汽車節(jié)能及我國近期發(fā)展重點(diǎn)分析(一)

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，石油消費(fèi)量和進(jìn)口量日益增長。據(jù)中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會年初統(tǒng)計(jì)顯示，2008年我國原油表觀消費(fèi)量為3.65億噸，同比增長5.8％。在不考慮庫存的情況下，表觀消費(fèi)量是產(chǎn)量和進(jìn)口量的總和，08年我國生產(chǎn)原油近1.9億噸，同比增長2.3％，為近三年來的最高增幅；而同期我國進(jìn)口原油1.79億噸，同比增長9.6％，顯然遠(yuǎn)高于產(chǎn)量增幅。與此同時，08年包括汽油、柴油和煤油在內(nèi)的成品油凈進(jìn)口量達(dá)1471萬噸，同比大增107.4％。其中，汽油進(jìn)口199萬噸，比上年增長近7倍；柴油進(jìn)口625萬噸，比上年增長近2倍；煤油進(jìn)口也同比增長了23.5％，達(dá)648萬噸。 2008年，原油對外依存度同比上升1.79個百分點(diǎn)，達(dá)到48％，考慮到成品油大量進(jìn)口的因素，我國石油實(shí)際對外依存度已接近51％。目前，中國已成為僅次于美國的第二大石油消費(fèi)國，石油供應(yīng)安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

　　隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車已經(jīng)成為帶動石油消耗的主要領(lǐng)域。2008年，我國汽車銷量為938萬輛，同比增長6.7%；同年，我國民用汽車保有量達(dá)到6467萬輛（包括三輪汽車和低速貨車1492萬輛），增幅為13.5%。由于汽車保有量的持續(xù)增加，車用能源的消耗占整個石油消耗量的比重日益加大。專家估計(jì)，2008年我國車用燃油（汽油和柴油）的消耗量占總石油消耗的比例已從2000年的17.8%增長到33%左右，已接近三分之一。

　　目前汽油仍然是車用燃料消耗的主流，據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2000年至2006年，我國汽車消耗汽油量從3554萬噸增加到4834萬噸，其在汽油總消耗中的比例一直維持在86%以上，成為汽油消耗的絕對主力。與此同時，隨著大型車輛柴油化比例的提高，車用柴油的消耗量和占柴油總消耗的比例也都在增加，2006年的車用柴油消耗量達(dá)到2809萬噸，占柴油消耗總量的24.1%，與2000年的20.5%相比，增加了3.7個百分點(diǎn)。但是，仍然有75%的柴油沒有使用在車用能源中，這為車用能源的柴油化提供了可能。

　　在我國車用燃料消耗中，商用車是燃料消耗的主力，而以轎車為主的乘用車所消耗的燃料近幾年呈現(xiàn)快速增加的趨勢。相關(guān)研究表明，2005年我國汽車3160萬輛保有量中，乘用車為1919萬輛，貨車為956萬輛，客車為214萬輛，其它車輛71萬輛，前三種車輛各自所占的比例分別為61%、30%、7%。但在2005年的汽車燃料消耗（8343萬噸）中，乘用車消耗2536萬噸，占30.40%，貨車消耗4013萬噸，占48.10%，客車消耗1794萬噸，占21.50%。因此在我國，近期主要的燃料消耗來自于包括貨車和客車在內(nèi)的商用車，占70%。但由于近幾年我國乘用車增長幅度遠(yuǎn)高于平均汽車數(shù)量增長幅度，導(dǎo)致乘用車燃料消耗的增長幅度不斷升高，并且預(yù)計(jì)這一趨勢將持續(xù)數(shù)十年（如圖1）。由于在相當(dāng)長的一段時期內(nèi)，汽車能源仍將以石油為主，不斷增長的能源需求以及帶來的污染和溫室效應(yīng)，已經(jīng)成為制約汽車工業(yè)發(fā)展的瓶頸。乘用車和商用車都將面臨同等重要的節(jié)能減排任務(wù)。

　　注：2005年數(shù)據(jù)來源：國家信息中心；2010～2020年數(shù)據(jù)為預(yù)測

　　圖1：2005～2020年我國分車型燃料消耗現(xiàn)狀及預(yù)測

　　1 　影響汽車油耗的主要因素

　　1.1 發(fā)動機(jī)對汽車油耗的影響

　　（1） 發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)

　　發(fā)動機(jī)的油耗對汽車的油耗有決定性的影響，而發(fā)動機(jī)的油耗決定于發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)。發(fā)動機(jī)的壓縮比高、有完善的供油系統(tǒng)及合理的燃燒室形狀，采用電子點(diǎn)火系統(tǒng)等都能降低發(fā)動機(jī)的比油耗。

　?。?） 發(fā)動機(jī)的種類.

