汽車節(jié)能技術論文(2)
汽車節(jié)能技術論文
汽車節(jié)能技術論文篇二
小議汽車節(jié)能與環(huán)保技術
摘要：在汽車行業(yè)中，減少破壞環(huán)境的汽車的生產和使用是現(xiàn)在節(jié)能減排的當務之急，而相應的互補對策則是盡可能的開發(fā)綠色能源去補充動力能源，滿足工業(yè)發(fā)展和人民正常生活的使用和需要。本文主要對汽車節(jié)能環(huán)保技術進行了探討分析,可供同行參考。
關鍵詞：汽車;環(huán)?？刂?節(jié)能技術
中圖分類號：F407.471 文獻標識碼：A 文章編號：
隨著汽車保有量的增加, 汽車的尾氣污染已經成為大氣污染的元兇。因此世界各國紛紛出臺更加嚴厲的排放法規(guī), 而汽車生產商為了自身發(fā)展, 迎合消費者日益增加的環(huán)保意識, 也投入巨大的精力進行汽車環(huán)保方面的研究, 采用了許多新技術。從環(huán)保技術的分類來說, 可以分為在現(xiàn)有燃料(汽油/柴油) 汽車領域的技術和在利用新能源開發(fā)新汽車方面的技術。
1 從汽車生產設計開始建立環(huán)保理念
可持續(xù)發(fā)展是人類經過大量實踐探索和深刻反思形成的突破性共識, 汽車設計也應遵循可持續(xù)發(fā)展的原則, 在產品開發(fā)階段對其整個生命周期予以評價, 最大限度地消除對制造和使用環(huán)境乃至生態(tài)環(huán)境的不利影響, 并對產品的可回收性、再生性以及不可回收時對環(huán)境所產生的影響予以充分考慮。
1.1 汽車設計者應更新觀念樹立環(huán)保意識。汽車開發(fā)的傳統(tǒng)方法是以人的需要為中心, 無視后續(xù)的產品生產及使用過程中的資源污染和能源消耗以及對生態(tài)環(huán)境的影響。只有改變這種意識, 樹立新的觀念, 才能適應汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。
1.2 汽車設計應選用利于環(huán)保的零部件及機器總成。( 1) 選用已經達到先進排放標準的發(fā)動機。目前,國內發(fā)動機制造技術與國際上差距較大。( 2) 選擇采用先進技術的發(fā)動機, 例如選擇采用均質稀燃技術、進氣系統(tǒng)改進技術、復合渦流控制技術及點火系統(tǒng)改進技術的發(fā)動機。( 3) 選用已知對環(huán)境無污染的汽車零部件,并將其納入設計開發(fā)系統(tǒng), 使之成為設計基本原則。
1.3 汽車生產企業(yè)應建立相關企業(yè)標準。汽車生產企業(yè)根據(jù)國家及國際先進標準積極制定達標計劃, 從設計源頭開始控制好汽車的環(huán)保指標。對于汽車排放的相關標準, 各汽車企業(yè)及消費者有很好的共識, 但是對于設計的選材及加工過程的環(huán)保要求及相關標準尚無統(tǒng)一認識, 因此重點應考慮建立禁止(限制)用材料數(shù)據(jù)庫及標準, 使汽車設計者有的放矢。
2 汽車工業(yè)制造過程的環(huán)?？刂?/p>
汽車工業(yè)之所以成為一個支柱型產業(yè), 是因為其涉及到國民經濟尤其是制造業(yè)的各個領域, 例如電子、鋼鐵、機械、化工、石油等等。正因如此, 汽車工業(yè)的采購與配套需求也成為其他行業(yè)迅速發(fā)展的重要動力。本文所談的制造過程也就不僅是指汽車本身的加工及裝配過程, 還應包括配套產品的各生產環(huán)節(jié)。
2.1 汽車制造過程
眾所周知, 汽車制造過程主要包括四大工藝過程,即鍛壓工藝、鑄造工藝、焊接工藝和涂裝工藝, 另外機加工工藝也是主要的制造手段之一。諸如此類的工藝過程均包含有因加熱而產生的燃料排放污染, 因工藝介質產生的排放污染, 因使用非環(huán)保溶劑作為稀釋劑而造成的空氣污染等等, 應采取相應措施進行控制。
