汽車節(jié)能技術與新能源技術應用的探析

江俊豪

摘 要：汽車節(jié)能技術與新能源技術是汽車技術發(fā)展的重要研究內容。本文在闡述應用汽車節(jié)能技術與新能源技術必要性的基礎上，對汽車節(jié)能技術和新能源技術的應用內容進行了分析，并提出汽車節(jié)能技術與新能源技術結合應用的重要性。以期有利于更高效地實現(xiàn)節(jié)能減排，實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：汽車;節(jié)能技術;新能源技術;應用;節(jié)能減排

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，全球汽車保有量不斷增長，汽車的能耗問題和尾氣排放問題日益受到人們的關注。在現(xiàn)階段，絕大部分汽車仍以內燃機作為唯一或主要的動力裝置，消耗的能源主要是汽油和柴油等化石燃料，其所帶來的能源問題和環(huán)境問題日益凸顯。為了緩解以上兩個問題，汽車節(jié)能技術和新能源技術應運而生。本文就汽車節(jié)能技術與新能源技術的應用展開探討與分析。

1 汽車節(jié)能技術與新能源技術應用的必要性

1.1 能源結構優(yōu)化的必然性

傳統(tǒng)燃油汽車消耗的能源主要包括汽油和柴油，它們均屬于化石燃料，該類型的能源是不可再生能源。化石燃料形成的周期以上百萬年計，而以現(xiàn)今已經(jīng)勘探的數(shù)量來計算，這些能源可能會在幾百年內被消耗掉絕大部分。因此，節(jié)約汽車的能源消耗，改變汽車的能源類型，豐富汽車的能源結構，成為汽車行業(yè)長遠發(fā)展所必須重視的問題。汽車節(jié)能技術能夠有效節(jié)省車用汽油和柴油的消耗，提高化石燃料的使用效率，節(jié)能減排。汽車新能源技術能夠改變汽車能源結構，使用新能源部分或完全代替汽油和柴油的使用，同樣能夠實現(xiàn)節(jié)能減排。

1.2 社會可持續(xù)發(fā)展的必然性

社會在不斷發(fā)展，其發(fā)展模式必須牢牢抓住“可持續(xù)發(fā)展”這一核心思想。可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想注重的是經(jīng)濟、生態(tài)與環(huán)境的協(xié)調性發(fā)展。許多車企在發(fā)展初期，為了謀求生存，更多注重的是階段性發(fā)展，而忽視了對未來的長遠規(guī)劃。為了汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和擔負起企業(yè)的社會責任，大部分車企已經(jīng)把“可持續(xù)發(fā)展”的觀念深入到企業(yè)文化，逐步開展節(jié)能技術的研究，不斷降低汽車對傳統(tǒng)能源的消耗，提高傳統(tǒng)能源的使用效率。同時，積極探索新能源汽車技術，以進一步改善汽車產(chǎn)業(yè)對傳統(tǒng)能源的依賴，實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 汽車節(jié)能技術的具體應用

2.1 缸內直噴分層燃燒技術

缸內直噴分層燃燒技術是將燃油直接噴入缸內，與燃油的進氣歧管噴射相區(qū)分。這種燃油噴射方式，配合噴油嘴的安裝位置、結構形式和噴射壓力，能夠使得混合氣濃度在缸內沿軸向方向呈梯度分布，形成上濃下稀的混合氣布局[1]。上部較濃的混合氣因靠近火源，能夠快速起燃，而下部較稀的混合氣則能夠保證火焰?zhèn)鞑サ目煽啃?，從而提高缸內的燃燒效率，實現(xiàn)提效節(jié)能。

2.2 增壓技術

增壓技術是一種利用壓縮器對空氣進行壓縮增壓后再送入缸內燃燒的技術。在相同的進氣沖程內，進氣門的開啟時間是一定的，將空氣進行壓縮后再送入氣缸，能夠使得單位時間內進入缸內的空氣質量增加，從而實現(xiàn)同一循環(huán)內噴油量的增加，輸出功率的增加，同時改善缸內燃燒狀況，提升效率。增壓技術的應用能夠實現(xiàn)相同輸出功率需求下的發(fā)動機小排量化，從而降低整車油耗。增壓技術可分為機械增壓、廢氣渦輪增壓和雙增壓等。德國大眾車系的TSI發(fā)動機屬于雙增壓發(fā)動機。

