汽车节能技术与新能源技术应用的探析

江俊豪

惠州市技师学院 广东省惠州市 516003

随着社会经济的快速发展，全球汽车保有量不断增长，汽车的能耗问题和尾气排放问题日益受到人们的关注。在现阶段，绝大部分汽车仍以内燃机作为唯一或主要的动力装置，消耗的能源主要是汽油和柴油等化石燃料，其所带来的能源问题和环境问题日益凸显。为了缓解以上两个问题，汽车节能技术和新能源技术应运而生。本文就汽车节能技术与新能源技术的应用展开探讨与分析。

1 汽车节能技术与新能源技术应用的必要性

1.1 能源结构优化的必然性

传统燃油汽车消耗的能源主要包括汽油和柴油，它们均属于化石燃料，该类型的能源是不可再生能源。化石燃料形成的周期以上百万年计，而以现今已经勘探的数量来计算，这些能源可能会在几百年内被消耗掉绝大部分。因此，节约汽车的能源消耗，改变汽车的能源类型，丰富汽车的能源结构，成为汽车行业长远发展所必须重视的问题。汽车节能技术能够有效节省车用汽油和柴油的消耗，提高化石燃料的使用效率，节能减排。汽车新能源技术能够改变汽车能源结构，使用新能源部分或完全代替汽油和柴油的使用，同样能够实现节能减排。

1.2 社会可持续发展的必然性

社会在不断发展，其发展模式必须牢牢抓住“可持续发展”这一核心思想。可持续发展战略思想注重的是经济、生态与环境的协调性发展。许多车企在发展初期，为了谋求生存，更多注重的是阶段性发展，而忽视了对未来的长远规划。为了汽车产业的发展和担负起企业的社会责任，大部分车企已经把“可持续发展”的观念深入到企业文化，逐步开展节能技术的研究，不断降低汽车对传统能源的消耗，提高传统能源的使用效率。同时，积极探索新能源汽车技术，以进一步改善汽车产业对传统能源的依赖，实现汽车产业的可持续发展。

2 汽车节能技术的具体应用

2.1 缸内直喷分层燃烧技术

缸内直喷分层燃烧技术是将燃油直接喷入缸内，与燃油的进气歧管喷射相区分。这种燃油喷射方式，配合喷油嘴的安装位置、结构形式和喷射压力，能够使得混合气浓度在缸内沿轴向方向呈梯度分布，形成上浓下稀的混合气布局[1]。上部较浓的混合气因靠近火源，能够快速起燃，而下部较稀的混合气则能够保证火焰传播的可靠性，从而提高缸内的燃烧效率，实现提效节能。

2.2 增压技术

增压技术是一种利用压缩器对空气进行压缩增压后再送入缸内燃烧的技术。在相同的进气冲程内，进气门的开启时间是一定的，将空气进行压缩后再送入气缸，能够使得单位时间内进入缸内的空气质量增加，从而实现同一循环内喷油量的增加，输出功率的增加，同时改善缸内燃烧状况，提升效率。增压技术的应用能够实现相同输出功率需求下的发动机小排量化，从而降低整车油耗。增压技术可分为机械增压、废气涡轮增压和双增压等。德国大众车系的TSI发动机属于双增压发动机。

2.3 高压共轨技术

高压共轨技术常用于柴油发动机。柴油发动机的起燃方式是压燃。这种起燃方式的燃烧效率很大程度上取决于柴油的喷射时刻、持续时间以及雾化等级，而高压共轨技术就是提升柴油喷射综合性能的关键技术。高压共轨技术利用高压油泵产生较高的燃油压力，然后将高压力的燃油存储在共轨管内，根据控制器的信号实时对柴油的喷射时刻和喷射时间的调节[2]。这种喷射技术的特点是将燃油压力产生的过程和燃油喷射的过程分割成两个相对独立的过程，从而实现高效控制，提升燃烧效率，实现节能。

2.4 整车轻量化技术

对于整车而言，其总质量与其油耗之间存在必然的关系。在行驶条件和技术条件相同的情况下，整车总质量较重的车辆其油耗要高于整车总质量较轻的车辆。整车轻量化技术主要涉及整车零部件的结构设计优化、材料优化和加工工艺优化等三方面[3]。近年来，轻量化材料受到了较多的关注，包括高强度钢、碳纤维、铝合金、镁合金和复合材料等。与整车轻量化紧密相连的是整车碰撞安全性能，如何解决轻量化技术和安全技术之间的矛盾成了进一步发展轻量化技术的关键。

