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汽車新能源與節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用論文
摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車已經(jīng)成為越來越多家庭的出行工具。但與此同時(shí)，汽車對(duì)環(huán)境造成的污染也不容忽視。為了解決這一問題，本文將對(duì)汽車的新能源以及其節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用作出探討。
關(guān)鍵詞：汽車；新能源；節(jié)能技術(shù)
目前，全球升溫的情況越來越嚴(yán)重，世界各地的環(huán)境也在急劇惡化，導(dǎo)致這種情況的其中一個(gè)重要原因就是人們使用汽車出行的頻率越來越高。汽車尾氣的排放以及燃油的消耗，對(duì)世界的環(huán)境污染問題和能源不足問題產(chǎn)生著重要的影響。如果要解決問題，則需要從汽車的新能源以及節(jié)能技術(shù)方面下手，來減輕汽車出行對(duì)環(huán)境方面帶來的污染，以及找到新的能源來替代原有的燃料。
1、現(xiàn)有汽車能源環(huán)境污染分析
傳統(tǒng)的汽車燃料主要包括：汽油、柴油等。這些燃料燃燒后帶來的污染物主要有一氧化碳、二氧化碳和醛類等。其中，甲醛會(huì)對(duì)人體造成十分大的傷害。甲醛屬于刺激性氣體，對(duì)呼吸道、眼睛都會(huì)產(chǎn)生刺激性作用，在甲醛濃度較高的地方，人還會(huì)出現(xiàn)頭暈、惡心、嘔吐、胸痛和咳嗽等癥狀。丙烯醛也屬于刺激性氣體，會(huì)給支氣管細(xì)胞、眼睛、呼吸道等帶來刺激和損害。而一氧化碳和二氧化碳帶來的危害則主要是環(huán)境危害。
2、節(jié)能技術(shù)研究
隨著人們出行使用汽車的頻率越來越高，人們對(duì)燃料的消耗也越來越多，地球上的能源已經(jīng)漸漸不能滿足我們的需求。現(xiàn)在市面上的大部分汽車節(jié)能技術(shù)不到位，需要耗費(fèi)大量的能源，要解決這一問題，需研究出更先進(jìn)、更易用的節(jié)能技術(shù)。
2.1汽車混合動(dòng)力技術(shù)
混合動(dòng)力技術(shù)是目前較為先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，是指發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的組合，目前可以分為三類。一是增程式混合動(dòng)力技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)只發(fā)電不驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式；二是并聯(lián)式混合動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)既發(fā)電也驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式；三是混聯(lián)式混合動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)既驅(qū)動(dòng)也發(fā)電，由兩個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式。
2.1.1增程式混合動(dòng)力技術(shù)
增程式混合動(dòng)力技術(shù)也稱串聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)，其代表車型是雪佛蘭-沃藍(lán)達(dá)。這種動(dòng)力技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有三個(gè)：一是只要有燃料就可以行駛，不用擔(dān)心電池的電量不足；二是汽車的電池可以直接充電；三是發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在最舒適的轉(zhuǎn)速區(qū)間工作，以保證較低的油耗。但這種動(dòng)力技術(shù)的缺點(diǎn)也十分明顯，一是由于能源經(jīng)過兩次的轉(zhuǎn)換，其效率偏低；二是由于只有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，所以電動(dòng)機(jī)功率較大，同時(shí)為了保證電動(dòng)機(jī)的續(xù)航，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和電池的容量都有一定的要求。
2.1.2并聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)
并聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)的代表車型是比亞迪-秦，這款車體內(nèi)有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)和一個(gè)電動(dòng)機(jī)，而且車體內(nèi)的電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)都可直接驅(qū)動(dòng)車輪。這種動(dòng)力技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有兩點(diǎn)，一是這種動(dòng)力技術(shù)的成本是最低的，只需要在車內(nèi)安裝電動(dòng)機(jī)和電池；二是其起步扭矩大，會(huì)產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的推背感。而這種車的缺點(diǎn)也有兩個(gè)，一是兩者同時(shí)工作的時(shí)間不長，不能保持太久的高功率高扭矩；二是在正常的行駛情況下，只有發(fā)動(dòng)機(jī)工作，與其他汽車相比沒有節(jié)省太多的油耗。
