新能源汽车发展论文

新能源汽车的发展与研究

摘 要

清洁汽车行动是一项长期而复杂的系统工程，治标必治本。为从根本上提高机动车排放水平，控制城市机动车排放污染，改善城市空气质量，学习和借鉴国外先进技术和经验，研究制定适合中国国情的“清洁汽车技术路径”及配套的、标准和法规体系，并由主导实施，这是至关重要的。

关键词：新能源、汽车、CNG、LPG（自己选3-5个）

1  绪论

近年来，中国国民经济取得了持续快速发展，随之而来的是环境污染形势越来越严峻。就大气环境来说，大气污染呈多元化的发展趋势，特别是随着机动车保有量的迅速增长，城市大气污染在煤烟污染的同时，机动车排放污染越来越严重。一些大城市的空气污染已由煤油型污染转向煤烟和机动车尾气混合型污染，氮氧化物居高不下，成为主要污染物；交通道路的CO浓度常年超标。由机动车排放污染物引起的城市光化学污染也逐渐突出。

面对如此严峻的环境压力，中国采取了一系列控制机动车污染的措施：逐步加严机动车污染物排放标准，以促进汽车生产企业采用先进技术，减少燃油消耗，降低污染物排放；加强对在用车排放污染的监控和治理；加速淘汰排放超标汽车；鼓励开发和使用清洁代用燃料汽车；分阶段淘汰和禁止使用有铅汽油，逐步实现汽油无铅化；实施“空气净化工程—清洁汽车行动”，确立12个清洁汽车行动试点示范城市和一个电动汽车运行示范区，分别重点推广和使用燃气汽车和电动汽车。所有这些措施的实施，为改善中国机动车的排放水平，控制城市机动车排放污染起到了积极的作用。

1．1世界汽车、能源及环境概况

现代汽车工业的迅猛发展，彻底改变了整个社会的传统生活习惯和人们的行为方式，汽车给人们带来了巨大的福利和繁荣，推动了社会的发展，并逐步已经成为交通运输的主要手段，对人们的生活方式产生巨大的影响，并对世界能源和环境有着重要的影响。汽车工业作为世界发达国家的支柱产业，发展非常迅速，保有量逐年以近3%的速度增长，目前已超过7亿辆。表1-1 所示1990-1998世界汽车保有量概况。

目前，世界一次性能源主要为煤、石油和天然气。而交通领域所消耗的能源较为单一，主要为石油资源。汽车数量的急剧增长加快了有限石油资源的消耗。交通领域如何更加有效地利用剩余石油资源显得十分迫切和必要。解决这方面问题的一个有效途径是开发和利用新型能源汽车，减少汽车对石油资源的过度依赖，这对于改善能源结构，保持汽车工业及社会持续稳定发展具有十分重要意义

基于对能源和环境方面的考虑，世界上许多国家愈来愈重视清洁汽车的开发和应用，目前世界上各种清洁汽车保有量已达600多万辆。在各种清洁汽车类别中，压缩天然气（CNG）、液化石油气（LPG）、醇类（甲醇和乙醇）汽车技术比较成熟，福特、丰田、本田、菲亚特等汽车公司还开发了达到超低排放的CNG汽车。上述种类清洁汽车保有量占清洁汽车总保有量的80%以上。

与此同时，电动汽车、混合动力和燃料电池汽车的研究开发工作也取得了可喜的进展，截止1999年，日本丰田公司在国内已经销售了3万辆Prius 混合动力汽车。美国通用公司的氢气-1号燃料电池汽车的研制成功，标志着燃料电池技术已逐渐趋于成熟，美国、日本等国计划在2003年前后实现甲醇燃料电池汽车的商业中国清洁汽车技术发展路径研究化。

1．2中国汽车、能源及环境概况

随着近年来中国国民经济快速稳定增长，中国汽车工业也取得了飞速增长，汽车社会保有量由1990年的551万辆增长到1999年的1453万辆，年均增长率超过10%，预计在今后相当长的一段时间内将保持较高的增长速度。

中国十分重视清洁汽车的研究开发和应用，早在“八五”期间就组织实施了国家电动汽车关键技术攻关项目；“九五”期间又进行了示范运营尝试。1999年4月，正式启动国家清洁汽车行动项目，重点开展燃油汽车清洁化，燃气汽车关键技术攻关及产业化，并确中国清洁汽车技术发展路径研究定了12个清洁汽车示范城市。示范城市的清洁汽车发展情况见表1-9

