【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ehicle，簡(jiǎn)稱 HEV)指同時(shí)裝備兩種動(dòng)力來(lái)源 ——熱動(dòng)力源（由傳統(tǒng)的汽油機(jī)或者柴油機(jī)產(chǎn)生）與電動(dòng)力源（電池與電動(dòng)機(jī)）的汽車。通過(guò)在混合動(dòng)力汽車上使用電機(jī)，使得動(dòng)力系統(tǒng)可以按照整車的實(shí)際運(yùn)行工況要求靈活調(diào)控，而發(fā)動(dòng)機(jī)保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗與排放。汽車動(dòng)力總成包括常規(guī)的汽油 (或柴 油 )發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩套系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)時(shí)，同時(shí)向電池充電，電池可以在某些特定工況下單獨(dú) (或同時(shí) )輸出動(dòng)力?；旌蟿?dòng)力汽車是傳統(tǒng)汽車和新能源車型之間的過(guò)程產(chǎn)品。它比傳統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)汽車油耗和碳排放量更低、更環(huán)保，同時(shí)成本和技術(shù)難度又遠(yuǎn)低于新能源車，所以更容易普及和市場(chǎng)化?；旌蟿?dòng)力只是實(shí)現(xiàn)零排放的過(guò)渡技術(shù)，但目前距離普及最近。外國(guó)在混合動(dòng)力車的技術(shù)上比較先進(jìn)，日本豐田普瑞斯混合動(dòng)力車算是其中的代表。 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 代表車型：豐田普銳斯 圖 31 為豐田普瑞斯混合動(dòng)力車，與同等排量的普通汽車相比，普銳斯一般情況下百 公里油耗只相當(dāng)于傳統(tǒng)汽油車型 的油耗，在市區(qū)行駛的節(jié)油率達(dá)到了 %%，在市郊行駛的節(jié)油率也達(dá)到了 %－ 36%，相比 自動(dòng)擋的汽油轎車至少 89 個(gè)油的油耗，普銳斯之節(jié)能性可見(jiàn)一斑。一般汽車的動(dòng)力只來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)，而普銳斯的獨(dú)到之處在于除用汽油提供動(dòng)力以外，電力馬達(dá)也可以提供車輛行駛所需要的動(dòng)力。更可貴之處是普銳斯只依靠電力馬達(dá)即可實(shí)現(xiàn)低速行駛，因此在低速行駛和靜止?fàn)顟B(tài)下可以不消耗汽油，而在靜止?fàn)顟B(tài)下更是自動(dòng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，普銳斯不但達(dá)到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)汽車的低燃耗，大量節(jié)省汽油，而 且實(shí)現(xiàn)了世界最高水平的低尾氣排放，大幅減少了環(huán)境污染物。 （ 2）純電動(dòng)車 純電動(dòng)車是指完全由動(dòng)力蓄電池提供電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車。采用單一蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源，通過(guò)電池向電機(jī)提供電能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而推動(dòng)汽車前進(jìn)。只是純電動(dòng)技術(shù)目前尚存在續(xù)駛里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)、電池成本高、廢舊電池二次污染、回收困難等難題，但純電動(dòng)汽車將是未來(lái)數(shù)年內(nèi)新能源技術(shù)的走向。 電動(dòng)汽車作為新一輪經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的突破口和實(shí)現(xiàn)交通能源轉(zhuǎn)型的根本途徑，已經(jīng)成為世界各主要國(guó)家和汽車制造廠商共同的戰(zhàn)略選擇，也是各國(guó)汽車市場(chǎng)的戰(zhàn)略選擇。運(yùn)行 成本小，是純電動(dòng)汽車的最大優(yōu)點(diǎn)。