探討汽車新能源與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的研究

李騰 王永

（商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南商丘 476000）

進入21 世紀(jì)，社會邁入了一個高速發(fā)展的時期，很多行業(yè)都發(fā)生了較大的變化，但在高速發(fā)展的背后，其能源消耗和環(huán)境污染問題日益突出，已經(jīng)不得不引起人們重視。汽車燃油消耗和廢氣排放是能源危機和環(huán)境污染的主要誘因，而且這幾年汽車的普及率明顯上升，人們對汽車的使用頻率也越來越高，也進一步增加了能源消耗率和廢氣排放量，對于我國可持續(xù)發(fā)展造成不利影響。傳統(tǒng)的汽車燃料主要以石油為主，石油燃燒之后產(chǎn)生的產(chǎn)物會對環(huán)境造成污染。為了緩解能源危機和環(huán)境污染，亟需在汽車相關(guān)產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用新能源和節(jié)能技術(shù)，這也是未來汽車行業(yè)發(fā)展的主要方向。汽車行業(yè)作為我國一大主體行業(yè)，對于我國經(jīng)濟發(fā)展起著重要作用，但是背后存在的問題也不得不重視，需要做好整體規(guī)劃工作，加大汽車新能源和新技術(shù)的應(yīng)用力度，從而有效推動我國的可持續(xù)發(fā)展。

1 汽車新能源發(fā)展現(xiàn)狀分析

我國汽車有著一定的發(fā)展歷史，在之前的很長一段時間內(nèi)，汽車燃料基本都是以汽油和柴油為主，這兩種燃料對于汽車運行也是不可或缺的。在這幾年發(fā)展中，我國經(jīng)濟水平提升，全國汽車使用量急劇提升，汽車越來越普及；與此同時，對于燃料的需求也與日俱增。汽車所使用的燃料存在一定的局限性，而且具有不可再生性。燃料燃燒時會產(chǎn)生部分污染物質(zhì)，當(dāng)車輛數(shù)量比較少的時候，這種污染物質(zhì)對環(huán)境不會造成明顯的影響，而當(dāng)汽車數(shù)量非常龐大的情況下，所排放的污染物質(zhì)成倍增長，超出了環(huán)境凈化的負荷標(biāo)準(zhǔn)，對生態(tài)環(huán)境會造成非常不好的影響，近年也可以明顯感受到生態(tài)環(huán)境在逐漸變差。為了改善這一問題，很多汽車公司做出了不少努力，優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)、積極開發(fā)汽車新能源［1］、應(yīng)用節(jié)能技術(shù)等，從而達到一個相對理想的管控效果。

我國汽車新能源技術(shù)最早可以追溯到20 世紀(jì)90年代，已經(jīng)具有汽車新能源產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，在汽車新能源技術(shù)方面取得了較大突破。從生態(tài)角度來講，汽車新能源和節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用有利于生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定，降低汽車污染指標(biāo)。在這幾年發(fā)展中，我國汽車普及數(shù)量越來越大，汽車尾氣排放量也越來越大，對生態(tài)環(huán)境造成了不利影響。汽車尾氣排放量過大，造成的影響也是多方面的，這些尾氣如果被人體吸收，會損害人們的身體健康，還會引起霧霾天氣，增加溫室效應(yīng)，所以對于汽車新能源和節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用是非常有必要的。從我國發(fā)展角度來看，通過汽車新能源和節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，能夠降低我國對石油產(chǎn)品的依賴程度，緩解石油進口壓力，使能源能夠得到充分利用，促進我國社會的穩(wěn)定發(fā)展［2］。

2 汽車節(jié)能技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 汽車混合動力技術(shù)

隨著現(xiàn)代化進程的加快，汽車廣泛普及，我國也越來越重視汽車節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。混合動力就是目前常用的節(jié)能技術(shù)之一，主要通過發(fā)動機與發(fā)電機有效銜接，通過能量轉(zhuǎn)化的方式達到節(jié)能目的。混合動力具有一定的分化性，可以劃分為3類，分別是增程式混合動力、并聯(lián)式混合動力、混聯(lián)式混合動力，不同混合類別具有不同的性能優(yōu)勢，作用范圍也有所區(qū)別。

