低碳、環(huán)保、安全是引領(lǐng)近中期汽車技術(shù)發(fā)展的三大主題(一)

　　一個現(xiàn)代化的社會如果沒有汽車是不可思議的,汽車已滲透到現(xiàn)代社會活動的各個方面,從生產(chǎn)活動到日常生活,從體育競技到軍事活動,哪里都離不開汽車。現(xiàn)代人對汽車的追求可以說是如癡如醉,就像歌迷追求歌星、球迷追求球星、科學(xué)家追求新發(fā)現(xiàn)一樣。各汽車企業(yè)為此不斷推出新的車型,從性能到外觀,從藝術(shù)造型到內(nèi)部裝飾都精益求精,款式紛呈,就像時裝那樣吸引著現(xiàn)代人的購買欲。然而,現(xiàn)代汽車又給現(xiàn)代人帶來諸多困擾,市區(qū)的堵車和停車難、頻繁的交通事故、汽車廢氣和噪聲造成的環(huán)境污染，尤其是汽車排出的CO2氣體業(yè)已成為地球溫室效應(yīng)的主要元兇,這些均已成為現(xiàn)代汽車技術(shù)發(fā)展急需解決的難題。在可以預(yù)見的未來5～10年內(nèi)，無論是按重要度排序，還是按迫切程度來排序，筆者認為，低碳、環(huán)保、安全將是引領(lǐng)汽車技術(shù)發(fā)展的三大主題。

　　低碳

　　眾所周知，CO2氣體雖然對人體無害，但卻是地球溫室效應(yīng)的元兇。所謂溫室效應(yīng)是指天上的太陽光照射到地球表面，地表吸收了一部分紅外線，又把其余的紅外線反射到大氣層，大氣中的CO2吸收了這些紅外線，形成溫室效應(yīng)氣層，抑制了地球的散熱，致使地球大氣溫度日積月累地上升。如果這種氣溫上升得不到抑制，地球?qū)鞛?zāi)頻繁，冰川融化，海平面上升，洪水滔天，最終人類將面臨滅頂之災(zāi)。

　　于是，聯(lián)合國行動起來。1992年6月，在里約熱內(nèi)盧召開會議，通過氣候變化條約;1995年4月，在柏林締結(jié)《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(COP1);1997年12月，在日本京都通過了著名的《京都議定書》(COP3);2008年12月，在印尼巴厘島，通過了“巴厘島路線圖”(COP13)，構(gòu)筑了“后京都議定書”的框架;2009年12月，在哥本哈根，聯(lián)合國氣候變化大會第十五次締約方會議召開，雖然此次大會最終未達成約束性協(xié)議，但各國2020年前碳減排的量化目標已提上議程。

　　據(jù)數(shù)據(jù)測算，目前全球汽車的碳排放量已達到各種碳排放總量的25%。因此，對低碳汽車技術(shù)的研究開發(fā)業(yè)已成為未來5～10年內(nèi)汽車技術(shù)發(fā)展的首要任務(wù)。目前，無論是國際還是國內(nèi)，業(yè)界已形成共識，低碳汽車技術(shù)的研究開發(fā)主要圍繞以下兩個方面：

　　1.針對傳統(tǒng)燃油汽車的節(jié)能技術(shù)

　　據(jù)權(quán)威專家預(yù)測，在未來至少20年以內(nèi)，石油燃料仍將是汽車的主要燃料。初步預(yù)計，2020年傳統(tǒng)石油燃料在汽車燃料中的比重仍將占到60%或更高。因此，加快各種汽車節(jié)油技術(shù)及產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用依然是未來5～10年甚至更長時間內(nèi)降低汽車碳排放量的首要選擇。

