論汽車節能減排技術發展方向

徐濤，史婷

（武漢交通職業學院，湖北 武漢 430065）

論汽車節能減排技術發展方向

徐濤，史婷

（武漢交通職業學院，湖北 武漢 430065）

近年來中國環境污染越來越嚴重，涉及到水污染、空氣污染等各種污染，其中最引人關注的當屬空氣污染，而空氣污染的最主要的原因之一即是汽車尾氣排放。雖然汽車節能減排技術的發展有了非常大的進步，但依然與我國高速發展的經濟和汽車保有量的增長產生了巨大的矛盾。汽車節能減排依然是國家未來技術發展的主要方向，文章主要探討汽車節能減排新技術的發展方向。

節能減排；新能源；互聯網；人工智能

CLC NO.: U461.9 Document Code: B Article ID: 1671-7988 (2017)10-268-03

1、環境污染現狀及原因

1.1 環境污染現狀

根據國家環境公示，2015年全國338個地級以上城市中，有73個城市環境空氣質量達標，占21.6%；265個城市環境空氣質量超標，占78.4%。338個地級以上城市平均達標天數比例為76.7%；平均超標天數比例為23.3%，其中輕度污染天數比例為15.9%，中度污染為4.2%，重度污染為2.5%，嚴重污染為0.7%①。同樣在2015年某著名節目主持人的一則紀錄片《穹頂之下》，報道了中國近年來空氣污染的現狀，污染的來源及成因，在社會引起了強烈的反響。中國的環境污染之嚴重確實客觀存在，只是《穹頂之下》這一篇報道系統性、客觀性、用觀眾可以理解的方式深刻剖析了中國環境污染之嚴重程度，PM2.5確實關系到每一個人的身體健康，并為更多的人知曉。同時國家也深刻了解問題的嚴重性，因此加大環境污染的治理可投入，制定了更嚴格的法規，實施了更嚴格的執法措施。

1.2 環境污染原因

環境污染包括水污染、空氣污染以及其它污染?？諝馕廴镜闹饕蛑皇枪S粉塵顆粒物的排放，以及有毒有害氣體的排放，主要原因之二是汽車尾氣排放。此外也包括工地的揚塵以及農作物燃燒產生的煙塵，但這兩項污染來源是可以通過簡單易行的方式進行防治，不是造成目前環境污染的主要決定性因素。所以工廠有害氣體排放和汽車尾氣排放既是主要的污染物來源，也是在大氣中產生一系列的物理及化學反應形成嚴重的污染物即PM2.5主要因素。但這些排放物是單純的直接的污染物，還是既作污染物又作催化劑促使與其它物質反映生成PM2.5還在研究中。2015年8月29日，《大氣污染防治法》經十二屆全國人大常委會第十六次會議修訂通過，并于2016年1月1日起施行。明確了加強對燃煤、工業、機動車船、揚塵、農業等的綜合防治，對顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、揮發性有機物、氨等大氣污染物和溫室氣體實施協同控制。也明確了機動車節能減排的時間節點，并制定了嚴格的執法措施和處罰措施。

2、汽車節能減排新技術

大氣污染治理的一個重要的方向是汽車排放治理，隨著嚴格法規的出臺，汽車新技術的普及及研發速度也在加快。

2.1 發動機技術發展

近三年，汽車發動機技術發展的一個典型的方向是缸內直噴和渦輪增壓技術的普及應用，如圖1和圖2②所示。實現了汽車油耗的快速下降，減少了汽車尾氣的排放，如圖3所示為國內乘用車平均油耗值，期中對油耗下降貢獻主要的原因即是渦輪增壓及缸內直噴技術的普及應用。該技術在降低油耗的同時能夠保證汽車的動力性，例如1.6L排量渦輪增壓缸內直噴發動機其動力性高于2.0L電噴非增壓發動機。

圖1 缸內直噴技術應用情況

圖2 渦輪增壓技術應用情況

渦輪增壓及缸內直噴技術雖然在多年前部分汽車廠商在推廣，但由于國家的油耗標準以及排放法規，這項技術并不是特別受到汽車企業及消費者歡迎，但隨著國家新政策的出臺以及對油耗排放的限制時間路線圖，渦輪增壓技術將得到全面的推廣應用。