1．3毕业设计任务书

1、查阅资料，了解国内外汽车、能源及环境概况

2、各类清洁汽车的技术发展状况分析（重点）

3、各类清洁汽车的环境和能源效益分析

4、影响中国清洁汽车产业化的因素分析

5、中国发展清洁汽车的环境及能源效益

2各类清洁汽车的技术发展状况分析

处于商业化应用及研究开发阶段的清洁汽车种类包括：CNG汽车、LPG汽车、醇类汽车、混合动力汽车、电动汽车和燃料电池汽车等。

2．1燃气汽车(LPG汽车和CNG汽车)

燃气汽车相关技术已经成熟，并进入商业化阶段。这类相关技术涵盖了燃气汽车的各个方面，它涉及到燃料供给系统包括各种车载储气装置、安全保障系统、形形色色的调压器与混合器及喷射器等关键部件；涉及到整车的结构、整车布置；涉及到发动机燃烧室、点火系统、进气系统、以及燃用燃气时发动机的耐久性和可靠性；涉及到燃气的成分、质量以及其加工和制备的工艺；涉及到加气机、压缩机、站用储气装置等相关基础设施；形成了比较完备的标准法规体系。更重要的是，电子控制技术的研究和应用水平、排放控制技术的研究和应用水平已经达到与燃油汽车的相关技术同步发展的程度。

从燃气汽车燃料供给控制技术的发展来看，大致可分为第一代技术、第二代技术和第三代技术三个阶段：

1、第一代技术

第一代技术对应于汽车化油器技术，它在不改变汽车原有燃烧系统的前提下，加装一套燃气供给系统，采用文丘里管或比例调节式机械控制混合器，利用发动机进气真空的变化调节燃气供给量，以适应发动机不同工况对供气量的要求，保证发动机的正常燃烧。它无电控系统和尾气后处理装置，这种技术成本较低，对发动机或整车排放的改善效果有限，与化油器汽车燃用汽油时相比，匹配较好的液化石油气系统，车辆燃用LPG或CNG时，其CO排放有加大幅度中国清洁汽车技术发展路径研究的降低，HC排放的降低幅度仅次于CO，NOx下降较少（或不下降），相对于柴油机而言，其可见污染物排放的改善十分明显。

然而根据不同的匹配特点，各种污染物排放量的降低程度有所不同。表2-1所示为5辆国产轿车采用第一代技术改装的汽油/LPG两用燃料轿车的燃用LPG和燃用汽油时工况法排放和怠速排放测试结果的对比情况。可以看出，燃用LPG时CO平均降低74.7%(工况法)、91.7%（怠速法），THC降低4.86%（工况法）、31.7%（怠速法），NOx下降31.1%（工况法）。

大量的统计结果表明，装用这一简单系统的汽车，其排放水平可以达到GB14761.1-1993（即ECER15/04）标准的要求，但难以达到GB14761-1999（即欧洲1号）排放标准的要求。

2、第二代技术

第二代技术是在第一阶段的基础上，采用闭环电控技术，根据安装在排气管上三元催化器前的氧传感器的信号，加上其他传感器（如发动机转速、节气门位置、水温等）信号，通过电脑控制供给发动机的燃气量，使发动机空燃比保持在在理论空燃比附近以充分发挥三元催化器的效率。第二代技术示意图见图2-1。这种技术方案可以使汽车排放水平达到欧洲1号乃至欧洲II号法规的要求。目前第二代技术在国外仍大量使用。国内在这方面也做了大量的研究工作，取得了令人满意的效果。

我国在主要轿车车型如夏利、捷达、桑塔纳、小红旗、富康等开展了LPG和（或CNG）第二代技术的研究开发工作，取得了良好的效果，基本掌握了核心技术，具备产业化的技术基础。

3、第三代技术

第三代技术对应于汽油闭环电控喷射技术。主要特征是完全意义上的闭环电控喷射加上与所用燃料相适应的三元催化器。控制精度可与汽油电控喷射媲美，根据所采用技术的先进程度不同，其排放可达到欧洲II号乃至更高的排放法规的要求。福特汽车公司开发的电控喷射单一燃料CNG轿车、以及单一燃料CNG卡车，其排放指标可以达到美国加州ULEV和SULEV排放法规的要求。

在第三代技术中，还有单点电控喷射和多点电控喷射、进气道喷射和缸内直接喷射、气态喷射和液态喷射之分，目前国外在第三代技术方面已经基本成熟，处于产业化初期阶段，尚没有大批量使用。中国国家科技部在清洁汽车关键技术攻关和产业化项目中，组织了全国轿车和发动机主机厂、汽车行业主要科研院所及有关高校的技术力量，开展轿车、中巴和大型工公交客车燃气发动机第三代技术的研究工作，同时制定了产业化的发展目标。目前项目进展顺利，取得了一些阶段性成果，预计在不久将来实现产业化并推广应用。

