压缩空气驱动汽车的全过程能效分析

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1、万方数据压缩空气驱动汽车的全过程能效分析高海洋1曹惠玲2(1.中国汽车技术研究中心,北京300162;2.中国民航大学,北京300300)摘要:利用压缩空气携带的能量驱动汽车,被认为是一种绿色驱动技术。本文理论计算了这种压缩空气汽车空气瓶携带的气体做功的能力,也计算了生产这些压缩空气所需要的能量。结果看到,如果按照理想过程(压缩和膨胀),30Mpa压缩空气携带能量驱动汽车的全周期效率是46%;但是如果按照实际循环计算,整个全周期的效率就只有30%左右。关键词:压缩空气;汽车;能效;全过程中图分类号:THl38.9文献标识码:A文章编号:008-0813(200

2、9)01—0036埘DoubleProcessAnalysisofEnergyEfficiencyOnCompressed—AirDrivedVehicleCA0Hai-yanaaCA0Hui-lin92(1.ChinaAutomotiveTechnologyandResearchCenter,Tianjin300162,China,2.CivailAvoiationUniversityofChina,Tianjin300300。China)Abstract:Itiscalledgreenenergytechnologydrivingvehiclebycomp

3、ressed-air.Thepapertheoreticallyevaluatestheworkingcapacityofthebottledcompressed-air011thatkindofvehicles.Otherwise,thepaperalsocalculatestheenergyrequirementtopmducethecompressed—air.Theresultsshowthatdrivingvehicleby30MPa7scompressed-airhas46%totalefficiecybytheidealprocesss(expa

4、ndingandcompressing).Butthatfigurewillbedownto30%intotalaccordingthepracticalcycles.KeyWords:compressed-air;vehicle;energy-efficiency;life-cycle0引言1压缩空气汽车热力学分析据报道【11,世界第一台商业化的压缩空气驱动汽车正在准备批量生产,该空气汽车由GuyN爸gre研发,将由印度最大的汽车制造厂TataMotors生产。车辆的最高车速是llOkm/h,续驶里程是200km。it]实际上对这种汽车的研究早已开始。据已有

5、的研究报道,法国设计师GuyN69re于1991年获得了法国气动发动机的专利。并组建了法国MDI公司专门研制气动汽车【习。美国华盛顿大学于1997年研制了一台以液氮为动力的气动原型汽车。另外,荷兰的国际汽车研究中心、韩国ENERGINE公司、英国伦敦威斯敏斯特大学(UniversityofWestminster)以及奥地利等一些欧洲国家也进行了相关的研究。在国内,浙江大学流体传动及控制国家重点实验室在这一领域取得了一系列研究成果[31。各国研究者对气动汽车研究的重视表明,气动汽车有着很好的市场发展前景,具有重要的研究意义。压缩空气一般也是通过消耗能量制取的。所

6、以压缩空气汽车实际上是一种利用压缩空气作介质携带能量的汽车,其工作总能效不仅要考虑压缩空气膨胀做功驱动汽车,而且也要考虑压缩空气的制备。本文就是试图通过热力学分析,来近似全周期地评价这种新型驱动方式。收稿日期:2008—O聿-14作者简介:高海洋(1963-),男,博士,教授级高工,从事汽车节能、排放及新能源汽车试验研究。1.1理论膨胀无论是IMD公司的介绍,还是国内大学的研究,都倾向于将高压气体分级进行膨胀的方案。原因是一次性膨胀需要较大的气缸长度,汽车上布置困难。而且分级膨胀加上中间再热,有助于使膨胀过程接近理想的等温过程。就汽车发动机而言等温膨胀的效率是

7、最高的。图1是分级膨胀的热工原理图。图中显示了三级膨胀中间再热的热力过程,也可以根据需要设立更多级的膨胀。由于膨胀后气体的温度下降。所以在级间与大气进行定压热交换。可以使气体恢复到膨胀前的温度,从而使作功能力提高。矿图l多级膨胀示意图对于一般定膨胀比的发动机,汽缸的进气压力越大,则可输出的功越多。如果使汽缸进气压力为储气罐内的初始压力,随着用气量增加,罐内气体压力下降,27万方数据液压气动与密封,2009年第1期发动机作功量减少,造成发动机工作不稳定。因此发动机的进气压力必须保持低于储气罐内气体的压力。储气罐可用于作功的有效气体质量,应为储气罐初始压力降至发动

8、机进气压力之间.储气罐内气体质量的变化

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