在增程式混合動力技術(shù)中，其主要以發(fā)動機功能體現(xiàn)為主。發(fā)動機有著發(fā)電的功能，但是并不會直接作用于車體運行，這種技術(shù)具有一定的串聯(lián)性，所以也被稱為串聯(lián)式混合動力技術(shù)。這種技術(shù)目前還沒有大范圍應(yīng)用，只在雪佛蘭車系的個別車型中有所體現(xiàn)，但其應(yīng)用效果相對來說比較理想。增程式混合動力技術(shù)優(yōu)點也明顯，只要在車內(nèi)存有一定的燃料，燃料會帶動電動機運行，從而解決電池電量問題，應(yīng)用這種技術(shù)的車輛與直接使用汽油供能的汽車不同，當(dāng)缺乏能量的時候，可以采用充電方式對電池進行充能，實現(xiàn)了充能多樣化，不僅可以使用汽油，也可以使用電能。增程式混合動力技術(shù)能夠使發(fā)動機處于一個相對平衡的運行狀態(tài)，有效降低其能耗。當(dāng)然，增程式混合動力也存在一定的應(yīng)用局限性，這種技術(shù)對能源需要進行二次轉(zhuǎn)化，從而達到有效利用，能源轉(zhuǎn)化期間中間會存在一定損耗［3］。同時，這種技術(shù)具有一定的針對性，只適合電動機進行驅(qū)動，對電動機的功率要求比較高，只有發(fā)動機各個方面的指標(biāo)尤其是電池和輸出功率都達到標(biāo)準(zhǔn)，才能保證續(xù)航。

并聯(lián)式混合動力具有一定的分化性，在這種技術(shù)應(yīng)用下，可以提高發(fā)動機的能效，使發(fā)動機有著雙重性能指標(biāo)，既可以進行發(fā)電，又附帶著一定的驅(qū)動性能，并聯(lián)式混合動力在比亞的部分車型有所體現(xiàn)［4］。這種混合動力技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)點也比較明顯，應(yīng)用成本預(yù)算相對來說偏低，具有很好的扭矩性能，在車輛行駛過程中穩(wěn)定性比較好。當(dāng)然，也存在一定的應(yīng)用缺點，就是發(fā)動機和電動機所能保持的運行時間并不長，對于車輛的長期運行是有影響的，車輛行駛的過程中，發(fā)動機和電動機并不是同時運行，一般只有發(fā)動機運行，所以節(jié)能效果相對來說一般。

混聯(lián)式混合動力技術(shù)有著很好的調(diào)控性，具有多功能屬性特點，不僅有著發(fā)電性能，還有著驅(qū)動性能，在凱美瑞的個別車型中有所體現(xiàn)。這種技術(shù)綜合了并聯(lián)式混合動力和增程式混合動力兩者的優(yōu)點，通過動力分割的方式，實現(xiàn)驅(qū)動力分化，將發(fā)動機的功動力進行分化處理，使之可以作用在不同層面，一部分動力轉(zhuǎn)化到車輪驅(qū)動，另一部分動力進行發(fā)電，將能量進行層級轉(zhuǎn)化，使電動機能夠發(fā)電驅(qū)動［5］。混聯(lián)式混合動力技術(shù)打破了充電條件限制，使電動機和發(fā)動機能夠同時運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了高效低耗運行需求。但是，這種技術(shù)目前還不完善，有不少需要優(yōu)化的地方，且其成本預(yù)算較高，加上設(shè)備的聯(lián)動性特點，會增加車輛主體重量。

2.2 藍驅(qū)技術(shù)