4、天然气存储技术

天然气储存技术是影响天然气汽车发展的重要因素，CNG气瓶大体上分为3种类型：全钢制、金属内胆玻璃纤维或碳纤维缠绕、全复合材料。由于其容重比小，因此CNG汽车的续驶里程比汽油和柴油车短。鉴于这一原因，许多国家开展了LNG技术的研究和应用。天然气以-162℃的液态存储于真空隔热容器中，其单位质量（包括气瓶）相当于CNG储存方式的3倍多，从而大大延长天然气汽车的续驶里程，目前仍有一些技术问题及成本问题需要解决。据报道，截止1997年底，全球约有LNG汽车680辆，增长速度较慢，然而，LNG的储存技术的研究工作始终进行着，一旦其成本能够大幅降低，对天然气汽车的推广应用将是一个很大的推进。所以，天然气汽车今后的研究工作除了进一步改进燃烧过程外，储存技术将是研究开发的重要内容。

2．2 醇类燃料（甲醇、乙醇）汽车

2．2．1 醇类汽车排放特性分析

醇类燃料（主要指甲醇和乙醇）是一类清洁的汽车替代燃料，其分子式分别为CH3OH和C2H5OH。与汽油和柴油相比，醇类燃料氢碳原子比大且是含氧燃料，甲醇分子含氧量达50%，乙醇分子含氧量达35%（甲醇和乙醇与汽油的特性见表2-4），因此比汽油和柴油更容易完全燃烧。除了常规的有害排放物较少外，温室气体——二氧化碳的排放量也比燃用汽油和柴油低。表2-5所列为Ford公司开发的金牛座E-85和M-85轿车的排放试验结果与燃用汽油的对比，在控制排放污染方面具有一定的效果。

汽车燃用醇类时，通常是以灵活燃料的形式进行，既可以燃用纯汽油、也可燃用汽油和醇类的混合物（如M85、E85等）、还可以燃用纯醇类燃料，主要通过车载燃料电脑识别系统所获得的信息，控制相应的运转参数，使车辆处于良好的运行状态。

2．2．2醇类燃料发动机技术发展状况

就发动机燃用醇类燃料而言，国际上技术已经成熟。我国30年前也已开展了醇类燃料发动机的基础研究工作，基本上了解燃用醇类燃料的相关技术。目前国际上普遍认为，除了大比例掺用醇类燃料时，必须优化发动机燃烧系统参数外，无论醇类燃料掺用比例多少，还必须考虑其对车载和站用燃料供给系统的腐蚀性、储存分层问题以及甲醇的毒性。甲醇燃烧产生废气为燃烧或燃烧不完全的气体，也具有较强的腐蚀性，不仅对金属有腐蚀作用，而且对橡胶和塑料也有腐蚀作用。另外，甲醇在发动机汽缸中燃烧时产生一些酸性物，要用专用的润滑机油。但这些问题，在国际上已有较为成熟的解决方案。

2．2．3二甲基醚（DME）燃料简介

近年来，国外对二甲基醚（DME）的研究和应用非常重视，DME可通过甲醇脱水获得，或由CO+H2直接合成，来源丰富。DME具有良好的自燃特性，其十六烷值为55-60，应用于柴油机可使其性能得到显著提高，烟度、噪声、NOx排放均有明显降低。日本在这方面的研究工作进展较快，如日本交通公害研究所对DME开展了大量的研究，大型的DME生产基地正在建设之中。

由于DME可以煤为原料制取，符合我国国情，研究开发DME技术具有较好的应用前景。我国在DME的开发和作为汽车燃料的应用方面的工作基本属于空白。

2．3 混合动力汽车

2．3．1 混合动力汽车的技术特性

混合动力汽车将先进的发动机、电机、能量储存装置、电控系统结合起来，它综合了发动机驱动和电力驱动系统的优点，克服了电动汽车关于动力电池、续驶里程等方面的难题，在提供与目前传统的燃油发动机几乎同样的动力性的同时，其燃油经济性得到很大改善，有害排放大大降低甚至接近零排放的水平。混合动力汽车按动力耦合形式不同可分为两个类型：串联式混合驱动系统和并联式混合驱动系统。早期研究多偏重并联驱动系统，其能量传递效率较高。近年来混合动力汽车研究多选用串联驱动方式，其特点是首先将机械能转化为电能，再由电机驱动车轮，结构简单，对原动机改动小。随着驱动机构零部件的优化，串联驱动的效率也在不断提高。