　　柴油機(jī)由于壓縮比比汽油機(jī)要高得多，因此柴油機(jī)比汽油機(jī)的油耗要低得多。試驗(yàn)和使用證明，一般裝備柴油發(fā)動機(jī)的轎車比裝備汽油發(fā)動機(jī)的轎車節(jié)油18%左右，柴油發(fā)動機(jī)卡車比汽油發(fā)動機(jī)卡車節(jié)油30%左右。目前世界各國正在積極推行輕型商用車和轎車的柴油化進(jìn)程，在總質(zhì)量為2t～5t的輕卡中，德國有95%左右已用柴油機(jī)，日本約為90%。

　?。?） 發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率

　　發(fā)動機(jī)負(fù)荷率通常是指發(fā)動機(jī)阻力矩大小。發(fā)動機(jī)克服阻力矩必須消耗燃油，增加負(fù)荷率就意味著增加發(fā)動機(jī)每工作循環(huán)的供油量，目前無論是汽油機(jī)還是柴油機(jī)均通過電控技術(shù)控制噴油量，因此把噴油量最大即標(biāo)定功率位置時稱為發(fā)動機(jī)的全負(fù)荷，小于標(biāo)定功率位置時，稱為部分負(fù)荷。在汽車上，當(dāng)加速踏板踩到底時，發(fā)動機(jī)為全負(fù)荷；加速踏板部分踩下時發(fā)動機(jī)為部分負(fù)荷。發(fā)動機(jī)的比油耗隨發(fā)動機(jī)的負(fù)荷變化而變化。在負(fù)荷率約為80%～90%時比油耗最低，低負(fù)荷和全負(fù)荷時比油耗都將增加。當(dāng)汽車在平路上以常用速度行駛時，發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率為20%左右，發(fā)動機(jī)在比油耗較高的范圍內(nèi)工作。因此為了節(jié)約燃油，在行駛條件許可的情況下，不必追求裝備大功率的發(fā)動機(jī)以增加負(fù)荷率。

　　1.2　 整車結(jié)構(gòu)

　　(1) 傳動系

　　汽車傳動系效率越高，傳遞動力的過程中能量損失越小，汽車的油耗就越低。目前機(jī)械齒輪變速器要比液力自動變速器的傳動效率高，因此自動變速器的汽車雖然駕駛方便，但汽車油耗要高，這是機(jī)械齒輪變速器沒有被自動變速器完全取代的主要原因。對于機(jī)械齒輪變速器，其擋位設(shè)置增多，能增加發(fā)動機(jī)處于經(jīng)濟(jì)工況下工作的機(jī)會，有利于提高汽車油耗。因此，近年來轎車手動變速器已基本上采用5擋，也有采用6擋的。大多數(shù)貨車有采用更多擋位的趨勢，如裝載質(zhì)量為4t的五十鈴貨車裝用了7擋變速器。由專職駕駛員駕駛的重型汽車和牽引車，為了改善動力性和經(jīng)濟(jì)性，變速器的擋位可多至10個～16個。但不能為了提高性能而過多地增加有級式變速器的擋數(shù)，因?yàn)檫@將使傳動系過于復(fù)雜，而且也不便于操作選用。

　　AMT(機(jī)械式自動變速器)、DCT(雙離合器式自動變速器)技術(shù)的出現(xiàn)，徹底改變了自動變速器效率不高的缺點(diǎn)。AMT、DCT不僅承接了MT機(jī)械傳動的高效率，又在操作上實(shí)現(xiàn)了自動化，因此AMT、DCT成為高效變速器技術(shù)的代表。
　　(2) 汽車的總質(zhì)量

