汽車新能源與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究

劉倩

安徽省汽車工業(yè)學(xué)校汽車服務(wù)系 安徽省合肥市 231131

1 引言

在科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用下，研發(fā)出了多種汽車新能源可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源，既可以滿足汽車行駛的需求，同時也能夠降低對傳統(tǒng)能源的消耗，減少有害氣體的排放，實現(xiàn)對環(huán)境的保護。另外節(jié)能技術(shù)的不斷應(yīng)用也在一定程度上減少了汽車使用過程中的能耗量，提高了汽車使用過程中的經(jīng)濟效益。目前，我國已經(jīng)開始推廣和使用新能源汽車，但是大部分地區(qū)仍然在使用傳統(tǒng)能源汽車，主要因為人們對于新能源汽車以及節(jié)能技術(shù)等的認(rèn)知程度有限，因此，加強對汽車新能源以及節(jié)能技術(shù)的研究、應(yīng)用和推廣是實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

2 汽車新能源與節(jié)能技術(shù)的概述

汽車新能源是相對傳統(tǒng)汽車能源而言的，傳統(tǒng)的汽車能源主要是指燃油汽車，包括汽油和柴油等，這中汽車能源不僅需要消耗大量的不可再生能源，而且在燃料燃燒的過程中會產(chǎn)生大量的有害氣體，比如一氧化碳以及氮氧化物等，對環(huán)境以及人體的健康造成嚴(yán)重危害。面對日益惡化的環(huán)境問題以及能源問題，研發(fā)汽車新能源技術(shù)已成為汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。所謂汽車新能源主要是指利用非常規(guī)的車用燃料來創(chuàng)造車載動力，以實現(xiàn)汽車的正常行駛。汽車新能源技術(shù)具有無污染、可再生等特點，可以有效解決目前我國面臨的環(huán)境問題和能源問題，通過使用新能源汽車，減少傳統(tǒng)能源汽車使用過程中對環(huán)境的破壞和能源的消耗。

節(jié)能技術(shù)屬于一種高效使用能源的技術(shù)，其目的是最大限度的提高能源的使用效率，用有限的能源創(chuàng)造出最大的價值。目前在我國各個領(lǐng)域的發(fā)展中都在不斷研發(fā)與應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，比如在人們的日常生活中應(yīng)用了節(jié)水、節(jié)電等節(jié)能技術(shù)，在工業(yè)發(fā)展中通過對工藝的改造也能夠達(dá)到節(jié)能的效果。節(jié)能技術(shù)可以讓我國在發(fā)展經(jīng)濟的同時減少對能源的消耗，也是實現(xiàn)節(jié)能減排這一環(huán)境保護目標(biāo)的重要措施。在汽車行業(yè)的發(fā)展中對節(jié)能技術(shù)的研究與應(yīng)用一直沒有停止，比如近年來我國在傳統(tǒng)能源汽車的發(fā)展中進行了高校汽油機、柴油機技術(shù)等的研發(fā)和應(yīng)用，達(dá)到了很好的節(jié)能效果。

3 加強汽車新能源與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究的意義

首先，加強汽車新能源與節(jié)能技術(shù)的研究是環(huán)境和能源保護的需求。傳統(tǒng)能源汽車所使用的是汽油和柴油，消耗的是不可再生的石油能源，而排放的汽車尾氣中又含有對環(huán)境有污染、對人體有危害的氣體，可見，無論是從環(huán)境保護角度還是能源保護角度都需要研究新能源汽車以及節(jié)能技術(shù)，從而用新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源，減少對不可再生能源的消耗，也降低有害氣體的排放量。特別是在現(xiàn)階段我國汽車保有量不斷增加的背景下，解決汽車能源問題以及環(huán)境污染問題已經(jīng)成為社會高度關(guān)注的重點問題。雖然目前我國已經(jīng)踏足新能源汽車領(lǐng)域，開始了新能源汽車的研究與應(yīng)用，但是從我國整體情況上看，我國在汽車使用方面仍然是以傳統(tǒng)能源汽車為主，能源的消耗以及環(huán)境問題依舊沒有得到有效改善。因此，需要進一步加大汽車新能源和節(jié)能技術(shù)的研究與應(yīng)用。

其次，加強汽車新能源與節(jié)能技術(shù)的研究是時代發(fā)展以及我國綜合實力提升的必然需求。綠色環(huán)保是新時代發(fā)展的主要理念，在人們生活水平不斷提升的背景下，人們的環(huán)保意識以及健康意識逐漸增強，對汽車的要求已經(jīng)不滿足于其行駛和載人載物層面，而是更加傾向于汽車的舒適度和安全環(huán)保方面的要求。人們對汽車的需求也是市場的需求，因此加強汽車新能源與節(jié)能技術(shù)的研究是汽車行業(yè)發(fā)展迎合市場需求的必然選擇。另外，汽車產(chǎn)業(yè)作為國家重要的產(chǎn)業(yè)之一，其發(fā)展情況對我國經(jīng)濟發(fā)展以及綜合實力的提升有著重要的影響作用，通過新能源和節(jié)能技術(shù)的研究與應(yīng)用可以實現(xiàn)我國經(jīng)濟與環(huán)境的共同發(fā)展，對提高我國綜合實力以及促進經(jīng)濟的長期穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。

