試析節(jié)能汽車的綠色汽車制造技術(shù)

孫傳義

摘 要：2007年以來(lái)，“環(huán)保·節(jié)能·綠色制造”作為制造業(yè)發(fā)展主題，推動(dòng)著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。至此，中國(guó)的汽車制造業(yè)搭建了汽車制造業(yè)技術(shù)交流平臺(tái)，以通過(guò)廣泛交流促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。近些年來(lái)汽車的加速普及，給人們的生活帶來(lái)了諸多便利，環(huán)境問(wèn)題隨之出現(xiàn)。汽車制造會(huì)導(dǎo)致能源大量消耗，成為了亟待解決的問(wèn)題。通過(guò)科技創(chuàng)新，采用綠色汽車制造技術(shù)，推進(jìn)環(huán)保節(jié)能促進(jìn)汽車行業(yè)發(fā)展。該論文針對(duì)節(jié)能汽車的綠色汽車制造技術(shù)以探究。

關(guān)鍵詞：節(jié)能汽車 綠色環(huán)保 汽車制造技術(shù)

中圖分類號(hào)：F426.471 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（c）-0110-02

節(jié)能減排作為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略思想，已經(jīng)被滲入到汽車制造行業(yè)中，并成為推進(jìn)汽車業(yè)發(fā)展的重要指標(biāo)。伴隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程的加快，汽車需求量快速增長(zhǎng)，根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，到2020年，中國(guó)的汽車產(chǎn)量將突破3500萬(wàn)輛，如果中國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步增長(zhǎng)，甚至可以達(dá)到4000萬(wàn)輛。這樣一個(gè)龐大的數(shù)字說(shuō)明中國(guó)的企業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景良好。然而有關(guān)專家預(yù)測(cè)，到2020年為止，中國(guó)機(jī)動(dòng)車對(duì)石油的消耗將達(dá)到2.5億噸，與石油消耗總量相比，占據(jù)了3/4的比例。為了降低基礎(chǔ)能源消耗，治理環(huán)境污染，綠色汽車制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，不僅緩解了能源供需矛盾的問(wèn)題，還有效地改善了環(huán)境。

1 汽油機(jī)采用渦輪增壓直噴技術(shù)

將渦輪增壓直噴技術(shù)運(yùn)用于汽油機(jī)設(shè)計(jì)中，可以確保動(dòng)力性不變的情況下，使得一氧化碳的排放量有所降低，提高汽油機(jī)的能源使用效率。汽油機(jī)如果運(yùn)用渦輪增壓直噴技術(shù)，相比較于自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)相比，排放量會(huì)大大降低，提高燃油的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)過(guò)粗略統(tǒng)計(jì)，如果中國(guó)的汽車普及使用渦輪增壓直噴技術(shù)的汽油機(jī)，每年所降低1/5的燃油消耗，二氧化碳的排放量可以降低超過(guò)600萬(wàn)噸。這個(gè)數(shù)字相當(dāng)于1000萬(wàn)畝的森林在一年之內(nèi)所吸收的二氧化碳量。

2 車身材料采用碳纖維復(fù)合材料制作技術(shù)

中國(guó)的汽車車身技術(shù)的研究著重于綠色車身制造，特別是在新能源汽車的制造上，采用了多種創(chuàng)新技術(shù)，以發(fā)揮節(jié)能效益。綠色車身主要采用了輕量化材料，不僅操作方便，而且成本低，可以使車身減輕自重，并降低資源消耗。因此，在車身材料的選用上，選用綠色環(huán)保材料，其所實(shí)現(xiàn)的節(jié)能效益不僅在于汽車本身，更在于其所發(fā)揮的可持續(xù)環(huán)保進(jìn)程?，F(xiàn)代汽車業(yè)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，雖然汽車消費(fèi)者逐漸增多，但是能夠真正吸引消費(fèi)者眼球的汽車很少。其中的一個(gè)重要原因就在于，消費(fèi)者的環(huán)境保護(hù)意識(shí)增強(qiáng)，且消費(fèi)觀念也發(fā)生著改變。汽車消費(fèi)者所考慮的內(nèi)容不再是購(gòu)買汽車的投入，更多的是考慮到汽車的耐用性和功能性。輕量化材料對(duì)于傳統(tǒng)汽車制造技術(shù)構(gòu)成了挑戰(zhàn)，也是未來(lái)幾年車用材料的重要發(fā)展趨勢(shì)。隨著汽車車身材料品種多樣，就要選擇經(jīng)濟(jì)適用材料，更能夠體現(xiàn)出新型汽車的特點(diǎn)。

