冷漠234
立帜汽车制造网 随着世界能源危机和环保问题日益突出，汽车工业面临着严峻的挑战。一方面，石油资源短缺，汽车是油耗大户，且目前内燃机的热效率较低，燃料燃烧产生的热能大约只有35%—40%用于实际汽车行驶，节节攀升的汽车保有量加剧了这一矛盾；另一方面，汽车的大量使用加剧了环境污染，城市大气中CO的82%、NOx的48%、HC的58%和微粒的8%来自汽车尾气，此外，汽车排放的大量CO2加剧了温室效应，汽车噪声是环境噪声污染的主要内容之一。我国作为石油进口国和第二大石油消费大国，污染严重，世行认定的20个污染最严重的城市有16个在中国。国内汽车产品水平与国外差距很大，平均油耗高出10%—30%，排放约为15—20倍，汽车工业面临的压力更大。 上个世纪末以来世界各国和各大汽车公司以及国内各大科研机构和高等院校纷纷致力于开发清洁节能汽车，新能源汽车获得了长足发展。汽油和柴油是传统内燃机汽车的能源，利用除此以外的能源提供汽动力的汽车均可称为新能源汽车。目前正在开发的新能源包括天然气、液化石油气、醇类、二甲醚、氢、合成燃料、生物气、空气以及电荷燃料电池等。 本文介绍新能源汽车技术的发展概况，并对其发展前景提出看法。 1 新能源汽车的种类及其特点 1 天然气汽车和液化石油气汽车 天然气汽车又被称为“蓝色动力”汽车，主要以压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)、吸附天然气(ANG)为燃料，常见的是压缩天然气汽车(CNGV)。液化石油气汽车(LPGV)是以液化石油气(LPG)为燃料。CNG和LPG是理想的点燃式发动机燃料，燃气成分单一、纯度高，与空气混合均匀，燃烧完全，CO和微粒的排放量较低，燃烧温度低因而NOx排放较少，稀燃特性优越，低温起动及低温运转性能好。其缺点是储运性能比液体燃料差、发动机的容积效率较低、着火延迟期较长。这两类汽车多采用双燃料系统，即一个汽油或柴油燃料系统和一个压缩天然气或液化石油气系统，汽车可由其中任意一个系统驱动，并能容易地由一个系统过渡到另一个系统。康明斯与美国能源部正合作开发名为“先进往复式发动机系统(ARES)”的新一代天然气发动机，根据开发目标，该发动机热效率达50%(热电联产时达到80%以上)，NOx排放量低于1g／km，制造成本为400450美元／kW，维护费用低于01美元／kwh，在满足这些目标的同时，发动机具有较高的可靠性。 2 醇类汽车 醇类汽车就是以甲醇、乙醇等醇类物质为燃料的汽车，使用比较广泛的是乙醇，乙醇来源广泛，制取技术成熟，最新的一种利用纤维素原料生产乙醇的技术其可利用的原料几乎包括了所有的农林废弃物、城市生活有机垃圾和工业有机废弃物。目前醇类汽车多使用乙醇与汽油或柴油以任意比例掺和的灵活燃料驱动，既不需要改造发动机，又起到良好的节能、降污效果，但这种掺和燃料要获得与汽油或柴油相当的功率，必须加大燃油喷射量，当掺醇率大于15%—20%时，应改变发动机的压缩比和点火提前角。乙醇燃料理论空燃比低，对发动机进气系统要求不高，自燃性能差，辛烷值高，有较高的抗爆性，挥发性好，混合气分布均匀，热效率较高，汽车尾气污染可减少30%以上。这种汽车最早由福特公司在20世纪80年代中期开发，到2003年底，美国有230多万辆乙醇汽车，其中多数是道奇和克莱斯勒厢式车——2003年已卖出233466辆。 3 氢燃料汽车 氢是清洁燃料，采用氢气作燃料，只需略加改动常规火花塞点火式发动机，其燃烧效率比汽油高，混合气可以较大程度地变稀，所需点火能量小，有利于节约燃料。氢气也可以加入其它燃料(如CNG)中，用于提高效率和减少N02排放。