4 汽車新能源技術(shù)應(yīng)用分析

4.1 汽車氫動力技術(shù)

汽車氫動力技術(shù)是一種以氫氣為燃料的新能源技術(shù)，與傳統(tǒng)能源汽車相比，氫燃料汽車在行駛的過程中，最終排放出的燃燒產(chǎn)物是水，不含有一氧化碳以及氮氧化物等有害氣體，不會對環(huán)境以及人體健康造成威脅，屬于一種清潔能源。目前汽車氫動力技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用還不夠成熟，還在進一步研究的過程中。在研發(fā)汽車氫動力技術(shù)時重點需要對儲氣裝置進行研究，因氫氣屬于一種比較特殊的氣體，應(yīng)采用復(fù)合型金屬材料作為儲氣裝置的主要材料，并進行中控設(shè)計，才能符合氫燃料存儲的要求。如果在未來的研究中氫動力技術(shù)逐漸成熟，將會推動我國汽車行業(yè)的發(fā)展向環(huán)境友好型經(jīng)濟發(fā)展再邁進一步。

4.2 電力驅(qū)動技術(shù)

電力驅(qū)動技術(shù)主要是指通過電機來實現(xiàn)對車輪的驅(qū)動的一種汽車新能源技術(shù)，用電能代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車能源，一方面可以有效緩解能源衰竭的持續(xù)惡化，在我國傳統(tǒng)能源汽車的多年發(fā)展中，消耗了大量的不可再生能源，通過使用電力驅(qū)動技術(shù)可以有效的減少能源的消耗，也為能源的修復(fù)爭取更多時間。另一方面在電力驅(qū)動的汽車行駛中，基本上不會產(chǎn)生有害的排放物，不會對環(huán)境和人體健康帶來嚴(yán)重的影響，電力驅(qū)動相較于傳統(tǒng)燃油驅(qū)動來說，還存在噪音小的優(yōu)勢，避免較大的噪音給人體的健康帶來危害。電力驅(qū)動技術(shù)雖然從環(huán)保以及節(jié)能兩方面來看都具有較大的優(yōu)勢，但是在實際研發(fā)與應(yīng)用的過程中還存在很多問題，因電力驅(qū)動汽車主要的動力裝置是動力電池，而在電池的選擇上很難做到成本、容量以及安全性的兼顧，而且具體哪種動力電池更合適需要做反復(fù)的實驗和研究，需要花費大量的時間和精力，也會在一次次的嘗試中面臨失敗和挫折。從現(xiàn)階段我國電力驅(qū)動汽車的研究與應(yīng)用上來看，應(yīng)用比較多的電力驅(qū)動電池有鋰聚合物電池、鋰離子電池等。以電力驅(qū)動技術(shù)為主的汽車也有很多的優(yōu)點，除了節(jié)能減排外，還具有結(jié)構(gòu)簡單、維修便利等優(yōu)勢。

4.3 燃料電池

燃料電池也屬于目前汽車新能源研究中的一個主要內(nèi)容，燃料電池實際上就是通過電化學(xué)反應(yīng)將燃料電池中的能量轉(zhuǎn)化為電能，從而形成汽車的驅(qū)動動力。目前比較常見的燃料電池主要是氫氧燃料電池，其工作原理為氫和氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物是水，而在反應(yīng)的過程中釋放電能。燃料電池作為一種汽車新能源技術(shù)，在應(yīng)用的過程中也不會產(chǎn)生對環(huán)境有害的物質(zhì)。

4.4 新能源可燃冰

在人類不斷探索和尋找新能源的過程中，一種特殊的物質(zhì)——可燃冰逐漸受到人們的高度關(guān)注，可燃冰從其外觀特征上看更像是一種天然氣水混合物，在正常溫度的環(huán)境中，可燃冰的形態(tài)和特性和天然氣有著很多的相似之處，因此人們也將可燃冰稱為“固體瓦斯”和“天然氣冰”。與傳統(tǒng)燃料中的煤和石油相比，可燃冰擁有更高的燃燒值，將其作為新能源應(yīng)用到汽車制造業(yè)中可以有效減少對傳統(tǒng)能源的消耗，也能夠提高汽車使用的經(jīng)濟效益。但是在可燃冰的開采上存在很大的難度，至今為止還沒有研發(fā)出較為安全可靠的可燃冰開采技術(shù)，如果在沒有足夠安全保障的前提下進行可燃冰開采，很有可能會引發(fā)重大的安全事故。因此，相關(guān)技術(shù)研發(fā)人員在研究可燃冰這種汽車新能源時，要重點研究可燃冰的開采技術(shù)，一旦具備了成熟可靠的可燃冰開采技術(shù)，在未來的汽車行業(yè)發(fā)展中用可燃冰代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車能源將會是一個大的趨勢。

