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  • 1 # 汽質論

    隨著全球對於氣候變暖的普及、認識,汽車排放的含有大量氮氧化物的尾氣也被認為是影響全球變暖的重要因素之一。

    因而,近年來汽車朝著節能環保方向作了很多努力。我們從行業發展、單車技術兩個方面簡單倆看。

    首先從行業方向來看,促進了新能源汽車的發展和汽車排放門檻的提高。

    根據EV Sales資料顯示,在2019年全球銷售新能源汽車約221萬輛,同比增長10%。新能源仍是汽車銷量增長的重要引擎之一。

    燃油車禁售已經被多個國家提上議事日程。

    國外及國內部分省份出臺“燃油車禁售時間表”。如,中國海南省規定2030年禁售燃油車。荷蘭和挪威更是將燃油車的禁售期限定在了2025年。

    汽車排放標準快速提高,倒逼技術不斷進步

    目前國內在售車輛排放標準已經實施國六排放標準,從下圖可以出,汙染物排放管理更加嚴格。

    排放標準的提高,會倒逼汽車排放技術的進步。

    車內空氣環保標準也呼之欲出

    車內空氣環保,近些年也受到大眾的廣泛關注,如車廂異味問題。

    國內近期將要推出《機動車環保召回管理規定》,同時也將對2012年3月1日實施的GB/T 27630《乘用車內控制質量評價指南》進行修訂。

    為滿足日益嚴苛的汽車排放標準,汽車技術也不斷進步。小排量發動機成趨勢

    目前小排量發動機已經成為趨勢,如本田1.5T地球夢發動機、寶馬B38 1.5T發動機、大眾EA211 1.4T發動機等等發動機,都是小排量發動機。

    渦輪增壓技術

    渦輪增壓技術是在發動機更小的排量下,滿足更高的動力要求。主要是將內燃機運作所產生的廢氣驅動空氣壓縮機,可增加進入內燃機或鍋爐的空氣流量,從而提升燃燒效率。

    混動技術的應用

    混合動力是指動力系統中採用兩種不同動力源的一種技術,一方面能夠改善汽車的排放,另一方面在巡航里程方面又與普通燃油車相差不大。

    三缸發動機的應用

    三缸發動機指的是三個氣缸組成的發動機,三缸發動機油耗低,排量小,排放也自然就小。

    為實現環保要求,還有大量技術應用到汽車中,本位就不一一列舉了。

  • 2 # 天和Auto

    為了實現環保:汽車可以做兩方面的努力

    燃油動力汽車

    新能源汽車

    汽車環保關鍵詞:節能減排。分析商品車的環保貢獻可以區分為兩個陣營,其一為燃油動力汽車在剛需的前提下,如何實現以節油而減排或以清潔燃油的方式減排。其二則是新能源汽車對宏觀的能源革命的推動力,兩個階段有兩種不同的技術發展方向,首先從“油動車”開始解析。

    燃油動力汽車-節油減排

    技術推動力1:內燃機技術升級。

    往前退十年,NA自然吸氣發動機是汽車的主要發動機型別,這種機器的特點是依靠發動機執行中產生的負壓,以及車輛行駛中撞風面的正壓為內燃機引入空氣;利用常壓空氣為內燃機噴射的燃油助燃,這種技術成熟且可靠但是與節油減排相悖了。因為NA吸氣技術只能以常壓(標準氧濃度)的空氣助燃,燃燒效率與轉化成為的扭矩很低,比如曾經被視為“黃金排量”的2.0L發動機,其峰值扭矩不過200N·m左右,如果有一種技術能夠讓扭矩倍數級提升的話會怎樣呢?

    氧氣是燃油的助燃劑,同時也是燃油的“興奮劑”;參與燃燒的氧氣越多,等量燃油反應的速度就會越快,這就等於在固定時間內在燃油的能量充分冗餘的前提下,用相同的燃油(耗油量)反應出更大的能量。所以提高進入內燃機的【空氣氧濃度】能夠有效提升扭矩,因為這些能量最終要透過活塞連桿曲軸等機械結構轉化為扭矩;能提升進氣氧濃度的方式為渦輪增壓系統,其本質為一臺空氣壓縮機,利用高轉速的渦輪葉輪將大體積的空氣壓縮為小體積,這一過程等於增加了單位體積內的氧分子數量(氧濃度),參考下圖組。

