汽車工業(yè)環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用探究

隆中天（湖北省襄陽市第五中學(xué)，湖北襄陽441000）

汽車工業(yè)環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用探究

隆中天（湖北省襄陽市第五中學(xué)，湖北襄陽441000）

自從改革開放以來，汽車工業(yè)得到了快速的發(fā)展，取得了令人矚目的輝煌成績(jī)，給我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展做出了非常重要的貢獻(xiàn)，但是與此同時(shí)也產(chǎn)生了一系列的問題?，F(xiàn)如今，汽車行業(yè)的環(huán)境污染情況非常嚴(yán)重，汽車尾氣排放已經(jīng)成為了大氣污染的主要來源。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車保有量的快速增加，環(huán)境污染將會(huì)越來越嚴(yán)重，并且急劇減少的石油資源以及巨大的資源消耗也會(huì)存在巨大的矛盾，所以，積極帶動(dòng)汽車工業(yè)環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究迫在眉睫。

汽車工業(yè)；環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)；應(yīng)用研究

1 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動(dòng)了汽車工業(yè)的進(jìn)步。汽車正在漸漸進(jìn)入千家萬戶，改善了人們的生活。但是汽車數(shù)目的增加對(duì)于能源的需求以及環(huán)境的危害成為重要的問題。怎樣改善這些問題，讓汽車工業(yè)走上可持續(xù)發(fā)展的道路，讓汽車成為優(yōu)質(zhì)的交通工具繼續(xù)傳承，是當(dāng)代汽車工業(yè)環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用的重要課題。

2 汽車工業(yè)節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)應(yīng)用措施研究

2.1 普通電控發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排技術(shù)

2.1.1 氧傳感器對(duì)噴油量的閉環(huán)控制

發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元（ECU）通過安裝在排氣管道上的氧傳感器對(duì)尾氣中氧的濃度進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)此信號(hào)來判斷此前噴油量是多還是少，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比（空氣的質(zhì)量/燃油的質(zhì)量）始終控制在一個(gè)狹小的、接近理想的區(qū)域內(nèi)（燃油完全燃燒的理想空燃比為14.7：1），從而可能實(shí)現(xiàn)燃油的完全燃燒（三元催化轉(zhuǎn)化），不但減少了燃油的消耗，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，而且減少了汽車排放中的有害物質(zhì)，提高了排放質(zhì)量。

2.1.2 爆震傳感器

對(duì)點(diǎn)火提前角的精確控制增大點(diǎn)火提前角既可減少燃料消耗又能提高汽車的動(dòng)力性，但是過大的點(diǎn)火提前角會(huì)導(dǎo)致爆燃，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)定。因此，應(yīng)將點(diǎn)火提前角控制在一個(gè)“最大”而又不至于使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆燃的合適提前角度上。電控發(fā)動(dòng)機(jī)的電控單元主要利用安裝在缸體上的爆震傳感器檢測(cè)出的爆燃強(qiáng)度信號(hào)，來使發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在爆燃的邊緣。這樣就既能防止發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃的發(fā)生，又能有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，起到節(jié)能的目的。

2.1.3 EGR廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)

NOx是空氣中的氮?dú)馀c氧氣在高溫、高壓條件下形成的，所以發(fā)動(dòng)機(jī)排出的NOx量主要與氣缸內(nèi)的燃燒溫度有關(guān)，氣缸內(nèi)燃燒溫度越高，排出的NOx量就越多。EGR控制系統(tǒng)就是將適量的廢氣重新引入氣缸內(nèi)再次燃燒，從而降低氣缸內(nèi)的燃燒溫度，從而減少了NOx的排放量。

2.1.4 汽油蒸汽排放控制（EVAP系統(tǒng)）

汽油有極強(qiáng)的蒸發(fā)性，為防止油箱內(nèi)的汽油蒸氣的揮發(fā)，造成空氣污染和燃料浪費(fèi)，設(shè)計(jì)了EVAP系統(tǒng)。油箱的燃油蒸氣通過單向閥進(jìn)入活性碳罐，在車輛工作時(shí)，利用真空等把碳罐內(nèi)的汽油送入進(jìn)氣歧管，與正常混合氣混合后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒，使燃油得到充分利用。

2.1.5 渦輪增壓技術(shù)

渦輪增壓就是提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩。在相同排量的條件下，裝上渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)與未裝增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率相比可以增加40%甚至更高。這也就意味著同樣一臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)（排量不變）在經(jīng)過增壓之后能夠產(chǎn)生更大的功率，但是耗油量卻未有增加，從而有效地提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放。

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)內(nèi)凈化

2.2.1 汽、柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)

電控燃油噴射系統(tǒng)采用微電子技術(shù)來監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況，然后把這些信息傳遞給控制單元分析與計(jì)算，完成燃油在不同情況下適量、適時(shí)噴入氣缸，進(jìn)而改進(jìn)燃油經(jīng)濟(jì)性，降低排放的污染物。根據(jù)分析可以知道，利用電控燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)跟利用傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)相比較，功率能夠提升5～10%，然而能源消耗可以減少5～15%，對(duì)于限制污染物的排放也具備良好的效果。

2.2.2 稀燃技術(shù)