圖3 國產乘用車平均油耗、排量和整備質量變化

2.2 混合動力和電動汽車發展

2016年中國電動汽車發展取得了較大的成績，其代表性的企業包括北汽新能源汽車、比亞迪汽車等新能源汽車企業，其推出的產品使用效果已經接近于傳統的汽車，且節能減排效果從某種意義上來說已經達到了零排放的要求。但是，從其他的方面而言電動汽車的普及受幾個方面的制約影響：

第一，使用的便利性。使用的便利性主要反映為充電是否方便。很顯然，在電動汽車推廣試行的城市充電樁的數量分布均不能滿足電動汽車車主的便利性要求，此外電動汽車的故障率高于常規汽車。例如：因電力不足或者其他原因引起的不能行駛，就需要通過救援服務來解決。

第二，售價偏高。在國家實施補貼的情況下，電動汽車的價格依然高于相同配置的傳統汽車。在國家補貼逐漸減少或者取消的情況下，電動汽車的處境將變得非常困難。

第三，生產汽車環節和汽車充電使用環節是否存在污染值得探討。電動汽車電池的質量大約在一噸左右，生產這一噸電池的過程可能存在污染，在這些電池壽命結束之后其處理方式也有可能存在嚴重的污染。因此電動汽車并非是零排放。在充電的過程中其電能的來源包括水力發電、煤炭發電、核能發電以及其他形式的發電，其中煤炭發電是產生污染的，所以電動汽車在生產和使用過程中仍然存在不同形式的污染。要解決電池的生產和回收再處理問題及使用清潔能源，才能真正解決電動汽車零排放的問題，工廠污染排放控制相對于汽車排放控制更容易，所以電動汽車依然是未來的一個發展趨勢。

混合動力技術是介于傳統發動機和電動汽車之間的一種技術，其混合形式也分為多種。既能夠通過電動驅動行駛也能夠通過汽油發動機行駛，最顯著的特點是能夠確保較大的行駛里程，也能夠回收利用汽車行駛過程中的能量，提高發動機的經濟性。其節油效果相對于目前最先進的渦輪增壓發動機而言更高，但其所需的電池比電動汽車要小很多。因此混合動力汽車普及很可能會超過電動汽車，同時其價格等其他因素也能夠為消費者所接受。

因此，渦輪增壓技術正在普及，而混合動力技術正在開始普及，而電動汽車是否能夠普及卻存在諸多不確定因素。

2.3 互聯網技術、大數據及人工智能

互聯網技術推動汽車技術的發展表現為很多方面，除了在汽車的生產環節、銷售環節和使用環節，也包含在汽車售后服務與維修環節?；ヂ摼W技術推動節能減排至少表現在兩個方面：第一個方面是車主通過衛星定位以及地圖獲取優化的交通路線圖，以最短的時間、最省錢的方式或者最好走的路線到達目的地，避免或者減少汽車在行駛過程中遇到堵點，從而提高汽車燃油經濟性。第二種方式是城市通過互聯網技術獲得城市交通的整體數據情況，從而優化交通路線，實時調整整個城市的交通方案，具體體現在道路交通的設計過程中，管理管制過程中以及對突發事件的應急處理過程中。

互聯網及大數據已經應用于汽車路線圖的規劃中，從另外一個層面來推動汽車節能減排。人工智能技術也將成為推動汽車節能減排的第二個非常有效的方式。將人工智能技術與互聯網及大數據相結合，產生的節能減排效應將遠遠超過傳統的方式。人工智能技術是基于大數據及互聯網，且要通過先進的運算方式尋求最佳的解決問題的方式，比如選擇最快的通行路線，或者選擇收費最低的通行路線，但人工智能技術特點區別于傳統的互聯網技術在于：主動的提供使用者所需要的一切，會提前思考使用者將遇到的問題，盡可能完成使用者想完成的未來工作，而且這種思考既基于現有條件的最優計算，其計算量、運算速度和控制策略通過人工思考無法完成。人工智能技術的成熟將推動各種技術爆炸式的發展，解決人類難以完成的各類問題。并滲透到發動機控制、交通路線控制等各個領域和各個環節來推動節能減排。

