能源消耗对汽车技术的影响

刘超

摘 要：汽车业的发展推动了经济的发展，方便了人们的生活，同时也给能源以及环境带来了负担，能源消耗已经对汽车技术产生重大影响。汽车技术未来发展方向将以低能耗、低排放、无污染等方向发展。文章从汽车节能技术及环保技术两方面展开论述，希望能对汽车技术研究工作提供一定参考。

关键词：能源消耗；汽车技术；节能技术；环保；

中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-06-00-01

汽车诞生以来极大的推动了世界经济的发展，方便了人类的出行，另一方面，汽车对化石能源的需求量不断增长，已引起全球性的能源恐慌。根据国际能源机构的数据统计，用于交通工具消耗的石油量占总消耗量的57%，预计到2020年将增加到62%。其中，增幅最大的主要为发展中国国家。能源危机以及由能源消耗引发的环境污染，已经严重制约了汽车工业的发展和人类社会可持续发展的进程。社会对于低能耗、零排放的汽车技术的需求日益强烈。

一、我国交通运输能源消耗的现状

随着经济的发展，我国人民群众生活水平不断提高，汽车业在我国的发展形势异常迅猛。据相关部门数据统计，我国汽车产量及销售量已经于2005年居于世界前三名地位，汽车自主研发品牌以及出口量均呈现大幅度增长。预计到2020年，我国汽车保有量将得到1.5亿辆左右。与此同时，汽车对于化石能源尤其是石油能源的消耗也给国民经济发展带来巨大挑战，车用石油的耗费量不断增长，已达到石油总耗费量的1/3之一，虽然低于世界1/2的平均水平，但仍然造成了能源紧张，影响了其他行业的发展。另一方面，汽车尾气排放对环境的影响越来越明显，CO2的排放已经引起了温室效应，引起国际上的政治和经济性争端。传统的汽车能源动力系统已经无法适应社会发展的需求，对交通能源动力系统进行转型或升级是当前汽车技术改进的主要任务。

二、汽车技术未来发展方向

汽车业发展给能源消耗带来负担的同时，也给汽车技术的改进提出了新的挑战和机遇。交通能源动力系统的改革及升级是汽车技术革命和经济转型的核心部分，以可再生燃料替代传统化石能源和混合动力为代表的新型能源动力系统的研发，将引发新的技术变革，能源消耗最小化、能源多元化、动力系统电气化以及排放清洁化是未来汽车技术发展的主要趋势。

（一）汽车节能技术

1、汽车轻量化技术。汽车耗能量与汽车负载有直接关系，同等条件下，汽车负载小，能源消耗较少。在保证汽车实用性能的同时，降低汽车自身的质量是当前面临的主要问题。新型材料的研发为降低汽车自身质量提供了物质保障，例如，塑胶及其他复合材料的采用，可大幅度降低汽车自身的质量，预计能降低相关部件质量的40%左右，与此同时，还能为汽车制造商节约大量原料成本。新型低密度、高强度、高耐腐蚀性的合成材料的开发与应用已经是汽车材料研究的热点问题。

2、发动机技术改进。发动机作为汽车能源动力系统的主要工作部件，其工作性能在节能减排方面具有重要影响。随着科学技术的不断进步，发动机技术也在不断升级。

（1）多点电喷汽油机以其高转化率，满足了尾气排放标准，已经取代落后的化油器，但该设备在燃油经济性方面需要进一步改进，采用缸内直喷技术可有效解决以上问题，提高能燃油利用率，降低能耗。经检测，该技术在空燃比达到22以上条件下，可降低8-10%的油耗。

（2）涡轮增压技术对于柴油机而言，能增加发动机的功率和转矩，其功率可提升40%以上，但排放量却能保持不变；但对于汽油机而言，此技术容易引起爆炸，在使用过程中应注意采取防爆措施。

（3）可变气门正时技术改变了传统发动机配气相位和升成固定不变的弊端，汽油相位的气门相位和升程可根据系统的工作状况进行调节，根据动力性要求、排放量标准和燃油性价比对配气系统进行优化，提高发动机工作性能。宝马公司、保时捷公司、丰田公司以及本田公司均采用了此项技术。该技术主要包括可变相位技术、可变升程技术以及可变相位和升程技术三种。

（4）柴油机因其低转速、燃油性能好、CO2排放量低的优点，应用领域由重型机车向乘用型汽车拓展。柴油机经历了第一代电控喷射系统、第二代时间控制系统、第三代直接数控系统的几次变革后，柴油机燃油喷射系统将迎来高压共轨电子控制燃油系统的时代。

（二）汽车环保技术

1、清洁能源的替代技术。相对于传统的化石能源，醇类燃料燃烧产物以CO2和H2O为主，对环境污染程度较小，被誉为清洁能源。我国自二十世纪八十年代开始，国家已经组织有关科研部门和高校对甲醇、乙醇、氢气和其他生物燃料展开研究，再次基础上又新增了石油气和天然气的相关研究工作。以天然气为燃料的汽车已经投入使用，其他混合燃料的使用实验也在进行。氢气以及生我燃料的研发尚在研究中，如何突破制取、储存、运输等技术难题，降低使用成本是当前面临的主要任务。能用于替代的清洁能源应满足条件有：成本低、排放量少且无污染物、便于储存运输、安全可靠、能满足汽车启动、行驶或加速性能的能源需求等。

2、电力驱动技术。电动汽车的构思及实践始于十九世纪；至二十世纪被快捷方便的内燃机汽车取代，退出市场；二十一世纪由于环保及能源危机再次登上歷史舞台，并得到快速发展和广泛应用。目前，电动汽车主要有蓄电池电动汽车、混合动力电动汽车、通过电线供电的电动汽车、利用太阳能、风能等进行二次转化的电动汽车；利用替代方式储存能源的电动汽车等。电动汽车在近期以及未来均有良好的发展势头，电动汽车电力驱动系统技术已经成熟，当前主要研究方向为对现有技术进行创新升级、进一步完善该系统的各项实用性能；另一方面，电动汽车在能耗方面的性价比已经被广大用户所认可，成为其在市场竞争中的最大优势，这是传统汽车能源驱动系统无法比拟的优势。

三、总结

汽车已经成为社会中重要的交通工具，并继续影响社会经济的发展。为促进汽车业可持续发展的战略目标，应不断加大汽车的技术的研发力度，利用先进的科学技术将汽车能源消耗与尾气排放进行最优化处理，同时还要继续研发新型能源动力系统，充分利用自然界清洁能源，减少化石能源的消耗，保障社会经济的可持续发展。

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