碳纖維復(fù)合材料制作技術(shù)是將纖維浸潤(rùn)到樹脂中，使其成為半固化態(tài)材料。然后，采用手工積層，進(jìn)行干燥處理。成型技術(shù)處理過(guò)程中，主要采用了熱壓罐加壓固化技術(shù)，以獲得良好的機(jī)械強(qiáng)度。但是，該種材料需要在低溫狀態(tài)下儲(chǔ)存、運(yùn)輸。對(duì)于纖維復(fù)合材料的制作，也可以采用真空負(fù)壓下浸潤(rùn)纖維技術(shù)。在汽車碳纖維復(fù)合材料制作過(guò)程中，要對(duì)樹脂的用量精確控制，以降低孔隙率，確保沒(méi)有氣泡產(chǎn)生，加之均勻的厚度，輕薄的重量，使得材料的力學(xué)性能有所保證。這種技術(shù)適用于汽車門板、頂板和底盤的制作，包括發(fā)罩等等的汽車部件都可以運(yùn)用碳纖維復(fù)合材料技術(shù)來(lái)完成。由于所有的產(chǎn)品的成型都是在封閉狀態(tài)下完成的，不僅降低揮發(fā)物對(duì)人體的侵襲，而且還可以提高勞動(dòng)效率。從制作成本的角度而言，碳纖維復(fù)合材料制作結(jié)構(gòu)件質(zhì)量輕，且可以批量生產(chǎn)，適用于多種車型。相比較于鋼材，使用碳纖維復(fù)合材料可以使得成本降低60%，而且省去了焊接費(fèi)用。

3 汽車節(jié)能零部件綠色制造技術(shù)

汽車所采用的發(fā)動(dòng)機(jī)為絕熱發(fā)動(dòng)機(jī)、高強(qiáng)度合金制造渦輪增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)以及燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，這些發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的運(yùn)行效果，但是燃燒溫度局限在800℃以內(nèi)。改用結(jié)構(gòu)陶瓷，可以提升打動(dòng)器熱效率，使得燃燒溫度超過(guò)1000℃。從密度的角度而言，結(jié)構(gòu)陶瓷密度較低，僅僅為鐵的一半，因此，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，且節(jié)約了金屬材料資源，同時(shí)獲得良好的節(jié)能效果。

結(jié)構(gòu)陶瓷所運(yùn)用的是凈成形制造技術(shù)，主要制造是將陶瓷粉末材料混合到進(jìn)入中，采用粉末冶金技術(shù)，應(yīng)用注塑工藝注射成形。粉末注射成型技術(shù)在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車制造業(yè)已經(jīng)廣為應(yīng)用，可以高效率地生產(chǎn)形狀復(fù)雜的汽車零部件。諸如汽車的渦輪增壓器轉(zhuǎn)、同步環(huán)等等的制造都可以運(yùn)用粉末注射技術(shù)。此外，被汽車制造行業(yè)廣為利用的還有粉末鍛造連桿技術(shù)，使連桿的質(zhì)量精度可以達(dá)到2%，但是技工成本卻可以解決30%之多。

4 汽車制造積極引入精密成形技術(shù)

中國(guó)的汽車制造技術(shù)適應(yīng)時(shí)代的需要而蓬勃發(fā)展，而綠色汽車制造技術(shù)卻相對(duì)滯后。雖然中國(guó)近些年來(lái)引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的制造工藝，但是多數(shù)制造企業(yè)依然采用傳統(tǒng)的切削加工方式進(jìn)行汽車零部件加工。歐洲、美國(guó)和日本是汽車制造業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)于汽車零部件的制造已經(jīng)普遍采用鍛件技術(shù)，并逐漸向近凈成形過(guò)渡。這種自動(dòng)鍛造線在中國(guó)的一些汽車零部件制造企業(yè)中也有所應(yīng)用，但是受到設(shè)備和技術(shù)的局限，使得該技術(shù)的應(yīng)用嚴(yán)重受到影響。這種運(yùn)用冷熱溫鍛技術(shù)對(duì)零部件進(jìn)行近凈成形的技術(shù)，不僅可以節(jié)約大量的鋼材資源，而且還大大地提高了制造效率，在制造過(guò)程中所消耗的成本也相對(duì)降低，堪為是綠色制造技術(shù)。

