論汽車(chē)節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展方向

徐濤，史婷

（武漢交通職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430065）

論汽車(chē)節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展方向

徐濤，史婷

（武漢交通職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430065）

近年來(lái)中國(guó)環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，涉及到水污染、空氣污染等各種污染，其中最引人關(guān)注的當(dāng)屬空氣污染，而空氣污染的最主要的原因之一即是汽車(chē)尾氣排放。雖然汽車(chē)節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展有了非常大的進(jìn)步，但依然與我國(guó)高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和汽車(chē)保有量的增長(zhǎng)產(chǎn)生了巨大的矛盾。汽車(chē)節(jié)能減排依然是國(guó)家未來(lái)技術(shù)發(fā)展的主要方向，文章主要探討汽車(chē)節(jié)能減排新技術(shù)的發(fā)展方向。

節(jié)能減排；新能源；互聯(lián)網(wǎng)；人工智能

CLC NO.: U461.9 Document Code: B Article ID: 1671-7988 (2017)10-268-03

1、環(huán)境污染現(xiàn)狀及原因

1.1 環(huán)境污染現(xiàn)狀

根據(jù)國(guó)家環(huán)境公示，2015年全國(guó)338個(gè)地級(jí)以上城市中，有73個(gè)城市環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)，占21.6%；265個(gè)城市環(huán)境空氣質(zhì)量超標(biāo)，占78.4%。338個(gè)地級(jí)以上城市平均達(dá)標(biāo)天數(shù)比例為76.7%；平均超標(biāo)天數(shù)比例為23.3%，其中輕度污染天數(shù)比例為15.9%，中度污染為4.2%，重度污染為2.5%，嚴(yán)重污染為0.7%①。同樣在2015年某著名節(jié)目主持人的一則紀(jì)錄片《穹頂之下》，報(bào)道了中國(guó)近年來(lái)空氣污染的現(xiàn)狀，污染的來(lái)源及成因，在社會(huì)引起了強(qiáng)烈的反響。中國(guó)的環(huán)境污染之嚴(yán)重確實(shí)客觀存在，只是《穹頂之下》這一篇報(bào)道系統(tǒng)性、客觀性、用觀眾可以理解的方式深刻剖析了中國(guó)環(huán)境污染之嚴(yán)重程度，PM2.5確實(shí)關(guān)系到每一個(gè)人的身體健康，并為更多的人知曉。同時(shí)國(guó)家也深刻了解問(wèn)題的嚴(yán)重性，因此加大環(huán)境污染的治理可投入，制定了更嚴(yán)格的法規(guī)，實(shí)施了更嚴(yán)格的執(zhí)法措施。

1.2 環(huán)境污染原因

環(huán)境污染包括水污染、空氣污染以及其它污染?？諝馕廴镜闹饕蛑皇枪S粉塵顆粒物的排放，以及有毒有害氣體的排放，主要原因之二是汽車(chē)尾氣排放。此外也包括工地的揚(yáng)塵以及農(nóng)作物燃燒產(chǎn)生的煙塵，但這兩項(xiàng)污染來(lái)源是可以通過(guò)簡(jiǎn)單易行的方式進(jìn)行防治，不是造成目前環(huán)境污染的主要決定性因素。所以工廠有害氣體排放和汽車(chē)尾氣排放既是主要的污染物來(lái)源，也是在大氣中產(chǎn)生一系列的物理及化學(xué)反應(yīng)形成嚴(yán)重的污染物即PM2.5主要因素。但這些排放物是單純的直接的污染物，還是既作污染物又作催化劑促使與其它物質(zhì)反映生成PM2.5還在研究中。2015年8月29日，《大氣污染防治法》經(jīng)十二屆全國(guó)人大常委會(huì)第十六次會(huì)議修訂通過(guò)，并于2016年1月1日起施行。明確了加強(qiáng)對(duì)燃煤、工業(yè)、機(jī)動(dòng)車(chē)船、揚(yáng)塵、農(nóng)業(yè)等的綜合防治，對(duì)顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物、氨等大氣污染物和溫室氣體實(shí)施協(xié)同控制。也明確了機(jī)動(dòng)車(chē)節(jié)能減排的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，并制定了嚴(yán)格的執(zhí)法措施和處罰措施。

2、汽車(chē)節(jié)能減排新技術(shù)

