低溫運轉(zhuǎn)性能好。其缺點是儲運性能比液體燃料差、發(fā)動機的容積效率較低、著火延遲期較長。這兩類汽車多采用雙燃料系統(tǒng)，即一個汽油或柴油燃料系統(tǒng)和一個壓縮天然氣或液化石油氣系統(tǒng)，汽車可由其中任意一個系統(tǒng)驅(qū)動，并能容易地由一個系統(tǒng)過渡到另一個系統(tǒng)。

2.醇類汽車

醇類汽車就是以甲醇、乙醇等醇類物質(zhì)為燃料的汽車，使用比較廣泛的是乙醇，乙醇來源廣泛，制取技術(shù)成熟，最新的一種利用纖維素原料生產(chǎn)乙醇的技術(shù)其可利用的原料幾乎包括了所有的農(nóng)林廢棄物、城市生活有機垃圾和工業(yè)有機廢棄物。目前醇類汽車多使用乙醇與汽油或柴油以任意比例摻和的靈活燃料驅(qū)動，既不需要改造發(fā)動機，又起到良好的節(jié)能、降污效果，但這種摻和燃料要獲得與汽油或柴油相當(dāng)?shù)墓β?，必須加大燃油噴射量，?dāng)摻醇率大于15%—20%時，應(yīng)改變發(fā)動機的壓縮比和點火提前角。乙醇燃料理論空燃比低，對發(fā)動機進氣系統(tǒng)要求不高，有較高的抗爆性，揮發(fā)性好，混合氣分布均勻，熱效率較高，汽車尾氣污染可減少30%以上。

3.氫燃料汽車

氫是清潔燃料，采用氫氣作燃料，只需略加改動常規(guī)火花塞點火式發(fā)動機，其燃燒效率比汽油高，混合氣可以較大程度地變稀，所需點火能量小，有利于節(jié)約燃料。氫氣也可以加入其他燃料（如CNG）中，用于提高效率和減少N02排放。氫的質(zhì)量能量密度是各種燃料中最高的一種，但體積能量密度最低，其最大的使用障礙是儲存和安全問題。寶馬公司一直致力于氫氣發(fā)動機研制，開發(fā)了多款氫發(fā)動機汽車，其裝有V12氫發(fā)動機的7系列轎車是世界上首批量產(chǎn)的氫發(fā)動機，該發(fā)動機可使用氫氣和汽油兩種燃料。

4.二甲醚汽車

二甲醚（DME）是一種無色無味的氣體，具有優(yōu)良的燃燒性能，清潔、十六烷值高、動力性能好、污染少，稍加壓即為液體，非常適合作為壓燃式發(fā)動機的代用能源，使用該燃料的車輛可達到超低排放標(biāo)準(zhǔn)。二甲醚汽車（DMEV）不會排放黑色氣體污染環(huán)境，產(chǎn)生的NOX比柴油少20%。

5.氣動汽車

以壓縮空氣、液態(tài)空氣、液氮等為介質(zhì)，通過吸熱膨脹做功供給驅(qū)動能量的汽車稱為氣動汽車，氣動發(fā)動機不發(fā)生燃燒或其他化學(xué)反應(yīng)，排放的是無污染物輻射的空氣或氮氣，真正實現(xiàn)了零污染。目前開發(fā)比較成功的是壓縮空氣動力汽車（APV），工作原理類似于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車，只不過驅(qū)動活塞連桿機構(gòu)的能量來源于高壓空氣。APV介質(zhì)來源方便、清潔，社會基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費用不高，較容易建造。無燃料燃燒過程，對發(fā)動機材料要求低，結(jié)構(gòu)簡單，可借鑒現(xiàn)有內(nèi)燃機技術(shù)因而研發(fā)周期短，設(shè)計和制造容易。但目前APV能量密度和能量轉(zhuǎn)換率還不夠高，續(xù)駛里程短。

6.電動汽車

電動汽車的一個共同特點是汽車完全或部分由電力通過電機驅(qū)動，能夠?qū)崿F(xiàn)低排放和零排放。蓄電池電動汽車是最早出現(xiàn)的電動汽車。使用鉛酸電池的汽車整車動力性、續(xù)駛里程與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車有較大的差距，而使用高性能鎳氫電池或者鋰電池又會使成本大大增加。燃料電池具有近65%的能量利用率，能夠?qū)崿F(xiàn)零排放、低噪聲，國外最新開發(fā)的高性能燃料電池已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車相當(dāng)?shù)膭恿π阅?，發(fā)展前景很好，但成本卻是制約其產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。

混合動力汽車融合了傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車和電動汽車的優(yōu)點，同時克服了兩者的缺點，近年來獲得了飛速發(fā)展，并已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化。目前我國自主品牌——比亞迪，在這領(lǐng)域占有一席之地。其代表作E6，F(xiàn)3DM就是采用電動的混合動力。

7.以植物油為燃料的汽車

為了尋找可代替石油的新能源，科學(xué)家也將目光投向了植物油，正在研制以植物油如大豆油、玉米油及向日葵油為原料的內(nèi)燃機油?？茖W(xué)家們還在研究生物柴油，這是一種以植物油為原料的燃料，將來可作為柴油的替代品大量用于卡車和輪船。生物柴油中不含硫，因此不會對環(huán)境造成酸雨威脅。為生產(chǎn)生物柴油，化學(xué)家們正在對植物油進行酯化加工，使之變成甲基酯化合物，燃燒起來更干凈，發(fā)動機內(nèi)殘留物也較少。

總之，在未來的20年內(nèi)，汽油和柴油仍是汽車主要的能量來源，但代用燃料會得到迅速運用，天然氣汽車和乙醇汽車會率先大規(guī)模投入使用，二甲醚和合成燃料會逐步擴大應(yīng)用?；旌蟿恿ο到y(tǒng)會得到快速發(fā)展和應(yīng)用，混合動力汽車將至少在30年內(nèi)都是汽車工業(yè)最切實可行的解決能源問題和污染問題的途徑。因此應(yīng)當(dāng)整合資源加速混合動力汽車的開發(fā)，搶占汽車技術(shù)發(fā)展的新高地。endprint