4.5 太陽能技術(shù)

在研究與尋找汽車新能源的過程中，選擇汽車新能源的原則包括無污染和可再生，也就是汽車新能源在使用的過程中不能產(chǎn)生對環(huán)境和人體有害的物質(zhì)，同時也要確保能源是可再生的，不會因為過量使用而導(dǎo)致能源枯竭，而生態(tài)穩(wěn)定發(fā)展形成影響。太陽能作為一種可再生資源已經(jīng)在多個領(lǐng)域的節(jié)能環(huán)保中得到廣泛應(yīng)用，通過對太陽能進行能量的轉(zhuǎn)化，也可以使其作為一種汽車新能源推動汽車行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。太陽能技術(shù)在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為太陽能電池技術(shù)的應(yīng)用，也就是通過利用太陽能技術(shù)實現(xiàn)對太陽能向電能的轉(zhuǎn)換，提高能量的轉(zhuǎn)換率以提高資源的利用率。從現(xiàn)階段的車用太陽能電池技術(shù)的應(yīng)用情況上看，光伏電池板主要包括硅電池以及薄膜電池等，而應(yīng)用太陽能電池技術(shù)的汽車在車型的設(shè)計上多以扁平型、流線型為主，這樣設(shè)計的目的主要是可以實現(xiàn)最大程度的吸收太陽能、轉(zhuǎn)化成更多的電能以供汽車驅(qū)動使用。在這種類型的汽車底盤結(jié)構(gòu)的設(shè)計上主要包括承載式、半承載式以及無承載式，這三種不同底盤結(jié)構(gòu)的汽車在自身重量上差距并不大，主要的區(qū)別在于汽車的載重重心上，除了半承載式的載重重心是在艙壁上外，其余兩種的載重重心均在車體上。

太陽能技術(shù)主要應(yīng)用于電力驅(qū)動的汽車，目前我國在電力驅(qū)動的汽車研發(fā)上，汽車的驅(qū)動系統(tǒng)多數(shù)是由太陽能電機和內(nèi)燃機混合組成，因單純以太陽能電機進行驅(qū)動的話會受到太陽能電池蓄電容量的影響，在一些特殊的汽車行駛狀況下難以滿足汽車驅(qū)動的需求，在加上太陽能光伏電池成本相對來說比較高，因此選擇將太陽能電機與內(nèi)燃機進行混合使用，在常態(tài)化的汽車行駛途中，比如勻速行駛，就可以選擇用太陽能電池進行驅(qū)動，而在一些特殊情況，比如苦況艱險、需要進行爬坡等，就可以選擇混合驅(qū)動的方式為汽車行駛提供動力。

5 汽車節(jié)能技術(shù)應(yīng)用分析

5.1 汽車混合動力技術(shù)

混合動力技術(shù)是目前汽車行業(yè)發(fā)展中應(yīng)用比較普遍的一種節(jié)能技術(shù)，該節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原理主要是將傳統(tǒng)的汽油機和采油機與電機進組合應(yīng)用，在汽車行駛的過程中，如果處于常態(tài)化的行駛狀態(tài)中，電機足可以供應(yīng)其驅(qū)動的動力，這時就可以減少對汽油機或者采油機的使用，降低能好的同時也可以減少污染物的排放。如果在汽車行駛途中需要進行爬坡或者突然加速等操作時，為了能夠滿足汽車瞬時爆發(fā)力的需求，可以讓汽油機或者采油機與電機進行組合發(fā)力。也就是說在汽車混合動力技術(shù)的應(yīng)用下，汽油機或者采油機是在一些突出情況下才使用，正常情況下是不需要使用到燃油機的，而且在汽車混合動力中還能夠?qū)⑵囍苿舆^程中產(chǎn)生的熱量進行回收和再利用。目前根據(jù)我國汽車混合動力技術(shù)研究和應(yīng)用的情況來看，根據(jù)混合程度不同也將汽車混合動力技術(shù)分成了多種，不同汽車混合動力技術(shù)有各自的特點，在實際應(yīng)用中可以根據(jù)具體的需求進行合理選擇。

5.2 藍(lán)驅(qū)技術(shù)

