淺談汽車新能源與節能技術的應用

臧秀源（中山市中等專業學校，廣東 中山 528458）

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淺談汽車新能源與節能技術的應用

臧秀源
（中山市中等專業學校，廣東 中山 528458）

摘 要：隨著我國經濟的發展，汽車已經成為越來越多家庭的出行工具。但與此同時，汽車對環境造成的污染也不容忽視。為了解決這一問題，本文將對汽車的新能源以及其節能技術的應用作出探討。

關鍵詞：汽車；新能源；節能技術

目前，全球升溫的情況越來越嚴重，世界各地的環境也在急劇惡化，導致這種情況的其中一個重要原因就是人們使用汽車出行的頻率越來越高。汽車尾氣的排放以及燃油的消耗，對世界的環境污染問題和能源不足問題產生著重要的影響。如果要解決問題，則需要從汽車的新能源以及節能技術方面下手，來減輕汽車出行對環境方面帶來的污染，以及找到新的能源來替代原有的燃料。

1 現有汽車能源環境污染分析

傳統的汽車燃料主要包括：汽油、柴油等。這些燃料燃燒后帶來的污染物主要有一氧化碳、二氧化碳和醛類等。其中，甲醛會對人體造成十分大的傷害。甲醛屬于刺激性氣體，對呼吸道、眼睛都會產生刺激性作用，在甲醛濃度較高的地方，人還會出現頭暈、惡心、嘔吐、胸痛和咳嗽等癥狀。丙烯醛也屬于刺激性氣體，會給支氣管細胞、眼睛、呼吸道等帶來刺激和損害。而一氧化碳和二氧化碳帶來的危害則主要是環境危害。

2 節能技術研究

隨著人們出行使用汽車的頻率越來越高，人們對燃料的消耗也越來越多，地球上的能源已經漸漸不能滿足我們的需求。現在市面上的大部分汽車節能技術不到位，需要耗費大量的能源，要解決這一問題，需研究出更先進、更易用的節能技術。

2.1 汽車混合動力技術

混合動力技術是目前較為先進的節能技術，是指發動機和電動機的組合，目前可以分為三類。一是增程式混合動力技術，發動機只發電不驅動，電動機直接驅動的驅動方式；二是并聯式混合動力，發動機既發電也驅動，電動機直接驅動的驅動方式；三是混聯式混合動力，發動機既驅動也發電，由兩個電動機驅動的驅動方式。

2.1.1 增程式混合動力技術

增程式混合動力技術也稱串聯式混合動力技術，其代表車型是雪佛蘭-沃藍達。這種動力技術的優點有三個：一是只要有燃料就可以行駛，不用擔心電池的電量不足；二是汽車的電池可以直接充電；三是發動機能夠在最舒適的轉速區間工作，以保證較低的油耗。但這種動力技術的缺點也十分明顯，一是由于能源經過兩次的轉換，其效率偏低；二是由于只有電動機驅動車輛，所以電動機功率較大，同時為了保證電動機的續航，對發動機的功率和電池的容量都有一定的要求。

2.1.2 并聯式混合動力技術

并聯式混合動力技術的代表車型是比亞迪-秦，這款車體內有一個發動機和一個電動機，而且車體內的電動機和發動機都可直接驅動車輪。這種動力技術的優點有兩點，一是這種動力技術的成本是最低的，只需要在車內安裝電動機和電池；二是其起步扭矩大，會產生較為強烈的推背感。而這種車的缺點也有兩個，一是兩者同時工作的時間不長，不能保持太久的高功率高扭矩；二是在正常的行駛情況下，只有發動機工作，與其他汽車相比沒有節省太多的油耗。

2.1.3 混聯式混合動力技術

混聯式混合動力技術的代表車型是凱美瑞尊瑞。混聯式混合動力技術更有效地結合了上面兩種動力技術，在這種技術中，發動機的動力由動力分割機進行分割，一部分直接對車輪進行驅動，而另一部分則被用于發電，所產生的電能用來驅動電動機，電動機的使用比例比并聯式中電動機的使用比例更大。這種動力技術的優點也有兩種：一是擺脫了充電樁的限制；二是能真正實現電動機與發動機長時間同時工作。其缺點也有兩點，一是結構復雜而且成本最高；二是汽車的車身重量會有所增加。

2.2 汽車壓燃技術

目前汽車傳統點火方式有兩種，分別是火花塞點火和活塞壓燃點火，活塞壓燃點火的壓縮比更高，而火花塞點火則使發動機的噪音和工作震動更小。汽車壓燃技術是將傳統的火花塞點火方式和活塞壓燃點火方式進行結合，通過提高發動機的壓縮比，使燃料可以在同一時間內燃燒，從而達到提高燃油使用率的目的。采用壓燃技術能使發動機的燃燒溫度降低，減少輻射熱傳遞，而且燃燒周期更短，從而達到節能的目的。