氢的质量能量密度是各种燃料中最高的一种，但体积能量密度最低，其最大的使用障碍是储存和安全问题。宝马公司一直致力于氢气发动机研制，开发了多款氢发动机汽车，其装有V12氢发动机的7系列轿车是世界上首批量产的氢发动机，该发动机可使用氢气和汽油两种燃料。 4 二甲醚汽车 二甲醚(DME)是一种无色无味的气体，具有优良的燃烧性能，清洁、十六烷值高、动力性能好、污染少，稍加压即为液体，非常适合作为压燃式发动机的代用能源，使用该燃料的车辆可达到美国加州的超低排放标准。日本NKK公司成功地开发出用劣质煤生产二甲醚的设备，并且和住友金属工业公司于1998年完成了用二甲醚作为汽车燃料的试验，二甲醚汽车(DMEV)不会排放黑色气体污染环境，产生的NOX比柴油少20%。 5 气动汽车 以压缩空气、液态空气、液氮等为介质，通过吸热膨胀做功供给驱动能量的汽车称为气动汽车，气动发动机不发生燃烧或其他化学反应，排放的是无污染物辐射的空气或氮气，真正实现了零污染。目前开发比较成功的是压缩空气动力汽车(APV)，工作原理类似于传统内燃机汽车，只不过驱动活塞连杆机构的能量来源于高压空气。APV介质来源方便、清洁，社会基础设施建设费用不高，较容易建造。无燃料燃烧过程，对发动机材料要求低，结构简单，可借鉴现有内燃机技术因而研发周期短，设计和制造容易。但目前APV能量密度和能量转换率还不够高，续驶里程短。1991年法国工程师Guy Negre获得了压缩空气动力发动机的专利，并加盟MDI公司，2000年MDI公司推出的名为“进化”(evolution)的APV，质量仅700kg，其发动机质量仅为35kg，速度可达120km／h，一次充满压缩空气可行驶200km，充气费用仅为3美元，在城市中约可行驶10h，在压缩空气站充气2min就可完成，用气泵充气3h可完成。 6 电动汽车 世界上第一辆电动车(EV)由美国人在19世纪90年代制造。EV大致分为蓄电池电动汽车(BEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)和混合动力电动汽车(HEV)。电动汽车的一个共同特点是汽车完全或部分由电力通过电机驱动，能够实现低排放和零排放。 蓄电池电动汽车是最早出现的电动汽车。使用铅酸电池的汽车整车动力性、续驶里程与传统内燃机汽车有较大的差距，而使用高性能镍氢电池或者锂电池又会使成本大大增加。而JtBEV都需有一定充电时间及相应的充电设备，使用场合受到了限制。燃料电池具有近65%的能量利用率，能够实现零排放、低噪声，国外最新开发的高性能燃料电池已经能够实现几乎与传统内燃机汽车相当的动力性能，发展前景很好，但成本却是制约其产业化的瓶颈。在加拿大进行的示范试验表明，使用燃料电他的公共汽车制造成本为120万加元，而使用柴油机的公共汽车仅为5万加元。 混合动力汽车融合了传统内燃机汽车和电动汽车的优点，同时克服了两者的缺点，近年来获得了飞速发展，并已经实现了产业化和商业化，PRIUS和INSIGHT两款混合动力汽车的成功向人们展现了混合动力技术的魅力和巨大的市场潜力。 7 以植物油为燃料的汽车 为了寻找可代替石油的新能源，科学家也将目光投向了植物油，正在研制以植物油如大豆油、玉米油及向日葵油为原料的内燃机油。科学家们还在研究生物柴油，这是一种以植物油为原料的燃料，将来可作为柴油的替代品大量用于卡车和轮船。生物柴油中不含硫，因此不会对环境造成酸雨威胁。为生产生物柴油，化学家们正在对植物油进行酯化加工，使之变成甲基酯化合物，燃烧起来更干净，发动机内残留物也较少。 