汽車節(jié)能技術(shù)論文(2)
汽車節(jié)能技術(shù)論文
汽車節(jié)能技術(shù)論文篇二
小議汽車節(jié)能與環(huán)保技術(shù)
摘要：在汽車行業(yè)中，減少破壞環(huán)境的汽車的生產(chǎn)和使用是現(xiàn)在節(jié)能減排的當(dāng)務(wù)之急，而相應(yīng)的互補(bǔ)對策則是盡可能的開發(fā)綠色能源去補(bǔ)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(shù)進(jìn)行了探討分析,可供同行參考。
關(guān)鍵詞：汽車;環(huán)?？刂?節(jié)能技術(shù)
中圖分類號：F407.471 文獻(xiàn)標(biāo)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(jīng)成為大氣污染的元兇。因此世界各國紛紛出臺更加嚴(yán)厲的排放法規(guī), 而汽車生產(chǎn)商為了自身發(fā)展, 迎合消費(fèi)者日益增加的環(huán)保意識, 也投入巨大的精力進(jìn)行汽車環(huán)保方面的研究, 采用了許多新技術(shù)。從環(huán)保技術(shù)的分類來說, 可以分為在現(xiàn)有燃料(汽油/柴油) 汽車領(lǐng)域的技術(shù)和在利用新能源開發(fā)新汽車方面的技術(shù)。
1 從汽車生產(chǎn)設(shè)計(jì)開始建立環(huán)保理念
可持續(xù)發(fā)展是人類經(jīng)過大量實(shí)踐探索和深刻反思形成的突破性共識, 汽車設(shè)計(jì)也應(yīng)遵循可持續(xù)發(fā)展的原則, 在產(chǎn)品開發(fā)階段對其整個(gè)生命周期予以評價(jià), 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(chǎn)品的可回收性、再生性以及不可回收時(shí)對環(huán)境所產(chǎn)生的影響予以充分考慮。
1.1 汽車設(shè)計(jì)者應(yīng)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(chǎn)品生產(chǎn)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(yīng)汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。
1.2 汽車設(shè)計(jì)應(yīng)選用利于環(huán)保的零部件及機(jī)器總成。( 1) 選用已經(jīng)達(dá)到先進(jìn)排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動機(jī)。目前,國內(nèi)發(fā)動機(jī)制造技術(shù)與國際上差距較大。( 2) 選擇采用先進(jìn)技術(shù)的發(fā)動機(jī), 例如選擇采用均質(zhì)稀燃技術(shù)、進(jìn)氣系統(tǒng)改進(jìn)技術(shù)、復(fù)合渦流控制技術(shù)及點(diǎn)火系統(tǒng)改進(jìn)技術(shù)的發(fā)動機(jī)。( 3) 選用已知對環(huán)境無污染的汽車零部件,并將其納入設(shè)計(jì)開發(fā)系統(tǒng), 使之成為設(shè)計(jì)基本原則。
1.3 汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)建立相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。汽車生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)國家及國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)積極制定達(dá)標(biāo)計(jì)劃, 從設(shè)計(jì)源頭開始控制好汽車的環(huán)保指標(biāo)。對于汽車排放的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn), 各汽車企業(yè)及消費(fèi)者有很好的共識, 但是對于設(shè)計(jì)的選材及加工過程的環(huán)保要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚無統(tǒng)一認(rèn)識, 因此重點(diǎn)應(yīng)考慮建立禁止(限制)用材料數(shù)據(jù)庫及標(biāo)準(zhǔn), 使汽車設(shè)計(jì)者有的放矢。
2 汽車工業(yè)制造過程的環(huán)保控制
汽車工業(yè)之所以成為一個(gè)支柱型產(chǎn)業(yè), 是因?yàn)槠渖婕暗絿窠?jīng)濟(jì)尤其是制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域, 例如電子、鋼鐵、機(jī)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(yīng)包括配套產(chǎn)品的各生產(chǎn)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(jī)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(chǎn)生的燃料排放污染, 因工藝介質(zhì)產(chǎn)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(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)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(zhì)方面盡可能減少對人體、環(huán)境及土地有害的物質(zhì)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(shí)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(qiáng), 尤其是苯類溶劑對人體有副作用。為此, 國際、國內(nèi)的涂料生產(chǎn)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(kuò)大。汽車生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)改造和技術(shù)進(jìn)步是改變非環(huán)保工藝過程的必要手段, 只有增強(qiáng)企業(yè)的技術(shù)改造和技術(shù)進(jìn)步能力, 才能使其步入良性循環(huán), 實(shí)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(dá)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(hù)行列中來。零部件工業(yè)應(yīng)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(shù)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(xué)介質(zhì)、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(shí)施。
3 汽車節(jié)能技術(shù)