藍驅(qū)技術(shù)是在原有的發(fā)動機基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化完善，從而降低汽車燃油能耗的一種節(jié)能技術(shù)。與大多數(shù)車型相對比，通過應(yīng)用藍驅(qū)技術(shù)的車型，對變速箱的調(diào)控率更高，變速箱3 擋到5 擋的傳動比得到了控制，在長時間高速運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下更省油。通過運行過程中能量的回收利用，將能量進行收集，達到一個最優(yōu)化使用，減少能耗的同時降低廢氣排放。同時，這種技術(shù)結(jié)合了空氣動力學(xué)原理，從車身的主體結(jié)構(gòu)出發(fā)進行了優(yōu)化，使各項指標(biāo)都能達到一個相對節(jié)能狀態(tài)，包括底盤高度、風(fēng)阻系數(shù)、滾動阻力等。

2.3 汽車壓燃技術(shù)

從目前的情況來看，很多汽車基本都使用復(fù)式內(nèi)燃機，這種內(nèi)燃機的主要燃料為汽油和柴油。不同燃料所采用的點火方式有所區(qū)別，汽油以火花塞點火為主，柴油以活塞壓燃點火為主，不同的點火方式其耗能指標(biāo)不同。柴油機壓縮指標(biāo)比汽油機更高，所以燃燒效率會更高；汽油所采用的火花塞點火具有一定辨別性，點火不會有過大的震動感，發(fā)動機震動感不強，而且噪聲不大［6］。汽車壓燃技術(shù)則是整合了兩個方式的綜合優(yōu)勢，從而演變形成的新技術(shù)，通過汽車壓燃的發(fā)動機，在結(jié)構(gòu)上更為復(fù)雜，由多個組成構(gòu)件形成，壓縮比得到了提升，能夠?qū)崿F(xiàn)燃料的同步燃燒，使得燃油效率提升，降低了其能耗指標(biāo)。采用稀薄的混合氣壓進行點燃，壓力指標(biāo)處于可控狀態(tài)，能夠?qū)娪土窟M行控制，實現(xiàn)對扭矩的動態(tài)控制，而不需要使用到節(jié)氣門。使用壓燃技術(shù)有著多方面的應(yīng)用優(yōu)勢，通過對發(fā)動機壓力指標(biāo)調(diào)控，控制內(nèi)部燃燒溫度，降低輻射熱傳遞指標(biāo)，本身的燃燒周期比較短，在這個過程中不會產(chǎn)生過多的污染物質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)能耗和環(huán)保的雙重需求，具有一定的現(xiàn)實應(yīng)用意義。

3 汽車新能源應(yīng)用分析

3.1 氫動力燃料技術(shù)

隨著我國現(xiàn)代化進程加快，汽車行業(yè)飛速發(fā)展，汽車規(guī)模逐漸擴大化，對于能源的使用率也越來越高。傳統(tǒng)燃料使用存在諸多方面的局限性，排放的廢氣對環(huán)境造成非常不好的影響，為了我國的可持續(xù)發(fā)展，需要加大汽車新能源開發(fā)利用。氫動力是一種新型能源，從目前的應(yīng)用情況來看，氫動力主要應(yīng)用在寶馬和本田兩個汽車品牌中。氫動力具有一定的性能指標(biāo)，在寶馬汽車中，融合了專門的儲氣系統(tǒng)，儲氣系統(tǒng)的隔熱性能良好，采用多層復(fù)合的金屬材質(zhì)，阻隔性比較好，內(nèi)部設(shè)有3mm 的中空設(shè)計，可以將內(nèi)槽溫度控制在一個相對合理的范圍，保持在零下250℃左右，在低溫狀態(tài)下，可以使氫氣維持在一個液態(tài)范圍，從而達到有效利用［7］。儲氣系統(tǒng)的體積雖然比較大，但是可以有效代替冷卻機，從而節(jié)省了冷卻機的安裝空間，提高使用效率的同時，還能降低成本預(yù)算，不用過多增加其他類型的機械結(jié)構(gòu)。氫動力燃料技術(shù)在設(shè)計之初，并不是單純?nèi)坎捎脷錃庾鳛槿剂蟿恿Γ菍⑵秃蜌錃饣旌系姆绞剑圆煌剂咸峁┠芰俊Ｒ詺錃庾鳛橹魅剂希剂闲再|(zhì)與汽油有著一定差異性，如果采用氫氣和汽油混合的方式，會極大程度上影響燃燒效果，無法達到一個理想狀態(tài)，兩者切換使用的時候動力差比較明顯，也正因如此，在實際使用過程中，對兩者的運行指標(biāo)進行了限制，確保乘客切換使用的時候不會有明顯的動力落差。