2 我国新能源汽车的发展概况 我国天然气资源丰富，分布广泛，海南、北京、上海、重庆等省市被列为国家燃气汽车重点示范城市，各地均在燃油汽车基础上研制开发改装了压缩天然气汽车和液化石油气汽车，主要用于出租车、公交客车、大型车辆和工程设施等。一汽—大众公司开发了捷达LPG，上海交大研制成LPG轿车并和申沃客车联合开发成功改装型LPG城市bus，北京开发了CNG城市bus。 山西是产煤大省，甲醇汽车项目已进行多年，目前已达到商业运行阶段，所用甲醇汽车采用灵活燃料系统，既可用甲醇，也可用汽油，将乙醇当作有氧燃料使用，现在在河北和黑龙江等地推广。同时国家制定了乙醇汽油燃料相关标准。我国云岗汽车公司大同汽车制造厂开发了甲醇中巴车。 我国煤炭资源丰富，政府支持以煤炭为原料制造车用燃料项目。煤直接液化和间接液化制取车用燃料的项目正在积极进行。“十五”期间在云南和陕西建立了煤直接液化示范厂，以煤为原料合成石油或二甲醚等车用燃料。西安交通大学与中国科学院煤化工研究所经过5年协同攻关，于2000年研制出了“超低排放二甲醚汽车”，通过在TYll00单缸柴油机及装备有大连柴油机厂生产的CA498柴油机的面包车上燃用二甲醚的试验，发现发动机的功率可提高10%-15%，热效率提高2—3个百分点，噪声降低10%-15%。 我国从事燃料电池研究的单位有20余家，质子交换膜(PEM)燃料电池技术已取得较大进展，但与国外还有不小差距，例如，国外将功率50—80kW的PEM燃料电池用于轿车，而我国最大的PEM燃料电池单堆功率为5kW，离轿车使用相距甚远。我国的金属燃料电池技术已经达到世界先进水平。 我国的镍氢电池和锂电池技术水平也已经达到国际先进水平，比亚迪在2005年上海车展展出的E1电动车已经具备了很好的整车动力性能。 目前国内对压缩空气动力汽车的研究报道最多的是浙江大学，他们已经开发出压缩空气动力摩托车研究平台，探索出不少有益的结论，正在进一步深入研究，此外重庆大学和同济大学也做过一些探索性研究。应当说APV在国内的发展才刚刚起步。 3 代用燃料汽车的发展前景 在各种汽车代用燃料中，LPG和CNG最方便投入使用，而且目前已经具有好的配套基础设施。在排放和经济性能要求较高而动力性能要求一般的公共交通领域具有很好的应用前景，美国近年来新型公交客车中天然气汽车就占据了较大比例。在中国这样的农业大国特别是一些农业大省，乙醇资源丰富，乙醇汽车有良好的应用前景。二甲醚等合成燃料具有很好的排放特性，也将具有很好的应用前景，特别是作为代用柴油应用于混合动力汽车。混合动力汽车毫无疑问是下一代汽车动力系统的主要形式。 蓄电池电动汽车的使用性能不如混合动力汽车和燃料电池汽车，且成本高。氢燃料发动机的能量利用率不如氢氧燃料电池。因而蓄电池电动汽车和氢发动机汽车的发展前景不是十分乐观。当然随着太阳能电池技术的发展和突破，也许纯电动汽车能迎来一个不错的发展局面。压缩空气动力汽车虽然实现了零污染，但其整车性能与传统汽车相差太远，只能在较小的范围内应用于特定场合。 燃料电池是目前技术条件下能量利用率最高的车用能源。燃料电池的比能量可达200—350Wh／kg，为锂离子电池的2—3倍；能量转换效率高达60%～80%，是汽油机或柴油机的5～2倍，能实现超低污染甚至零污染，而且燃料电池使用的氢能源是可再生的。目前以甲醇燃料电池技术最为成熟。国外各大石油公司和汽车均在致力于燃料电池汽车的研发以抢占在未来汽车发展中的滩头。戴姆勒—奔驰汽车公司从1993年到2000年先后推出了NecarI—NecarⅣ和Nebas等系列FCEV，2001年5月Necar4在美国试车，功率55kW，最高车速145km／h，装载行程450km，最新推出的Necar V-FCEV采用甲醇燃料电池。