氢燃料车与压缩天然气车的优点和作用

1.生物燃料汽车

生物燃料（Biomass Fuel）属于可再生能源，是太阳能以化学能形式储存在生物中的一种能量形式，直接或间接地来源于植物的光合作用，是以生物为载体的能源。

生物燃料来源广泛，可以从薪柴、农林作物、农作物残渣、动物粪便和生活垃圾中获得。生物燃料蕴藏量极大，据估计，仅地球上的植物每年可生产的生物燃料量，就相当于目前人类每年消耗的矿物能的20倍。未来主要的生物燃料有生物柴油、生物乙醇和生物甲醇等。近年来，由于原油价格高涨，美国、德国和法国等国家大力发展生物柴油和乙醇等生物燃料，以减轻对原油的依赖。

2.氢燃料汽车

氢是最受争议，但也是很有前景的替代燃料。氢是宇宙中最丰富的物质之一，但是自然界并不存在自由状态的氢气，因此需要消耗大量的电能对水进行电解或其他途径才能获得氢气，在使用中还需要将其压缩或转换为液态。氢燃料汽车的突出优点是接近零排放和燃料来源的多样性。

氢燃料的热值大约是汽油的3倍，但燃烧所需的空气也约为汽油的3倍，如果计算氢本身所占体积，氢气的混合气热值并不高。因此，直接使用气态氢会大大降低发动机的动力性能。一般在进气或压缩过程中向气缸内直接喷射液态氢才会大幅度提高氢发动机的动力输出。

氢用作车用动力燃料（见图9⁃44）的主要问题是生产和运输。如果氢是用石油或天然气作为原料生产的，那么生产氢所需的能量比生产汽油或柴油所需的能量还要高。所以，汽车公司主要关注于使用再生能源来生产氢。宝马公司认为太阳能、核能可以考虑用于生产氢。通用公司认为，一半的氢可以从天然气中获得，另一半则可从可再生能源中获得，比如水能、核能。现在欧洲氢的年产量是180万t，只需要90万t就可以给450万辆氢燃料汽车提供足够的能量。

但是氢运输的问题还很难解决，尤其是氢需要新的独立的基础设施，需要大量资金投入。液态氢可以通过管道运输，但是把它的温度降到-235℃并且保持这个温度却很难，而气态的氢即便是在250个大气压下，其能量密度仍然太低，与运输汽油相比，运输压缩氢气需要10倍的载货汽车数量。即使是在密封罐里，氢气也很容易挥发，因为氢气分子体积太小，容易通过罐壁大分子之间的间隙挥发出去。

3.天然气汽车

天然气汽车（Natural Gas Vehicle，NGV）包括压缩天然气汽车（Compressed Natural Gas Vehcle，CNGV）和液化天然气汽车（Liquifled Natural Gas Vehicle，LNGV）。

压缩天然气汽车（见图9⁃45）是将天然气压缩至20MPa充装于汽车用压缩天然气储气瓶中，经减压器减压后供给发动机燃烧的汽车。液化天然气汽车是将天然气在-162℃低温液化后，储存于液化天然气储气罐中，经汽化后供给发动机燃烧。由于液化天然气汽车所需的绝热储气瓶尚未商品化，因而目前天然气汽车主要采用压缩天然气作为燃料。天然气也可以通过一定的炼制工艺转换为液体燃料汽油或柴油使用，即所谓的“gas to liquid”燃料，简称GTL燃料。

天然气汽车的突出优点是：现有汽车发动机不必做大的改动就可直接使用，而且在低温状态下的冷起动性能优良；由于天然气的主要成分是丙烷和丁烷，它们在发动机内可以充分燃烧，不易产生积炭，不会稀释润滑油，发动机内部零件的磨损大大减少，从而降低汽车保养和运行费用；另外，天然气的价格还比汽油便宜，仅相当于汽油的1/2。有关专家认为，天然气汽车是最具推广价值的低污染汽车，尤其适于城市公共交通和出租汽车使用。

4.液化石油气汽车

液化石油气（Liquified Petroleum Gas，LPG）是一种无色气体，它的来源是石油开采过程中产生的石油气和炼油加工过程中的副产物，其主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯以及少量不易液化的乙烯和少量不易汽化的戊烷。液化石油气中氢含量大，硫、氮等杂质少，不含芳香烃，燃烧完全，热值利用率高。通过在城区适当位置安排建设一定数量的加气站（见图9⁃46），液化石油气将成为城市公共汽车和出租汽车的理想燃料，有利于减少车辆有害物排放对环境的污染。

液化石油气在常温条件下，压力约为1.6MPa就可由气体变成液体，能比较方便地储藏在高压气瓶中。液化石油气在压力小的情况下又容易转变成气体，所以使用很方便，容易起动、燃烧完全，燃烧后排气中的一氧化碳和碳氢化合物等有害物质就会大为减少。公交汽车改用液化石油气作燃料，

图9⁃44 用氢作为动力燃料的汽车

可以起到改善城市空气质量的作用。

图9⁃45 东风牌压缩天然气半挂牵引车

图9⁃46 LPG加气站

知识小结

1.汽车在给人们的出行带来方便的同时，也产生了油耗、安全和环保三大问题。(www.xing528.com)

2.汽车电子化程度已成为衡量汽车技术水平和先进性的重要标志，其性能的好坏直接影响到汽车的动力性、经济性、安全性、可靠性、舒适性及排放性。

3.为便于多个电子控制单元之间相互连接、协调工作和信息共享，汽车控制器局域网络应运而生。

4.目前，CAN总线已成为汽车网络的标准装备；LIN网络及其开发应用，将会降低车上电子系统开发、生产、使用和维护的费用。

5.新能源汽车主要包括电动汽车和代用燃料汽车两类。

问题与思考

1.镁合金有哪些优点？

2.汽车上应用的新材料有哪些？

3.工程塑料在汽车上有哪些应用？

4.任选一款常用车辆，说明其中哪些元件釆用了质量轻量化技术。

5.车辆质量轻量化后，车辆哪些方面的性能有所改善？

6.常用的汽车电子控制系统有哪些？

7.汽车安全控制技术有哪些？

8.线控技术的优势有哪些？

9.查阅资料，了解现在生产的轿车上还采用了哪些智能控制技术。

10.查阅资料，了解汽车CAN总线系统的基本功能。

11.查阅资料，了解共轨柴油喷射系统的基本组成和功能，知晓共轨柴油喷射技术发展比较滞后（与汽油电控喷射技术相比）的原因。

12.查阅资料，了解双离合变速器（DSG）技术的先进性和工作机理。

13.车身电子稳定系统（ESP）与ABS、ASR系统相比，有哪些优越性？

14.查阅资料，除了书中所提及的汽车安全控制系统，现在的汽车还装有哪些安全控制系统？

15.查阅资料，了解有哪些品牌的车辆采用了铝合金车身。

16.查阅资料，了解混合动力电动汽车的工作原理。

17.在你所处的城市，出租车“油改气”后，车辆在使用过程中较之未改装之前有哪些优缺点？你是否有更好的建议？

18.查阅资料，了解电动汽车有哪些优缺点。为什么电动汽车直到现在还没有得到完全普及？