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节能因车而异 发动机是节能减排核心

2015/2/9 12:47:48
文章来源:网络

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  据美国能源部研究预测,到2020年,交通用油将占全球石油总消耗的62%以上。石油不是取之不尽,用之不竭的资源,为了节约能源,近年来,汽车行业努力改进产品设计。但节能是一项系统工程,在设计上至少应该考虑发动机是否更加省油;传动系统匹配是否更加合理;风阻系数是否低;在保证强度的同时,车辆自重能否继续降低等方面的问题,并根据不同车辆的特点,有所侧重地进行节能研发。

  在美国科学研究院发表的名为《不同节能技术对不同车辆的贡献》的研究中,分析、对比了改进风阻、重量、传动系、管理与督导、混合动力、轮胎和发动机技术在7种商用车(重型拖车、厢式车、城市货运车、城市垃圾车、城市公交车、城际客车、皮卡和面包车)上的表现。

  发动机是节能减排核心

  据统计,去年中国共消耗柴油1.6亿吨,其中至少有60%是被发动机所消耗,近1亿吨。相关研究表明,到2020年,中国机动车总量将发展到1.9亿辆(不含农用车和摩托车),将消耗3.6亿吨车用燃料,排放11.7亿吨CO2。

  排放和油耗被普遍认为是当今发动机技术进步的主要驱动力,未来CO2排放量的控制将成为更重要的驱动力。麦肯锡公司的报告中指出,传统发动机的进步和新动力系统的发展,可以有效降低全球汽车二氧化碳排放量,减排一半的潜力来源于内燃机更节约地利用燃料。一直以来,人们对发动机的研究改进倾注了大量心血,如采用增压技术和提高压缩比来弥补排量的减少所带来的功率损失,广泛采用顶置凸轮、多气门、汽油喷射、分层供气、稀薄燃烧、电子控制等技术,以提高发动机的技术水平,降低燃料消耗。

  在《不同节能技术对不同车辆的贡献》的研究中,改进发动机的技术对所列的7种商用车均有超过10%的节能贡献,尤其是对皮卡和面包车的节能作用最为显著。这也就给了皮卡、面包车生产企业以很好的启示,重点攻克发动机节能技术,将为整车的节能减排带来事半功倍的效果。此研究结果也应对了业内专家曾提出的“对于卡车行业来说,在节能减排方面,当务之急不是生产电动车,也不是生产混合动力车,现有的最优选择就是研发更节油的传统柴油车”的论断。

  城际客车:混合动力帮不上忙

  麦肯锡的报告中还指出,减排的潜力约1/4来源于新动力系统技术,如混合动力、插电式混合动力或电动车技术的发展。美国科学院的研究结果也表明,在城市货运车辆和公交车方面,发展混合动力技术对整车节能的贡献率最大,这正与目前国内城市公交大兴混合动力车相吻合;而对于城际客车,混合动力技术则在整车节能上几无贡献可言,对于重型拖车也是如此。所以,上述两种车辆的制造商在确定研发重点时,应有所侧重。

  清华大学欧阳明高教授曾指出:“新能源车动力系统的核心技术和基础技术与内燃机是一样的,发动机仍然是核心。”研究混合动力技术,需要对发动机进行改造,因此提高发动机的整体性能才是根本。

  轻量化对公交车贡献大

  众所周知,汽车质量的大小影响到滚动阻力、爬坡阻力与加速阻力,因此汽车质量与其燃油消耗有着密切关系。曾有德国专家称:如果汽车减轻质量10%,则可降低油耗8%~9%;汽车质量每减少100千克,百公里油耗可降低0.3~0.6升,每公里可降低5克的CO2排放量。由此可见,汽车轻量化与节省燃油的关系十分密切。这也就使得众厂家争先推出轻量化汽车。车身轻量化是节能减排的重要战略之一,轻量化不仅意味着车身和钢板重量的减轻,也是全车各部件重量优化的集合,包括发动机、传动系统等部分。

  但根据美国科学院的该项研究,并不是所有车辆采用轻量化设计都会在节能方面取得显著效果。其中,皮卡和面包车的效果最为微小,仅1%左右;重型拖车和城际客车也不足3%;城市公交车效果最为显著,超过5%。在人们绞尽脑汁从各方面进行努力、为车辆节能减排的今天,哪怕只有1%的效果,相信也会有企业进行大胆尝试。

  节能轮胎助力重型车

  车轮滚动阻力与路面、车速、轮胎的构造、材料和气压有关。相关数据表明:发动机输出功率的约30%~40%用于克服轮胎的滚动阻力。降低轮胎的滚动阻力,也就是提高了发动机的有效功率。

  子午线轮胎是早已为国内外公认的可以减小滚动阻力的轮胎。有专家计算,如果美国所有载货汽车都改用子午线轮胎,每年可减少油耗700万吨左右。重型拖车改进轮胎匹配对车辆整体节能的贡献率也是最高的,这一点在美国科学院的研究结果中也有所体现。

  降低风阻对市政用车作用小

  风阻主要来自四方面:与汽车的外观造型相关的形状阻力;由汽车表面的凸起物,例如后视镜、流水槽、车顶行李架、外表装饰板等引起的干扰阻力;由于发动机冷却系统、车身通风所需的空气流经车体内部时构成的内循环阻力;由空气升力在汽车水平方向的投影所产生的诱导阻力。

  根据美国科学院的研究结果,降低风阻对城市货运车、城市垃圾车和城市公交车的节能贡献微乎其微,但在重型拖车和城际客车上达到7%~9%。

  传动系节能见效大

  研究表明,传动系统的节能对不同类型商用车的整车节能有3%~7%的贡献,尤为显著的是重型拖车、皮卡和面包车。做到传动系的节能,除了汽车制造商在最初针对不同车辆进行匹配计算、精心选配以外,车辆的使用者也可以通过日常的调整和维护实现油耗的降低,因为传动系各摩擦副之间的润滑和接触状况,将直接影响传动效率以及油耗。

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