混合动力汽车作为电动汽车实现质的突破前的过渡技术产品，具有常规燃油汽车和现有纯电动汽车不可比拟的优势，但其价格一直是人们关心的问题，而丰田公司推出的Prius混合动力汽车，汽车成本和性能已经达到实用化程度，截至1999年在日本本土销售3万多辆。因此，混合动力汽车的推广应用前景是比较乐观的。图2-2为Prius与Corolla燃油经济性的比较，燃油经济性提高了两倍。图2-3为Prius的排放结果，可以看出，其排放值仅约为限值十分之一。

2．3．2中国混合动力汽车研究状况

我国在混合动力汽车方面的研究、应用工作还处于起步阶段，目前只有少数高等院校和科研机构开展了一些前期工作。

2．4电动汽车

电动汽车是满足零排放标准要求的最好的汽车，同时具有噪声低、能源多样性等优点，而且电动汽车的夜晚充电还具有电网调峰的作用。因此，发达国家为改善大气环境，投入巨额资金开展电动汽车的关键技术研究。然而由于电动汽车的关键技术—电池技术迄今尚无突破，美国不得不取消了关于1998年2%、2001年5%的销售零排放车的条款，而用达到超低排放标准的CNG汽车代替。

2．4．1电动汽车技术的瓶颈

电动汽车的发展过程中所遇到的主要困难集中在动力电池。1991年美国通用、福特和克莱斯勒、电力研究所以及美国能源部组成先进电池联合体——USABC开展有关电池的研究，并颁布了中长期目标，资助对镍氢、钠硫、锂硫化二铁、锂聚合物和锂离子等5种电池的研究，1996年开始的第二轮资助仅给予最有希望的3种电池：镍氢、锂离子和锂聚合物，镍氢电池的性能指标已经达到中期目标规定的各项要求（除成本外，价格约为400-500美元/kWh）。通用公司和奥旺力公司组建的镍氢电池公司在1998年投产，其比能量可达70-80Wh/kg,充放电寿命600次；日本松下公司生产的镍氢电池的比能量为60-65Wh/kg, 低于美国，但充放电寿命为1000次，比美国的长。

锂是最轻的金属，储量丰富，价格不贵。锂电池最有希望达到USABC远期目标。其比能量已经达到100-120Wh/kg，比锂离子电池比能量更高、安全性能更好、价格更低的锂聚合物固体电解质电池的研究收到广泛重视，比能量已达到155Wh/kg，充放电寿命600次。

2．4．2中国电动汽车技术发展现状

中国在电动汽车的关键技术方面深入开展了一些研发工作。从1982年开始，在上海市科委及机电局的组织领导下，进行了电动汽车研制；1982年，开封电瓶车厂试制了三种电动汽车；广东益威电动汽车有限公司生产了EV60N型电动轻型客车；中国远望集团总公司于1996年3月研制成功了远望电动客车，并投入使用；“八五”期间，清华大学完成了电动轻型客车的研究任务。另外，还有一些科研单位对蓄电池进行了深入、专门的研究。中国在纯电动车领域已作了大量工作，但迄今为止，大部分成果仍停留在试制、试验阶段。

最近我国“863”攻关项目之一，车用镍氢动力电池的研究和产业化项目已经通过专家鉴定验收，其技术指标达到了国际同类产品的先进水平（其中比能量为65Wh/kg）。

尽管电池性能不断提高，但仍然不能满足汽车的要求，而且价格也较昂贵；此外，电池组重量过重、车辆续驶里程过短、电池循环使用寿命及可靠性较差，影响了电动汽车的实际使用和商业化，而截止目前人们尚无法预计解决电池问题的时间。各类电池性能及成本对比情况详见表2-6。

此外，还开展了大量的有关电机和电控技术方面的研究工作，相关技术已趋成熟。80年代后期以来，由于电力电子技术的飞速发展，滑差控制、矢量控制、直接转矩控制等交流电机的调速技术日趋成熟，交流电机（同步和异步）已经取代直流电机而成为电动汽车电机的主流，其效率可达90%以上。开关磁阻电机在电动汽车上的应用也开展了一些探索性工作。

2．5燃料电池汽车

燃料电池是一个化学装置，它直接把化学能转化为电能而不经过热能这一中间环节，因而其效率不受卡诺效应的（例如，理论上可逆工作的碳-氧电池可以使99.7%的燃烧焓转变为有用功，尽管实际工作的燃料电池都是不可逆的，但其化学能转化为电能的效率要比其它发电装置的效率高的多）。表2-7所示为不同种类燃料电池的效率比较。