大氣污染治理的一個(gè)重要的方向是汽車(chē)排放治理，隨著嚴(yán)格法規(guī)的出臺(tái)，汽車(chē)新技術(shù)的普及及研發(fā)速度也在加快。

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展

近三年，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)典型的方向是缸內(nèi)直噴和渦輪增壓技術(shù)的普及應(yīng)用，如圖1和圖2②所示。實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)油耗的快速下降，減少了汽車(chē)尾氣的排放，如圖3所示為國(guó)內(nèi)乘用車(chē)平均油耗值，期中對(duì)油耗下降貢獻(xiàn)主要的原因即是渦輪增壓及缸內(nèi)直噴技術(shù)的普及應(yīng)用。該技術(shù)在降低油耗的同時(shí)能夠保證汽車(chē)的動(dòng)力性，例如1.6L排量渦輪增壓缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)其動(dòng)力性高于2.0L電噴非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。

圖1 缸內(nèi)直噴技術(shù)應(yīng)用情況

圖2 渦輪增壓技術(shù)應(yīng)用情況

渦輪增壓及缸內(nèi)直噴技術(shù)雖然在多年前部分汽車(chē)廠商在推廣，但由于國(guó)家的油耗標(biāo)準(zhǔn)以及排放法規(guī)，這項(xiàng)技術(shù)并不是特別受到汽車(chē)企業(yè)及消費(fèi)者歡迎，但隨著國(guó)家新政策的出臺(tái)以及對(duì)油耗排放的限制時(shí)間路線圖，渦輪增壓技術(shù)將得到全面的推廣應(yīng)用。

圖3 國(guó)產(chǎn)乘用車(chē)平均油耗、排量和整備質(zhì)量變化

2.2 混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展

2016年中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展取得了較大的成績(jī)，其代表性的企業(yè)包括北汽新能源汽車(chē)、比亞迪汽車(chē)等新能源汽車(chē)企業(yè)，其推出的產(chǎn)品使用效果已經(jīng)接近于傳統(tǒng)的汽車(chē)，且節(jié)能減排效果從某種意義上來(lái)說(shuō)已經(jīng)達(dá)到了零排放的要求。但是，從其他的方面而言電動(dòng)汽車(chē)的普及受幾個(gè)方面的制約影響：

第一，使用的便利性。使用的便利性主要反映為充電是否方便。很顯然，在電動(dòng)汽車(chē)推廣試行的城市充電樁的數(shù)量分布均不能滿足電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主的便利性要求，此外電動(dòng)汽車(chē)的故障率高于常規(guī)汽車(chē)。例如：因電力不足或者其他原因引起的不能行駛，就需要通過(guò)救援服務(wù)來(lái)解決。

第二，售價(jià)偏高。在國(guó)家實(shí)施補(bǔ)貼的情況下，電動(dòng)汽車(chē)的價(jià)格依然高于相同配置的傳統(tǒng)汽車(chē)。在國(guó)家補(bǔ)貼逐漸減少或者取消的情況下，電動(dòng)汽車(chē)的處境將變得非常困難。

第三，生產(chǎn)汽車(chē)環(huán)節(jié)和汽車(chē)充電使用環(huán)節(jié)是否存在污染值得探討。電動(dòng)汽車(chē)電池的質(zhì)量大約在一噸左右，生產(chǎn)這一噸電池的過(guò)程可能存在污染，在這些電池壽命結(jié)束之后其處理方式也有可能存在嚴(yán)重的污染。因此電動(dòng)汽車(chē)并非是零排放。在充電的過(guò)程中其電能的來(lái)源包括水力發(fā)電、煤炭發(fā)電、核能發(fā)電以及其他形式的發(fā)電，其中煤炭發(fā)電是產(chǎn)生污染的，所以電動(dòng)汽車(chē)在生產(chǎn)和使用過(guò)程中仍然存在不同形式的污染。要解決電池的生產(chǎn)和回收再處理問(wèn)題及使用清潔能源，才能真正解決電動(dòng)汽車(chē)零排放的問(wèn)題，工廠污染排放控制相對(duì)于汽車(chē)排放控制更容易，所以電動(dòng)汽車(chē)依然是未來(lái)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