2.3 高壓共軌技術

高壓共軌技術常用于柴油發(fā)動機。柴油發(fā)動機的起燃方式是壓燃。這種起燃方式的燃燒效率很大程度上取決于柴油的噴射時刻、持續(xù)時間以及霧化等級，而高壓共軌技術就是提升柴油噴射綜合性能的關鍵技術。高壓共軌技術利用高壓油泵產(chǎn)生較高的燃油壓力，然后將高壓力的燃油存儲在共軌管內，根據(jù)控制器的信號實時對柴油的噴射時刻和噴射時間的調節(jié)[2]。這種噴射技術的特點是將燃油壓力產(chǎn)生的過程和燃油噴射的過程分割成兩個相對獨立的過程，從而實現(xiàn)高效控制，提升燃燒效率，實現(xiàn)節(jié)能。

2.4 整車輕量化技術

對于整車而言，其總質量與其油耗之間存在必然的關系。在行駛條件和技術條件相同的情況下，整車總質量較重的車輛其油耗要高于整車總質量較輕的車輛。整車輕量化技術主要涉及整車零部件的結構設計優(yōu)化、材料優(yōu)化和加工工藝優(yōu)化等三方面[3]。近年來，輕量化材料受到了較多的關注，包括高強度鋼、碳纖維、鋁合金、鎂合金和復合材料等。與整車輕量化緊密相連的是整車碰撞安全性能，如何解決輕量化技術和安全技術之間的矛盾成了進一步發(fā)展輕量化技術的關鍵。

3 新能源技術的具體應用

3.1 純電力驅動技術

純電力驅動技術是指只采用電力作為汽車動力源，以電機作為汽車動力裝置的驅動技術。從第一輛純電動汽車的發(fā)明到現(xiàn)在，純電動汽車已經(jīng)有約130年的歷史。純電動汽車與傳統(tǒng)燃油車的主要區(qū)別在于其動力裝置不同，采用動力電池和電機取代了油箱和內燃機。在純電動汽車技術發(fā)展的過程中，“三電”系統(tǒng)（動力電池、驅動電機和電控系統(tǒng)）的技術突破成為了其持續(xù)發(fā)展的關鍵。現(xiàn)階段，我國大力推行純電動汽車，比較成熟的車型有比亞迪E5、北汽EV200和吉利帝豪GSe等。

3.2 混合動力驅動技術

混合動力驅動技術是燃油驅動和電力驅動相結合的技術。在保留傳統(tǒng)燃油車發(fā)動機系統(tǒng)的前提下，在整車系統(tǒng)內增加電力驅動系統(tǒng)。混合動力驅動的系統(tǒng)較多，既包括發(fā)動機系統(tǒng)，又包括動力電池和驅動電機系統(tǒng)，而且其電控系統(tǒng)需要同時完成發(fā)動機電控和電力驅動電控，比單一電控系統(tǒng)復雜許多?；旌蟿恿︱寗蛹夹g的出現(xiàn)比純電動驅動技術較晚，其常被看作是傳統(tǒng)燃油驅動技術轉變?yōu)榧冸妱域寗蛹夹g的過渡技術。但混合動力驅動技術有其自身的技術特點，它既包含了傳統(tǒng)燃油驅動的優(yōu)勢，又包含了電力驅動的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)兩者之間的互補，是一項綜合要求很高的技術。混合動力驅動通?？煞譃榇?lián)式混合動力、并聯(lián)式混合動力和混聯(lián)式混合動力。目前，常見車型有豐田普銳斯、豐田卡羅拉雙擎和比亞迪秦等。

