小型化、轻量化汽车发动机在生命周期内的耗能与环保性评价



小型化、轻量化汽车发动机在生命周期内的耗能与环保性评价

新的更加严格的燃油经济性和排放法规给汽车制造商带来越来越大的压力，但这也促使制造商开发出能够满足要求的技术。减轻汽车质量是在汽车使用周期中能够更好改善燃油经济性的一种方法，如通过采用轻金属（如铝和镁）来替换发动机上使用的铸铁和钢，但这并没有对成本、性能和环境影响之间进行权衡。采用低排量的直接燃油喷射/涡轮增压发动机在保证同样功率输出功率的同时能够提高燃油效率。

在发动机生命周期内，研究比较了发动机小型化和轻型化对环境的影响。研究结果表明，发动机通过涡轮增压和燃油直喷的小型化使得其能源消耗减少、对环境影响显著减小、燃油效率显著提高且所需制造材料减少。发动机小型化比标准发动机减轻了约31kg。使用不同铝合金的涡轮增压发动机具有更好的力学性能，可承受涡轮增压造成的高压力和高温度。小型涡轮增压根据发动机类型和驾驶工况对车辆燃油效率的影响差异很大，最高可达到30%的改进。发动机轻量化通过采用轻金属（如镁）、玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料等才能实现燃油经济性的改善。其它部件的轻量化是相对于发动机小型化而进行改进的。发动机小型化会增加69美元的成本，而发动机部分材料用镁替代铝实现轻量化将会增加成本约101美元。

因此，在汽车发动机生命周期内，发动机小型化与整车（包括发动机）轻量化相结合是改善燃油经济性和减小对环境影响最小的有效方式。

刊名：Journal of Cleaner Production（英）

刊期：2015年第85期

作者：Rajive Dhingra et al

编译：杨昆