中國(guó)的汽車制造技術(shù)依然普遍采用的“三高”制造模式，即“高耗能、高耗材、高污染”，不僅工作效率低，而且還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。將汽車鍛件技術(shù)引入到汽車制造技術(shù)當(dāng)中，雖然一些制造企業(yè)已經(jīng)采用，但是，從鍛件質(zhì)量上來(lái)看，與世界鍛造大國(guó)之間依然存在著很大的差距。鍛件技術(shù)上，中國(guó)汽車制造技術(shù)只要使用摩擦螺旋壓力機(jī)進(jìn)行加工鍛造，而世界鍛造大國(guó)，諸如德國(guó)、日本、意大利等國(guó)家已經(jīng)基本采用了熱模鍛壓力機(jī)和電液錘等等鍛造設(shè)備。

5 汽車自動(dòng)變速器的運(yùn)用

在汽車總成中，自動(dòng)變速器是非常關(guān)鍵的。中國(guó)的品牌汽車所使用的自動(dòng)變速器通常會(huì)依賴于進(jìn)口，由于汽車設(shè)計(jì)往往與自動(dòng)變速器之間缺乏和諧度，導(dǎo)致裝車率很低。中國(guó)的自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)相對(duì)落后，導(dǎo)致有關(guān)零部件的制造技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)都沒(méi)有突破性進(jìn)展，而且自動(dòng)變速器的裝備技術(shù)也相對(duì)落后。造成這種現(xiàn)象的主要原因在于自動(dòng)變速器被部分跨國(guó)公司所壟斷，使得中國(guó)無(wú)法獲得資助研發(fā)技術(shù)，加之中國(guó)相關(guān)技術(shù)的研究人員匱乏，導(dǎo)致零部件設(shè)計(jì)、研制和加工都難處于落后狀態(tài)。汽車裝備的落后必然會(huì)影響到汽車制造業(yè)的發(fā)展，特別是目前主張節(jié)能環(huán)保技術(shù)的運(yùn)用，汽車行業(yè)也大力倡導(dǎo)綠色汽車、節(jié)能汽車的制造，使得自動(dòng)變速器的配置成為推進(jìn)國(guó)際級(jí)別機(jī)車研制的重點(diǎn)。世界上的一些國(guó)家和地區(qū)，諸如亞洲的日本和韓國(guó)，歐洲汽車以及美國(guó)和德國(guó)汽車等等，都已經(jīng)采用了技術(shù)先進(jìn)的自動(dòng)變速器，使得自動(dòng)擋汽車的普及率已經(jīng)超過(guò)了汽車生產(chǎn)總量的一半以上。美國(guó)出產(chǎn)的汽車自動(dòng)擋比例已經(jīng)達(dá)到了汽車生產(chǎn)總量的90%以上。中國(guó)近些年來(lái)所出產(chǎn)的汽車雖然也采用了自動(dòng)擋配置，但是相比較于國(guó)外的自動(dòng)擋汽車，技術(shù)上明顯落后。其中的一個(gè)主要原因就在于，中國(guó)的多數(shù)品牌汽車無(wú)法購(gòu)置到適合于汽車設(shè)計(jì)的自動(dòng)變速器，依賴于進(jìn)口的自動(dòng)變速器，就會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)擋與汽車設(shè)計(jì)難以匹配，且在中國(guó)的乘用車中，自動(dòng)擋汽車僅僅占有所車產(chǎn)的汽車總量的1/3。比如，中國(guó)在2013年汽車出產(chǎn)總量超過(guò)了1500萬(wàn)輛，其中的自動(dòng)擋汽車的占有率還沒(méi)有超過(guò)33%，進(jìn)入到2014年，中國(guó)汽車需求量明顯增多，乘用車需求量大幅度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2015年，乘用車銷售量將超過(guò)2000萬(wàn)輛，其中中國(guó)自主品牌的汽車需求量會(huì)占有其中的六成。自動(dòng)擋汽車越來(lái)越受到中國(guó)汽車消費(fèi)者歡迎，在2015年所銷售的乘用車中，自動(dòng)擋汽車的需求量將超過(guò)一半以上，中國(guó)自主研制的品牌汽車如果超過(guò)500萬(wàn)臺(tái)，那么所需要的自動(dòng)變速器會(huì)超過(guò)1000萬(wàn)臺(tái)。從自動(dòng)變速器的投資來(lái)看，中國(guó)要建造可以年產(chǎn)超過(guò)10萬(wàn)臺(tái)的自動(dòng)變速器生產(chǎn)企業(yè)，能夠滿足現(xiàn)有的零部件需求，零部件制造裝備的投資成本將達(dá)到3.5億元。

