節(jié)能第一次課

1、汽車(chē)節(jié)能技術(shù)1Automobile Energy Density Technology12 課程性質(zhì)、內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)作為車(chē)輛工程、汽車(chē)服務(wù)工程、汽車(chē)維修工程教育專業(yè)學(xué)科的專業(yè)課，本課程主要講授能源形勢(shì)、法規(guī)，汽車(chē)節(jié)能技術(shù)，替代能源汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)，以及汽車(chē)使用節(jié)能技術(shù)等知識(shí)。通過(guò)學(xué)習(xí)本門(mén)課程，學(xué)生應(yīng)掌握以下內(nèi)容：1.世界能源形勢(shì)、節(jié)能途徑及法規(guī)；2.發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)、影響燃油經(jīng)濟(jì)性的因素、整車(chē)節(jié)能 技術(shù)、燃料的品質(zhì)與合理使用；3.替代能源汽車(chē)的種類、結(jié)構(gòu)、現(xiàn)狀及前景；4.汽車(chē)正確駕駛、汽車(chē)合理運(yùn)行、汽車(chē)的合理維護(hù)與節(jié)能的內(nèi)在聯(lián)系。2第一章 世界能源的形勢(shì)前言：能源：是指人類取得能量的來(lái)源，是直接或

2、通過(guò)轉(zhuǎn)換提供人類所需的有用的能資源。人類的一切活動(dòng)都需要能源。3一、能源的來(lái)源：1、太陽(yáng)的輻射能（5.31015MJ）/年通過(guò) 大氣的吸收轉(zhuǎn)換為風(fēng) 能、水能、波浪能、海流能等。2、植物通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)換為生物能。3、動(dòng)植物在特殊地質(zhì)條件下經(jīng)歷億萬(wàn)年轉(zhuǎn)化為石油、煤、天然氣等化石能源。4、地球中心的熱核反應(yīng)產(chǎn)生地?zé)崮堋?、太陽(yáng)系星際間作用產(chǎn)生潮汐能。 4二、能源的特點(diǎn)：1、不同形式的能源在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)換。2、能源在開(kāi)采、提煉或加工、使用以及廢料處理過(guò)程中存在不同程度的污染。3、化石燃料能源如汽油、柴油、天然氣等在存儲(chǔ)過(guò)程中存在泄露、危險(xiǎn)等問(wèn)題。4、有些能源不能存儲(chǔ)（電）5三、能源的分類：1、

3、按能源的來(lái)源：分為太陽(yáng)能、地球自身能和天體引力能62、按在自然界中的存在形式：分為一次能源（天然未加工的能源如：煤、石油、天然氣、原子核能、二次能源（將一次能源加工后的能源如焦炭、汽油、柴油、電）。73、按被利用程度：分為被大規(guī)模采用的常規(guī)能源、正在積極研究、開(kāi)發(fā)、推廣的新能源。84、按能否自動(dòng)再生：分為再生資源、非再生資源。9按對(duì)環(huán)境的影響：分為清潔型能源、非清潔型能源。10四、能源的單位與度量能源的單位：焦（J）、千瓦小時(shí)（kW . h） 為了便于統(tǒng)計(jì)、分析和比較。規(guī)定以煤當(dāng)量（1kg標(biāo)準(zhǔn)煤=29.3MJ）作為能源的統(tǒng)一單位，有些國(guó)家以石油當(dāng)量為能源的度量單位。即按煤（石油）的當(dāng)量熱值計(jì)算

4、各種能源量的統(tǒng)一計(jì)量單位。1kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱當(dāng)量值=0.7kg標(biāo)準(zhǔn)石油的熱當(dāng)量值。11第一章 世界能源的形勢(shì) 據(jù)測(cè)算，全世界石油的儲(chǔ)量約為3000億噸，其中600億噸已經(jīng)開(kāi)采，1000億噸已被探明。20世紀(jì)70年代末期，全世界石油的總產(chǎn)量為33億噸，目前已經(jīng)增長(zhǎng)到50億噸。照此計(jì)算，以探明的石油僅能開(kāi)采20年左右。第一節(jié) 石油資源的儲(chǔ)量及其消耗 12 2001年世界一次能源消耗已達(dá)90億4千3百萬(wàn)噸石油，比1973年和1990年增長(zhǎng)了66%和17%，其中中國(guó)的增長(zhǎng)速度尤為突出，2000年中國(guó)的一次能源消費(fèi)達(dá)9億2千8百萬(wàn)噸石油，排世界第二，比1973年和1990年各增長(zhǎng)了248.9%和38.5%

