浅析汽车节能技术论文(2)
浅析汽车节能技术论文篇二
小议汽车节能与环保技术
摘要：在汽车行业中，减少破坏环境的汽车的生产和使用是现在节能减排的当务之急，而相应的互补对策则是尽可能的开发绿色能源去补充动力能源，满足工业发展和人民正常生活的使用和需要。本文主要对汽车节能环保技术进行了探讨分析,可供同行参考。
关键词：汽车;环保控制;节能技术
中图分类号：F407.471 文献标识码：A 文章编号：
随着汽车保有量的增加, 汽车的尾气污染已经成为大气污染的元凶。因此世界各国纷纷出台更加严厉的排放法规, 而汽车生产商为了自身发展, 迎合消费者日益增加的环保意识, 也投入巨大的精力进行汽车环保方面的研究, 采用了许多新技术。从环保技术的分类来说, 可以分为在现有燃料(汽油/柴油) 汽车领域的技术和在利用新能源开发新汽车方面的技术。
1 从汽车生产设计开始建立环保理念
可持续发展是人类经过大量实践探索和深刻反思形成的突破性共识, 汽车设计也应遵循可持续发展的原则, 在产品开发阶段对其整个生命周期予以评价, 最大限度地消除对制造和使用环境乃至生态环境的不利影响, 并对产品的可回收性、再生性以及不可回收时对环境所产生的影响予以充分考虑。
1.1 汽车设计者应更新观念树立环保意识。汽车开发的传统方法是以人的需要为中心, 无视后续的产品生产及使用过程中的资源污染和能源消耗以及对生态环境的影响。只有改变这种意识, 树立新的观念, 才能适应汽车工业可持续发展的要求。
1.2 汽车设计应选用利于环保的零部件及机器总成。( 1) 选用已经达到先进排放标准的发动机。目前,国内发动机制造技术与国际上差距较大。( 2) 选择采用先进技术的发动机, 例如选择采用均质稀燃技术、进气系统改进技术、复合涡流控制技术及点火系统改进技术的发动机。( 3) 选用已知对环境无污染的汽车零部件,并将其纳入设计开发系统, 使之成为设计基本原则。
1.3 汽车生产企业应建立相关企业标准。汽车生产企业根据国家及国际先进标准积极制定达标计划, 从设计源头开始控制好汽车的环保指标。对于汽车排放的相关标准, 各汽车企业及消费者有很好的共识, 但是对于设计的选材及加工过程的环保要求及相关标准尚无统一认识, 因此重点应考虑建立禁止(限制)用材料数据库及标准, 使汽车设计者有的放矢。
2 汽车工业制造过程的环保控制
汽车工业之所以成为一个支柱型产业, 是因为其涉及到国民经济尤其是制造业的各个领域, 例如电子、钢铁、机械、化工、石油等等。正因如此, 汽车工业的采购与配套需求也成为其他行业迅速发展的重要动力。本文所谈的制造过程也就不仅是指汽车本身的加工及装配过程, 还应包括配套产品的各生产环节。
2.1 汽车制造过程
众所周知, 汽车制造过程主要包括四大工艺过程,即锻压工艺、铸造工艺、焊接工艺和涂装工艺, 另外机加工工艺也是主要的制造手段之一。诸如此类的工艺过程均包含有因加热而产生的燃料排放污染, 因工艺介质产生的排放污染, 因使用非环保溶剂作为稀释剂而造成的空气污染等等, 应采取相应措施进行控制。
( 1) 使用清洁燃料(例如天然气)作为锻、铸工艺过程的热源, 或采取电热等手段不失为利于环保的上策; ( 2) 在工艺介质方面尽可能减少对人体、环境及土地有害的物质的使用也是非常重要的措施之一; ( 3)上述工艺过程中值得一提的是涂装工艺, 因其历史悠久正成为汽车防锈、防腐及外观美化的重要工艺手段,但确实存在着油漆材料的更新换代问题。目前, 涂装材料仍以溶剂型为主, 其挥发性较强, 尤其是苯类溶剂对人体有副作用。为此, 国际、国内的涂料生产行业正在为汽车工业开发更新一代的水性涂料, 其在车身及车架底漆工艺中的使用正在逐渐扩大。汽车生产企业的技术改造和技术进步是改变非环保工艺过程的必要手段, 只有增强企业的技术改造和技术进步能力, 才能使其步入良性循环, 实现企业的可持续发展。
