汽车与节能
魏亮
摘要：随着中国汽车化进程的快速发展，汽车的石油消费势必增加。专家预计2030年中国汽车的能源消费将达到2．5亿～5．0亿吨油当量，占石油消费的比例将上升到40％左右。因此，汽车节能对解决人类所面临的能源危机有着重要的意义，其重要性将随着汽车的普及和社会的进步而不断增加。可从技术节能和结构节能两方面实现节能的目的：技术节能——通过对发动机及车身等方面的改造，使其综合性能提高，在很大程度上可以实现节能。结构节能——普及混合动力汽车、小排量汽车和适当提高柴油车的比例能够实现节能。要在汽车领域实现节能，中国应该加强汽车的自主开发能力，在环境保护标准、油耗标准和成品油标准上综合强化现有标准，同时还必须在财税政策上支持小排量汽车和节能清洁型汽车的普及。
关键词： 汽车节能 油耗 能源政策 汽车产业政策
一、中国汽车发展进程及石油消耗量
随着经济的快速增长，中国的汽车化进程也越来越快。而仅从1990年到2005年的15年间，中国的汽车保有量增长了近5倍，达到3200万台(见图1)中国2005年的汽车生产量达到571万台，成为世界第四大汽车生产国，而汽车销售量达到592万台，成为仅次于美国的世界第二大汽车消费市场。
图1 1 990-2005年中国的汽车化进程和石油消费变化
   截至到今天，据中国汽车工业协会统计分析，2011年1-2月，汽车产销超过300万辆，比上年同期多出27.93万辆。2月，汽车产销126.03万辆和126.70万辆，同比增长4.48%和4.57%。其中：乘用车生产96.93万辆，同比增长5.42%；销售96.72万辆，同比增长2.57%。商用车生产29.10万辆，同比增长1.46%；销售29.98万辆，同比增长11.59%。1-2月，汽车累计产销306.81万辆和315.54万辆，同比增长8.75%和9.71%。其中：乘用车产销236.86万辆和249.64万辆，同比增长9.48%和10.50%；商用车产销69.95万辆和65.90万辆，
同比增长6.32%和6.81%。（资料来源于2011年2月汽车工业产销情况简析）
汽车化进程的快速发展加快了中国石油消费的增长。中国的原油消费量从1990年的1、18亿吨上升到2005年的3．0亿吨，其间，1996年中国开始从原油净出口国变为净进口国。在之后仅仅10年的时间里，中国的石油进口对外依存度上升到40％ 言(见图1)。 至汽车消费占石油消费的比例不断上升。1980年，中国汽车消费占全国石油消费的比例为12％ ，1990年上升到19％，2000年上升到21(IEA，2005该比例已经达到25％ 。日本2003年该比例为30％，美国2003年该比例为57％ (IEA，2005年)。由于国土面积和国情的不同，该比例在不同国家之间相差较大，但是随着汽车化进程的发展，该比例不断上升却是共同的特点。2005年中国的汽车普及率仅仅为24台／1000人，而2030年的汽车保有量将达到22789万台，普及率将上升到152台／1000人(沈中元，2006年)，汽车消费的石油在石油消费中所占比例将不断上升。国土部2月23日发布统计数据称， 2010年，中国石油产量为20301万吨，占全年石油消耗量的45%，当年中国石油对外依存度为55%。即2010年中国新增石油可采储量不足当年消耗量的50%。
各研究机关对2030年中国车用石油占石油总消费比例的预测如下：IEA(国际能源署)，37％ (
2004年)；TSINGHUA (清华图1 1990-2005年中国的汽车化进程和石油消费变化年)。而根据中国的统计 资料2004年 资料来源：《中国统计年鉴 (2oo5)，《中国国民经济和社会发展统计公报 (2005)，《中国能源统计年鉴 (2005)。
以上的种种数据显示了我国乃至世界各国所面临的能源危机的严峻性，节能便成为全世界各国的共同目标。汽车节能也就成为了汽车行业潜在的竞争。提高汽车燃油性能可以从原动机性能提升和开发新式发动机两方面着手。其中原动机方面可
二、原动机高性能化
1.稀薄燃烧技术。这种由日本科研人员开发的技术，通过高压缩比送人过量空气，使燃料得以充分的燃烧，且不易发生爆震。其有效热效率比比现在汽车汽油机提高30％左右。这种发动机很快就会投放市场。汽油机的燃油电子喷射。这种电子控制喷射从单点式发展到多点式，使汽油机不仅在动力性能上仍旧能保持其密度的特点，而且其燃油性几乎可以像柴油机相媲美。汽车直接喷射技术已经在丰田、三菱、日产等发动机上使用。
