能源消耗對汽車技術(shù)的影響

劉超

摘 要：汽車業(yè)的發(fā)展推動了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，方便了人們的生活，同時也給能源以及環(huán)境帶來了負(fù)擔(dān)，能源消耗已經(jīng)對汽車技術(shù)產(chǎn)生重大影響。汽車技術(shù)未來發(fā)展方向?qū)⒁缘湍芎?、低排放、無污染等方向發(fā)展。文章從汽車節(jié)能技術(shù)及環(huán)保技術(shù)兩方面展開論述，希望能對汽車技術(shù)研究工作提供一定參考。

關(guān)鍵詞：能源消耗；汽車技術(shù)；節(jié)能技術(shù)；環(huán)保；

中圖分類號：U491 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-06-00-01

汽車誕生以來極大的推動了世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，方便了人類的出行，另一方面，汽車對化石能源的需求量不斷增長，已引起全球性的能源恐慌。根據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，用于交通工具消耗的石油量占總消耗量的57%，預(yù)計到2020年將增加到62%。其中，增幅最大的主要為發(fā)展中國國家。能源危機(jī)以及由能源消耗引發(fā)的環(huán)境污染，已經(jīng)嚴(yán)重制約了汽車工業(yè)的發(fā)展和人類社會可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程。社會對于低能耗、零排放的汽車技術(shù)的需求日益強(qiáng)烈。

一、我國交通運輸能源消耗的現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國人民群眾生活水平不斷提高，汽車業(yè)在我國的發(fā)展形勢異常迅猛。據(jù)相關(guān)部門數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國汽車產(chǎn)量及銷售量已經(jīng)于2005年居于世界前三名地位，汽車自主研發(fā)品牌以及出口量均呈現(xiàn)大幅度增長。預(yù)計到2020年，我國汽車保有量將得到1.5億輛左右。與此同時，汽車對于化石能源尤其是石油能源的消耗也給國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來巨大挑戰(zhàn)，車用石油的耗費量不斷增長，已達(dá)到石油總耗費量的1/3之一，雖然低于世界1/2的平均水平，但仍然造成了能源緊張，影響了其他行業(yè)的發(fā)展。另一方面，汽車尾氣排放對環(huán)境的影響越來越明顯，CO2的排放已經(jīng)引起了溫室效應(yīng)，引起國際上的政治和經(jīng)濟(jì)性爭端。傳統(tǒng)的汽車能源動力系統(tǒng)已經(jīng)無法適應(yīng)社會發(fā)展的需求，對交通能源動力系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)型或升級是當(dāng)前汽車技術(shù)改進(jìn)的主要任務(wù)。

二、汽車技術(shù)未來發(fā)展方向

汽車業(yè)發(fā)展給能源消耗帶來負(fù)擔(dān)的同時，也給汽車技術(shù)的改進(jìn)提出了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。交通能源動力系統(tǒng)的改革及升級是汽車技術(shù)革命和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的核心部分，以可再生燃料替代傳統(tǒng)化石能源和混合動力為代表的新型能源動力系統(tǒng)的研發(fā)，將引發(fā)新的技術(shù)變革，能源消耗最小化、能源多元化、動力系統(tǒng)電氣化以及排放清潔化是未來汽車技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。

（一）汽車節(jié)能技術(shù)

1、汽車輕量化技術(shù)。汽車耗能量與汽車負(fù)載有直接關(guān)系，同等條件下，汽車負(fù)載小，能源消耗較少。在保證汽車實用性能的同時，降低汽車自身的質(zhì)量是當(dāng)前面臨的主要問題。新型材料的研發(fā)為降低汽車自身質(zhì)量提供了物質(zhì)保障，例如，塑膠及其他復(fù)合材料的采用，可大幅度降低汽車自身的質(zhì)量，預(yù)計能降低相關(guān)部件質(zhì)量的40%左右，與此同時，還能為汽車制造商節(jié)約大量原料成本。新型低密度、高強(qiáng)度、高耐腐蝕性的合成材料的開發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)是汽車材料研究的熱點問題。

2、發(fā)動機(jī)技術(shù)改進(jìn)。發(fā)動機(jī)作為汽車能源動力系統(tǒng)的主要工作部件，其工作性能在節(jié)能減排方面具有重要影響。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)動機(jī)技術(shù)也在不斷升級。