　　汽車總質(zhì)量影響到汽車的滾動阻力、坡度阻力和加速阻力，對汽車的油耗影響很大。據(jù)美國通用進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)表明，整車質(zhì)量為1360kg的汽車，當(dāng)汽車總質(zhì)量減少10%，油耗降低8.8%。因此，在汽車上廣泛采用輕質(zhì)材料，減輕汽車自重，是提高汽車油耗的一個主要方向。

　　(3) 汽車的外形

　　為克服空氣阻力而消耗的發(fā)動機(jī)功率與汽車行駛速度的3次方成正比。汽車速度不高時，空氣阻力對汽車的燃油消耗不大，但當(dāng)車速超過5km/h，空氣阻力對汽車油耗的影響逐步明顯。減少空氣阻力主要是通過減少汽車的空氣阻力系數(shù)來實(shí)現(xiàn)，汽車制造廠通過整車的風(fēng)洞試驗(yàn)研究使汽車外形接近最優(yōu)化。

　　(4) 輪胎

　　輪胎結(jié)構(gòu)對滾動阻力影響很大，改善輪胎的結(jié)構(gòu)，可以減少汽車的油耗。目前降低滾動阻力的最好辦法是使用子午線輪胎。子午線輪胎與普通斜交輪胎相比，滾動阻力一般下降20%～30%。另外，輪胎的花紋及胎壓對汽車的油耗都有較大的影響。

　　1.3　汽車的使用

　　(1) 行駛車速

　　通過無數(shù)次對汽車等速百公里燃油消耗量試驗(yàn)曲線研究可知，汽車在接近于低速的中等車速行駛時燃油消耗量最低；高速時隨車速的增加百公里燃油消耗量迅速加大。這是因?yàn)楦咚傩旭倳r，雖然發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率較高，但汽車的行駛阻力增加很多而導(dǎo)致百公里燃油消耗量增加的緣故。

　?。?）擋位選擇

　　在一定道路上，汽車用不同的擋位行駛，燃油消耗量是不一樣的。顯然，在同一道路條件與車速下，雖然發(fā)動機(jī)發(fā)出的功率相同，但擋位越低，后備功率越大，發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量越大，而使用高擋時的情況則相反。

　?。?）掛車的應(yīng)用

　　運(yùn)輸企業(yè)中普遍拖帶掛車。這是為了提高運(yùn)輸生產(chǎn)率和降低成本，包括降低燃油消耗量的一項(xiàng)有效措施。應(yīng)注意，拖帶掛車后，雖然汽車總的燃油消耗量增加了，但以100t.km計(jì)的油耗卻下降了，即分?jǐn)偟矫繃嵷浳锷系挠秃南陆盗?。拖帶掛車后?jié)省燃油的原因有兩個：一是帶掛車后，行駛阻力雖增加，但發(fā)動機(jī)負(fù)荷率提高，使燃油消耗下降；另一個原因是汽車列車的質(zhì)量利用系數(shù)(即裝載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量之比)較大。

　?。?）正確地保養(yǎng)與調(diào)整

　　汽車的調(diào)整與保養(yǎng)會影響到發(fā)動機(jī)的性能與汽車行駛阻力，所以對百公里油耗有相當(dāng)影響。例如，一般駕駛員常用滑行距離來檢查底盤的技術(shù)狀況。當(dāng)汽車的前輪定位正確，制動器摩擦片與制動鼓有正常的間隙，輪胎氣壓正常，各相對運(yùn)動零部件滑磨表面光潔、間隙恰當(dāng)并有充分的潤滑油時，底盤的行駛阻力減小，滑行距離便大大增加。阻力較小的裝載質(zhì)量為2.5t的汽車，在良好水平道路上以30km/h的車速開始摘擋滑行，滑行距離應(yīng)達(dá)200m～250m。當(dāng)滑行距離由200m增至250m時，油耗可降低7%。

　　美國佐爾頓研究中心為了研究汽車保養(yǎng)對油耗的影響，曾在室內(nèi)汽車測功器上，按ECE熱起動循環(huán)做了不少工作。其中一個試驗(yàn)是在Vauxhall Victor轎車上進(jìn)行的，試驗(yàn)中故意制造出制動過緊、分電器真空提前失效、離心提前失靈、混合氣濃度不正常等故障，然后測定循環(huán)油耗，結(jié)果顯示，由于技術(shù)狀況不正常，該轎車油耗由14.6L/100km增至23.7L/100km。

（未完待續(xù)）