混合動(dòng)力技術(shù)是介于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)汽車(chē)之間的一種技術(shù)，其混合形式也分為多種。既能夠通過(guò)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)行駛也能夠通過(guò)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)行駛，最顯著的特點(diǎn)是能夠確保較大的行駛里程，也能夠回收利用汽車(chē)行駛過(guò)程中的能量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。其節(jié)油效果相對(duì)于目前最先進(jìn)的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)而言更高，但其所需的電池比電動(dòng)汽車(chē)要小很多。因此混合動(dòng)力汽車(chē)普及很可能會(huì)超過(guò)電動(dòng)汽車(chē)，同時(shí)其價(jià)格等其他因素也能夠?yàn)橄M(fèi)者所接受。

因此，渦輪增壓技術(shù)正在普及，而混合動(dòng)力技術(shù)正在開(kāi)始普及，而電動(dòng)汽車(chē)是否能夠普及卻存在諸多不確定因素。

2.3 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)及人工智能

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展表現(xiàn)為很多方面，除了在汽車(chē)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)、銷售環(huán)節(jié)和使用環(huán)節(jié)，也包含在汽車(chē)售后服務(wù)與維修環(huán)節(jié)。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)節(jié)能減排至少表現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一個(gè)方面是車(chē)主通過(guò)衛(wèi)星定位以及地圖獲取優(yōu)化的交通路線圖，以最短的時(shí)間、最省錢(qián)的方式或者最好走的路線到達(dá)目的地，避免或者減少汽車(chē)在行駛過(guò)程中遇到堵點(diǎn)，從而提高汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性。第二種方式是城市通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲得城市交通的整體數(shù)據(jù)情況，從而優(yōu)化交通路線，實(shí)時(shí)調(diào)整整個(gè)城市的交通方案，具體體現(xiàn)在道路交通的設(shè)計(jì)過(guò)程中，管理管制過(guò)程中以及對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急處理過(guò)程中。

互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)已經(jīng)應(yīng)用于汽車(chē)路線圖的規(guī)劃中，從另外一個(gè)層面來(lái)推動(dòng)汽車(chē)節(jié)能減排。人工智能技術(shù)也將成為推動(dòng)汽車(chē)節(jié)能減排的第二個(gè)非常有效的方式。將人工智能技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)相結(jié)合，產(chǎn)生的節(jié)能減排效應(yīng)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的方式。人工智能技術(shù)是基于大數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)，且要通過(guò)先進(jìn)的運(yùn)算方式尋求最佳的解決問(wèn)題的方式，比如選擇最快的通行路線，或者選擇收費(fèi)最低的通行路線，但人工智能技術(shù)特點(diǎn)區(qū)別于傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在于：主動(dòng)的提供使用者所需要的一切，會(huì)提前思考使用者將遇到的問(wèn)題，盡可能完成使用者想完成的未來(lái)工作，而且這種思考既基于現(xiàn)有條件的最優(yōu)計(jì)算，其計(jì)算量、運(yùn)算速度和控制策略通過(guò)人工思考無(wú)法完成。人工智能技術(shù)的成熟將推動(dòng)各種技術(shù)爆炸式的發(fā)展，解決人類難以完成的各類問(wèn)題。并滲透到發(fā)動(dòng)機(jī)控制、交通路線控制等各個(gè)領(lǐng)域和各個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)推動(dòng)節(jié)能減排。

2.4 太陽(yáng)能電池技術(shù)發(fā)展

對(duì)于清潔能源眾多企業(yè)都嘗試過(guò)，比如使用甲醛作為汽車(chē)能源，也有使用氫氣作為汽車(chē)能源，但都沒(méi)有太陽(yáng)能作為能源來(lái)的直接和高效。將汽車(chē)外部的全部車(chē)身都做成太陽(yáng)能電池板，在陽(yáng)光充足條件下充電一天，行駛里程極限值為80公里，那為什么會(huì)提出了太陽(yáng)能汽車(chē)這個(gè)概念？主要的原因可能有以下三點(diǎn)：1汽車(chē)節(jié)能減排的需要，百公里油耗由10升變?yōu)?升，需要缸內(nèi)直噴及渦輪增壓技術(shù)，由7升變?yōu)?升，需要混合動(dòng)力技術(shù)，而由4升變?yōu)?升的時(shí)候，可能需要太陽(yáng)能電池技術(shù)；2太陽(yáng)能是清潔能源，并且其轉(zhuǎn)換效率高；3太陽(yáng)能電池板提供的能量不足以使汽車(chē)行駛一個(gè)較遠(yuǎn)的距離，但汽車(chē)輕量化技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及人工智能技術(shù)可以使太陽(yáng)能汽車(chē)的地位發(fā)生根本性的改變。