2.2 零部件制造过程作
汽车制造企业40%以上的零部件均为外部采购,因此仅控制汽车企业本身制造过程的环保指数是很难达到整体要求的, 这就要求汽车零部件制造商加入到环境保护行列中来。零部件工业应积极采用对环境友好的加工工艺, 选择对环境友好的材料, 并为汽车工业尽可能多地提供新材料、新技术的信息, 与汽车工业共同发展。无论是汽车制造还是零部件制造, 减少噪声、振动、化学介质、电辐射等的损害, 都是降低污染的重要措施。有理由相信, 这些措施将被越来越多的人接受并付诸实施。
3 汽车节能技术
汽车节能主要是在汽车发动机方面下功夫, 主要是利用电子控制技术实现其理想的工作状态, 如燃油电子控制喷射技术、稀薄燃烧技术、优化设计燃烧系统、闭环控制技术等。当前, 汽车节能不仅是节省资源, 也旨在减少对环境的污染, 因为汽车减少了燃料消耗, 也就减少了CO2的排放。
3.1 汽油机的燃油电子控制喷射技术
汽油机燃油电子控制喷射系统不论在任何环境条件和发动机处于何种工况下都能精确地控制混合气的浓度，使汽油得到完全充分的燃烧。这大大降低了废气中有害成分的含量，还使发动机具有优良的燃烧经济性。可对供油、点火、温度等进行集中控制，使发动机工作性能提高，发动机输出功率增加，燃料消耗量降低。还可以使发动机经常处于稳定运转状态，在各种工况下都能使汽车根据驾驶员的要求正常行驶。此外，由于汽油机燃油电子控制喷射系统不存在喉管，进气阻力小，不易产生气阻，向各缸分配汽油均匀等优点。
3.2 稀薄燃烧技术
稀薄燃烧技术具有许多优点，在燃油经济性方面，稀燃发动机空燃比大，燃烧循环更接近定容循环，因此其热效率较高，燃油经济性好。由于稀燃混合气燃烧温度低，燃烧产物的离解损失减小，并且降低了与气缸壁面的传热，也使热效率得以提高。稀燃发动机一般不受到高负荷时的爆燃极限的限制，可以采用较高压缩比，这也有利于热效率的提高。当采用稀薄混合气燃量加小了泵吸损失，这对火花塞点火发动机部分负荷经济性的改善是很明显的，同时也可以采用变质调节，不用节气门或是小节流，这样会大大减小泵吸损失，特别有利于改进发动机部分负荷性能。对发动机排放方面，随着空燃比的增加，由于采用稀的混合气使燃烧温度降低，NOx 的排放明显减少，同时燃烧产物中的氧成分有利于HC 和CO 的氧化，因此，HC 和CO 的排放也减小，然而，随着空燃比增加到一定程度，由于燃烧速度的降低可能会使燃烧不完全，HC 的排放会迅速增加。如果能合理地设计紧凑的燃烧室，并组织好空气运动使燃烧在短时间内完成，那么三种排放都可以大大减少。
3.3 优化设计燃烧系统
设计者对燃烧室的布置位置、燃烧室的形状以及喷射系统进行优化，具体涉及到火花塞的安装位置、缸盖和活塞顶的形状以及进排气门的数量和尺寸等一系列问题，以此来改善燃烧情况。
3.4 闭环控制技术
电喷发动机闭环控制系统是ECU(计算机)、传感器以及燃油量控制装置之间的一个关系，由于能保证发动机在理想空燃比附近的工况运行，所以车辆动力性很好，还能省油。
4 积极推广应用替代能源实现环保