（1）多點電噴汽油機(jī)以其高轉(zhuǎn)化率，滿足了尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)取代落后的化油器，但該設(shè)備在燃油經(jīng)濟(jì)性方面需要進(jìn)一步改進(jìn)，采用缸內(nèi)直噴技術(shù)可有效解決以上問題，提高能燃油利用率，降低能耗。經(jīng)檢測，該技術(shù)在空燃比達(dá)到22以上條件下，可降低8-10%的油耗。

（2）渦輪增壓技術(shù)對于柴油機(jī)而言，能增加發(fā)動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩，其功率可提升40%以上，但排放量卻能保持不變；但對于汽油機(jī)而言，此技術(shù)容易引起爆炸，在使用過程中應(yīng)注意采取防爆措施。

（3）可變氣門正時技術(shù)改變了傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)配氣相位和升成固定不變的弊端，汽油相位的氣門相位和升程可根據(jù)系統(tǒng)的工作狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)動力性要求、排放量標(biāo)準(zhǔn)和燃油性價比對配氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高發(fā)動機(jī)工作性能。寶馬公司、保時捷公司、豐田公司以及本田公司均采用了此項技術(shù)。該技術(shù)主要包括可變相位技術(shù)、可變升程技術(shù)以及可變相位和升程技術(shù)三種。

（4）柴油機(jī)因其低轉(zhuǎn)速、燃油性能好、CO2排放量低的優(yōu)點，應(yīng)用領(lǐng)域由重型機(jī)車向乘用型汽車拓展。柴油機(jī)經(jīng)歷了第一代電控噴射系統(tǒng)、第二代時間控制系統(tǒng)、第三代直接數(shù)控系統(tǒng)的幾次變革后，柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)將迎來高壓共軌電子控制燃油系統(tǒng)的時代。

（二）汽車環(huán)保技術(shù)

1、清潔能源的替代技術(shù)。相對于傳統(tǒng)的化石能源，醇類燃料燃燒產(chǎn)物以CO2和H2O為主，對環(huán)境污染程度較小，被譽為清潔能源。我國自二十世紀(jì)八十年代開始，國家已經(jīng)組織有關(guān)科研部門和高校對甲醇、乙醇、氫氣和其他生物燃料展開研究，再次基礎(chǔ)上又新增了石油氣和天然氣的相關(guān)研究工作。以天然氣為燃料的汽車已經(jīng)投入使用，其他混合燃料的使用實驗也在進(jìn)行。氫氣以及生我燃料的研發(fā)尚在研究中，如何突破制取、儲存、運輸?shù)燃夹g(shù)難題，降低使用成本是當(dāng)前面臨的主要任務(wù)。能用于替代的清潔能源應(yīng)滿足條件有：成本低、排放量少且無污染物、便于儲存運輸、安全可靠、能滿足汽車啟動、行駛或加速性能的能源需求等。

2、電力驅(qū)動技術(shù)。電動汽車的構(gòu)思及實踐始于十九世紀(jì)；至二十世紀(jì)被快捷方便的內(nèi)燃機(jī)汽車取代，退出市場；二十一世紀(jì)由于環(huán)保及能源危機(jī)再次登上歷史舞臺，并得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。目前，電動汽車主要有蓄電池電動汽車、混合動力電動汽車、通過電線供電的電動汽車、利用太陽能、風(fēng)能等進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化的電動汽車；利用替代方式儲存能源的電動汽車等。電動汽車在近期以及未來均有良好的發(fā)展勢頭，電動汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成熟，當(dāng)前主要研究方向為對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新升級、進(jìn)一步完善該系統(tǒng)的各項實用性能；另一方面，電動汽車在能耗方面的性價比已經(jīng)被廣大用戶所認(rèn)可，成為其在市場競爭中的最大優(yōu)勢，這是傳統(tǒng)汽車能源驅(qū)動系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢。

三、總結(jié)

汽車已經(jīng)成為社會中重要的交通工具，并繼續(xù)影響社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為促進(jìn)汽車業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，應(yīng)不斷加大汽車的技術(shù)的研發(fā)力度，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)將汽車能源消耗與尾氣排放進(jìn)行最優(yōu)化處理，同時還要繼續(xù)研發(fā)新型能源動力系統(tǒng)，充分利用自然界清潔能源，減少化石能源的消耗，保障社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

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