例如：當(dāng)汽車(chē)的質(zhì)量由0.8噸減輕到0.6噸，太陽(yáng)能電池汽車(chē)一天充電可能會(huì)行駛100公里，此時(shí)太陽(yáng)能汽車(chē)完全能夠滿足家庭日常使用?；蛘呔邆淙斯ぶ悄艿奶?yáng)能汽車(chē)能夠查詢到未來(lái)的天氣情況，了解使用者的行駛路線、時(shí)間，能夠主動(dòng)的制定充放電的計(jì)劃，或者能夠主動(dòng)的從陰暗的區(qū)域自行移動(dòng)到陽(yáng)光充足的區(qū)域進(jìn)行充電，能夠展開(kāi)比汽車(chē)本身大幾倍的太陽(yáng)能電池板進(jìn)行充電，那么太陽(yáng)能電池汽車(chē)將會(huì)得到普及應(yīng)用，并且實(shí)現(xiàn)真正意義的零排放。因此，太陽(yáng)能電池汽車(chē)本身需要發(fā)展，也可能是等待其他技術(shù)與之配套共同發(fā)展。

3、結(jié)論

汽車(chē)節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展方向是多個(gè)方向的或者是多個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的結(jié)果，推動(dòng)汽車(chē)節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展不僅僅是汽車(chē)技術(shù)本身的發(fā)展，也包含其關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和非關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)方式的革新。

推動(dòng)汽車(chē)節(jié)能減排的多產(chǎn)業(yè)之間要有發(fā)展上的協(xié)調(diào)關(guān)系，如果多個(gè)產(chǎn)業(yè)之間能夠形成協(xié)調(diào)關(guān)系，那么就能夠保證節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，也會(huì)促進(jìn)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，也可能會(huì)促進(jìn)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的迅速滅亡。但如果多個(gè)產(chǎn)業(yè)之間不能夠協(xié)調(diào)發(fā)展，某個(gè)產(chǎn)業(yè)的滅亡可能會(huì)帶來(lái)多個(gè)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的滅亡。

節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展并非只有汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)，帶來(lái)革命性變化的可能是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、大數(shù)據(jù)時(shí)代或者是光伏產(chǎn)業(yè)。當(dāng)汽車(chē)的核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域發(fā)生改變的時(shí)候，汽車(chē)企業(yè)可能會(huì)成為互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)或者是光伏產(chǎn)業(yè)的代工廠，而非目前汽車(chē)生產(chǎn)、銷售和售后的主導(dǎo)。

[1] 中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)豐田汽車(chē)公司. 中國(guó)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展報(bào)告2016.北京理工大學(xué)出版社,2016,67～70.

[2] 中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部.2015中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào). 2016.5,5～6.

Discussion on The Development Direction of Automobile Energy Saving and Emission ReductionTechnology

Xu Tao, Shi Ting
( Wuhan Technical College Of Communications, Hubei Wuhan 430065 )

In recent years, China's environmental pollution is more and more serious, it involves water pollution, air pollution and other pollution, the most attention is air pollution, and one of the main causes of air pollution is automobile exhaust. Although the development of automobile energy-saving technology has made great progress, but it still has a huge contradiction with the rapid development of economy and car ownership. Automobile energy saving and emission reduction is still the main direction of national future technology development, this paper mainly discusses the development direction of new technology of automobile energy saving and emission reduction.

energy conservation and emission reduction; New energy sources; Internet; Artificial intelligence

U461.9

B

1671-7988 (2017)10-268-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.092

徐濤（1983－)，男，湖北武漢，武漢交通職業(yè)學(xué)院汽車(chē)工程學(xué)院副院長(zhǎng)，上汽通用ASEP項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、上汽通用ASEP項(xiàng)目講師，主要研究汽車(chē)電子技術(shù)。項(xiàng)目來(lái)源：武漢交通職業(yè)學(xué)院校級(jí)課題“第三方評(píng)價(jià)背景下的高職教育教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)研究”（編號(hào)：X2016002）。