2．5．1燃料电池技术特性

值得一提的是，当燃料电池汽车以氢为燃料时，其排放物为水，CO、CO2和HC的排放为零；即使采用其他燃料时，其CO、CO2和HC的排放也很低且没有NOx和PM排放。因此燃料电池汽车是零排放或超低排放的汽车。丰田公司称燃料电池汽车是21世纪最有希望的车辆之一。

燃料电池的种类很多，有质子交换膜（PEM）燃料电池、磷酸(PAFC)燃料电池、碱性燃料电池（AFC）、熔态碳酸盐燃料电池(MCFC)、固态氧化物燃料电池等等，可用于燃料电池的燃料种类也非常多，有氢、甲烷、丙烷、甲醇、一氧化碳等。表2-8所示为丰田的氢燃料电池汽车的技术参数，通过将2kg的氢气吸藏在100kg的氢气吸藏合金中，实现了250km的续驶里程。表2-9所示为丰田甲醇改质型燃料电池汽车的性能参数。

2．5．2各国燃料电池汽车开发现状

美国通用汽车公司在燃料电池汽车的研究方面进展较快，今年在北京展示的氢气-1号燃料电池电动汽车，代表了当今世界先进水平，表2-10所示为氢气—1号燃料电池电动汽车的性能参数。其排放物只有水，属于零排放车。

氢气-1号的推出，使人们看到了新型汽车清洁动力的曙光。尽管燃料电池电动汽车价格昂贵，与实际应用还有一定的距离，必须进一步缩小燃料电池和改质器的体积，降低其成本。但其近乎完美的工作原理、优良的能量效率和环保性能，具有极强的吸引力。

丰田、尼桑、本田等汽车公司计划在2003年将其燃料电池汽车投放市场，而值得注意的是，他们采用的均为甲醇燃料电池。

我国煤炭资源丰富，可以从中获得大量的甲醇，因此除了发展甲醇代用燃料汽车外，还应积极开展甲醇燃料电池技术的研究，推进甲醇燃料电池汽车的研发和产业化进程。

3 各类清洁汽车的环境和能源效益分析

清洁汽车不仅具有良好的环境效益，还具有较好的能源效益。

环境效益方面，LPG汽车、CNG汽车、醇类燃料汽车的排放较传统燃油汽车的排放大大降低，电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池汽车的排放达到超低或零排放水平；能源效益方面，LPG汽车、CNG汽车、醇类燃料汽车具有良好的能源替代效益，电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池汽车具有能源替代和直接节能的双重效益。同时清洁汽车的应用很大程度上改善了能源结构。对此将分别进行分析。

另外，为了评价清洁汽车所带来的环境效益，对不同类型清洁汽车减排效果进行了统计分析，获得了清洁汽车与所替代的传统车辆的单车环保效益参数，为全面分析环境效益提供技术依据。

3．1 LPG汽车

LPG是清洁燃料的一种，相对于汽油和柴油两种传统燃料来说，汽车燃用LPG具有较好的环境效益。为了评价LPG汽车所带来的环境效益，以下对搜集到的不同类型LPG汽车的排放指标，与被其替代的传统燃油汽车的排放指标进行了统计对比，得到了相应的改善效果的参数，为全面分析环境效益提供技术依据。

3．1．1  LPG轿车的排放控制水平

表3-1中列出了目前我们所掌握的LPG轿车的排放数据，其中有我们实际试验测试的结果、有国内轿车企业试验结果、有荷兰TNO对国外各种轿车的试验数据也有荷兰为我国的几个轿车匹配的结果。图3-1为轿车燃用LPG与燃用汽油时排放对比的平均值。

3．1．2  LPG重型发动机的排放控制水平

国内燃用LPG的重型发动机（主要用于公交客车或极少量用于其他用途）种类不多，而做过工况法排放的就更少。所以，这一部分的分析将以国外权威机构提供的平均数据为准，同时还参考了中国部分数据，此外考虑到我国国家科技部清洁汽车行动中产业化项目：“大型公交车用柴油机改为单一燃料LPG发动机的研究开发”的技术指标为欧洲II号排放法规的要求，最后进行综合分析得出，用LPG发动机替代传统的重型发动机后的平均单机排放改善效果。

