汽車節能環保新技術研究

余阿東

（信陽職業技術學院汽車與機電工程學院，河南 信陽 464000）

行業綜述

汽車節能環保新技術研究

余阿東

（信陽職業技術學院汽車與機電工程學院，河南 信陽 464000）

依據資源、環境對汽車排放的要求，重點論述了發動機節能、油電混合動力、汽車電氣化、輕量化、智能化等汽車節能環保新技術。另外我們要通過制造“更好的汽車”創造“美好社會”的初心和愿景，遵循穩健、可持續發展的理念，一起為實現汽車社會 “CO2零排放”的終極目標做出貢獻。

汽車排放；電氣化；輕量化；智能化；節能環保

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.001

CLC NO.: U471.23 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-01-02

引言

當前，石油枯竭、全球變暖、大氣污染等環境問題已經是人類社會生存和發展的共同挑戰。為此，長期以來汽車企業從“節約能源”和“尋求燃料多樣化”兩方面出發，致力于全方位的環境技術開發，研究眾多節能技術，例如發動機節能新技術、油電混合動力技術、汽車輕量化、智能化等，筆者就此幾點重點談談汽車節能環保新技術。

1、發動機節能環保新技術研究

混合動力和插電式混合動力車型雖然使用了電氣化系統，但內燃機依然是不可或缺的重要組成部分。內燃機的地位仍然穩固。那么對于傳統的內燃機我們可以從以下幾個方面來進行節能環保技術開發。

首先通過超稀薄燃燒技術，提高內燃機的熱效率，降低有害氣體的排放。然而，對于現有的發動機技術結構來說，超稀薄燃燒要開發與之相配套的點火技術和火花塞，或考慮為汽油機加入均質預混合壓燃技術，也就是讓超高壓縮比的汽油發動機像柴油機一樣壓燃。其次能源再生利用尾氣熱能。發動機尾氣溫度通常在500-600℃左右，因而蘊藏著熱能，但通常都隨著尾氣排放掉了【1】。那么在尾氣處理系統中加入電熱轉換裝置，就能將熱能轉化為電能加以利用，或開發一種存儲熱能的裝置，用于發動機啟動時“暖機”，讓發動機快速升溫至工作溫度，這樣就能夠大大提高發動機工作效率。

2、電動汽車節能環保新技術研究

對于電動汽車48V混動系統可以避免高電壓系統的高成本以及12V電源的功率限制，實現節油20%左右。實現節油的關鍵是制動能量回收,與12V系統相比，48V系統可大幅提升能量回收效率。另外，對于混合動力和插電式混合動力車型，更加節能省油的技術就在于如何對待發動機。在車輛剎車和滑行過程中，及時的把能量變成電能存儲下來，為發動機的“任性”買單。 再就讓發動機“好好休息，合理工作”。混動車在剎車的時候要及時的根據剎車力度來判斷司機是否意圖使車停止，如果是的話，發動機會提前停機，開始回收能量。車輛起步時電機可以直接驅動，車速提高到一定程度發動機再參與進來，而此時發動機處于高效工作區域，也就是利用電機驅動巧妙規避發動機更耗油的低速區間。

而對于純電動汽車，研究新型鋰電池對于節能至關重要。探索鋰離子電池極限能量密度及其實現途徑，研究新型高性能儲鋰電極及其反應機制、低成本合成和應用技術；開展高比能量鋰離子電池熱失控機理和防范機制、均一性和壽命的影響因素及工程化改善技術研究，開發高安全性、長壽命高能量密度鋰離子電池，實現裝車應用，是實現純電動汽車更大化的續航里程關鍵因素。

3、基于氫能源和空氣混合動力的汽車節能環保技術研究

氫能源技術和空氣混動也分別是新能源的發展方向之一。氫燃料電池基本工作原理是將氫氣送到燃料電池的陽極板（負極），經過催化劑（鉑）的作用，氫原子中的一個電子被分離出來，失去電子的氫離子（質子）穿過質子交換膜，到達燃料電池陰極板（正極），與氧原子和氫離子重新結合為水。從而可以不斷地提供電能。而對于氫能源技術的汽車大范圍應用的障礙在于金屬鉑的稀缺和氫氣的安全性。我們要通過技術創新，克服障礙逐步實現氫能源在汽車上的應用，實現汽車更加的節能環保。

