汽车节能环保新技术研究

余阿东

（信阳职业技术学院汽车与机电工程学院，河南 信阳 464000）

行业综述

汽车节能环保新技术研究

余阿东

（信阳职业技术学院汽车与机电工程学院，河南 信阳 464000）

依据资源、环境对汽车排放的要求，重点论述了发动机节能、油电混合动力、汽车电气化、轻量化、智能化等汽车节能环保新技术。另外我们要通过制造“更好的汽车”创造“美好社会”的初心和愿景，遵循稳健、可持续发展的理念，一起为实现汽车社会 “CO2零排放”的终极目标做出贡献。

汽车排放；电气化；轻量化；智能化；节能环保

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

当前，石油枯竭、全球变暖、大气污染等环境问题已经是人类社会生存和发展的共同挑战。为此，长期以来汽车企业从“节约能源”和“寻求燃料多样化”两方面出发，致力于全方位的环境技术开发，研究众多节能技术，例如发动机节能新技术、油电混合动力技术、汽车轻量化、智能化等，笔者就此几点重点谈谈汽车节能环保新技术。

1、发动机节能环保新技术研究

混合动力和插电式混合动力车型虽然使用了电气化系统，但内燃机依然是不可或缺的重要组成部分。内燃机的地位仍然稳固。那么对于传统的内燃机我们可以从以下几个方面来进行节能环保技术开发。

首先通过超稀薄燃烧技术，提高内燃机的热效率，降低有害气体的排放。然而，对于现有的发动机技术结构来说，超稀薄燃烧要开发与之相配套的点火技术和火花塞，或考虑为汽油机加入均质预混合压燃技术，也就是让超高压缩比的汽油发动机像柴油机一样压燃。其次能源再生利用尾气热能。发动机尾气温度通常在500-600℃左右，因而蕴藏着热能，但通常都随着尾气排放掉了【1】。那么在尾气处理系统中加入电热转换装置，就能将热能转化为电能加以利用，或开发一种存储热能的装置，用于发动机启动时“暖机”，让发动机快速升温至工作温度，这样就能够大大提高发动机工作效率。

2、电动汽车节能环保新技术研究

对于电动汽车48V混动系统可以避免高电压系统的高成本以及12V电源的功率限制，实现节油20%左右。实现节油的关键是制动能量回收,与12V系统相比，48V系统可大幅提升能量回收效率。另外，对于混合动力和插电式混合动力车型，更加节能省油的技术就在于如何对待发动机。在车辆刹车和滑行过程中，及时的把能量变成电能存储下来，为发动机的“任性”买单。 再就让发动机“好好休息，合理工作”。混动车在刹车的时候要及时的根据刹车力度来判断司机是否意图使车停止，如果是的话，发动机会提前停机，开始回收能量。车辆起步时电机可以直接驱动，车速提高到一定程度发动机再参与进来，而此时发动机处于高效工作区域，也就是利用电机驱动巧妙规避发动机更耗油的低速区间。

而对于纯电动汽车，研究新型锂电池对于节能至关重要。探索锂离子电池极限能量密度及其实现途径，研究新型高性能储锂电极及其反应机制、低成本合成和应用技术；开展高比能量锂离子电池热失控机理和防范机制、均一性和寿命的影响因素及工程化改善技术研究，开发高安全性、长寿命高能量密度锂离子电池，实现装车应用，是实现纯电动汽车更大化的续航里程关键因素。

3、基于氢能源和空气混合动力的汽车节能环保技术研究

氢能源技术和空气混动也分别是新能源的发展方向之一。氢燃料电池基本工作原理是将氢气送到燃料电池的阳极板（负极），经过催化剂（铂）的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子（质子）穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板（正极），与氧原子和氢离子重新结合为水。从而可以不断地提供电能。而对于氢能源技术的汽车大范围应用的障碍在于金属铂的稀缺和氢气的安全性。我们要通过技术创新，克服障碍逐步实现氢能源在汽车上的应用，实现汽车更加的节能环保。

空气混合动力系统与油电混合动力系统类似，包含了四种行驶驱动模式：发动机驱动、高压空气驱动、混合驱动和能量回收。其中，发动机驱动模式主要用于高速定速巡航；纯空气驱动主要用于城市道路(时速不超过70km/h)；而需要加速或爬坡时，两者同时介入工作。最后就是制动能量回收，这与电动机回收电能存储于电池有所差别，它是以压缩气体的形式储存在储气罐里。不同的是压缩空气系统与液压马达代替了动力电池与电动机。空气混合动力系统制造成本相对于传统的油电混合动力要低不少。城市驾驶可以提升45%的燃油经济性，综合路况的燃油经济性也能提升35%。

4、汽车轻量化节能技术研究

汽车轻量化可以有效的实现节能减排的目的，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%。实现汽车轻量化主要从材料、结构、工艺三个方面入手，而采用新型材料是汽车轻量化最直接有效的方法。常见的轻量化材料分为金属和非金属两大阵营。金属材料主要包括高强钢、铝合金、镁合金等；非金属材料包括复合材料和碳纤维材料等。

新型汽车钢板，一般比市面上的顶级钢板还要轻20%到30%，强度增加25%，能进一步提高燃油效率并保证驾驶安全。铝合金材料密度是钢的1/3，延伸性好、耐腐蚀易回收，且其铸造性能良好，是目前汽车最为热门的轻量化材料之一。目前很多车型如奥迪A8、特斯拉等均已采用全铝车身。碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。碳纤维单体壳作为一种质量轻、强度大、安全性高的车身结构，被广泛应用于性能车中。虽然现在还无法在民用车中普及，相信在解决了一些原材料问题之后，一定能够广泛应用。

5、汽车智能化节能技术研究

目前交通面临三大问题，安全、拥堵和污染，智能汽车的目标是解决这三大问题。智能汽车是物理上搭建新的传感器、控制器、执行器，融合现在的一些通信、网络、控制、人工智能等理论，解决环境感知、智能决策等问题，最终实现安全、舒适、节能、高效的功能，可替代驾驶员操作。对于智能汽车在参与交通以前，要搭建实测场地，通过采集数据和监测传感装置，来实现汽车的初步场地测试，最终是实现在实际的公路上，或者说实际的高速公路上的测试，最后是校准和标定，有大量的传感器，然后需要一个标准校订和程序【2】。基于网联方面，考虑路测单元的信息输入，包括车道的运行，协同感知，路口的辅助等等，还有移动通信网的整合，从而推进整个数据获得的全面性。汽车智能化不仅能提高行车安全性，也能提升交通效率，进而也可以起到节能减排的作用。

6、结论

我们要通过制造“更好的汽车”创造“美好社会”的初心和愿景， 遵循稳健、可持续发展的理念，脚踏实地、一步一步，在节能环保汽车领域以技术为核心构建全方位的环境保护技术综合力，一起为实现汽车社会 “CO2零排放”的终极目标做出贡献。

[1] 赵国才.汽车节能技术路径分析[J].西南师范大学学报(自然科学版)，2014（12）117-121.

[2] 邵壮.浅谈汽车节能技术与节能方法[J].黑龙江科技信息，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

余阿东(1982-），男，硕士研究生，讲师，主要从事汽车零部件加工机床的设计研究。