5、，與其他國(guó)家比呈現(xiàn)高增長(zhǎng)率。 13 2003年中國(guó)和西方發(fā)達(dá)國(guó)家能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)正好呈反向變化，發(fā)達(dá)國(guó)家能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)均以清潔能源消費(fèi)為先。在石油、天然氣、煤三大能源品種中，前兩者是英美法能源消費(fèi)主體，中國(guó)正好相反，煤的消費(fèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他一次性能源消費(fèi)，居絕對(duì)優(yōu)先地位。 國(guó)家一次能源消費(fèi)量,Mtce 2003年消費(fèi)結(jié)構(gòu)石油天然氣煤核電水電美國(guó) 3256.9 39.8 24.6 25.07.9 2.7 中國(guó)1683.323.4 2.5 67.90.8 5.4 俄羅斯958.3 18.6 54.4 16.6 5.1 5.3 日本958.3 49.3 13.6 22.2 10.3 4.5 德國(guó)474.6 3

6、7.7 23.2 26.2 11.2 1.7 加拿大416.3 33.1 27.0 10.6 5.8 23.5 法國(guó)372.3 36.1 15.1 4.8 38.3 5.7 英國(guó)372.3 34.4 38.4 17.5 9.0 0.6 OECD 7711.3 41.2 22.9 21.4 9.4 9.4 世界總計(jì)13915.9 37.3 23.9 26.5 6.2 6.2 14排序 國(guó)家地區(qū) 石油儲(chǔ)量（萬(wàn)噸） 1 沙特阿拉伯 3553424.662 加拿大 2450589.043 伊 朗 1723287.674 伊拉克 1575342.475 科威特 1321917.816 阿聯(lián)酋 12630

7、13.707 委內(nèi)瑞拉 1065753.428 俄羅斯 821917.81 9 利比亞 493150.68 10 尼日利亞 342465.75世界主要國(guó)家石油估算探明儲(chǔ)量排名 15世界主要國(guó)家石油產(chǎn)量排名 排序 國(guó)家地區(qū) 石油產(chǎn)量（萬(wàn)噸） 1 沙特阿拉伯 421502 俄羅斯 410803 美 國(guó) 286254 伊 朗 18650 5 中 國(guó) 170756 墨西哥 168257 挪 威 151758 加拿大 11100 9 尼日利亞 10600 10 英 國(guó) 10475 16 2008年中國(guó)石油總儲(chǔ)量為21.9億噸，年開(kāi)采量為1.9億噸。依照2008年的開(kāi)采量，2020年中國(guó)就滴油不剩了。20

8、08年中國(guó)石油消費(fèi)量為3.9億噸，自產(chǎn)石油1.9億噸，進(jìn)口石油2億噸。中國(guó)進(jìn)口原油中的50.1%來(lái)自中東，30.2%來(lái)自非洲，9.7%來(lái)自俄羅斯和哈薩克斯坦，7.1%來(lái)自南美，2.9%來(lái)自東南亞和澳大利亞。17 2001年中國(guó)汽油、柴油產(chǎn)量及消耗量 2001年我國(guó)原油產(chǎn)量1.7億噸，汽油產(chǎn)量4124.8萬(wàn)噸，約87的汽油為汽車(chē)所用；柴油產(chǎn)量7404.9萬(wàn)噸，汽車(chē)柴油消耗量為1555萬(wàn)噸。隨著汽車(chē)柴油化的發(fā)展，汽車(chē)柴油消耗量逐年增加， 2001年柴油車(chē)產(chǎn)量占汽車(chē)總產(chǎn)量的比例為45，柴油貨車(chē)產(chǎn)量為汽油貨車(chē)產(chǎn)量的1.8倍18 中國(guó)能源開(kāi)發(fā)、利用呈現(xiàn)出以下主要特點(diǎn) 能源以煤炭為主，可再生資源開(kāi)發(fā)利用程

9、度很低。 中國(guó)探明的煤炭資源占煤炭、石油、天然氣、水能和核能等一次能源總量的90%以上，煤炭在中國(guó)能源生產(chǎn)與消費(fèi)中占支配地位。20世紀(jì)60年代以前中國(guó)煤炭的生產(chǎn)與消費(fèi)占能源總量的90%以上，80年代以來(lái)煤炭在能源生產(chǎn)與消費(fèi)中的比例占75%左右，其他種類的能源增長(zhǎng)速度較快，但仍處于附屬地位。在世界能源由煤炭為主向油氣為主的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過(guò)程中，中國(guó)仍是世界上極少數(shù)幾個(gè)能源以煤為主的國(guó)家之一。19 能源消費(fèi)總量不斷增長(zhǎng)，能源利用效率較低。 隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，中國(guó)的能源消費(fèi)呈持續(xù)上升趨勢(shì)。19571989年中國(guó)能源消費(fèi)總量從9644萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤增加到96934萬(wàn)噸，增加了9倍。1989 1999年，中