有分析人士表示，以百公里成本計(jì)算，純電動(dòng)汽車的成本不足 10 元，傳統(tǒng)汽車的成本多達(dá) 50 元。不過(guò)，稀缺資源導(dǎo)致的巨大購(gòu)置成本，卻讓消費(fèi)者在面對(duì)電動(dòng)汽車時(shí)難以抉擇。目前在純動(dòng)力車領(lǐng)域，雖然中國(guó)也有少數(shù)車型生產(chǎn)出來(lái)，但外國(guó)的技術(shù)優(yōu)于中國(guó)，比如日產(chǎn)的 Leaf。 圖 31 豐田普銳斯混合動(dòng)力車 圖 32 日產(chǎn) Leaf 純電動(dòng)車 第三章 我國(guó)汽車行業(yè)應(yīng)采取的低碳化措施 12 代表車型：日產(chǎn) Leaf 圖 32 為日產(chǎn) Leaf，與裝備內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)汽車不同，日產(chǎn) Leaf 的動(dòng)力總成沒(méi)有排氣管，不排放二氧化碳或其他溫室氣體。再生制動(dòng)系統(tǒng)和創(chuàng)新型鋰離子電池的結(jié)合，使得它在完全充電的情況下，可以實(shí)現(xiàn) 160 公里以上 的巡航里程。同時(shí)設(shè)計(jì)的充電方式也非常便捷，通過(guò)快速充電器，只需 30 分鐘即可充至 80％的電量。在家充電時(shí)，使用 200 伏交流 電，大約需要 8 小時(shí)可以使車輛充滿，如果駕駛者夜間休息時(shí)對(duì)車進(jìn)行充電，是有足夠的時(shí)間將電充滿。 （ 3）燃料電池車 燃料電池電動(dòng)汽車是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下在燃料電池中經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電能，并作為主要?jiǎng)恿υ打?qū)動(dòng)的汽車。其動(dòng)力電池的能量來(lái)源于氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過(guò)燃燒，直接變成電能獲得。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程只會(huì)產(chǎn)生水，是最環(huán)保也是最有前途的車用能源。 從環(huán)境和健康兩 個(gè)方面來(lái)看，燃料電池車改善人們的生活質(zhì)量，可減少空氣污染致死的人數(shù)，并節(jié)約消費(fèi)者的支出。燃料電池電動(dòng)汽車具有兩個(gè)最大的優(yōu)勢(shì)，一是動(dòng)力系統(tǒng)工作時(shí)，不排放對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，只有水 (蒸汽 )，汽車可真正實(shí)現(xiàn)零排放；二是汽車的燃料來(lái)源更多更廣，可從根本上消除汽車能源短缺之憂。由于燃料電池使用的直接 (或最終 )燃料是氫，而獲取氫的途徑又是多種多樣的。從近期和中期看，用于燃料電池的氫從富含氫的石化燃料制取在技術(shù)上比較可行，成本較低，例如可從天然氣、甲醇、汽油里制取。對(duì)于我國(guó)而言，利用甲醇制氫更符合國(guó)情和具有戰(zhàn)略意義，因?yàn)槲?國(guó)少石油而富煤，儲(chǔ)藏量占全球的十分之一，可保證使用百年。從長(zhǎng)遠(yuǎn)或更遙遠(yuǎn)看，可從水里提取氫和生物制氫。水和生物是自然界最常見(jiàn)、最多的，一旦技術(shù)上取得突破，成本就可下降來(lái)而達(dá)到實(shí)用化。 代表車型 :本田 FCX Clarity 圖 33 為本田 FCX Clarity 燃料電池車，這也將會(huì)是未來(lái)社會(huì)零排放的終極環(huán)保產(chǎn)品，以氫氣為燃料，通過(guò)氫氣與空氣中的氧氣燃燒產(chǎn)生電能，驅(qū)動(dòng)車輛行駛，唯一的排放物是水，沒(méi)有任何污染。 FCX Clarity 不僅具有不排放 CO2 的終極清潔性，而且賦予了汽車自身的新價(jià)值新魅力。 圖 33 本田 FCX Clarity 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 未來(lái) 510 年全球新能源汽車有望走進(jìn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段，并將帶動(dòng)整個(gè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈蓬勃發(fā)展。