一方面从节能角度考虑, 寻找石油枯竭之后汽车的代用燃料; 另一方面从环保的角度考虑, 寻找排放更干净的燃料。目前经研究并在一定范围得到推广应用的替代能源主要有天然气、甲醇、氢气、电力等。
4.1天然气
用天然气作为汽车燃料已有几十年的历史。早期是在天然气的产地用以代替汽油, 用在公交客车上, 采用常压或低压供气, 在车顶背一个大气袋, 如我国四川在20 世纪60 年代就已应用, 在新西兰、俄罗斯等国也早已应用。现在因天然气汽车的排放比较干净, 与汽油车相比, 排气中的HC 和CO 都可大幅度降低, 经调整空燃比也可使NOX 的排放量降低, 所以从环保的观点出发, 天然气汽车目前得到了比较好的应用。
4.2甲醇
甲醇在常温下为液体, 作为汽车燃料容易使用。甲醇目前多由天然气和煤制取, 但也可以通过生物制取,有着丰富的资源。作为汽车燃料, 因甲醇分子(CH3OH)本身含氧, 有利于燃烧, 燃烧时不冒黑烟, 不产生高分子烃, 因此微粒排放物少。排气中HC 的含量少, CO 的含量与汽油机差不多,NOX 的排量可以减少。从排放角度看, 它是一种比较好的替代燃料。
4.3氢气
使用氢气作为汽车燃料, 从排放的角度看是最理想的, 排出的绝大部分是水蒸气, 有害气体几乎为零, 可能只有少量的NOX。氢气也许是今后最有前途的汽车燃料。氢气作为汽车能源有两种方式: 一种是直接作为燃料燃烧; 另一种是以氢制成燃料电池, 利用产生的电能驱动汽车。但目前有些关键技术问题还没有解决, 制约了它的应用。主要问题是氢气安全的高效储藏和运输方式。目前研究的一种方式是液态氢储罐; 另一方式是储氢合金。储罐需要真空绝热, 以保证安全, 成本非常高。利用储氢合金吸附氢气, 使用时加热释放氢, 但储氢合金体积和重量都比较大。各发达国家都在加紧研究氢气汽车, 有的已有实验车在进行道路试验, 德国已完成了氢气汽车的安全性试验。氢气汽车的基础研究一旦获得突破, 作为汽车最理想的燃料, 氢气燃料的应用会迅速推广。
4.4电动汽车
电动汽车并不是新的发明, 其实以前各国大城市中的有轨和无轨电车就是电动车。后因有轨和无轨电车灵活机动性差等原因, 纷纷淘汰。但近些年来, 随着汽车数量的增多, 汽车污染日益严重, 人们觉得对这种无污染的电车需要重新认识, 有些国家有恢复的趋势; 也有些将这种电车保留下来, 还有发展的趋势。
本文所说的电动汽车是指自带电源, 由电动机驱动, 没有轨道和空架电线的汽车。为解决汽车的污染问题, 电动汽车是目前世界各国汽车技术界研究的热门题目。有人说电动汽车是绿色汽车, 是零污染汽车, 但也有人持不同意见, 认为充电供给电动汽车的电能是由发电厂生产的, 而发电厂生产电能已经造成了污染。所以认为电动汽车不能称为零污染汽车。这无疑是对的, 但发电厂一般都远离繁华城区, 因此不会对繁华城区造成污染。另外, 如果发电厂不是火力发电厂, 而是水力发电厂, 那么生产电能的过程不会对环境造成污染。
5 结束语
汽车环保问题与土地沙漠化、空气污染、淡水资源短缺、臭氧层破坏以及温室效应等地球问题已经被大众所重视。我们只有一个地球, 我们同在一片蓝天下,保护好这个地球是各个国家、各个民族及各个行业共同的责任和愿望, 汽车工业环保水平的提高, 无疑是使其走上可持续发展道路的唯一途径。汽车工业的可持
续发展必将促进世界经济、国际社会及全人类的可持续发展。
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