藍(lán)驅(qū)技術(shù)是一種對汽車車型以及發(fā)動機進行進一步優(yōu)化后產(chǎn)生出來的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，主要的效果是實現(xiàn)了減少汽車耗油量，節(jié)約了能源。相較于傳統(tǒng)車型而言，應(yīng)用藍(lán)驅(qū)技術(shù)的汽車在變速上產(chǎn)生了一定的變化，具體體現(xiàn)在三檔到五檔的轉(zhuǎn)動比上的變化，而這一變化可以讓汽車在行駛的過程中減少耗油。另外，在應(yīng)用藍(lán)驅(qū)技術(shù)進行汽車車型改造的過程中，會根據(jù)有關(guān)科學(xué)數(shù)據(jù)對汽車機體結(jié)構(gòu)中的滾動阻力、胎壓以及風(fēng)阻系數(shù)等進行了優(yōu)化，從整體上看汽車在行駛的過程中會借助各種自然因素降低能耗量。

5.3 汽車壓燃技術(shù)

汽車壓燃技術(shù)主要是一種提高燃料燃燒率的節(jié)能技術(shù)，從我國目前汽車發(fā)動機的形式上來看，通常情況都是使用復(fù)試內(nèi)燃機，而汽車的燃料主要是汽油和柴油，使用汽油為燃料的汽車發(fā)動機在點火時采用的是火花塞點火的方式，而使用柴油作為燃料的汽車發(fā)動機在點火時通常是采用活塞壓燃點火方式。通過對兩種不同燃料的點火方式進行分析可以了解到相對于汽油機的來說柴油機的壓縮比要更高，也就意味著柴油機的燃油效率要更高。而相對于柴油機而言汽油機在發(fā)動過程中的噪音要小很多，可見二者各自有各自的優(yōu)點和不足。汽車壓燃技術(shù)就是將這兩種燃料的點火技術(shù)進行有效整合，實現(xiàn)二者的優(yōu)勢互補，在實際應(yīng)用汽車壓燃技術(shù)后，能夠在保障燃料充分燃燒的同時減少汽車發(fā)動的噪音。通過對技術(shù)的不斷優(yōu)化和改進，在現(xiàn)階段的汽車壓燃技術(shù)中還能夠?qū)Φ螄娪土窟M行很好的調(diào)節(jié)，從而減少對節(jié)氣門的使用，此外，還能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)動機內(nèi)燃料燃燒的溫度進行調(diào)節(jié)，使燃燒穩(wěn)定降低，進而縮短燃料燃燒的周期。根據(jù)汽車壓燃技術(shù)的應(yīng)用情況來看，其在未來仍然有很大的研發(fā)與應(yīng)用空間。

5.4 汽車可變排量技術(shù)

汽車可變排量技術(shù)是一種可以科學(xué)調(diào)節(jié)發(fā)動機燃料排放量的節(jié)能技術(shù)，在現(xiàn)階段的汽車制造中也有了一定的應(yīng)用。該種技術(shù)在實現(xiàn)對燃料排放量調(diào)控上主要是采用電腦控制的手段，根據(jù)汽車行駛的不同需求合理控制發(fā)動機燃料排放量，能夠避免燃料的浪費，提高汽車在行駛過程中燃油的經(jīng)濟性。這樣一來降低燃料的浪費、提高燃料的使用率，在很大程度上能夠滿足我國對汽車行業(yè)發(fā)展提出的節(jié)能減排的要求。事實上，在很早以前就有國家進行了可變排量技術(shù)的研究，但是由于當(dāng)時在技術(shù)上的支持力度不足，導(dǎo)致可變排量技術(shù)應(yīng)用中存在很多的問題，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多新技術(shù)可以為汽車可變排量技術(shù)的應(yīng)用和運營提供支撐，我國也在汽車可變排量技術(shù)的研究上取得了非常理想的成績，尤其是在發(fā)動機進氣溫度的控制上我國研究出了比較成熟的控制技術(shù)，為汽車可變排量技術(shù)有效的應(yīng)用到汽車制造中提供了支持。

6 結(jié)語

綜上所述，汽車新能源是相對傳統(tǒng)汽車能源而言的，傳統(tǒng)的汽車能源主要是指燃油汽車，包括汽油和柴油等，這中汽車能源不僅需要消耗大量的不可再生能源，而且在燃料燃燒的過程中會產(chǎn)生大量的有害氣體，比如一氧化碳以及氮氧化物等，對環(huán)境以及人體的健康造成嚴(yán)重危害。加強汽車新能源與節(jié)能技術(shù)的研究對實現(xiàn)我國汽車使用過程中的節(jié)能減排具有重要作用，因此，汽車領(lǐng)域相關(guān)研究人員要加大對汽車新能源技術(shù)以及技能技術(shù)的研究與應(yīng)用。