2.3 汽車可變排量技術

可變排量，也稱為切缸工作循環，最早在20世紀80年代被通用汽車公司運用于凱迪拉克汽車上。目前在中國已經研究出通過控制發動機的進氣溫度來控制排量的技術。這項技術是根據空氣冷縮熱脹的原理，在汽車剎車或者怠速時，汽車的熱氣管道會向發動機輸入熱空氣供內燃機燃燒，空氣密度的降低使得在保證理想空燃比的前提下，能夠降低噴油量，而同時因為進氣密度的降低，壓縮進程時壓縮空氣所需的能量也隨之而降低。因此，我們可以在發動機體積不變的前提下，使汽車在剎車和怠速時降低發動機的功率，減少噴油，降低排放。

2.4 汽車結構節能技術分析

汽車的結構和部件的設計，都對汽車的油耗高低產生著一定的影響。例如更貼近流線型的車身，受到的空氣阻力會更小，也更能節省能量。下面我們將從汽車的結構方面對汽車的節能技術進行分析。

2.4.1 車身設計節能分析

由于汽車的行駛過程是在空氣中運動的，而空氣自身無時無刻都在運動，因此，汽車與空氣的相對運動會給汽車的行駛帶來阻力。汽車與空氣間的相對運動速度越高，則給汽車行駛帶來的阻力就越大；汽車與空氣間的相對運動速度越低，則給汽車行駛帶來的阻力就越小。想要減小空氣阻力，我們可以從兩個方面入手，分別是減小汽車的空氣阻力系數以及減小汽車的迎風面積。

2.4.2 車輛自重節能分析

相同車輛的油耗一般會隨著車身重量的升高而升高。因此，減輕汽車自身的重量，也會對降低油耗有很大的幫助。應用鎂合金、鋁合金等材料來制造汽車，能夠更加有效地降低汽車的車身重量。

3 新能源技術

除了對節能技術進行研究，盡快找到更加環保的新能源也是我們需要關注的方向之一。

3.1 混合動力技術

目前我們所指的混合動力汽車，一般指使用發動機和電動機同時作為動力來源的汽車，即油電混合汽車。汽車的行駛功率可以根據實際的需要由電動機或發動機單獨提供，也可以由兩者同時提供。相比起傳統的汽車，這種汽車的油耗非常低而且燃料燃燒充分，在當前的市場條件下，這種技術將會得到越來越多的應用。

3.2 氫動力技術

氫動力技術主要應用于氫動力汽車。與傳統的動力汽車相比，氫動力汽車不排放尾氣而排放純凈水，從真正意義上實現了零排放，而且可以儲存更多的能源，是一種非常好的技術。但與此同時，應用這種技術的車輛與傳統車輛相比，成本高于20%。作為未來汽車發展的一個重要方向，氫動力技術有很多的優點。一是能源轉化效率高，氫動力技術的能源轉化效率為60%～80%，是傳統內燃機轉化效率的2～3倍。而且氫動力電池本身不參加化學反應，沒有損耗，燃料電池在工作的時候沒有噪音和震動，因此，這種技術已經成為目前新能源研究的一個重要方向。

3.3 燃料電池技術

燃料電池汽車也可以看作電動汽車的一種，但與電動汽車不同的是，燃料電池汽車不需要充電，在汽車沒有電的時候，只需要給電池裝滿燃料就可以了。和普通的電池相比，燃料電池的特點在于可以自行補充燃料，而不需要反復充電。這種技術的原理是，氫在燃料電池中與氧氣發生氧化還原反應，以此產生出電能，來推動電動機工作。燃料電池具有以下優點：一是不排放廢氣，直接減少了溫室氣體的排放；二是提高發動機的燃燒效率；三是沒有噪音、運行平穩，減少了噪音污染；四是提高了燃料的經濟性；五是減少了汽車的機油或者汽油泄露帶來的對水資源的污染。燃料電池的技術核心主要包括控制器技術、電機技術與電池技術。

4 汽車節能技術應用——以卡羅拉雙擎為例

下面我們對卡羅拉雙擎進行分析。卡羅拉雙擎是豐田旗下的一款油電混合動力汽車，這款汽車的動力由發動機和電動機共同提供，卡羅拉雙擎在啟動時只用電動機進行啟動，這時的發電機不工作，而在加速時，則由發動機和電動機共同提供動力，以提供更強的加速性能，同時在減速和制動時可以回收能量，給電池充電。從節油方面來看，卡羅拉雙擎的發動機燃燒效率達到38%，比目前市面上大部分汽車的燃燒效率都高。因為汽車的熱燃燒效率直接影響著發動機的輸出功率，因此燃燒效率越高，汽車的節油性能也就越好。與傳統汽車相比，這款汽車可以智能控制發動機，從而達到有效延長發動機壽命的目的，而且其日常維護方式跟普通汽車差不多，對于車主而言也十分方便。

結語

根據上面的分析我們可以知道，目前市面上已經有著很多的節能方法。隨著人們對環境的日益重視，這一方面在將來也一定會有更大的提高。我們也需要持續關注這一方面的發展，只有生活質量和環境質量共同提高，我們的社會才會有更好的發展。

參考文獻

［1］薛雯.基于汽車新能源與節能技術應用的研究［J］.科技展望，2015（9）：136.

［2］尤堂勇.汽車新能源與節能技術應用研究［J］.科技論壇，2015（20）：176.

中圖分類號：U469

文獻標識碼：A