汽车节能产品2.分层燃烧发动机。其原理是使发动机燃烧室里的空气呈层状变化，从火花塞附近开始由浓
到稀变化，从而达到节约燃油的目的。分层燃烧发动机目前还没到达实用阶段，但其优异的燃烧经济性使其大有前途。
3.闭缸节油技术。由前苏联人发明的闭环节油技术，是指使发动机的排量随负荷的大小而变化，即一部分气缸始终工作，另一部分气缸在高负荷时工作在低负荷时不工作。经过在嘎斯—53A型汽车上做的实验，当车速为20～50km／h，节油率为14％～26．4％。
4.电磁阀驱动系统。宝马公司研究的这种新型系统的特点在于，没有节气门，由进气阀控制吸人气缸内的空气量，从而避免了发动机在部分节气门开度的情况下总是试图从节气门吸气而造成的损失。
5.E—GAS电子节气门技术。电子油门取消了传统的油门拉线，通过油门踏板传感器，微电脑对节气门进行控制，反应更灵敏，控制更精确。这样可以使汽油机燃油经济性更提高一步。
三、开发替代原动机
1.采用燃料电池，将燃料直接转换成电能。所谓燃料电池就是将燃料直接转换成电能，不经
过燃烧或者不是直接燃烧的电池。现在研究比较成功的电池是氢燃料电池。丰田公司、奔驰公司研究的氢燃料电池已进入试用阶段，但目前该电池的价位还比较高。
2.陶瓷发动机。采用具有金属韧性且高温强度高的氮化硅、碳化硅和部分稳定性氧化锆等精细陶瓷制成的发动机，除重量大幅度减少外，还有活塞的惯性小，不易冷却，有利于热能回收等优点，总的节能效果为20％~30％。由于全面代替金属较为困难，现主要用于涡轮增压机。日产汽车和五十铃汽车已在部分车型上实用化。
3．电动汽车。电动汽车不仅环保性好，而且可实现能源来源多样化。电动汽车实用化的关键是电池。电动汽车的动力性差，最大时速仅有80km／h。加速时间长，充电一次的走行距离仅为120km。故目前只能用于城市观光等特殊用车，尚难普及。
4.混合动力汽车。所谓混合动力就是在发动机的后面附带一个电瓶，发动机输出的功率不能满足动力需要时，就由电瓶供电补充；而当发动机输出的功有剩余时，又转化为电能储存在电瓶中。这种混合型动力可以使整个车始终保持最经济合理的运行。2005年l2月15日，首次在海外生产的丰田PRIUS普锐斯混合动力汽车在四川一汽丰田汽车有限公司长春丰越公司正式下线。
四、能量合理化
㈠能量使用合理化
1.废气涡轮增压技术。该技术不仅可以大幅度的提高发动机的功率输出，而且可以相应的减少燃油消耗。目前这一技术在柴油机上得到广泛的应用。欧美的柴油机约95％都采用废气涡轮增压。
2.制动能回收利用。目前该系统主要分机械储能器和液压储能器两种。机械储能器是在汽车上装一个飞轮，制动时，将飞轮与有关装置相连。由于飞轮的质量很大，在旋转惯性力的作用下，当汽车减速下来时，飞轮却高速的旋转起来。飞轮的动能一方面可以通过传动装置与车轮直接相接，带动汽车起步；另一方面，可将飞轮与发电机相接，将动能转化为电能贮存起来。现在一般可以将刹车时能量回收60％～70％左右。
3.加强节能型空调的研制开发。通常开启空调时，发动机的功率要降低10％～12％，耗油增加10％～20％。目前汽车空调绝大多少采用蒸汽压缩式制冷，压缩机由发动机的轴驱动。而新型高效压缩机将取代传统的往复活塞式压缩机。如变排量斜盘式和涡旋式压缩机的疏气量可无级调节，节能30％，它将是未来汽车空调的主机型。
㈡利用代用燃料
1.氢气发动机。氢气可以从电解水、煤的气化、天然气中提取，其燃烧的主要产物是水，是一种最清洁的燃料。但是氢气发动机的一些技术性问题，如氢气的储存、供给，大量生产廉价清的办法等目前尚未解决。但从长远看，氢气发动机最有前途。
2.天然气发动机。以天然气为燃料的发动机已有50多年的历史了，技术已经相当成熟了。燃气发动机经济性好，环保性好，但其动力性不足。在目前国际油价高居不下的背景下，青岛等许多地区的出租车、公交车正在部分的进行“油改气”，这样油和气可以自由选择使用。
3.水燃料发动机。目前英国正在试制一种以水作为燃料的发动机。这种水燃料发动机的工作原理是，在发动机燃料管内装一铝制转子，并将铝线一端插人水中，另一端引向转子。当在铝线和转子间通电时，铝线在水中放电，使水分解成氢气和氧气。随后气体进人燃烧室，燃烧后产生驱动力。
此外，还可以普及混合动力汽车的应用，将汽车小型化，以及提高柴油车的比率等措施，从结构上进行节能。
参考文献
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