2.1.3混聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)
混聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)的代表車型是凱美瑞尊瑞。混聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)更有效地結(jié)合了上面兩種動(dòng)力技術(shù)，在這種技術(shù)中，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力由動(dòng)力分割機(jī)進(jìn)行分割，一部分直接對(duì)車輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而另一部分則被用于發(fā)電，所產(chǎn)生的電能用來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的使用比例比并聯(lián)式中電動(dòng)機(jī)的使用比例更大。這種動(dòng)力技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)也有兩種：一是擺脫了充電樁的限制；二是能真正實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間同時(shí)工作。其缺點(diǎn)也有兩點(diǎn)，一是結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且成本最高；二是汽車的車身重量會(huì)有所增加。
2.2汽車壓燃技術(shù)
目前汽車傳統(tǒng)點(diǎn)火方式有兩種，分別是火花塞點(diǎn)火和活塞壓燃點(diǎn)火，活塞壓燃點(diǎn)火的壓縮比更高，而火花塞點(diǎn)火則使發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音和工作震動(dòng)更小。汽車壓燃技術(shù)是將傳統(tǒng)的火花塞點(diǎn)火方式和活塞壓燃點(diǎn)火方式進(jìn)行結(jié)合，通過提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，使燃料可以在同一時(shí)間內(nèi)燃燒，從而達(dá)到提高燃油使用率的目的。采用壓燃技術(shù)能使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒溫度降低，減少輻射熱傳遞，而且燃燒周期更短，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
2.3汽車可變排量技術(shù)
可變排量，也稱為切缸工作循環(huán)，最早在20世紀(jì)80年代被通用汽車公司運(yùn)用于凱迪拉克汽車上。目前在中國已經(jīng)研究出通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度來控制排量的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是根據(jù)空氣冷縮熱脹的原理，在汽車剎車或者怠速時(shí)，汽車的熱氣管道會(huì)向發(fā)動(dòng)機(jī)輸入熱空氣供內(nèi)燃機(jī)燃燒，空氣密度的降低使得在保證理想空燃比的前提下，能夠降低噴油量，而同時(shí)因?yàn)檫M(jìn)氣密度的降低，壓縮進(jìn)程時(shí)壓縮空氣所需的能量也隨之而降低。因此，我們可以在發(fā)動(dòng)機(jī)體積不變的前提下，使汽車在剎車和怠速時(shí)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，減少噴油，降低排放。
2.4汽車結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)分析
汽車的結(jié)構(gòu)和部件的設(shè)計(jì)，都對(duì)汽車的油耗高低產(chǎn)生著一定的影響。例如更貼近流線型的車身，受到的空氣阻力會(huì)更小，也更能節(jié)省能量。下面我們將從汽車的結(jié)構(gòu)方面對(duì)汽車的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分析。
2.4.1車身設(shè)計(jì)節(jié)能分析
由于汽車的行駛過程是在空氣中運(yùn)動(dòng)的，而空氣自身無時(shí)無刻都在運(yùn)動(dòng)，因此，汽車與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)給汽車的行駛帶來阻力。汽車與空氣間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度越高，則給汽車行駛帶來的阻力就越大；汽車與空氣間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度越低，則給汽車行駛帶來的阻力就越小。想要減小空氣阻力，我們可以從兩個(gè)方面入手，分別是減小汽車的空氣阻力系數(shù)以及減小汽車的迎風(fēng)面積。
2.4.2車輛自重節(jié)能分析
相同車輛的油耗一般會(huì)隨著車身重量的升高而升高。因此，減輕汽車自身的重量，也會(huì)對(duì)降低油耗有很大的幫助。應(yīng)用鎂合金、鋁合金等材料來制造汽車，能夠更加有效地降低汽車的車身重量。
3、新能源技術(shù)
除了對(duì)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行研究，盡快找到更加環(huán)保的新能源也是我們需要關(guān)注的方向之一。