( 1) 使用清潔燃料(例如天然氣)作為鍛、鑄工藝過程的熱源, 或采取電熱等手段不失為利于環(huán)保的上策; ( 2) 在工藝介質方面盡可能減少對人體、環(huán)境及土地有害的物質的使用也是非常重要的措施之一; ( 3)上述工藝過程中值得一提的是涂裝工藝, 因其歷史悠久正成為汽車防銹、防腐及外觀美化的重要工藝手段,但確實存在著油漆材料的更新?lián)Q代問題。目前, 涂裝材料仍以溶劑型為主, 其揮發(fā)性較強, 尤其是苯類溶劑對人體有副作用。為此, 國際、國內的涂料生產行業(yè)正在為汽車工業(yè)開發(fā)更新一代的水性涂料, 其在車身及車架底漆工藝中的使用正在逐漸擴大。汽車生產企業(yè)的技術改造和技術進步是改變非環(huán)保工藝過程的必要手段, 只有增強企業(yè)的技術改造和技術進步能力, 才能使其步入良性循環(huán), 實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
2.2 零部件制造過程作
汽車制造企業(yè)40%以上的零部件均為外部采購,因此僅控制汽車企業(yè)本身制造過程的環(huán)保指數(shù)是很難達到整體要求的, 這就要求汽車零部件制造商加入到環(huán)境保護行列中來。零部件工業(yè)應積極采用對環(huán)境友好的加工工藝, 選擇對環(huán)境友好的材料, 并為汽車工業(yè)盡可能多地提供新材料、新技術的信息, 與汽車工業(yè)共同發(fā)展。無論是汽車制造還是零部件制造, 減少噪聲、振動、化學介質、電輻射等的損害, 都是降低污染的重要措施。有理由相信, 這些措施將被越來越多的人接受并付諸實施。
3 汽車節(jié)能技術
汽車節(jié)能主要是在汽車發(fā)動機方面下功夫, 主要是利用電子控制技術實現(xiàn)其理想的工作狀態(tài), 如燃油電子控制噴射技術、稀薄燃燒技術、優(yōu)化設計燃燒系統(tǒng)、閉環(huán)控制技術等。當前, 汽車節(jié)能不僅是節(jié)省資源, 也旨在減少對環(huán)境的污染, 因為汽車減少了燃料消耗, 也就減少了CO2的排放。
3.1 汽油機的燃油電子控制噴射技術
汽油機燃油電子控制噴射系統(tǒng)不論在任何環(huán)境條件和發(fā)動機處于何種工況下都能精確地控制混合氣的濃度，使汽油得到完全充分的燃燒。這大大降低了廢氣中有害成分的含量，還使發(fā)動機具有優(yōu)良的燃燒經濟性?？蓪┯?、點火、溫度等進行集中控制，使發(fā)動機工作性能提高，發(fā)動機輸出功率增加，燃料消耗量降低。還可以使發(fā)動機經常處于穩(wěn)定運轉狀態(tài)，在各種工況下都能使汽車根據(jù)駕駛員的要求正常行駛。此外，由于汽油機燃油電子控制噴射系統(tǒng)不存在喉管，進氣阻力小，不易產生氣阻，向各缸分配汽油均勻等優(yōu)點。
3.2 稀薄燃燒技術
稀薄燃燒技術具有許多優(yōu)點，在燃油經濟性方面，稀燃發(fā)動機空燃比大，燃燒循環(huán)更接近定容循環(huán)，因此其熱效率較高，燃油經濟性好。由于稀燃混合氣燃燒溫度低，燃燒產物的離解損失減小，并且降低了與氣缸壁面的傳熱，也使熱效率得以提高。稀燃發(fā)動機一般不受到高負荷時的爆燃極限的限制，可以采用較高壓縮比，這也有利于熱效率的提高。當采用稀薄混合氣燃量加小了泵吸損失，這對火花塞點火發(fā)動機部分負荷經濟性的改善是很明顯的，同時也可以采用變質調節(jié)，不用節(jié)氣門或是小節(jié)流，這樣會大大減小泵吸損失，特別有利于改進發(fā)動機部分負荷性能。對發(fā)動機排放方面，隨著空燃比的增加，由于采用稀的混合氣使燃燒溫度降低，NOx 的排放明顯減少，同時燃燒產物中的氧成分有利于HC 和CO 的氧化，因此，HC 和CO 的排放也減小，然而，隨著空燃比增加到一定程度，由于燃燒速度的降低可能會使燃燒不完全，HC 的排放會迅速增加。如果能合理地設計緊湊的燃燒室，并組織好空氣運動使燃燒在短時間內完成，那么三種排放都可以大大減少。
3.3 優(yōu)化設計燃燒系統(tǒng)
設計者對燃燒室的布置位置、燃燒室的形狀以及噴射系統(tǒng)進行優(yōu)化，具體涉及到火花塞的安裝位置、缸蓋和活塞頂?shù)男螤钜约斑M排氣門的數(shù)量和尺寸等一系列問題，以此來改善燃燒情況。
3.4 閉環(huán)控制技術