為了提升燃油的經(jīng)濟(jì)性，改進(jìn)排放，稀薄燃燒技術(shù)被引進(jìn)到發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，稀薄燃燒可以使得氮氧化物的排放量顯著減少，與此同時(shí)，比較高的空氣比值能夠降低排放物當(dāng)中一氧化碳與碳?xì)浠衔锏谋戎?，這也可以實(shí)現(xiàn)減少個(gè)兩種有害氣體排放的目的。為了可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)在高空燃比的情況下不失火，一定要具備三種重要技術(shù)的支持，即高能點(diǎn)火技術(shù)、分層燃燒技術(shù)以及提升壓縮比。稀燃技術(shù)雖然比不上缸內(nèi)直噴系統(tǒng)先進(jìn)，但是低廉的價(jià)格使得稀燃技術(shù)仍然具備廣闊的市場(chǎng)。

2.3 工業(yè)設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用

節(jié)能環(huán)保汽車的影響可以利用兩種方法得到。一種是利用理論書籍以及網(wǎng)絡(luò)來查找節(jié)能環(huán)保汽車的行業(yè)發(fā)展歷程，品牌特征，技術(shù)發(fā)展過程，市場(chǎng)營(yíng)銷方案，其中包含生產(chǎn)物流、市場(chǎng)運(yùn)作以及售后服務(wù)等等；收集環(huán)保節(jié)能汽車技術(shù)方面的資料，包含汽車車身、節(jié)能方式、內(nèi)飾、環(huán)保、發(fā)動(dòng)機(jī)等反面的專題。而是利用訪談改領(lǐng)域的設(shè)計(jì)師與專家，材料工程師以及具備十年以上駕駛年限的司機(jī)等，不斷改進(jìn)創(chuàng)建的因素框架。在創(chuàng)建因素框架過程當(dāng)中，在訪談材料工程師、電氣工程師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)計(jì)師等后，創(chuàng)建了如圖1所示的環(huán)保節(jié)能因素框架結(jié)構(gòu)。

圖1 節(jié)能環(huán)保因素框架圖

2.4 努力尋找新的替代能源，發(fā)展節(jié)能環(huán)保車

近年來，新能源電動(dòng)汽車技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。油電混合動(dòng)力技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化，鋰動(dòng)力電池技術(shù)取得了重大突破，車用燃料電池技術(shù)不斷進(jìn)步。汽車企業(yè)需要懂點(diǎn)發(fā)展小型電動(dòng)轎車的產(chǎn)業(yè)化。小型電動(dòng)轎車迎合了電動(dòng)汽車自身的發(fā)展規(guī)律以及我國(guó)的基本國(guó)情，我國(guó)具備豐富的稀土資源、鎂資源以及鋰資源，能夠給電動(dòng)汽車的重要構(gòu)件原材料帶來資源保障。并且我國(guó)的電動(dòng)摩托車、電動(dòng)自行車等輕型電動(dòng)車的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與發(fā)展過程可以給電動(dòng)汽車工業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。油電混合動(dòng)力汽車現(xiàn)在雖然已經(jīng)生產(chǎn)，但是市場(chǎng)前景并不好。跟傳統(tǒng)的燃油汽車相比較，油電混合汽車具備良好的能耗優(yōu)勢(shì)。油電混合動(dòng)力汽車工業(yè)的發(fā)展最主要的問題就是降低投入成本，這也是需要汽車企業(yè)亟待解決的難題，尤其是一定要降低電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)以及動(dòng)力電池等的成本。這樣一來混合動(dòng)力車的銷售量才會(huì)提升，才可能真正意義上給節(jié)能與減排做貢獻(xiàn)。在研發(fā)鋰動(dòng)力電池上，鋰離子電池具備容量大、性能好、能量密度高、無記憶性等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)得到了眾多車企的廣泛認(rèn)可，是當(dāng)前車用電池的工業(yè)化熱點(diǎn)。

3 結(jié)語

綜上所述，汽車產(chǎn)業(yè)的環(huán)保節(jié)能是一項(xiàng)回收期長(zhǎng)、社會(huì)公益性強(qiáng)、投入巨大的工作，僅僅依靠汽車企業(yè)本身的力量是非常難以完成的，這需要全社會(huì)的整體參與。我們要從國(guó)情出發(fā)，創(chuàng)建節(jié)約型的消費(fèi)觀念，一起營(yíng)造消費(fèi)環(huán)保節(jié)能汽車的良好氛圍。同時(shí)汽車企業(yè)要努力引進(jìn)與研發(fā)新技術(shù)、努力探索汽車新能源動(dòng)力，從源頭上降低能耗，避免環(huán)境污染情況的惡化。要努力宣傳節(jié)能環(huán)保汽車在環(huán)保與能耗等方面的優(yōu)勢(shì)。新能源汽車是一種新生事物，其發(fā)展的過程需要經(jīng)過艱苦的探索，需要不斷創(chuàng)新與改善，消費(fèi)者在購買使用新能源汽車的時(shí)候，有責(zé)任把汽車出現(xiàn)的情況真實(shí)的反饋給汽車生產(chǎn)廠家，方便車企能夠盡早改進(jìn)，讓新能源汽車得到很好的推廣，其實(shí)促進(jìn)汽車工業(yè)的環(huán)保與節(jié)能。

[1]張希良，等.中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].環(huán)境保護(hù)，2013（10）.

[2]暢成偉.節(jié)能減排汽車駕駛技術(shù)探討[J].河南科技，2014（6）.

[3]辛明華，趙春明，范 京.插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)[J].汽車工程師，2010（10）.

U462

A

2095-2066（2016）32-0272-02

2016-11-2

隆中天（1997-），男，高中生。