    圖1:渦輪增壓器的結構特點,利用內燃機正常執行時的排氣高壓,以“廢氣利用”方式實現不增加功耗的空氣壓縮。

    圖2:空氣被壓縮的標準概念,就像是棉花糖被擠壓變小一樣,棉花糖被壓縮是擠壓出間隙中間的空氣,空氣的壓縮是擠壓縮小了空氣分子中的間隙。

    圖3:氧濃度的提高實現了燃燒產生的火焰溫度大幅增長,高溫實際為分子運動產生的結果,那麼火焰溫度越高則等於分子運動強度越大,轉化成為的動力也就越強了。

    發動機消耗相同的燃油轉化成為的扭矩更大,在相同轉速下輸出的功率(馬力)也就會越大;反之在不需要大馬力的前提下,則能夠以大扭矩低轉速的狀態執行,而低轉速等於低油耗,所以渦輪增壓技術能夠實現節油。目前的2.0T優秀髮動機可以達到400N·m的峰值扭矩,倍數級的增長決定了油耗的大幅降低,這是內燃機技術升級為節油減排做出的最大貢獻。

    技術推動力2:排氣淨化系統升級。

    渦輪增壓技術實現了燃油更加充分的燃燒,理論上減少了因燃燒不充分產生的排放物。不過這還是不能達到最極致的標準,於是在排氣淨化系統中加入催化劑,利用某些貴金屬將尾氣中的一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)以及碳氫化合物(HC)進行處理,以實現車輛內部完成生態淨化迴圈系統,這也是對汽車節油減排的重大貢獻。

    而且隨著排放要求的不斷提升,排放標準從國1已經升級到國6-B(共計七個階段),每個階段中車企都需要隨著標準的提升,對車輛的製造標準進行提升。從結果反推汽車行業的技術發展:排氣淨化標準提升會影響排氣背壓的升高而影響效能,車企則需要透過內燃機技術提升而補償效能,最終實現的是汽車效能的均衡並同時實現節油減排,也就說是排氣淨化能力的升級也一定程度的推動了技術升級。

    新能源汽車-全面推動第四輪能源革命

    常規能源

    新能源

    新能源汽車是電力驅動的汽車,電是一種“新”能源嗎?似乎電的發明已經經過了三個世紀,看似是不太“新”的。然而饞常規能源指的煤炭石油天然氣,這些能源的利用是從“智人時代”就開始了,電能相比這些能源自然還是年輕很多, 不過這並不是定義為新能源的核心因素——核心為【可再生能源】。

    常規能源的石油煤炭等燃料是不能再生的,說白了就是用一些少一些、最終一定會耗盡。想要在能源耗盡之後不造成物流運輸的癱瘓,那麼在此之前就要找到一種替代能源,否則全球都會停擺、人類文明必然會倒退。而宇宙詞賜予人類的能源包括:太陽能,風能,地熱能,水力發電,核電以及海洋能等等,這些能源是取之不盡用之不竭的,且理論上都可以驅動汽車。但也都必須轉化為電能後才能有效貯存並且驅動電動機,所以電就成為了未來能源的唯一選項,在物理學很難再有突破的前提下應該不會再有什麼變數了。

    重點:電動汽車的推廣有兩點重要意義。其一為實現終端零排放,電驅車輛依靠的是電流轉化為電磁場,利用與永磁體互斥的磁場力驅動車輛行駛;整個能量轉化過程中不存在燃燒與排放,所以在汽車保有量最大的城市(人類聚居區)中,電動汽車的價值遠遠超過了燃油動力汽車的所有技術升級。不過因短期內還無法解決動力電池成本偏高的問題,續航里程仍有很大提升空間的電動車的全面普及還需要時間。

    其二為電動汽車的普及還有驅動能源變革的作用,因為動力電池在汽車上的平均使用週期僅僅為10年左右。但是這些電池在被汽車淘汰後並不會被“報廢”,而是透過分揀測試後將大量的汽車淘汰電池送入電力領域,作為儲能電站使用的電池可以再用30/50年(區分不同型別的電池會有時間差異)。在這一漫長的階段中,儲能電池容量的增加可以基本解決棄電問題,同時可以有效調整峰谷電耗並增加風力光伏等清潔電能發電量,最終實現清潔發電替代傳統火力發電。

    總結:新能源汽車對節能減排有決定性的貢獻,未來實現無限能源或綠色出行必然需要依靠這種技術。燃油動力汽車的技術升級則為“過渡”“緩衝”,是在電驅車尚無能力全面替代油動車之前的最後的努力。而真正為之付出努力與貢獻的還是各大車企的技術研發團隊,其次則是數億汽車使用者了,所以幾乎每臺車與每個人都是環保的參與者,都在為了讓這個世界變得更美好一些在努力。

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