能源消耗對汽車技術的影響

劉超

摘 要：汽車業的發展推動了經濟的發展，方便了人們的生活，同時也給能源以及環境帶來了負擔，能源消耗已經對汽車技術產生重大影響。汽車技術未來發展方向將以低能耗、低排放、無污染等方向發展。文章從汽車節能技術及環保技術兩方面展開論述，希望能對汽車技術研究工作提供一定參考。

關鍵詞：能源消耗；汽車技術；節能技術；環保；

中圖分類號：U491 文獻標識碼：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濟的發展，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。根據國際能源機構的數據統計，用于交通工具消耗的石油量占總消耗量的57%，預計到2020年將增加到62%。其中，增幅最大的主要為發展中國國家。能源危機以及由能源消耗引發的環境污染，已經嚴重制約了汽車工業的發展和人類社會可持續發展的進程。社會對于低能耗、零排放的汽車技術的需求日益強烈。

一、我國交通運輸能源消耗的現狀

隨著經濟的發展，我國人民群眾生活水平不斷提高，汽車業在我國的發展形勢異常迅猛。據相關部門數據統計，我國汽車產量及銷售量已經于2005年居于世界前三名地位，汽車自主研發品牌以及出口量均呈現大幅度增長。預計到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濟發展帶來巨大挑戰，車用石油的耗費量不斷增長，已達到石油總耗費量的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，影響了其他行業的發展。另一方面，汽車尾氣排放對環境的影響越來越明顯，CO2的排放已經引起了溫室效應，引起國際上的政治和經濟性爭端。傳統的汽車能源動力系統已經無法適應社會發展的需求，對交通能源動力系統進行轉型或升級是當前汽車技術改進的主要任務。

二、汽車技術未來發展方向

汽車業發展給能源消耗帶來負擔的同時，也給汽車技術的改進提出了新的挑戰和機遇。交通能源動力系統的改革及升級是汽車技術革命和經濟轉型的核心部分，以可再生燃料替代傳統化石能源和混合動力為代表的新型能源動力系統的研發，將引發新的技術變革，能源消耗最小化、能源多元化、動力系統電氣化以及排放清潔化是未來汽車技術發展的主要趨勢。

（一）汽車節能技術

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

2、發動機技術改進。發動機作為汽車能源動力系統的主要工作部件，其工作性能在節能減排方面具有重要影響。隨著科學技術的不斷進步，發動機技術也在不斷升級。

（1）多點電噴汽油機以其高轉化率，滿足了尾氣排放標準，已經取代落后的化油器，但該設備在燃油經濟性方面需要進一步改進，采用缸內直噴技術可有效解決以上問題，提高能燃油利用率，降低能耗。經檢測，該技術在空燃比達到22以上條件下，可降低8-10%的油耗。

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

（3）可變氣門正時技術改變了傳統發動機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系統的工作狀況進行調節，根據動力性要求、排放量標準和燃油性價比對配氣系統進行優化，提高發動機工作性能。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。該技術主要包括可變相位技術、可變升程技術以及可變相位和升程技術三種。

（4）柴油機因其低轉速、燃油性能好、CO2排放量低的優點，應用領域由重型機車向乘用型汽車拓展。柴油機經歷了第一代電控噴射系統、第二代時間控制系統、第三代直接數控系統的幾次變革后，柴油機燃油噴射系統將迎來高壓共軌電子控制燃油系統的時代。

（二）汽車環保技術

1、清潔能源的替代技術。相對于傳統的化石能源，醇類燃料燃燒產物以CO2和H2O為主，對環境污染程度較小，被譽為清潔能源。我國自二十世紀八十年代開始，國家已經組織有關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，再次基礎上又新增了石油氣和天然氣的相關研究工作。以天然氣為燃料的汽車已經投入使用，其他混合燃料的使用實驗也在進行。氫氣以及生我燃料的研發尚在研究中，如何突破制取、儲存、運輸等技術難題，降低使用成本是當前面臨的主要任務。能用于替代的清潔能源應滿足條件有：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、電力驅動技術。電動汽車的構思及實踐始于十九世紀；至二十世紀被快捷方便的內燃機汽車取代，退出市場；二十一世紀由于環保及能源危機再次登上歷史舞臺，并得到快速發展和廣泛應用。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、風能等進行二次轉化的電動汽車；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展勢頭，電動汽車電力驅動系統技術已經成熟，當前主要研究方向為對現有技術進行創新升級、進一步完善該系統的各項實用性能；另一方面，電動汽車在能耗方面的性價比已經被廣大用戶所認可，成為其在市場競爭中的最大優勢，這是傳統汽車能源驅動系統無法比擬的優勢。

三、總結

汽車已經成為社會中重要的交通工具，并繼續影響社會經濟的發展。為促進汽車業可持續發展的戰略目標，應不斷加大汽車的技術的研發力度，利用先進的科學技術將汽車能源消耗與尾氣排放進行最優化處理，同時還要繼續研發新型能源動力系統，充分利用自然界清潔能源，減少化石能源的消耗，保障社會經濟的可持續發展。

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