6 微納制造技術(shù)以及精密制造裝備

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著電子技術(shù)的崛起，汽車產(chǎn)業(yè)也伴隨著進(jìn)入到電子產(chǎn)品的研制領(lǐng)域中，形成了的第三次汽車技術(shù)革命，即汽車制造進(jìn)入到汽車電子發(fā)展時(shí)期。汽車的重要零部件都是電子產(chǎn)品，其特點(diǎn)是設(shè)計(jì)精密而復(fù)雜，小型化發(fā)展。運(yùn)用微納制造技術(shù)所制造的小型微機(jī)械，被運(yùn)用于汽車裝配中，特別是微納級(jí)精密制造裝備，給汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)帶來(lái)了新的發(fā)展途徑。其中，最為難以突破的技術(shù)就是電控發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器制造技術(shù)，在精密加工領(lǐng)域中，柴油高壓共軌噴油器已經(jīng)成為了攻關(guān)項(xiàng)目。要使這些機(jī)械設(shè)備裝備到汽車中后，使用過(guò)程中發(fā)揮應(yīng)有的性能，就要對(duì)于其功能性加以完善。比如，要確保電控發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器以及柴油高壓共軌噴油器在使用的過(guò)程中處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，就要在制造的時(shí)候著重于研究其密封性和滑動(dòng)性，設(shè)計(jì)中的配合間隙要保持在3 um左右?？椎膱A柱度和軸的零件圓柱度要保持1 um，制造設(shè)備還對(duì)表面的粗糙度和錐面圓度以詳細(xì)規(guī)定，要求表面粗糙度為0.05 um時(shí)，密封錐面圓度為0.5 um。電控發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器以及柴油高壓共軌噴油器的加工和制造，對(duì)于零部件規(guī)格的要求很高，也是重點(diǎn)突破的內(nèi)容，在中國(guó)的機(jī)床工業(yè)中將獲得更大的發(fā)展。

7 節(jié)能汽車采用新型綠色汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)微控制器

汽車主要消耗的能源是石油，作為不可再生資源，正面臨枯竭。因此，在流行色汽車制造技術(shù)中，要積極采用節(jié)能技術(shù)。隨著電動(dòng)汽車被不斷地研制出來(lái)，節(jié)能機(jī)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制成為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。比如，富士通體就發(fā)布了32位顯存嵌入式控制器，該產(chǎn)品可以對(duì)電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)揮控制功能。其控制功能對(duì)混合式動(dòng)力汽車能夠發(fā)揮很好的作用。

嵌入式控制器安裝有電動(dòng)汽車專用的計(jì)算機(jī)電路，對(duì)于R/D轉(zhuǎn)換器所檢測(cè)到的電角度檢測(cè)出來(lái)之后，可以直接運(yùn)算正弦值和余弦值。電動(dòng)機(jī)所反饋回來(lái)的信息主要由硬件所生成。如果電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制需要高轉(zhuǎn)矩相應(yīng)，則需要一些外設(shè)功能。將外設(shè)設(shè)功能的器件內(nèi)置，可以使系統(tǒng)運(yùn)行的成本大大降低，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)高速反饋控制，使得電動(dòng)機(jī)的能量消耗有所降低，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率大大提高。

為了提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率，且使能量消耗有效降低，就要利用內(nèi)置外設(shè)的方法，將在FPU內(nèi)置在高性能CPU內(nèi)核中，其中的的專用浮點(diǎn)運(yùn)算單元可以對(duì)于生成的信息進(jìn)行處理，并進(jìn)行PID控制運(yùn)算。除此之外，為了降低整體系統(tǒng)成本，可以通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的CPU有效控制，以對(duì)于系統(tǒng)以有效控制。

8 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代的汽車生產(chǎn)模式已經(jīng)趨向于柔性化方向發(fā)展，如果依然采用傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)，很難滿足汽車行業(yè)發(fā)展需求，而且不符合目前的節(jié)能環(huán)保理念。隨著綠色汽車制造技術(shù)的興起，中國(guó)要推進(jìn)汽車行業(yè)向前發(fā)展，就要引進(jìn)先進(jìn)的汽車節(jié)能技術(shù)，以對(duì)于擴(kuò)展汽車市場(chǎng)發(fā)揮作用。

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