3 新能源技术的具体应用

3.1 纯电力驱动技术

纯电力驱动技术是指只采用电力作为汽车动力源，以电机作为汽车动力装置的驱动技术。从第一辆纯电动汽车的发明到现在，纯电动汽车已经有约130年的历史。纯电动汽车与传统燃油车的主要区别在于其动力装置不同，采用动力电池和电机取代了油箱和内燃机。在纯电动汽车技术发展的过程中，“三电”系统（动力电池、驱动电机和电控系统）的技术突破成为了其持续发展的关键。现阶段，我国大力推行纯电动汽车，比较成熟的车型有比亚迪E5、北汽EV200和吉利帝豪GSe等。

3.2 混合动力驱动技术

混合动力驱动技术是燃油驱动和电力驱动相结合的技术。在保留传统燃油车发动机系统的前提下，在整车系统内增加电力驱动系统。混合动力驱动的系统较多，既包括发动机系统，又包括动力电池和驱动电机系统，而且其电控系统需要同时完成发动机电控和电力驱动电控，比单一电控系统复杂许多。混合动力驱动技术的出现比纯电动驱动技术较晚，其常被看作是传统燃油驱动技术转变为纯电动驱动技术的过渡技术。但混合动力驱动技术有其自身的技术特点，它既包含了传统燃油驱动的优势，又包含了电力驱动的优势，可以实现两者之间的互补，是一项综合要求很高的技术。混合动力驱动通常可分为串联式混合动力、并联式混合动力和混联式混合动力。目前，常见车型有丰田普锐斯、丰田卡罗拉双擎和比亚迪秦等。

3.3 燃料电池技术

燃料电池技术是一种将燃料的化学能通过化学反应直接转化成电能的技术[4]。燃料电池与常见的电池装置的结构相类似，主要的区别在于其内部本身并不固定存储活性物质。燃料电池本身更像是一个催化转化装置。活性物质和氧化剂均由外部输入，输入后的活性物质和氧化剂在装置内部进行化学反应产生电能。所以，只要不断向燃料电池输入活性物质和氧化剂，其就能不断产生电能输出给用电设备。目前，氢燃料电池的应用备受关注，其中，日本最为看好其在汽车领域的应用前景，丰田公司开发的Mirai就是一款氢燃料电池汽车。

4 汽车节能技术与新能源技术的结合应用

随着排放法规的日益严苛，新能源技术的发展势不可挡，新能源技术已经成为汽车产业未来发展的重要支撑。但是，新能源技术的发展不是一朝一夕，其发展过程中仍有许多技术瓶颈需要突破。在由传统燃油车技术发展到新能源汽车技术的过渡阶段，汽车节能技术与新能源技术的结合是实现汽车产业稳步转型的重要措施，将节能技术与新能源技术相结合已经成为汽车产业发展的必然趋势。

节能技术与新能源技术两者相互促进，将两者相互结合能够大幅提升整车的能源使用效率。以混合动力汽车为例，其内燃机常采用缸内直喷技术、分层燃烧技术、可变气门正时技术和增压技术等节能技术，能够在满足整车输出功率的条件下，有效提高内燃机燃烧效率，减小内燃机排量和体积，降低内燃机油耗，实现节能。在此基础上，结合电力驱动技术，实现混合动力驱动。利用电力驱动零尾气排放的特点，在内燃机的低效工作区间内，使用电力部分或完全取代内燃机的动力输出，能够在满足整车输出功率相同的前提下，进一步减小整车对内燃机的依赖，实现节能减排。目前，部分车企已经开发了0.8T、1.0T和1.2T等小排量的增压发动机，与电驱动相结合，能轻易满足最新排放法规的严苛要求[5]。节能技术和新能源技术的结合应用是汽车产业可持续发展的根本保障，两者相辅相成，相得益彰。

5 结语

汽车节能技术与新能源技术已经成为当代汽车产业发展所必须关注的重要技术。不断提高汽车节能技术，能够在不改变汽车产业整体框架结构的前提下，有效节约能源消耗。不断开创新能源技术，能够从根本上改变汽车产业的能源消耗类型，改善汽车产业的能源结构，有效缓解能源问题和环境问题。将汽车节能技术和新能源技术相互结合应用，能够更进一步解决能源、生态和环境问题的协调性问题，在可持续发展的道路上迈出坚定的步伐。