1997年Ballard动力公司和福特汽车公司组建了Xcellsis公司开发燃料电池轿车，美国AR—CO、壳牌、德士古等石油公司和加州CARB先后加盟，组成世界上最强大的燃料电池车开发联盟。日本电力中央研究所正在开发一种全面使用耐热陶瓷的燃料电池，电池在发电效率非常高的1000℃的高温下工作，电解质的输出功率达到1W／cm2，相当于传统燃料电池的5倍。EvomR公司致力于开发铝和锌燃料电池，已具有相当水平。 总之对代用燃料的综合评价应考虑以下因素：燃料成本；车辆成本；对进口石油的依赖程度；有效能源利用率；温室效应；排放污染；生产、储运、分销、加注设施；装载行驶里程和加注时间；安全性。基于这些因素，目前最容易投入使用的代用燃料是CNG和LPG。电、甲醇和乙醇的综合评价指数都低于汽油。可以预计LPG和CNG以及乙醇的市场份额将会不断增加。二甲醚和合成柴油在十年后其市场份额会快速稳定增长。混合动力汽车会进一步发展，迅速增加市场份额。而燃料电池汽车会在20年之后开始实现产业化逐渐增加市场份额。传统汽油机汽车的市场份额会在20年之后开始出现明显的下降，但柴油车会在重型车辆领域继续保持很高的市场份额。 4 结束语 在未来的20年内，汽油和柴油仍是汽车主要的能量来源，但汽油和柴油的质量要求越来越高，发动机技术将快速发展以提高能量利用率。代用燃料会得到迅速运用，天然气汽车和乙醇汽车会率先大规模投入使用，二甲醚和合成燃料会逐步扩大应用。 混合动力系统会得到快速发展和应用，混合动力汽车将至少在30年内都是汽车工业最切实可行的解决能源问题和污染问题的途径。因此应当整合资源加速混合动力汽车的开发，抢占汽车技术发展的新高地。 燃料电池是最有前途的车用能量，也是未来汽车的主要能量源，国内石油工业应该与汽车工业联手开发先进的燃料电池技术，抢占未来先进汽车技术的前沿阵地! 
一、摘要 本文介绍一台丰田海狮IRZ汽车点火系断电器触点经常被烧蚀，造成发动机排气消声器放炮，废气排放严重，功率下降的故障，通过采用修理断电器和更换电容器的修复方法，克服了车辆断电器经常烧蚀的现象，消除了由此而引起的故障。 关键词：燃烧充分、彻底；接触不良；电火花不强；点火正时 二、前言 随着我国国民经济的迅速发展，汽车保有量不断提高，大城市对使用的汽车要求也越来越高，不仅对汽车的技术性能(如动力性、经济性)有更高的要求，而且对车辆的废气排放和噪音也有新的要求。因此我们在检修汽车的过程中，不能忽略各个方面的故障影响。 三、正文 (一)发动机在运行时，发出无节奏“突突”声 我单位有台丰田海狮IRZ汽车(采用传统的蓄电池点火系)，行驶约8万km后，出现发动机运转时，排气消声器发出无节奏的“突突”声，而且转速越高声音越大，并伴有化油器回火；排气消声器放炮等现象，造成车辆废气排放污染严重，发动机动力明显下降，并且发动机出现了经常熄火的现象，经济性明显变差。 (二)造成发动机故障的原因分析 要使发动机能发出最高动力且排放污染小，则要确保发动机能充分燃烧。发动机充分燃烧的主要条件，就是点火系点火正时并能够产生足够强的火花去燃烧混合气。因为只有点火正时，燃烧充分，才能保证发动机做功时能产生足够大的爆炸力，去带动发动机曲轴以高速运转，同时，燃烧充分、彻底才能保证最大限度减少有害废气的产生，减少环境污染。由此得出结论，发动机点火系出现故障会使点火不正时，产生的电火花减弱，从而降低燃烧的充分性。燃料不能在气缸内完全燃烧，未燃烧的废气就会在排气喉补燃或排出，造成排气喉放炮或废气排放严重，最终使发动机输出功率下降。 根据以上分析，我拔下一个缸的高压线进行跳火试验，发现火花颜色发红，证明点 火火花过弱。这是燃烧不充分故障的原因。