電噴發(fā)動機閉環(huán)控制系統(tǒng)是ECU(計算機)、傳感器以及燃油量控制裝置之間的一個關系，由于能保證發(fā)動機在理想空燃比附近的工況運行，所以車輛動力性很好，還能省油。
4 積極推廣應用替代能源實現(xiàn)環(huán)保
一方面從節(jié)能角度考慮, 尋找石油枯竭之后汽車的代用燃料; 另一方面從環(huán)保的角度考慮, 尋找排放更干凈的燃料。目前經研究并在一定范圍得到推廣應用的替代能源主要有天然氣、甲醇、氫氣、電力等。
4.1天然氣
用天然氣作為汽車燃料已有幾十年的歷史。早期是在天然氣的產地用以代替汽油, 用在公交客車上, 采用常壓或低壓供氣, 在車頂背一個大氣袋, 如我國四川在20 世紀60 年代就已應用, 在新西蘭、俄羅斯等國也早已應用?，F(xiàn)在因天然氣汽車的排放比較干凈, 與汽油車相比, 排氣中的HC 和CO 都可大幅度降低, 經調整空燃比也可使NOX 的排放量降低, 所以從環(huán)保的觀點出發(fā), 天然氣汽車目前得到了比較好的應用。
4.2甲醇
甲醇在常溫下為液體, 作為汽車燃料容易使用。甲醇目前多由天然氣和煤制取, 但也可以通過生物制取,有著豐富的資源。作為汽車燃料, 因甲醇分子(CH3OH)本身含氧, 有利于燃燒, 燃燒時不冒黑煙, 不產生高分子烴, 因此微粒排放物少。排氣中HC 的含量少, CO 的含量與汽油機差不多,NOX 的排量可以減少。從排放角度看, 它是一種比較好的替代燃料。
4.3氫氣
使用氫氣作為汽車燃料, 從排放的角度看是最理想的, 排出的絕大部分是水蒸氣, 有害氣體幾乎為零, 可能只有少量的NOX。氫氣也許是今后最有前途的汽車燃料。氫氣作為汽車能源有兩種方式: 一種是直接作為燃料燃燒; 另一種是以氫制成燃料電池, 利用產生的電能驅動汽車。但目前有些關鍵技術問題還沒有解決, 制約了它的應用。主要問題是氫氣安全的高效儲藏和運輸方式。目前研究的一種方式是液態(tài)氫儲罐; 另一方式是儲氫合金。儲罐需要真空絕熱, 以保證安全, 成本非常高。利用儲氫合金吸附氫氣, 使用時加熱釋放氫, 但儲氫合金體積和重量都比較大。各發(fā)達國家都在加緊研究氫氣汽車, 有的已有實驗車在進行道路試驗, 德國已完成了氫氣汽車的安全性試驗。氫氣汽車的基礎研究一旦獲得突破, 作為汽車最理想的燃料, 氫氣燃料的應用會迅速推廣。
4.4電動汽車
電動汽車并不是新的發(fā)明, 其實以前各國大城市中的有軌和無軌電車就是電動車。后因有軌和無軌電車靈活機動性差等原因, 紛紛淘汰。但近些年來, 隨著汽車數(shù)量的增多, 汽車污染日益嚴重, 人們覺得對這種無污染的電車需要重新認識, 有些國家有恢復的趨勢; 也有些將這種電車保留下來, 還有發(fā)展的趨勢。
本文所說的電動汽車是指自帶電源, 由電動機驅動, 沒有軌道和空架電線的汽車。為解決汽車的污染問題, 電動汽車是目前世界各國汽車技術界研究的熱門題目。有人說電動汽車是綠色汽車, 是零污染汽車, 但也有人持不同意見, 認為充電供給電動汽車的電能是由發(fā)電廠生產的, 而發(fā)電廠生產電能已經造成了污染。所以認為電動汽車不能稱為零污染汽車。這無疑是對的, 但發(fā)電廠一般都遠離繁華城區(qū), 因此不會對繁華城區(qū)造成污染。另外, 如果發(fā)電廠不是火力發(fā)電廠, 而是水力發(fā)電廠, 那么生產電能的過程不會對環(huán)境造成污染。
5 結束語
汽車環(huán)保問題與土地沙漠化、空氣污染、淡水資源短缺、臭氧層破壞以及溫室效應等地球問題已經被大眾所重視。我們只有一個地球, 我們同在一片藍天下,保護好這個地球是各個國家、各個民族及各個行業(yè)共同的責任和愿望, 汽車工業(yè)環(huán)保水平的提高, 無疑是使其走上可持續(xù)發(fā)展道路的唯一途徑。汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展必將促進世界經濟、國際社會及全人類的可持續(xù)發(fā)展。
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