新能源汽車發(fā)展將遵循節(jié)能（降低總能耗）、環(huán)保（減少污染物排放）兩大趨勢(shì)，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)化石類傳統(tǒng)能源的替代。按新能源汽車快速發(fā)展的速度，以 2020 年中國(guó)汽車保有量 億輛計(jì)算，可以節(jié)約石油 3229 萬(wàn)噸，替代石油 3110 萬(wàn)噸，節(jié)約和替代石油共 6339 萬(wàn)噸，相當(dāng)于將汽車用油需求削減 %。 2020 年以前節(jié)約和替代石油主要依靠發(fā)展先進(jìn)柴油車、混合動(dòng)力汽車等實(shí)現(xiàn)。到 2030 年，新能源汽車的發(fā)展將節(jié)約石油 7306萬(wàn)噸、替代石油 9100 萬(wàn)噸， 節(jié)約和替代石油共 16406 萬(wàn)噸，相當(dāng)于將汽車石油需求削減41%。屆時(shí)，生物燃料、燃料電池在汽車石油替代中將發(fā)揮重要的作用。表 31 為混合動(dòng)力車、純電動(dòng)車、燃料電池車的綜合比較。 表 31 三種新能源車的綜合比較表 混合動(dòng)力車 純電動(dòng)車 燃料電池車 性能 好 中 中 燃料效率 好 中 好 對(duì)現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的適應(yīng)性 種 差 差 排放質(zhì)量 好 好 好 燃料成本 中 好 差 目前，“低排放”的混合動(dòng)力汽車已進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段，在全球的累計(jì)銷量已超過(guò) 100 萬(wàn)輛，在當(dāng)前新能源汽車市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位?！傲闩欧?”純電動(dòng)汽車的批量生產(chǎn)時(shí)間已提前到 2021 年，比原來(lái)預(yù)計(jì)的時(shí)間提前了 10 年至 15 年。據(jù)預(yù)測(cè)， 2021 年前后將迎來(lái)新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的高潮。預(yù)測(cè) 2021 年全球新能源汽車銷量可達(dá) 700 萬(wàn)輛，鋰離子動(dòng)力電池需求量將達(dá) 346 億安時(shí)，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展空間確實(shí)非常廣闊。未來(lái) 10 年至 20 年將是新能源汽車工業(yè)格局形成的關(guān)鍵時(shí)期，新能源汽車將成為拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)。 放眼世界汽車工業(yè)強(qiáng)國(guó)，柴油化已經(jīng)成為他們汽車產(chǎn)業(yè)一大發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)悉，在柴油機(jī)的故鄉(xiāng)歐洲，柴油車市場(chǎng)份額已經(jīng)超過(guò) 50%，在波蘭、奧地利等 國(guó)家甚至已經(jīng)達(dá)到 80%，而在出租車領(lǐng)域幾乎全部是柴油車。在歐洲的示范之下，各國(guó)紛紛將柴油車納入汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略考量，加大政策鼓勵(lì)力度，一股柴油風(fēng)潮正在席卷全球。 目前世界主流清潔型乘用柴油機(jī)大都搭載了博世電控高壓共軌燃油噴射技術(shù)（ CRDI），輕松實(shí)現(xiàn)了對(duì)噴油壓力、噴射量、噴油時(shí)機(jī)的精確控制，燃燒更加充分、過(guò)程更加柔和，第三章 我國(guó)汽車行業(yè)應(yīng)采取的措施 14 從根本上提高了燃油的燃燒的質(zhì)量，減少了碳煙的產(chǎn)生，克服了傳統(tǒng)柴油機(jī)機(jī)工作粗暴產(chǎn)生的噪音和震動(dòng)，并且通過(guò)更高效的燃燒帶來(lái)更低的燃油消耗。 現(xiàn)代清潔型柴油機(jī)還廣泛搭載了可變截面渦輪增壓技術(shù) (VGT)，截面可變技術(shù)使發(fā)動(dòng)機(jī)可以根據(jù)不同的工況連續(xù)改變?cè)鰤浩魅~片夾角，解決了傳統(tǒng)增壓方式的渦輪遲滯問(wèn)題， 確保發(fā)動(dòng)機(jī)即便是在低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下也能順暢增壓，帶來(lái)全工況范圍內(nèi)的強(qiáng)勁動(dòng)力體驗(yàn)。 