 与汽油机相比的排放控制水平在中国的重型发动机中（尤其是公交车用发动机中），汽油机占有相当的比例。因此发展清洁燃料发动机替代传统的汽油机，是发展清洁汽车、改善城市环境的重要工作内容。表3-2中列出了为美国加州研究中心发动机、我国CA6102发动机相关的排放改善效果，以及未来新开发的发动机应达到的欧洲II排放标准与现有发动机排放水平相比改善效果。

 与柴油机相比的排放水平城市公交车中还有相当一部分的柴油车，燃用LPG是解决柴油机排放的重要措施之一。表3-3中列出了为美国加州研究中心发动机、日本丰田15BFLPG相对于原柴油机排放改善效果，以及未来新开发的发动机应达到的欧洲II排放标准与现有柴油机排放水平相比改善效果。

3．2 CNG汽车

3．2．1 CNG轿车的排放控制水平

表3-4所列为本田公司、日产公司、菲亚特公司、德国大众公司以及我国天津汽车公司CNG轿车的排放与原汽油车排放的比较。可以看出，燃用天然气时汽车排放有较大幅度的降低。

3．2．2 CNG公交车的排放控制水平

下面给出了加州研究中心、德国大众公司、通用汽车公司提供的CNG汽车排放与柴油机排放的对比，此外与LPG大型发动机的状况相同，清洁汽车行动攻关项目“大型公交车用单一燃料CNG发动机”均达到欧洲II排放法规要求，且课题即将在2001年完成，并同时实现产业化。在不久的将来，该种发动机可能在公交车领域将占据重要地位，为此在表3-5中还给出了欧洲II排放标准限值与一台国产柴油发动机排放的对比。从表3-5中可以粗略看出，用达到欧II的CNG发动机替代柴油机后最保守的环保效果预测。表3-6则是与汽油发动机汽车的对比，表中同样列出了欧洲II排放标准限值与一台国产发动机排放的对比。

3．3醇类汽车的排放控制水平

3．3．1甲醇汽车的排放控制水平

经过多年的试验表明，甲醇燃料除节能外，更引人注目的是它能减少大气的污染。首先，甲醇辛烷值高，可以与不添加四乙基铅的汽油混合，减少了排气中铅的污染；其次，甲醇的理论空燃比小，有利于完全燃烧，CO、HC和NOX的排放量减少，但掺烧汽油后，甲醇和甲醛的排放有所增加。目前常用的混合形式有：M5－M20（M5甲醇混合是指甲醇体积浓度为5%的汽油），M50－M85，M85－M100。由于甲醇热值是石油系燃料的一半，并且十六烷值低，不能压缩点火，在用作柴油机燃料时，需要其它辅助着火手段。根据美国AQIRP研究报告，M85汽车的排放性能与传统汽油车相比，HC降低31%，CO降低13%，NOX降低6%。

3．3．2 乙醇汽车的排放控制水平

乙醇可由各种谷物、纤维生物质和植物等合成，属可再生能源。燃用乙醇或乙醇-汽油混合燃料的汽车，也可降低污染物的排放。根据美国AQIRP研究报告，E85汽车的排放性能与传统汽油车相比，HC降低5%，CO增加7%，NOX降低40-50%。

3．4混合动力、电动及燃料电池汽车的排放控制水平

3．4．1混合动力汽车的排放控制水平

大量的研究已表明发动机在瞬变工况下污染物排放大大超过稳定工况时的排放。混合动力汽车的优势就在于能够保证发动机始终处于相对稳定的工况下运行，发动机的各个参数比较容易有针对性地进行优化匹配，从而获得较高的效率和良好的排放性能。混合动力汽车比内燃机汽车的排放低得多，但只有在特殊情况下才可以达到纯电力汽车的排放水平。目前日本丰田的Prius混合动力汽车技术已经成熟，而且已经批量生产、投放市场。表3-7给出了Prius与同时期的汽油车排放的对比，可以看出混合动力汽车相对于传统的燃油车的环境效益有大幅度提高。

3．4．2电动汽车的排放控制水平

如果不考虑电厂的类型、燃料和排放控制，电池驱动的电动汽车将明显地降低CO和HC（指有机气体和挥发性有机化合物）的排放，并大大地削减NOX的排放。尽管电动汽车会产生额外的硫氧化物和颗粒污染物，但这并不很严重，因为对于这些相应的污染物，汽车源污染的贡献率只占1%左右。总体上，对于空气质量的影响，轻型车排放HC、CO、NOX大幅度削减的影响将远远大于其产生的硫氧化物增加的影响，从而达到有效改善空气质量的目的。