3.3 燃料電池技術

燃料電池技術是一種將燃料的化學能通過化學反應直接轉化成電能的技術[4]。燃料電池與常見的電池裝置的結構相類似，主要的區(qū)別在于其內部本身并不固定存儲活性物質。燃料電池本身更像是一個催化轉化裝置。活性物質和氧化劑均由外部輸入，輸入后的活性物質和氧化劑在裝置內部進行化學反應產(chǎn)生電能。所以，只要不斷向燃料電池輸入活性物質和氧化劑，其就能不斷產(chǎn)生電能輸出給用電設備。目前，氫燃料電池的應用備受關注，其中，日本最為看好其在汽車領域的應用前景，豐田公司開發(fā)的Mirai就是一款氫燃料電池汽車。

4 汽車節(jié)能技術與新能源技術的結合應用

隨著排放法規(guī)的日益嚴苛，新能源技術的發(fā)展勢不可擋，新能源技術已經(jīng)成為汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的重要支撐。但是，新能源技術的發(fā)展不是一朝一夕，其發(fā)展過程中仍有許多技術瓶頸需要突破。在由傳統(tǒng)燃油車技術發(fā)展到新能源汽車技術的過渡階段，汽車節(jié)能技術與新能源技術的結合是實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步轉型的重要措施，將節(jié)能技術與新能源技術相結合已經(jīng)成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

節(jié)能技術與新能源技術兩者相互促進，將兩者相互結合能夠大幅提升整車的能源使用效率。以混合動力汽車為例，其內燃機常采用缸內直噴技術、分層燃燒技術、可變氣門正時技術和增壓技術等節(jié)能技術，能夠在滿足整車輸出功率的條件下，有效提高內燃機燃燒效率，減小內燃機排量和體積，降低內燃機油耗，實現(xiàn)節(jié)能。在此基礎上，結合電力驅動技術，實現(xiàn)混合動力驅動。利用電力驅動零尾氣排放的特點，在內燃機的低效工作區(qū)間內，使用電力部分或完全取代內燃機的動力輸出，能夠在滿足整車輸出功率相同的前提下，進一步減小整車對內燃機的依賴，實現(xiàn)節(jié)能減排。目前，部分車企已經(jīng)開發(fā)了0.8T、1.0T和1.2T等小排量的增壓發(fā)動機，與電驅動相結合，能輕易滿足最新排放法規(guī)的嚴苛要求[5]。節(jié)能技術和新能源技術的結合應用是汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本保障，兩者相輔相成，相得益彰。

5 結語

汽車節(jié)能技術與新能源技術已經(jīng)成為當代汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展所必須關注的重要技術。不斷提高汽車節(jié)能技術，能夠在不改變汽車產(chǎn)業(yè)整體框架結構的前提下，有效節(jié)約能源消耗。不斷開創(chuàng)新能源技術，能夠從根本上改變汽車產(chǎn)業(yè)的能源消耗類型，改善汽車產(chǎn)業(yè)的能源結構，有效緩解能源問題和環(huán)境問題。將汽車節(jié)能技術和新能源技術相互結合應用，能夠更進一步解決能源、生態(tài)和環(huán)境問題的協(xié)調性問題，在可持續(xù)發(fā)展的道路上邁出堅定的步伐。

參考文獻：

[1]秦秋實，吳志軍，于秀敏，楊松，鮑龍.缸內直噴發(fā)動機分層燃燒過程仿真[J].吉林大學學報（工學版），2017，47（01）：105-112.

[2]陳德唐.關于汽車柴油發(fā)動機電控高壓共軌維修技術的相關探討[J].時代汽車，2017（06）：57-59.

[3]王松.汽車輕量化技術探析[J].時代汽車，2019（18）：6-7.

[4]謝鑫，陶思成，劉志平，黃偉豪，江慶.燃料電池汽車關鍵技術研究現(xiàn)狀[J].時代汽車，2019（13）：61-62.

[5]張立慶，于鎰隆，李旭，劉雙喜，高繼東.1.0L小型增壓發(fā)動機先進技術與性能分析[J].小型內燃機與車輛技術，2019，48（05）：15-21.