10、國(guó)能源消費(fèi)從96394萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤增加到122000萬(wàn)噸，增長(zhǎng)26%。受資金、技術(shù)、能源價(jià)格等因素的影響，中國(guó)能源利用效率比發(fā)達(dá)國(guó)家低很多。能源綜合利用效率為32%，能源系統(tǒng)總效率為9.3%，只有發(fā)達(dá)國(guó)家的50%左右（粗放式經(jīng)濟(jì)）。20 能源消費(fèi)以國(guó)內(nèi)供應(yīng)為主，環(huán)境污染狀況加劇，優(yōu)質(zhì)能源供應(yīng)不足。 中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要建立在國(guó)產(chǎn)能源生產(chǎn)與供應(yīng)基礎(chǔ)之上，能源技術(shù)裝備也主要依靠國(guó)內(nèi)供應(yīng)。90年代中期以前，中國(guó)能源供應(yīng)的自給率達(dá)98%以上。隨著能源消費(fèi)量的持續(xù)上升，以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)造成城市大氣污染，過(guò)度消耗生物質(zhì)能引起生態(tài)破壞，生態(tài)環(huán)境壓力越來(lái)越大。21 世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家能源戰(zhàn)略概述 美國(guó) 根據(jù)美國(guó)政

11、府公布的新的國(guó)家能源政策，美國(guó)計(jì)劃通過(guò)提高國(guó)內(nèi)油氣產(chǎn)量、提高節(jié)能效率和燃料熱效率、擴(kuò)大核能和煤炭發(fā)電等來(lái)減少對(duì)進(jìn)口石油的依賴。布什政府的能源政策還把天然氣看作未來(lái)的重要燃料。預(yù)計(jì)到2010年天然氣將取代煤炭并挑戰(zhàn)石油成為占優(yōu)勢(shì)的一次能源。22 另外，一些大石油公司已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)發(fā)替代能源。殼牌石油公司已保證將在今后10年投資5億到10億美元開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能和風(fēng)能等新能源。世界第三大太陽(yáng)能光伏電池制造商bp公司也在對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行投資。 23英國(guó)新能源政策： 到2050年英國(guó)二氧化碳的排放量將消減60%，并于2020年取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展；保持能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性；24 法國(guó) 制定了關(guān)于能源的一個(gè)長(zhǎng)期規(guī)劃，重

12、點(diǎn)是減少化石能源的使用，減少二氧化碳排放，處理核廢料，提高風(fēng)能運(yùn)用、太陽(yáng)能發(fā)電，籌備發(fā)展新一代核電設(shè)施，通過(guò)房屋絕緣、燃料電池汽車(chē)的應(yīng)用，減少傳統(tǒng)能源使用。力爭(zhēng)在2020年前在國(guó)際和國(guó)內(nèi)努力下解決現(xiàn)有環(huán)境和能源問(wèn)題。法國(guó)在氫能方面希望10年中得到富有競(jìng)爭(zhēng)力的氫能發(fā)電技術(shù)。實(shí)施“3能源政策”，所謂3，是指能源安全、經(jīng)濟(jì)效率和環(huán)境保護(hù)。25國(guó)際先進(jìn)水平節(jié)能汽車(chē)研發(fā)水平 路波（Lupo）是大眾品牌系列中的微型家庭用車(chē)，3門(mén)2廂式車(chē)型。品種有1.0升、1.4升、1.6升汽油機(jī)轎車(chē)和1.2升、1.4升、1.7升柴油機(jī)轎車(chē)。其中最聞名的車(chē)型是1.2升柴油機(jī)轎車(chē)，百公里僅耗油約3升，譽(yù)滿全球，被稱為“3升路

13、波”。路波雖是小型車(chē)，但發(fā)動(dòng)機(jī)配置面多，功率較大。前排座位空間寬敞，座椅舒適，轉(zhuǎn)彎性能好，行駛平穩(wěn)，十分省油。26豐田混合動(dòng)力車(chē)Prius 3.57L/100km GM Precept 2.86L/100km 本田 Insight 2.86L/100km Fiat Ecobasic 2.9L/100km27 汽車(chē)污染1. 汽車(chē)排放污染物及危害（1）一氧化碳CO（2）碳?xì)浠衔颒C（3）氮氧化物NOX（4）鉛化物和碳煙微粒（5）二氧化硫(SO2)28 內(nèi)燃機(jī)用碳?xì)浠衔锶剂显谌紵覂?nèi)完全燃燒時(shí)，將只產(chǎn)生CO2和H2O，沒(méi)有其他有害產(chǎn)物。不過(guò)，高速內(nèi)燃機(jī)燃燒過(guò)程占有的時(shí)間極短，可燃混合氣不是完全均