若考虑到环境条件的不同，则电动汽车的环境效益会有所差异。例如，如果用天然气发电（如日本），则硫氧化物的排放将会降低；但如果主要采用燃煤发电（如英国和美国），则会导致硫氧化物的增加。如果采用太阳能、原子能、风能和水力能发电，则对空气不会造成污染。如果还是采用化石燃料，则控制空气污染显得尤为重要。电动汽车与传统汽车排放的对比情况详见表3-8。

3．4．3燃料电池汽车的排放控制水平

以氢为燃料的燃料电池汽车是真正的零排放汽车，水是其唯一的排放物。甲醇燃料电池汽车的甲醇反应器会产生很少量的NOX和CO，燃料供应和贮存系统会也会有少量的甲醇蒸发。以汽油和其它石油产品为燃料的燃料电池汽车也会产生一定的排放物，不是源于燃料电池本身，而是来自反应器、燃料箱等。

总之，燃料电池汽车是一种零排放或接近零排放的汽车，是一种非常理想的清洁汽车。

4 中国清洁汽车技术发展路径

4．1 技术发展路径

1、路径设计时应遵循的原则：

1）市场导向

2）支持

3）因地制宜与多元化

4）优化能源结构

5）经济效益与社会效益兼顾

6）技术经济性

7）阶段性与前瞻性相结合

8）技术创新与技术提升相结合

2、路径设计时考虑的主要因素：

1）汽车的市场需求

中国是世界汽车工业最大的潜在市场，未来十年，随着中国经济的持续快速增长，这种潜在需求将变为现实购买力。因此，未来十年，中国汽车市场具有很大发展潜力。

2）环境对汽车排放的容量

社会环境对汽车排放容量有限，环境压力巨大。

3）资源状况

石油资源有限，煤炭资源丰富，天然气资源有区域优势，电力资源（尤其是水电资源）发展潜力巨大。目前汽车消耗能源主要来自石油资源。

4）各种清洁汽车的环境、能源效益。

各类清洁汽车的环境和能源效益大小顺序为：燃油汽车燃气汽车、醇类汽车 混合动力汽车燃料电池汽车、电动汽车渐次提高，而技术难度渐次增大。另外，清洁汽车产生的环境效益直接贡献给社会，具有很强的外部性，仅依靠市场调节是难以奏效的。

5）各种清洁汽车的技术成熟度及成本

LPG、CNG、醇类汽车的技术已基本成熟，可直接进行产业化生产和使用；混合动力汽车技术在国际上已有重大突破，已有小批量生产和使用，中国基础薄弱；世界范围内电动和燃料电池汽车的关键技术尚有待于突破。清洁汽车的制造成本高于传统燃油汽车，但整个寿命期成本接近或低于传统燃油汽车，尤其从未来发展趋势看，清洁汽车总成本将低于传统燃油汽车的总成本。

6）技术标准和管理制度

缺乏统一的技术标准，管理基础薄弱，管理制度不规范、不健全。

4．2 技术路径

1、加快燃油汽车的清洁化进程，提高燃油经济性水平。

燃油汽车在相当长的时间内仍然是在用车和新增车辆的主体。因此，提高燃油汽车技术水平，改善其排放和油耗性能，对于实现车辆总体环境和能源效益意义重大。现阶段，应在进一步筛选、优化关键技术基础上，在燃油汽车上推广应用电控燃油喷射技术和三效催化技术等，实现规模生产，从轿车、微型车和轻型客车入手，逐步扩展到载货汽车

2、提高燃油品质。

我国燃油品质是汽车排放性能进一步提高的重要制约因素之一。此阶段，应研究开发新的燃油炼制技术，改进工艺和设备，提高燃油品质。

3、因地制宜，大力发展和推广适合本地区的代用燃料汽车。

CNG、LPG及醇类等代用燃料汽车技术已基本成熟，我国不同地区分别有各自的资源优势。国家应鼓励各地区根据自身的资源状况和技术优势，选择合适的代用燃料汽车进行产业化发展。代用燃料汽车优先利用于出租车、公交车，逐步扩展到邮政、环卫、建筑等城市专用车及公务车。燃气汽车的发展应尽快实现两个转变：电控喷射单一燃料燃气汽车比机械式双燃料汽车具有无可比拟的环境和能源效益，且技术也基本成熟，应尽快推广应用，在2005年前，普及第三代技术，提高燃气品质。同时应逐步实现燃气部件装置的标准化，提高通用性和互换性，以实现部件规模化生产，降低生产成本。

