汽车节能技术的发展戴泽翰资环学院08植保微生物1班 200830200508摘要:能源是人类赖以生存和发展的物质基础。

随着汽车工业的高速发展,巨大的市场需求与严峻的能源环境约束之间的矛盾异常尖锐。

发展节能环保汽车,促进能源转型与实现产业振兴势在必行。

本文从混合动力和轻量化两方面阐述了目前汽车的主要节能技术。

通过有效的节能技术研究可以大大降低汽车的能耗,减少汽车工业的能源压力。

关键词:汽车; 混合动力; 轻量化；节能技术第二次工业革命后，随着内燃机的发明和使用，汽车产业得到了极大的发展。

时至今天，汽车已经成为了我们生活、社会生产中不可缺少的一部分。

但自20世纪70年代以来，以第一次石油危机为标志，汽车行业的发展被越发减少的石油产储量所制约，再加上温室气体使全球变暖的共识，和环境保护的呼声越来越高，汽车节能成为了每一个汽车制造商在设计汽车时不得不考虑的因素。

由此，汽车节能技术应运而生。

汽车节能技术，严格来说，不是一种技术，是多种技术的统称，包含发动机节能技术、轻量化技术等。

但当今汽车往往采用复合节能方案来实现最大化的能源节约，因此在本文将各项技术均归于一类，对各项主流的节能技术未来发展进行展望。

1电动取代混合——混动发展的必然趋势混合动力，是眼下获得可靠、廉价新能源前的缓兵之计。

现在，混合动力车已经发展到相当程度。

市面上相当一部分车型都配有混合动力发动机，较为成熟的有Toyota Prius上的油电混合系统、Honda的i-vtec Hybrid以及Ford EcoBoost GTDI等。

作为混动领域的翘楚，Toyota Prius百公里油耗更是达到了夸张的4.7L。

混动的发展趋势是电动部分的比例占全动力输出越来越大的部分，最终将完全取代内燃发动机。

与“quattro”趋势四驱一样，Audi的e-tron电动车已经成为了其品牌另外一个技术标志。

2009年法兰克福车展，2010年日内瓦车展，再到今年奥迪的科技展示日，e-tron 系列的车已经发展得越来越成熟。

那今年展示的A3 e-tron来说，百公里加速11.2s，最高速度145km/h，以及140公里的NEFZ（欧洲驾驶循环标准）续航里程，它已经成为了最近现实的电动车。

但要令全民全电动成为现实，我们要做得更多。

首先是电池容量的增大和生产成本降低问题的突破。

荷质比很高的锂电池是现今纯电动车应用最多的电池。

美国电动超跑Tesla Roadster，全球第一款量产版电动跑车，采用的就是锂电池作动力输出系统，最早的Tesla搭载了6831颗笔记本锂电池，百公里加速3.9s,最高时速可达125 mile（208.3 km），EPA续航里程244 mile（406 km）。