造成发动机点火系点火火花过弱的原因大致有以下几点： 1．高压电线接触电阻过大 点火线圈产生的高压电由高压线配送到火花塞的中心电极，由于经点火线圈变压形成高压电，火花塞旁电极连接地线，高压电可以跳过间隙到火花塞旁电极接地，在电压跳过间隙的瞬间产生火弧。如果高压电线接触电阻变大，会减低电压，电压低，产生的火花能量也必然减少，造成电火花能量减弱，令电火花不强。 2．分电器盖短路漏电故障 分电器盖将中央高压线传来的高压电配送到各缸的分高压线上，如果其漏电或中心炭精，以及各高压导电柱烧蚀造成接触不良，则也会令高压电能量减少，从而降低电火花能量，令电火花不强。 3．分火头烧焦造成接触不良故障 分火头用于将分电器盖中心炭极传来的高压电，送至分电器盖的各个导电桩。高压电由分火头的导电片传导，当导电片烧蚀、烧焦而导至高压电传导不良时，便会造成电压下降，令高压电能下降，从而降低电火花能量，令电火花不强。 4．断电器触点脏污、烧蚀造成接触不良故障 断电器触点脏污或烧蚀，造成接触电阻过大。断电器触点用于控制点火线圈初级电路周期性通断，其接触电阻增大，必造成点火系初级电流减少，最终造成偶合的高压电减少。高压电减少，产生的电火花也就减少。 5．电容器断路故障 电容器是用来并联断电器触点，吸收触点打开时产生的火花的。如果电容器短路故障，则断电器触点不能打开切断初级电流，也就无高压电产生，点火系不工作；如果电容器断路，则断电器触点烧蚀，导致接触不良，从而降低电火花能量，令电火花不强。 6．点火系提前角自动调节机构有故障 发动机活塞上行至此点时，可燃混合气压缩比最大，这时所产生的压力最大，爆炸时产生的功率也最大。由于发动机高速运转时，活塞在气缸内移动，每一个行程只需约OOls，而可燃混合气由电火花产生到混合气点燃爆炸约需003s，如果按理论设计，活塞上行至压缩终了的上止点时，点火系开始产生电火花到电火花点燃混合爆炸，则活塞已下移了约1／3位置，这时的压力相对减少，这样产生的爆炸力必减弱，所以要想发动机能输出最大动力，则要求活塞上移至上止点，混合气刚好点燃爆炸。要使发动机活塞刚好在上止点时爆炸，则点火系必须在活塞离上止点还需约003s时就开始产生电火花，这就是所指的发动机点火提前。发动机的点火提前是通过曲轴控制分电器总成来完成的，活塞还未到上止点时，所对应的曲轴转角，即点火提前角。也就是说，当活塞到达压缩冲程上止点之前已相当于曲轴转过了一定的角度，点火提前到上止点的一定角度，气体压力就能达到最大值，因此，点火时刻应在活塞到达压缩冲程上止点之前相对于曲轴一定转角。但点火提前角过大，混合气点燃过早，气体的压力将阻碍活塞向上运动，使发动机功率下降，燃料消耗增多，工作不稳定，怠速不良，大负荷工况时，产生易爆易燃现象。点火提前角过小，混合气点燃过迟，即活塞到达上止点时，混合气还未点燃，活塞从上止点下移后才点燃混合气，由于压缩力减少，则爆炸力必减少，会造成未燃烧的混合气在发动机排气管外燃，使功率下降。所以点火系的点火提前角调节不当或不起作用，也会导致发动机排气喉放炮，废气排放严重。 (三)排除故障的措施和方法 根据以上原因分析，围绕着发动机燃烧不充分时出现的故障现象，我反复学习了有关维修保养资料，并虚心向有经验的师傅请教，对逐个可能产生的原因进行检查分析，对可能会产生故障的部位采取先易后难的方法进行检查。检查方法和步骤如下： 1．高压电线检查 观察高压电线和端子，没有发现腐蚀、断裂或变形。每条线电阻(没有脱开盖时电阻)，测得电阻值如表所列，均属正常。 2．分电器盖检查 先检查分电器盖中心炭精触点、盖内分布的导电桩和盖上各高压点火线插孔，没发现烧蚀和熏黑现象。