空氣混合動力系統與油電混合動力系統類似，包含了四種行駛驅動模式：發動機驅動、高壓空氣驅動、混合驅動和能量回收。其中，發動機驅動模式主要用于高速定速巡航；純空氣驅動主要用于城市道路(時速不超過70km/h)；而需要加速或爬坡時，兩者同時介入工作。最后就是制動能量回收，這與電動機回收電能存儲于電池有所差別，它是以壓縮氣體的形式儲存在儲氣罐里。不同的是壓縮空氣系統與液壓馬達代替了動力電池與電動機。空氣混合動力系統制造成本相對于傳統的油電混合動力要低不少。城市駕駛可以提升45%的燃油經濟性，綜合路況的燃油經濟性也能提升35%。

4、汽車輕量化節能技術研究

汽車輕量化可以有效的實現節能減排的目的，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%。實現汽車輕量化主要從材料、結構、工藝三個方面入手，而采用新型材料是汽車輕量化最直接有效的方法。常見的輕量化材料分為金屬和非金屬兩大陣營。金屬材料主要包括高強鋼、鋁合金、鎂合金等；非金屬材料包括復合材料和碳纖維材料等。

新型汽車鋼板，一般比市面上的頂級鋼板還要輕20%到30%，強度增加25%，能進一步提高燃油效率并保證駕駛安全。鋁合金材料密度是鋼的1/3，延伸性好、耐腐蝕易回收，且其鑄造性能良好，是目前汽車最為熱門的輕量化材料之一。目前很多車型如奧迪A8、特斯拉等均已采用全鋁車身。碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。碳纖維單體殼作為一種質量輕、強度大、安全性高的車身結構，被廣泛應用于性能車中。雖然現在還無法在民用車中普及，相信在解決了一些原材料問題之后，一定能夠廣泛應用。

5、汽車智能化節能技術研究

目前交通面臨三大問題，安全、擁堵和污染，智能汽車的目標是解決這三大問題。智能汽車是物理上搭建新的傳感器、控制器、執行器，融合現在的一些通信、網絡、控制、人工智能等理論，解決環境感知、智能決策等問題，最終實現安全、舒適、節能、高效的功能，可替代駕駛員操作。對于智能汽車在參與交通以前，要搭建實測場地，通過采集數據和監測傳感裝置，來實現汽車的初步場地測試，最終是實現在實際的公路上，或者說實際的高速公路上的測試，最后是校準和標定，有大量的傳感器，然后需要一個標準校訂和程序【2】。基于網聯方面，考慮路測單元的信息輸入，包括車道的運行，協同感知，路口的輔助等等，還有移動通信網的整合，從而推進整個數據獲得的全面性。汽車智能化不僅能提高行車安全性，也能提升交通效率，進而也可以起到節能減排的作用。

6、結論

我們要通過制造“更好的汽車”創造“美好社會”的初心和愿景， 遵循穩健、可持續發展的理念，腳踏實地、一步一步，在節能環保汽車領域以技術為核心構建全方位的環境保護技術綜合力，一起為實現汽車社會 “CO2零排放”的終極目標做出貢獻。

[1] 趙國才.汽車節能技術路徑分析[J].西南師范大學學報(自然科學版)，2014（12）117-121.

[2] 邵壯.淺談汽車節能技術與節能方法[J].黑龍江科技信息，2016（5）22-23.

Research on new technology of automobile energy saving and environmental protection

Yu Adong
(College of automotive and electrical engineering, Xinyang Vocational and Technical College, Henan Xinyang 464000)

according to the resource, environment on the motor vehicle emissions requirements, focuses on the energy saving engine, oil and electricity hybrid, electrification, lightweight, intelligent automobile energy saving and environmental protection of new technologies. In addition, we have to through making "better cars" to create "good society" the original desire aspiration and vision, follow a healthy, sustainable development concept, together with the realization social car "zero emissions of carbon dioxide" ultimate goal to make the contribution.

automobile emission; electrification; lightweight; intelligent; energy saving and environmental protection

U471.23

A

1671-7988 (2016)12-01-02

余阿東(1982-），男，碩士研究生，講師，主要從事汽車零部件加工機床的設計研究。