直噴式柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性很好，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，柴油機(jī)比常規(guī)汽油機(jī)節(jié)省燃油約30%， 比直噴汽油機(jī)節(jié)省燃油約 25%，能源消耗為汽油機(jī)的 45%～ 60%。加之柴油價(jià)格低，且保持穩(wěn)定，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命也普遍比汽油機(jī)產(chǎn)品更長(zhǎng)，所以在燃油經(jīng)濟(jì)性上，柴油車已具有相當(dāng)優(yōu)勢(shì)。柴油機(jī)在動(dòng)力性方面與汽油機(jī)差距很小，有些性能參數(shù)要好于汽油機(jī)。安全性是柴油車的另一個(gè) 特性，與汽油相比，柴油不易揮發(fā)，著火點(diǎn)較高，使用更為穩(wěn)定。與同排量的汽油車相比，柴油機(jī) CO2 的排放量比汽油機(jī)大約低 30%～ 35%，環(huán)境效益十分顯著。 柴油機(jī)不僅能夠使油耗降低 30%，排放降低 25%，卻使動(dòng)力水平卻提升了 50%，做過(guò)測(cè)算，如果我國(guó)的柴油車推廣能達(dá)到 50%，那么每年就能為國(guó)家節(jié)省出一個(gè)大慶，同時(shí)可以減少 520 萬(wàn)噸的二氧化碳排放。尤其是近年來(lái)，直噴式柴油機(jī)、先進(jìn)的渦輪增壓技術(shù)、共軌噴射技術(shù)以及柴油機(jī)尾氣后處理技術(shù)的快速發(fā)展和成功應(yīng)用，已經(jīng)使傳統(tǒng)柴油機(jī)能夠達(dá)到歐洲Ⅳ號(hào)排放標(biāo)準(zhǔn)。 目前，歐美國(guó) 家的 100%重型車、 90%輕型車采用柴油機(jī)，歐洲柴油轎車已占轎車年產(chǎn)量的 32%，法國(guó)、西班牙等國(guó)更高達(dá) 50%以上。以英國(guó)為例，根據(jù)目前的燃油價(jià)格，和使用排量相同的汽油轎車相比，柴油轎車每年可以給每位英國(guó)消費(fèi)者節(jié)省近 600 英鎊的燃油費(fèi)用。另外柴油轎車的保養(yǎng)費(fèi)用也普遍低于汽油轎車。 推廣柴油汽車不僅可以保護(hù)環(huán)境，而且節(jié)油效果顯著。圖 34 為柴油汽車與汽油汽車9 . 7 5 . 61 4 5 . 5 584020406080100120140160汽油汽車 柴油汽車百 km / L每天總油耗 / L圖 34 柴油機(jī)與汽油機(jī)的耗油量對(duì)比 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 的耗油量的對(duì)比，以北京市為例，現(xiàn)有出租車約６萬(wàn)輛， 250km/天，耗油 ，每天總計(jì)耗油 萬(wàn) L。如果全部換成柴油轎車，則耗油量降至 ， 總計(jì)耗油 84 萬(wàn) L，比原來(lái)減少了 萬(wàn) L。一年即可節(jié)省 億 L 燃油。因此，在我國(guó)普及柴油車應(yīng)成為國(guó)策。在我國(guó)汽車工業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中，要進(jìn)一步加大柴油汽車的生產(chǎn)量。2021 年我國(guó)載貨車柴油化率已分別到 %，客車柴油化率達(dá)到 %。今后要進(jìn)一步提高客車的柴油化率，尤其在推進(jìn)轎車的柴油化上下工夫。通過(guò)改變我國(guó)汽車生產(chǎn)與保有的結(jié)構(gòu)，改善能源供應(yīng)，節(jié)約原油。 研發(fā)替代能源的專用發(fā)動(dòng)機(jī)，世界多個(gè)國(guó)家都在探索以替代能源作為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，比如，中國(guó)對(duì) CNG、 LPG、甲醇燃料等 進(jìn)行了一定范圍的推廣，巴西和美國(guó)對(duì) E85（ 85%的乙醇和 15%的汽油混合作為燃料）情有獨(dú)鐘，德國(guó)和瑞典投入較多的精力研發(fā)生物柴油和生物汽油。 我國(guó)很多整車和發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)都在研究替代能源，由于替代能源屬于低碳能源，在保持發(fā)動(dòng)機(jī)功率的情況下，可以減少 20%30%的二氧化碳排放。