值得注意的是，在我国由于煤炭资源相当充足，且由煤生产甲醇已是成熟的产业，因此甲醇汽车具有很大的发展潜力。而LPG汽车由于对石油资源的依存性较高，其发展将同样受到资源制约。在燃气资源可选择的情况下，应优先发展中国具有资源优势的CNG汽车。

4、燃料电池和电动汽车关键技术攻关。

进行广泛的国际技术交流合作，对国际上最新的燃料电池技术、电动汽车技术进行跟踪，同时继续组织技术力量对燃料电池和电动汽车动力电池进行研究和开发。

5、混合动力汽车研发。

混合动力汽车技术在美国和日本已基本成熟，并投入小批量生产，我国应加大科研开发投入，组织国内产、学、研等技术力量进行重点技术攻关和整车开发。为中期实现产业化奠定基础。

lITS相关技术研究及应用。在推进清洁汽车产业的同时，应进一步搞好交通道路建设，合理规划，统筹安排，使城市交通网络更加合理高效，加快以信息技术为中心的智能交通系统建设，发挥城市交通线路的最大功效，减少交通拥挤现象，从而促进城市环保。

5 结论和展望

清洁汽车是一个新生事物，中国发展清洁汽车的意义，首先，是改善环境尤其是城市大气污染的一个战略举措；其次是改善能源结构，维护国家经济安全的有效措施；第三，是国家发展汽车产业的一种必然性战略选择。

清洁汽车的产业化发展是一个复杂的系统工程，涉及到、企业、国际与国内、技术、金融、环保、相关基础设施等各个方面，这些方面又是相互关联和相互作用的。因此，课题组经过系统研究技术自身发展以及与其相关的其它方面的影响，提出了中国发展清洁汽车产业的重要因素----中国清洁汽车技术发展路径。明确了技术实施的主体是企业；在其中要起到支持和引导作用。在此前提下，我们完成了中国清洁汽车技术发展路径的研究工作。

（写与论文有关的的心得，控制在半页）

参考文献

[1]苏长荪.高等工程热力学.北京：高等教育出版社，1987。

[2]吴志新.我国汽车排放状况及对策,全国汽车排放控制技术研讨会，1997年，上海。

[3]李洧.有铅汽油、无铅汽油与汽车排放.中国汽车工程学会发动机分会1998年会。

[4]张科.试论与产油国合资建设炼油厂得必要性.国际石油经济，2000年第3期。

[5]卢向前等.美国及世界炼油工业二十五年回顾与展望.国际石油经济，2000年第3期。

[6]张红卫等.燃气汽车排放污染物控制技术水平与对策.世界汽车，1998年第12期。

[7]王秉刚等.发展天然气汽车是解决能源和环境保护问题的战略性措施.世界汽车，1997年第12期。

[8]李摈等.开展混合动力汽车的研究刻不容缓.汽车技术，1997年第5期

[9]孙逢春等.电动汽车.北京：北京理工大学出版社，1997。

[10]陈小复.电动车、复合动力电动汽车和燃料电池.上海汽车，1997年第8期

结 束 语

忙碌了两个星期，我的毕业设计课题也终将告一段落。也基本达到预期的效果，虚荣的成就感在没人的时候也总会冒上心头。但由于能力和时间的关系，总是觉得有很多不尽人意的地方。可是，我又会有点自恋式地安慰自己：做一件事情，不必过于在乎最终的结果，可贵的是过程中的收获。以此语言来安抚我尚没平复的心。

    毕业设计，也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。想借此机会感谢四年以来给我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分。

大学生活即将匆匆忙忙地过去。大学三年，但它给我的影响却不能用时间来衡量，这三年以来，经历过的所有事，所有人，都将是我以后生活回味的一部分，是我为人处事的指南针。就要离开学校，走上工作的岗位了，这是我人生历程的又一个起点，在这里祝福大学里跟我风雨同舟的朋友们，一路走好，未来总会是绚烂缤纷。

致 谢

首先感谢本人的导师杨老师，他对我的毕业设计内容提出了许多建设性建议。杨老师有着渊博的知识，诚恳的为人，使我受益匪浅，在毕业设计的过程中，特别是遇到困难时，他给了我鼓励和帮助，在这里我向他表示真诚的感谢！

感谢母校——科技职业学院的辛勤培育之恩！感谢机电工程分院给我提供的良好学习及实践环境，使我学到了许多新的知识，掌握了一定的操作技能。

感谢和我在一起进行课题研究的同学，和他们在一起讨论、研究这个课题使我受益非浅。

最后，我非常庆幸在三年的的学习、生活中认识了很多可敬的老师和可亲的同学，并感激师友的教诲和帮助！