14、勻，燃料的氧化反應(yīng)不可能完全。排氣中會(huì)出現(xiàn)不完全燃燒產(chǎn)物，例如CO和未完全燃燒甚至完全未燃燒的碳?xì)浠衔颒C 在點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中，在某些工況（例如全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)），為了獲得最大功率而不得不用濃混合氣，導(dǎo)致CO排放大大增加；為了提高冷起動(dòng)的可靠性，也得加濃混合氣。內(nèi)燃機(jī)最高燃燒溫度達(dá)2000以上，又使空氣中的氮在高溫下氧化生成各種氮氧化物。29 壓燃式內(nèi)燃機(jī)中，由于可燃混合氣是在燃燒前和燃燒中的極短時(shí)間內(nèi)形成的，混合不均勻程度比較嚴(yán)重，在高溫高壓環(huán)境下缺氧的燃油會(huì)發(fā)生裂解、脫氫，最后生成碳煙粒子。這些碳煙粒子又吸附了各種各樣的未燃燒或不完全燃燒的重質(zhì)碳?xì)浠衔?，稱為排氣微粒。 燃油中含有的硫使內(nèi)燃機(jī)

15、排放構(gòu)成酸雨因素之一的SO2和SO3，用含鉛汽油的汽油機(jī)會(huì)排出對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有嚴(yán)重毒性的鉛化物。30一氧化碳（CO） 一氧化碳俗稱煤氣，為無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)刺激性的氣體。凡是含炭物質(zhì)燃燒不完全皆可產(chǎn)生。當(dāng)吸入的一氧化碳(CO)與血紅蛋白(Hb)結(jié)合形成穩(wěn)定的碳氧血紅蛋白(HbCO)時(shí)，使Hb喪失攜氧能力，一氧化碳與血紅蛋白有很強(qiáng)的親和力，比氧氣與血紅蛋白的親和力快大約200倍。會(huì)阻礙氧氣進(jìn)入你的心臟、大腦等要害部位。由于附著的一氧化碳在血液中凝集，導(dǎo)致大腦缺氧，產(chǎn)生中毒現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致死亡。31碳?xì)浠衔铮℉C） 碳?xì)浠衔铮ㄒ卜Q烴類）包括未燃和未完全燃燒的燃油、潤(rùn)滑油及其裂解產(chǎn)物和部分氧化物

16、，如苯、醛、烯烴和多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔锏?00多種復(fù)雜成分。應(yīng)當(dāng)引起注意的是帶多環(huán)的多芳香烴，是強(qiáng)烈致癌物質(zhì)，烴類成分還是引起光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)。32氮氧化物（NOx） 氮氧化物是燃燒過(guò)程中形成的多種氮氧化物，如NO、NO2、N2O3、N2O5等，總稱NOx，以汽油、柴油為燃料的汽車(chē)，尾氣中氮氧化物的濃度相當(dāng)高，氮氧化物最終會(huì)轉(zhuǎn)化成硝酸和硝酸鹽，隨著降水和降塵從空氣中去除，硝酸是酸雨的原因之一。在內(nèi)燃機(jī)中主要是NO，約占95%，其次是NO2，占5%。NO是無(wú)色無(wú)味氣體，只有輕度刺激性，毒性不大，高濃度時(shí)會(huì)造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)輕度障礙，NO可以被氧化成NO2。NO2是一種棕紅色強(qiáng)烈刺激性的有毒氣體

17、，對(duì)心、肝、腎都會(huì)有影響。 33光化學(xué)煙霧34柴油機(jī)廢氣微粒 微粒（也稱顆粒）對(duì)人體的健康的危害程度和顆粒的大小及組成有關(guān)。微粒越小，懸浮在空氣中的時(shí)間越長(zhǎng)，它們進(jìn)入人體肺部后停滯在肺部及支氣管中的比例越大，危害越大。微粒除了對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)有害外，由于微粒存在孔隙能粘附SO2、未燃HC、NO2等有毒物質(zhì)或苯丙芘等致癌物質(zhì)，因而對(duì)人體的健康造成更大的危害。由于柴油機(jī)的微粒直徑大多小于0.3微米，而且數(shù)量比汽油機(jī)高出3060倍，成分更復(fù)雜，因而柴油機(jī)的微粒排放相對(duì)更大。35某些城市機(jī)動(dòng)車(chē)廢氣排放污染物分擔(dān)率(%) 數(shù)據(jù)顯示，大部分城市的汽車(chē)廢氣污染物分擔(dān)率均超過(guò)一半，且有些成分已經(jīng)超過(guò)90%，這些數(shù)據(jù)表明要治理城市大氣污染，首先要減少汽車(chē)的排氣污染物。降低油耗可以直接降低汽車(chē)排氣污染物。36 汽車(chē)能源消耗對(duì)經(jīng)濟(jì)和政治的影響 能源對(duì)世界經(jīng)濟(jì)和國(guó)際政治歷來(lái)具有舉足輕