替代燃料是發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)發(fā)展的一條重要途徑，一方面某些替代燃料的儲(chǔ)量豐富，比如儲(chǔ)量巨大的可燃冰可獲得天然氣；另一方面某些替代燃料與柴油機(jī)的兼容性好，產(chǎn)業(yè)鏈比較完整，比如醇類燃料。 研發(fā)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的可持續(xù)發(fā)展。微混柴油機(jī)的技術(shù)風(fēng) 險(xiǎn)和投資都比較小，可以節(jié)油 3%6%，輕混可以節(jié)油 10%15%，中混和重混是未來(lái)發(fā)展方向，可以節(jié)油15%40%。 采用增壓或增壓中冷技術(shù)，提高柴油機(jī)燃燒效率；采用高效燃油噴射系統(tǒng)，改進(jìn)燃燒過(guò)程；進(jìn)一步優(yōu)化燃燒系統(tǒng)，改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性。相關(guān)資料顯示，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)多項(xiàng)改進(jìn)措 施，可提高 8%14%的燃油經(jīng)濟(jì)性。在增壓系統(tǒng)與整車匹配良好的情況下，整車可以節(jié)油約 10%。此外，提高發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)效率的做法也非常有效，能夠很好的減排?！? 汽車生命周期產(chǎn)生四大污染：生產(chǎn)汽車原材料、燃 料等在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生廢物、廢水、廢氣；汽車制造過(guò)程中油漆噴涂工序造成環(huán)境污染；汽車使用過(guò)程中產(chǎn)生尾氣、噪音污染等；報(bào)廢汽車可能對(duì)環(huán)境造成污染。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車保有量的增加，產(chǎn)生的環(huán)境污染將日益成為影響汽車工業(yè)發(fā)展的重要問(wèn)題。因此，必須通過(guò)研究與開(kāi)發(fā)材料應(yīng)用的綜合技術(shù)，形成汽車制造與使用的資源循環(huán)利用鏈條，逐步推進(jìn)汽車的清潔制造與清潔使用。 第三章 我國(guó)汽車行業(yè)應(yīng)采取的措施 16 汽車原材料循環(huán)利用可以加速新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如，利用廢舊輪胎深加工生產(chǎn)的橡膠粉及其延伸產(chǎn)品，已成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的用廢舊輪胎生產(chǎn)再生膠相比較，橡膠粉有著 不可替代的優(yōu)勢(shì)：沒(méi)有再生膠生產(chǎn)所帶來(lái)的污染，也沒(méi)有其他任何二次污染；產(chǎn)品附加值高；科技含量高，設(shè)備和產(chǎn)品適合國(guó)際化經(jīng)營(yíng)；廢舊輪胎利用率 100%。日本及歐洲各國(guó)幾年前已分別提出了汽車廢舊塑料的利用要求。 2021 年這些國(guó)家汽車廢塑料制品實(shí)際利用率已達(dá) 85%左右，預(yù)計(jì) 2021 年可達(dá)到 95%。汽車廢舊塑料回收與利用，已逐步形成新產(chǎn)業(yè)。 推行汽車回收工程，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)汽車回收行業(yè)的發(fā)展，而且更是解決廢舊汽車引發(fā)的社會(huì)公害問(wèn)題的重要途徑。目前我國(guó)還屬于剛剛起步階段， 2021 年，我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)到 億輛，正常 年報(bào)廢汽車總量將達(dá)到 400 萬(wàn)輛，加上國(guó)家出臺(tái)汽車以舊換新政策，鼓勵(lì)汽車提前報(bào)廢，今后每年報(bào)廢車輛的數(shù)目將會(huì)增加，再加上每年因維修更換下來(lái)的廢舊零部件數(shù)量更是驚人。中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)今年的再制造產(chǎn)能為發(fā)動(dòng)機(jī) 11 萬(wàn)臺(tái)，變速器 6 萬(wàn)臺(tái)，發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī) 100 萬(wàn)臺(tái)，總產(chǎn)值不到 25 億元。與此相對(duì)比的是，到今年年底