節(jié)能第一次課

1、汽車節(jié)能技術1Automobile Energy Density Technology12 課程性質(zhì)、內(nèi)容和教學目標作為車輛工程、汽車服務工程、汽車維修工程教育專業(yè)學科的專業(yè)課，本課程主要講授能源形勢、法規(guī)，汽車節(jié)能技術，替代能源汽車、電動汽車，以及汽車使用節(jié)能技術等知識。通過學習本門課程，學生應掌握以下內(nèi)容：1.世界能源形勢、節(jié)能途徑及法規(guī)；2.發(fā)動機節(jié)能技術、影響燃油經(jīng)濟性的因素、整車節(jié)能 技術、燃料的品質(zhì)與合理使用；3.替代能源汽車的種類、結(jié)構(gòu)、現(xiàn)狀及前景；4.汽車正確駕駛、汽車合理運行、汽車的合理維護與節(jié)能的內(nèi)在聯(lián)系。2第一章 世界能源的形勢前言：能源：是指人類取得能量的來源，是直接或

2、通過轉(zhuǎn)換提供人類所需的有用的能資源。人類的一切活動都需要能源。3一、能源的來源：1、太陽的輻射能（5.31015MJ）/年通過 大氣的吸收轉(zhuǎn)換為風 能、水能、波浪能、海流能等。2、植物通過光合作用轉(zhuǎn)換為生物能。3、動植物在特殊地質(zhì)條件下經(jīng)歷億萬年轉(zhuǎn)化為石油、煤、天然氣等化石能源。4、地球中心的熱核反應產(chǎn)生地熱能。5、太陽系星際間作用產(chǎn)生潮汐能。 4二、能源的特點：1、不同形式的能源在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)換。2、能源在開采、提煉或加工、使用以及廢料處理過程中存在不同程度的污染。3、化石燃料能源如汽油、柴油、天然氣等在存儲過程中存在泄露、危險等問題。4、有些能源不能存儲（電）5三、能源的分類：1、

3、按能源的來源：分為太陽能、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、開發(fā)、推廣的新能源。84、按能否自動再生：分為再生資源、非再生資源。9按對環(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（kW . h） 為了便于統(tǒng)計、分析和比較。規(guī)定以煤當量（1kg標準煤=29.3MJ）作為能源的統(tǒng)一單位，有些國家以石油當量為能源的度量單位。即按煤（石油）的當量熱值計算

4、各種能源量的統(tǒng)一計量單位。1kg標準煤的熱當量值=0.7kg標準石油的熱當量值。11第一章 世界能源的形勢 據(jù)測算，全世界石油的儲量約為3000億噸，其中600億噸已經(jīng)開采，1000億噸已被探明。20世紀70年代末期，全世界石油的總產(chǎn)量為33億噸，目前已經(jīng)增長到50億噸。照此計算，以探明的石油僅能開采20年左右。第一節(jié) 石油資源的儲量及其消耗 12 2001年世界一次能源消耗已達90億4千3百萬噸石油，比1973年和1990年增長了66%和17%，其中中國的增長速度尤為突出，2000年中國的一次能源消費達9億2千8百萬噸石油，排世界第二，比1973年和1990年各增長了248.9%和38.5%

5、，與其他國家比呈現(xiàn)高增長率。 13 2003年中國和西方發(fā)達國家能源消費結(jié)構(gòu)正好呈反向變化，發(fā)達國家能源消費結(jié)構(gòu)均以清潔能源消費為先。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主體，中國正好相反，煤的消費遠遠高于其他一次性能源消費，居絕對優(yōu)先地位。 國家一次能源消費量,Mtce 2003年消費結(jié)構(gòu)石油天然氣煤核電水電美國 3256.9 39.8 24.6 25.07.9 2.7 中國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372.3 36.1 15.1 4.8 38.3 5.7 英國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13915.9 37.3 23.9 26.5 6.2 6.2 14排序 國家地區(qū) 石油儲量（萬噸） 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世界主要國家石油估算探明儲量排名 15世界主要國家石油產(chǎn)量排名 排序 國家地區(qū) 石油產(chǎn)量（萬噸） 1 沙特阿拉伯 421502 俄羅斯 410803 美 國 286254 伊 朗 18650 5 中 國 170756 墨西哥 168257 挪 威 151758 加拿大 11100 9 尼日利亞 10600 10 英 國 10475 16 2008年中國石油總儲量為21.9億噸，年開采量為1.9億噸。依照2008年的開采量，2020年中國就滴油不剩了。20