把火花塞上的所有高压线拨掉，拆下分电器盖(如图所示)，将所有高压线端头距离气缸3～4mm，打开点火开关，拨动断电器触点臂，此分线头与气缸体没有跳火。再拔掉分电器盖上的所有高压线，将中央高压线插到任一高压线插孔中，并在其分线孔邻近的插孔中再插上一根高压分线，使其端头距气缸体3～4mm。打开点火开关，拨动断电器触点臂，此分线端头与气缸体没有跳火，然后以此方法检查其他高压分线插孔，都没有漏电，证明分电器盖不存在漏电故障。 3．分火头检查 先观察分火头导电片端头，没有发现有烧缺、烧焦现象，再将分火头反放于气缸盖上(如图所示)，使其导电片与气缸接触，然后将高压线的端头距分火头座孔约2～3mm，同时接通点火开关，拨动断电器触点臂，使其一开一闭。此时高压线端头分火头座孔之间没有火花跳过，说明分火头工作正常。 4．点火调节装置检查 拆下分电器总成解体检查，离心式调节器的离心重块甩动灵活、平稳、无卡滞和松旷现象，将分电器轴固定不动，使凸轮向正常旋转方向转到极限位置，在突然放松时，凸轮立即返回原位，证明离心式调节器工作正常。检查真空式调节器，膜片无裂损，拉杆与弹簧连接牢固，管接螺母无漏气，说明真空式调节器良好。 5．断电器检查 在触点闭合时，用弹簧秤的挂钩钩住活动触点的尖端(如图所示)，沿着触点的轴向拉动弹簧，张力读数为8N(9kgf)，说明触点臂张力正常。再拨动断电器触点臂观察其触点，发现触点有严重烧蚀现象。用万用表测量触点之间电阻，指示数为5Ω，证明触点电阻增大，以致初级电流减少，高压电降低，造成了电火花减少的故障。 6．电容器检查 拆下电容器放在气缸盖上(如图所示)，使点火线圈上的高压总线端头距电容器引线3～5mm。接通点火开关，拨动断电器触点，使其一开一闭约3～4次，此时高压总线端头与电容器引线之间有火花跳过。立即将电容器引线与其外壳刮火(即放电)，不能产生强烈的篮白色火花，确定其已损坏。 经过以上的综合检测与判断，找出了引起发动机在各种转速下发出无节奏的“突突”声、发动机有熄火故障的主要原因是电容器损坏，引致断电器触点经常烧蚀。点火系统工作时，当断电器触点打开，随着初级电流减小，磁场发生变化，次级绕组产生高压电的同时，在初级绕组中也产生自感电动势，其值可达200～300V，它将作用在触点间隙，击穿触点间隙产生火花，使触点迅速烧蚀，同时使初级电流不能迅速中断，磁场变化减慢，使次级电压降低。为了消除这一影响，在触点两端并联一个电容器，当触点打开时，初级绕组产生的自感电动势向电容器充电。由于电容器适当，充电时间极短，不仅减小了触点间火花，延长了触点的使用寿命，而且加速了初级电流消失，提高了磁场变化速率，从而使次级电压提高。所以，断电器触点烧蚀和电容器损坏，导致低压电流减小，次级电压下降，火花能量减小，引致了点火系这一故障。 经过以上对故障的分析与判断，我决定更换电容器，对断电器触点进行修复。触点烧蚀严重，拆下断电器对触点进行修磨并在细油石上加少许机油磨平，发现触点厚度＜5mm的极限要求。更换新的断电器，装复后再调整触点间隙为35~45mm，其接触面积)85％，装回分电器总成试车，发动机在各种转速下，消声器无发出“突突”声，也无出现熄火现象，一切正常。 (四)结论 通过以上的方法和步骤，终于将我单位的这台车发动机排气放炮、功率下降的故障修复好。并从中得出结论，造成这一故障的原因是点火系电容器有故障，使触点断开时产生火花烧蚀触点，令触点接触电阻增大，导致产生的高压电不高，产生的电火花不强，混合气在气缸内燃烧不彻底。所以作为一名驾驶员不仅要遵守交通法规，保证行车安全，还要熟悉、掌握所驾驶车辆的技术状况，对一般汽车的故障特征，懂得其产生的原因和解决方法，并通过曰常勤保养，确保车况良好。
