汽车小尺寸发动机和轻量化材料的生命周期和环境评估



汽车小尺寸发动机和轻量化材料的生命周期和环境评估

汽车生产制造商面对新的严格的燃油经济性和排放法规压力越来越大，他们提出许多先进的技术来实现规定目标。在汽车生命周期之中，减轻汽车质量是实现较好燃油经济性的一种很好的方法。发动机可以通过利用一些其它轻质材料来替换原有的铸铁和钢材等，例如铝和镁。但是这种变化并没有考虑到其对成本、性能和环境的影响。而另一种改善燃油经济性的方法是在保持相同输出功率的情况下采用低排量发动机，如采用直接燃油喷射和涡轮增压发动机。比较了上述两种方法对环境的影响，并且考虑了两种方法的成本。在可行的情况下，减小发动机尺寸和应用整车轻量化材料（包括发动机部件）被认为是减少能源消耗和排放的最佳方案。

通过研究可以看出，采用涡轮增压和直喷小型发动机可以显著减少能源消耗和对环境的影响，显著改善燃油经济性的同时还减少了制造发动机所消耗的材料。在涡轮增压发动机中采用铝和其它合金具有很大的优势，不仅具有更好的机械性能，还可承受在涡轮增压过程中产生的高温和高压。小型涡轮增压发动机的燃油效率变化很大，这取决于发动机的类型和驱动周期。通过轻量化发动机得到燃油经济性的效益有限，除非在汽车其它部件上也采用轻质金属（如镁和碳纤维增强复合材料）。除了动力总成之外，汽车其它部件也可以实现轻量化，并通过同样的方法，预计整车质量可减轻25%～30%。但就目前的技术而言，轻量化还是有局限性的。随着技术的发展，对未来涡轮增压发动的研究工作还有很多，以确定是否还有可能实现更高的燃油效率等。

刊名：Journal of Cleaner Production（英）

刊期：2014年第12期

作者：Rajive Dhingra et al

编译：陈鹏飞