2.4 太陽能電池技術發展

對于清潔能源眾多企業都嘗試過，比如使用甲醛作為汽車能源，也有使用氫氣作為汽車能源，但都沒有太陽能作為能源來的直接和高效。將汽車外部的全部車身都做成太陽能電池板，在陽光充足條件下充電一天，行駛里程極限值為80公里，那為什么會提出了太陽能汽車這個概念？主要的原因可能有以下三點：1汽車節能減排的需要，百公里油耗由10升變為7升，需要缸內直噴及渦輪增壓技術，由7升變為4升，需要混合動力技術，而由4升變為2升的時候，可能需要太陽能電池技術；2太陽能是清潔能源，并且其轉換效率高；3太陽能電池板提供的能量不足以使汽車行駛一個較遠的距離，但汽車輕量化技術、互聯網技術以及人工智能技術可以使太陽能汽車的地位發生根本性的改變。

例如：當汽車的質量由0.8噸減輕到0.6噸，太陽能電池汽車一天充電可能會行駛100公里，此時太陽能汽車完全能夠滿足家庭日常使用。或者具備人工智能的太陽能汽車能夠查詢到未來的天氣情況，了解使用者的行駛路線、時間，能夠主動的制定充放電的計劃，或者能夠主動的從陰暗的區域自行移動到陽光充足的區域進行充電，能夠展開比汽車本身大幾倍的太陽能電池板進行充電，那么太陽能電池汽車將會得到普及應用，并且實現真正意義的零排放。因此，太陽能電池汽車本身需要發展，也可能是等待其他技術與之配套共同發展。

3、結論

汽車節能減排技術的發展方向是多個方向的或者是多個產業發展的結果，推動汽車節能減排技術的發展不僅僅是汽車技術本身的發展，也包含其關聯產業的發展和非關聯產業對傳統產業生產方式的革新。

推動汽車節能減排的多產業之間要有發展上的協調關系，如果多個產業之間能夠形成協調關系，那么就能夠保證節能減排目標的實現，也會促進關聯產業的飛速發展，也可能會促進關聯產業的迅速滅亡。但如果多個產業之間不能夠協調發展，某個產業的滅亡可能會帶來多個關聯產業的滅亡。

節能減排技術的發展并非只有汽車生產企業能夠實現，帶來革命性變化的可能是互聯網企業、大數據時代或者是光伏產業。當汽車的核心技術競爭領域發生改變的時候，汽車企業可能會成為互聯網企業或者是光伏產業的代工廠，而非目前汽車生產、銷售和售后的主導。

[1] 中國汽車工程學會豐田汽車公司. 中國汽車技術發展報告2016.北京理工大學出版社,2016,67～70.

[2] 中華人民共和國環境保護部.2015中國環境狀況公報. 2016.5,5～6.

Discussion on The Development Direction of Automobile Energy Saving and Emission ReductionTechnology

Xu Tao, Shi Ting
( Wuhan Technical College Of Communications, Hubei Wuhan 430065 )

In recent years, China's environmental pollution is more and more serious, it involves water pollution, air pollution and other pollution, the most attention is air pollution, and one of the main causes of air pollution is automobile exhaust. Although the development of automobile energy-saving technology has made great progress, but it still has a huge contradiction with the rapid development of economy and car ownership. Automobile energy saving and emission reduction is still the main direction of national future technology development, this paper mainly discusses the development direction of new technology of automobile energy saving and emission reduction.

energy conservation and emission reduction; New energy sources; Internet; Artificial intelligence

U461.9

B

1671-7988 (2017)10-268-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.092

徐濤（1983－)，男，湖北武漢，武漢交通職業學院汽車工程學院副院長，上汽通用ASEP項目負責人、上汽通用ASEP項目講師，主要研究汽車電子技術。項目來源：武漢交通職業學院校級課題“第三方評價背景下的高職教育教學質量評價研究”（編號：X2016002）。