汽車節(jié)能主要是在汽車發(fā)動機(jī)方面下功夫, 主要是利用電子控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)其理想的工作狀態(tài), 如燃油電子控制噴射技術(shù)、稀薄燃燒技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)燃燒系統(tǒng)、閉環(huán)控制技術(shù)等。當(dāng)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?yàn)槠嚋p少了燃料消耗, 也就減少了CO2的排放。
3.1 汽油機(jī)的燃油電子控制噴射技術(shù)
汽油機(jī)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(jī)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(jī)具有優(yōu)良的燃燒經(jīng)濟(jì)性?？蓪┯汀Ⅻc(diǎn)火、溫度等進(jìn)行集中控制，使發(fā)動機(jī)工作性能提高，發(fā)動機(jī)輸出功率增加，燃料消耗量降低。還可以使發(fā)動機(jī)經(jīng)常處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)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(jī)燃油電子控制噴射系統(tǒng)不存在喉管，進(jìn)氣阻力小，不易產(chǎn)生氣阻，向各缸分配汽油均勻等優(yōu)點(diǎn)。
3.2 稀薄燃燒技術(shù)
稀薄燃燒技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，在燃油經(jīng)濟(jì)性方面，稀燃發(fā)動機(jī)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(jīng)濟(jì)性好。由于稀燃混合氣燃燒溫度低，燃燒產(chǎn)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(jī)一般不受到高負(fù)荷時(shí)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(dāng)采用稀薄混合氣燃量加小了泵吸損失，這對火花塞點(diǎn)火發(fā)動機(jī)部分負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性的改善是很明顯的，同時(shí)也可以采用變質(zhì)調(diào)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(jìn)發(fā)動機(jī)部分負(fù)荷性能。對發(fā)動機(jī)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(shí)燃燒產(chǎn)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(shè)計(jì)緊湊的燃燒室，并組織好空氣運(yùn)動使燃燒在短時(shí)間內(nèi)完成，那么三種排放都可以大大減少。
3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)燃燒系統(tǒng)
設(shè)計(jì)者對燃燒室的布置位置、燃燒室的形狀以及噴射系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)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(shù)
電噴發(fā)動機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)是ECU(計(jì)算機(jī))、傳感器以及燃油量控制裝置之間的一個(gè)關(guān)系，由于能保證發(fā)動機(jī)在理想空燃比附近的工況運(yùn)行，所以車輛動力性很好，還能省油。
4 積極推廣應(yīng)用替代能源實(shí)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(jīng)研究并在一定范圍得到推廣應(yīng)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(chǎn)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(gè)大氣袋, 如我國四川在20 世紀(jì)60 年代就已應(yīng)用, 在新西蘭、俄羅斯等國也早已應(yīng)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(jīng)調(diào)整空燃比也可使NOX 的排放量降低, 所以從環(huán)保的觀點(diǎn)出發(fā), 天然氣汽車目前得到了比較好的應(yīng)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(shí)不冒黑煙, 不產(chǎn)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(jī)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(chǎn)生的電能驅(qū)動汽車。但目前有些關(guān)鍵技術(shù)問題還沒有解決, 制約了它的應(yīng)用。主要問題是氫氣安全的高效儲藏和運(yùn)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(shí)加熱釋放氫, 但儲氫合金體積和重量都比較大。各發(fā)達(dá)國家都在加緊研究氫氣汽車, 有的已有實(shí)驗(yàn)車在進(jìn)行道路試驗(yàn), 德國已完成了氫氣汽車的安全性試驗(yàn)。氫氣汽車的基礎(chǔ)研究一旦獲得突破, 作為汽車最理想的燃料, 氫氣燃料的應(yīng)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(shí)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(jī)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(yán)重, 人們覺得對這種無污染的電車需要重新認(rèn)識, 有些國家有恢復(fù)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(jī)驅(qū)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(shù)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(rèn)為充電供給電動汽車的電能是由發(fā)電廠生產(chǎn)的, 而發(fā)電廠生產(chǎn)電能已經(jīng)造成了污染。所以認(rèn)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(yuǎn)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(chǎn)電能的過程不會對環(huán)境造成污染。
5 結(jié)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(yīng)等地球問題已經(jīng)被大眾所重視。我們只有一個(gè)地球, 我們同在一片藍(lán)天下,保護(hù)好這個(gè)地球是各個(gè)國家、各個(gè)民族及各個(gè)行業(yè)共同的責(zé)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(jìn)世界經(jīng)濟(jì)、國際社會及全人類的可持續(xù)發(fā)展。
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