3.2 電力驅(qū)動技術(shù)

電力驅(qū)動可以從字面上進行理解，主要就是采用電能對汽車進行驅(qū)動，將汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機替換為電動機，以電能作為供能主體。電力驅(qū)動所使用的燃料為電能，不會產(chǎn)生污染，輸出扭矩比較大，使用到汽車中，能夠創(chuàng)造較高的經(jīng)濟效益，對生態(tài)環(huán)境也可以起到一個保護作用。但是電力驅(qū)動技術(shù)也存在一定局限性，主要問題則是在于充電問題，還有就是汽車電能續(xù)航等，雖然目前電動車已經(jīng)批量生產(chǎn)，但是充電和續(xù)航問題始終沒有得到有效解決。為了確保電動車的穩(wěn)定續(xù)航，人們將目光轉(zhuǎn)向了電池方面，通過提高電池指標(biāo)延長電車續(xù)航時間，可以從驅(qū)動電機系統(tǒng)、電動空調(diào)、電動轉(zhuǎn)向多個方面入手，做好相關(guān)協(xié)調(diào)工作。

3.3 燃料電池技術(shù)

燃料電池技術(shù)主要是通過對氫氣和甲醇的綜合利用，將它們作為主要燃料，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流驅(qū)動汽車的一種新能源技術(shù)。這里的燃料電池，其主要電能產(chǎn)生來自氫氣和氧氣的化學(xué)反應(yīng)，不是直接燃燒產(chǎn)生的。在這個轉(zhuǎn)化過程中，對氫氣和甲醇進行了高度調(diào)控，使之轉(zhuǎn)化為電能，期間不會產(chǎn)生任何污染物質(zhì)，內(nèi)部轉(zhuǎn)化效率比較高，環(huán)保節(jié)能效果相對來說較為理想［8］。從實際應(yīng)用情況來看，每個燃料電池的容量有限，所能提供的動力指標(biāo)是有范圍限制的，需要與燃料電池組進行結(jié)合，從而達到一個理想的動力狀態(tài)。燃料電池技術(shù)有著多方面的應(yīng)用優(yōu)勢，不足之處也可以通過其他方式進行調(diào)控解決，應(yīng)用價值比較高。從目前的情況來看，福特、豐田等公司都采用了燃料電池技術(shù)，運行效果比較理想。

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的穩(wěn)定增長，很多行業(yè)的發(fā)展模式均發(fā)生了較大的變化，但在高速發(fā)展的背后，其能源消耗和環(huán)境污染問題日益突出，已經(jīng)不得不引起人們重視。汽車燃油消耗和廢氣排放是能源危機和環(huán)境污染的主要誘因，而且這幾年汽車的普及率明顯上升，人們對汽車的使用頻率也越來越高，也進一步增加了能源消耗率和廢氣排放量，對于我國可持續(xù)發(fā)展造成不利影響。為了緩解能源危機和環(huán)境污染，在汽車方面急需應(yīng)用新能源和節(jié)能技術(shù)，這也是未來汽車行業(yè)發(fā)展的主要方向。從目前的情況來看，汽車行業(yè)發(fā)展較為快速，汽車的更迭速度也較快，但要重視汽車使用所依賴的化石燃料燃燒過程中對環(huán)境造成嚴重污染的問題。在如今全球環(huán)境形勢日益嚴峻的背景下，更要重視汽車新能源開發(fā)利用，做好節(jié)能技術(shù)的規(guī)劃利用，降低能源消耗，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。