一个家用220V，70A借口，就可以在3.5小时内从满电池，耗电相当于手提电脑充电量。

近年来出现了一种新形式的电动力解决方案：超级电容器。

简单地说，超级电容器是一种双电层电化学电容器。

与传统的通过电极介质极化来存储电荷的静电电容器不同，电化学电容器充电时可产生两个电容：在电极/溶液界面处通过电子和离子或偶极子的定向排列所产生的双电层电容。

与锂电池相比，它有着更高的电容量(0. 1~50000 F)，更高的功率密度，漏电极小,电压保持时间长。

充放电效率高，具有超长自身寿命和循环寿命，无材料降解问题，温度范围宽（-40℃~+70℃，一般电池是-20℃~+60℃）。

且免维护,环境友善。

由于它不是化学电池，而是一种固体状态的能量储存系统，不会出现锂电池那种过热甚至爆炸的危险，没有安全隐患。

虽然现在超级电容器技术还不完善，其余这些优点，超级电容器定会成为未来电动力的主体，让锂电池走向末路。

燃料电池，尤其是像甲醇、乙醇、甲烷等能有机合成的燃料，是另一种能源解决方案。

相比于氢动力、超级电容等遥远的技术，燃料电池是现在更靠谱更现实，现实中也开始应用的技术。

乙醇混合动力已经在我国某些地区的公交系统使用，甚至出现了全乙醇动力。

燃料电池有着不会出现性能衰减、环境友好、无爆炸起火危险等特点。

燃料电池正在成为锂离子电池的补充， 10年之后，燃料电池很有可能替代锂离子电池。

另外，这些燃料是可循环再生的，像甲烷，可由一系列厌氧菌如产甲烷菌（Methanogenus）通过厌氧条件下的发酵获得。

同样乙醇也是可以通过乙醇发酵获得，现今我国部分城市的乙醇燃料多为玉米发酵产出。

但是乙醇从发酵混合液廉价提纯的难关还没解决，而甲烷，加压运输的成本和安全性亦有待解决。

对于我这个微生物专业的人来说，我曾对微生物在燃料电池上的应用抱有很美好的幻想：制造出一台搭载微生物动力装置的汽车。

这种动力装置实际上是一个布满电极的培养箱。

电子控制培养箱精准地控制工程菌株的生长条件，诸如温度、pH、氧浓度等，使其行使通过基因工程增强了的放电职能，提供源源不断的动力。

之所以说其是幻想，是因为随着专业知识的加深，我发现这个想法很难实行，几乎是不可以实现的。

首先，任何形式的生物电流都是很微小的，要使到微生物发出的电能满足驱动一辆载具的要求，其所需的每单位菌数发电量势必会将微生物杀死。

而且根本没有嗜电的极端环境微生物。

要么就使用更大量的菌，但是这样动力装置要做得很大，还要提供给培养箱能量。

尽管这样，微生物还是可以通过两种方法间接为汽车提供动力。

一是发酵产燃料，如前所述。

二为发电，供电给车载电池，但是不搭载在汽车上。

2011年5月，美国国家科学院院刊上刊登了一份的关于新发现发电微生物菌种的研究报告。

研究人员发现了一种沙雷菌(Shewanella oneidensis)，无氧条件下为避免电力积累会释放出电荷。

如果它们出现电荷阻塞，一切就会停止。

据此，将来我们有了一种新的生物发电的方案，而且十分洁净。

2轻量化，更轻，更快经过多年的空气动力学研究，汽车的动力学造型已经非常成熟，现今的主流车型空阻系数一般都低于0.4。

于是汽车制造商都开始在减少车重上下功夫。

减少车重对于降低油耗的效果是很明显的，减少10%车重，油耗降低6~8%。

因此，给汽车瘦身是制造商不得不重视的问题。

提到轻量化，就不能不提新材料的使用。

自汽车诞生以来，车身经历木质、木铁混合、钢铝混合、铝美合金几个阶段，虽然铝美合金技术仍未能普及。

现在新的符合材料出现了：FRP。

FRP是镁铝合金与碳纤维复合材料。

以新奥迪A6的车柱为例，就是一个上钢下铝的复合材料。

奥迪称其镁铝合金与碳纤维复合材料含14种元素。

同时，第三代材料，碳纤维塑料正在研发。

更新更轻的材料挖掘是很重要的，但是对于同样的材料，特殊的加工制造出的具特殊结构能使材料密度减低。

据此，复合材料空间框架技术应运而生。

奥迪的ASF就是这类技术的代表。

通过热压成型钢加结构黏合剂使材料以更轻盈的结构偶联。

3其他设想以上两种节能技术，是两种常规的节能技术。

以下是我对于未来节能方案的一些新设想。

3.1发动机电子控制的节能技术发动机在一定转速下是最省油的。

因此可以设计一种发动机电子控制装置，启用省油功能后，改电子装置根据传感器的数据，根据档位，判定要将发动机控制在什么范围的转速，实现真正的经济节油。

3.2旨在减少内循环阻力的汽车布局与造型设计方案现今设计师在设计车辆时，总是只考虑到车身的空气阻力。

气流流经车体内各结构的循环阻力一般认为难以消除。

我认为把内循环阻力去除问题的设计方案还是存在的，使内部构件形状变圆滑可能难以实行，但加入圆滑包裹使气流平顺流过还是可以实行的。

比如，在车底中部加入一个贯通车尾的机构，牺牲一个后座，贯穿的风可以大大削弱车尾的涡流效应，同时升力降低，行车阻力大大降低。

3.3废气能量吸收与利用废气是带有能量的，可以加以利用。

涡轮增压就是个很好的例子。

除此外，我想废气还能有更大用处，利用其能量发电，在排气装置假装热发电装置等。

3.4组合式轮胎汽车轻量化往往忽视了对轮胎的改进。

轮胎充气、更换麻烦，且使用大量的橡胶，十分笨重。

橡胶轮胎发明的目的是代替木材等刚性结构吸收振动，提高行车舒适性。

其辐条与轮胎可以用其他新材料代替，以特殊的结构组装而成。

轮胎由不同固件组成，可以人为拆卸，拆卸后可以装在一个小盒子里，方便携带；胎面磨损了，可以方便地更换。

3.5全车部件的热发电集成全车集成热发电装置。

座椅等人可以接触的位置加装感应充电装置，车身、车玻璃集成太阳能装置,排气管加装尾气动热能发电装置等。

4总结能源是人类赖以生存和发展的物质基础。

随着汽车工业的高速发展,巨大的市场需求与严峻的能源环境约束之间的矛盾异常尖锐。

发展节能环保汽车,促进能源转型与实现产业振兴势在必行。

随着社会对汽车节能减排意识的不断增强,汽车产品的能耗水平已经受到越来越严格的限制,“能效门槛”正在不断提高,各种汽车节能技术和管理手段必将不断涌现。

通过有效的节能技术研究可以大大降低汽车的能耗,减少汽车工业的能源压力。

汽车作为一个节能减排的重点项目来拉动国家经济增长和增加国际民生。

汽车的节能减排措施是通过寻求新的替代能源以及改变机车本身结构等方面入手,但同时同时从国家政策层面加强政治引导来改变汽车企业以及汽车使用者对汽车类型的认知意识。

但汽车的节能减排并不是一朝一夕就可完成的,必须要作为一个长期努力的方向进行下去。

参考文献张金柱.丰田Prius轿车的先进技术[J]. 汽车维修. 2006(1): 4-6.Kelty K. the battery technogy under the wheel[J]. 2011.5张亮.奥迪纯电动技术标志:e-tron[J]. 汽车维修. 2011(1): 4-6.刘小军，卢永周.超级电容器综述[J]. 西安文理学院学报(自然科学版). 2011(2): 69-73.黎明京.能称的高科技[J].汽车之友.2011(7):106-109.。