3.1混合動(dòng)力技術(shù)
目前我們所指的混合動(dòng)力汽車，一般指使用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)同時(shí)作為動(dòng)力來源的汽車，即油電混合汽車。汽車的行駛功率可以根據(jù)實(shí)際的需要由電動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)提供，也可以由兩者同時(shí)提供。相比起傳統(tǒng)的汽車，這種汽車的油耗非常低而且燃料燃燒充分，在當(dāng)前的市場條件下，這種技術(shù)將會(huì)得到越來越多的應(yīng)用。
3.2氫動(dòng)力技術(shù)
氫動(dòng)力技術(shù)主要應(yīng)用于氫動(dòng)力汽車。與傳統(tǒng)的動(dòng)力汽車相比，氫動(dòng)力汽車不排放尾氣而排放純凈水，從真正意義上實(shí)現(xiàn)了零排放，而且可以儲(chǔ)存更多的能源，是一種非常好的技術(shù)。但與此同時(shí)，應(yīng)用這種技術(shù)的車輛與傳統(tǒng)車輛相比，成本高于20%。作為未來汽車發(fā)展的一個(gè)重要方向，氫動(dòng)力技術(shù)有很多的優(yōu)點(diǎn)。一是能源轉(zhuǎn)化效率高，氫動(dòng)力技術(shù)的能源轉(zhuǎn)化效率為60%~80%，是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)化效率的2~3倍。而且氫動(dòng)力電池本身不參加化學(xué)反應(yīng)，沒有損耗，燃料電池在工作的時(shí)候沒有噪音和震動(dòng)，因此，這種技術(shù)已經(jīng)成為目前新能源研究的一個(gè)重要方向。
3.3燃料電池技術(shù)
燃料電池汽車也可以看作電動(dòng)汽車的一種，但與電動(dòng)汽車不同的是，燃料電池汽車不需要充電，在汽車沒有電的時(shí)候，只需要給電池裝滿燃料就可以了。和普通的電池相比，燃料電池的特點(diǎn)在于可以自行補(bǔ)充燃料，而不需要反復(fù)充電。這種技術(shù)的原理是，氫在燃料電池中與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，以此產(chǎn)生出電能，來推動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作。燃料電池具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是不排放廢氣，直接減少了溫室氣體的排放；二是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率；三是沒有噪音、運(yùn)行平穩(wěn)，減少了噪音污染；四是提高了燃料的經(jīng)濟(jì)性；五是減少了汽車的機(jī)油或者汽油泄露帶來的對(duì)水資源的污染。燃料電池的技術(shù)核心主要包括控制器技術(shù)、電機(jī)技術(shù)與電池技術(shù)。
4、汽車節(jié)能技術(shù)應(yīng)用——以卡羅拉雙擎為例
下面我們對(duì)卡羅拉雙擎進(jìn)行分析。卡羅拉雙擎是豐田旗下的一款油電混合動(dòng)力汽車，這款汽車的動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同提供，卡羅拉雙擎在啟動(dòng)時(shí)只用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，這時(shí)的發(fā)電機(jī)不工作，而在加速時(shí)，則由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同提供動(dòng)力，以提供更強(qiáng)的加速性能，同時(shí)在減速和制動(dòng)時(shí)可以回收能量，給電池充電。從節(jié)油方面來看，卡羅拉雙擎的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率達(dá)到38%，比目前市面上大部分汽車的燃燒效率都高。因?yàn)槠嚨臒崛紵手苯佑绊懼l(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，因此燃燒效率越高，汽車的節(jié)油性能也就越好。與傳統(tǒng)汽車相比，這款汽車可以智能控制發(fā)動(dòng)機(jī)，從而達(dá)到有效延長發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的目的，而且其日常維護(hù)方式跟普通汽車差不多，對(duì)于車主而言也十分方便。
5、結(jié)語
根據(jù)上面的分析我們可以知道，目前市面上已經(jīng)有著很多的節(jié)能方法。隨著人們對(duì)環(huán)境的日益重視，這一方面在將來也一定會(huì)有更大的提高。我們也需要持續(xù)關(guān)注這一方面的發(fā)展，只有生活質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量共同提高，我們的社會(huì)才會(huì)有更好的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]薛雯.基于汽車新能源與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的研究[J].科技展望，2015（9）：136.
[2]尤堂勇.汽車新能源與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究[J].科技論壇，2015（20）：176.
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