8、08年中國石油消費量為3.9億噸，自產(chǎn)石油1.9億噸，進口石油2億噸。中國進口原油中的50.1%來自中東，30.2%來自非洲，9.7%來自俄羅斯和哈薩克斯坦，7.1%來自南美，2.9%來自東南亞和澳大利亞。17 2001年中國汽油、柴油產(chǎn)量及消耗量 2001年我國原油產(chǎn)量1.7億噸，汽油產(chǎn)量4124.8萬噸，約87的汽油為汽車所用；柴油產(chǎn)量7404.9萬噸，汽車柴油消耗量為1555萬噸。隨著汽車柴油化的發(fā)展，汽車柴油消耗量逐年增加， 2001年柴油車產(chǎn)量占汽車總產(chǎn)量的比例為45，柴油貨車產(chǎn)量為汽油貨車產(chǎn)量的1.8倍18 中國能源開發(fā)、利用呈現(xiàn)出以下主要特點 能源以煤炭為主，可再生資源開發(fā)利用程

9、度很低。 中國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，煤炭在中國能源生產(chǎn)與消費中占支配地位。20世紀60年代以前中國煤炭的生產(chǎn)與消費占能源總量的90%以上，80年代以來煤炭在能源生產(chǎn)與消費中的比例占75%左右，其他種類的能源增長速度較快，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)變過程中，中國仍是世界上極少數(shù)幾個能源以煤為主的國家之一。19 能源消費總量不斷增長，能源利用效率較低。 隨著經(jīng)濟規(guī)模的不斷擴大，中國的能源消費呈持續(xù)上升趨勢。19571989年中國能源消費總量從9644萬噸標準煤增加到96934萬噸，增加了9倍。1989 1999年，中

10、國能源消費從96394萬噸標準煤增加到122000萬噸，增長26%。受資金、技術、能源價格等因素的影響，中國能源利用效率比發(fā)達國家低很多。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)達國家的50%左右（粗放式經(jīng)濟）。20 能源消費以國內(nèi)供應為主，環(huán)境污染狀況加劇，優(yōu)質(zhì)能源供應不足。 中國經(jīng)濟發(fā)展主要建立在國產(chǎn)能源生產(chǎn)與供應基礎之上，能源技術裝備也主要依靠國內(nèi)供應。90年代中期以前，中國能源供應的自給率達98%以上。隨著能源消費量的持續(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)境壓力越來越大。21 世界主要發(fā)達國家能源戰(zhàn)略概述 美國 根據(jù)美國政

11、府公布的新的國家能源政策，美國計劃通過提高國內(nèi)油氣產(chǎn)量、提高節(jié)能效率和燃料熱效率、擴大核能和煤炭發(fā)電等來減少對進口石油的依賴。布什政府的能源政策還把天然氣看作未來的重要燃料。預計到2010年天然氣將取代煤炭并挑戰(zhàn)石油成為占優(yōu)勢的一次能源。22 另外，一些大石油公司已經(jīng)開始開發(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10億美元開發(fā)太陽能和風能等新能源。世界第三大太陽能光伏電池制造商bp公司也在對太陽能進行投資。 23英國新能源政策： 到2050年英國二氧化碳的排放量將消減60%，并于2020年取得實質(zhì)性的進展；保持能源供應的穩(wěn)定性和可靠性；24 法國 制定了關于能源的一個長期規(guī)劃，重

12、點是減少化石能源的使用，減少二氧化碳排放，處理核廢料，提高風能運用、太陽能發(fā)電，籌備發(fā)展新一代核電設施，通過房屋絕緣、燃料電池汽車的應用，減少傳統(tǒng)能源使用。力爭在2020年前在國際和國內(nèi)努力下解決現(xiàn)有環(huán)境和能源問題。法國在氫能方面希望10年中得到富有競爭力的氫能發(fā)電技術。實施“3能源政策”，所謂3，是指能源安全、經(jīng)濟效率和環(huán)境保護。25國際先進水平節(jié)能汽車研發(fā)水平 路波（Lupo）是大眾品牌系列中的微型家庭用車，3門2廂式車型。品種有1.0升、1.4升、1.6升汽油機轎車和1.2升、1.4升、1.7升柴油機轎車。其中最聞名的車型是1.2升柴油機轎車，百公里僅耗油約3升，譽滿全球，被稱為“3升路

13、波”。路波雖是小型車，但發(fā)動機配置面多，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豐田混合動力車Prius 3.57L/100km GM Precept 2.86L/100km 本田 Insight 2.86L/100km Fiat Ecobasic 2.9L/100km27 汽車污染1. 汽車排放污染物及危害（1）一氧化碳CO（2）碳氫化合物HC（3）氮氧化物NOX（4）鉛化物和碳煙微粒（5）二氧化硫(SO2)28 內(nèi)燃機用碳氫化合物燃料在燃燒室內(nèi)完全燃燒時，將只產(chǎn)生CO2和H2O，沒有其他有害產(chǎn)物。不過，高速內(nèi)燃機燃燒過程占有的時間極短，可燃混合氣不是完全均

14、勻，燃料的氧化反應不可能完全。排氣中會出現(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氫化合物HC 在點燃式內(nèi)燃機中，在某些工況（例如全負荷運轉(zhuǎn)時），為了獲得最大功率而不得不用濃混合氣，導致CO排放大大增加；為了提高冷起動的可靠性，也得加濃混合氣。內(nèi)燃機最高燃燒溫度達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)燃機中，由于可燃混合氣是在燃燒前和燃燒中的極短時間內(nèi)形成的，混合不均勻程度比較嚴重，在高溫高壓環(huán)境下缺氧的燃油會發(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)碳氫化合物，稱為排氣微粒。 燃油中含有的硫使內(nèi)燃機

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會排出對神經(jīng)系統(tǒng)有嚴重毒性的鉛化物。30一氧化碳（CO） 一氧化碳俗稱煤氣，為無色、無臭、無味、無刺激性的氣體。凡是含炭物質(zhì)燃燒不完全皆可產(chǎn)生。當吸入的一氧化碳(CO)與血紅蛋白(Hb)結(jié)合形成穩(wěn)定的碳氧血紅蛋白(HbCO)時，使Hb喪失攜氧能力，一氧化碳與血紅蛋白有很強的親和力，比氧氣與血紅蛋白的親和力快大約200倍。會阻礙氧氣進入你的心臟、大腦等要害部位。由于附著的一氧化碳在血液中凝集，導致大腦缺氧，產(chǎn)生中毒現(xiàn)象，嚴重時可導致死亡。31碳氫化合物（HC） 碳氫化合物（也稱烴類）包括未燃和未完全燃燒的燃油、潤滑油及其裂解產(chǎn)物和部分氧化物

16、，如苯、醛、烯烴和多環(huán)芳香族碳氫化合物等200多種復雜成分。應當引起注意的是帶多環(huán)的多芳香烴，是強烈致癌物質(zhì)，烴類成分還是引起光化學煙霧的重要物質(zhì)。32氮氧化物（NOx） 氮氧化物是燃燒過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，尾氣中氮氧化物的濃度相當高，氮氧化物最終會轉(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)燃機中主要是NO，約占95%，其次是NO2，占5%。NO是無色無味氣體，只有輕度刺激性，毒性不大，高濃度時會造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)輕度障礙，NO可以被氧化成NO2。NO2是一種棕紅色強烈刺激性的有毒氣體

17、，對心、肝、腎都會有影響。 33光化學煙霧34柴油機廢氣微粒 微粒（也稱顆粒）對人體的健康的危害程度和顆粒的大小及組成有關。微粒越小，懸浮在空氣中的時間越長，它們進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)，因而對人體的健康造成更大的危害。由于柴油機的微粒直徑大多小于0.3微米，而且數(shù)量比汽油機高出3060倍，成分更復雜，因而柴油機的微粒排放相對更大。35某些城市機動車廢氣排放污染物分擔率(%) 數(shù)據(jù)顯示，大部分城市的汽車廢氣污染物分擔率均超過一半，且有些成分已經(jīng)超過90%，這些數(shù)據(jù)表明要治理城市大氣污染，首先要減少汽車的排氣污染物。降低油耗可以直接降低汽車排氣污染物。36 汽車能源消耗對經(jīng)濟和政治的影響 能源對世界經(jīng)濟和國際政治歷來具有舉足輕