　　根據(jù)技術(shù)成熟程度和推廣應(yīng)用的條件，以下節(jié)能技術(shù)或產(chǎn)品將可能是發(fā)展重點。

　　(1)發(fā)展小型乘用車。加快小型汽車的技術(shù)升級，提高其安全性、舒適性等，增加小型車的市場份額。

　　(2)發(fā)展柴油乘用車。盡可能增加柴油乘用車的市場份額，尤其是提高出租車、SUV與MPV的柴油車比例。

　　(3)發(fā)展高效汽油機技術(shù)。全面推廣多氣門技術(shù)、可變氣門技術(shù)的應(yīng)用，適度采用增壓和汽油直噴技術(shù)。

　　(4)發(fā)展混合動力技術(shù)。首先在乘用車上推廣使用具有怠速停車功能和起動電機/發(fā)電機一體化的輕度混合動力轎車技術(shù)，將其應(yīng)用到使用率較高的領(lǐng)域，如城市出租車;其次是在城市公交車輛上推廣應(yīng)用具有制動能量回收功能的混合動力，逐步擴大其應(yīng)用范圍。

　　(5)發(fā)展高效變速器技術(shù)。在乘用車上發(fā)展雙離合器自動換檔機械變速器(DCT)，在重型商用車上發(fā)展自動換檔機械變速器(AMT)。

　　(6)推廣使用瞬時油耗儀、低能耗車輪(含綠色輪胎)，加快輕量化(特別是發(fā)展應(yīng)用高強度鋼)等通用節(jié)能技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。

　　2.新能源汽車技術(shù)

　　毫無疑問，無論是從減少CO2排放方面講，還是從解決石油資源短缺方面講，尋找低碳排放或零碳排放的新能源都是未來5～10年甚至更長時間內(nèi)汽車技術(shù)發(fā)展的重點。目前，新能源汽車技術(shù)已成為國際汽車業(yè)界投資力度最大的研發(fā)項目。

　　新能源汽車按照其燃料種類和動力系統(tǒng)的不同可以分為：天然氣汽車、液化石油氣汽車、醇醚類燃料汽車、生物柴油汽車、合成燃料汽車以及具有新型動力系統(tǒng)的純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車。

　　在以上各種新能源汽車中，乙醇燃料、天然氣和液化石油氣汽車已經(jīng)十分成熟并獲得廣泛應(yīng)用，其中天然氣汽車在我國由于氣源來源有一定的保障，正處于高速發(fā)展的階段?；旌蟿恿ζ嚺c純電動汽車隨著動力電池技術(shù)的快速提高，在可靠性、安全性、實用性方面都取得突破性進展，在特定領(lǐng)域已得到推廣應(yīng)用。其他新能源技術(shù)或產(chǎn)品都處于研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化準備的前期階段，正是未來5～10年的攻克重點。

　　隨著技術(shù)的不斷被攻克，筆者預(yù)計，2020年前后，國際上30%以上的汽車將會采用混合動力驅(qū)動型式。這里要特別說明，混合動力是驅(qū)動形式，不是燃料形式。一般的混合動力汽車(發(fā)動機燒柴油或汽油)屬于節(jié)能汽車，不是新能源車，只有采用了天然氣、氫氣等才是。如果一個混合動力車燒的是天然氣，就既是節(jié)能汽車，也是新能源車。

　　從低碳、節(jié)能及環(huán)保的最終發(fā)展來看，電動汽車，尤其是其中的燃料電池汽車(如氫燃料電池汽車)、太陽能汽車等才是終極解決方案。

　　汽車使用電能本是內(nèi)燃機汽車出現(xiàn)前就有的事,現(xiàn)在作為未來汽車能源的發(fā)展主流提出來既是形勢的需要,也是當今的技術(shù)發(fā)展已提供了電動汽車超越內(nèi)燃機汽車的可能性。電能是一種二次能源,它可由水能、風能、太陽能、原子能等非化石燃料中獲得,不僅清潔,而且資源十分豐富。因此,從能源利用的角度看電動汽車的優(yōu)越性是無可爭辯的。此外,電動車屬于零污染汽車,不排放廢氣,噪聲也極低,加之操縱方便,使用維修方便,極具吸引力。

　　由此可以預(yù)判，各種型式的電動汽車將是未來5～10年新能源汽車產(chǎn)品研究發(fā)展的重點。

　　環(huán)保

　　如果從廣義環(huán)保概念上來講，盡管CO2氣體對人體無害，但其大量排出會造成溫室效應(yīng)，故上節(jié)的低碳及其減排技術(shù)也屬于環(huán)保之列。不過，本節(jié)的環(huán)保內(nèi)容主要針對傳統(tǒng)狹義環(huán)保概念，即針對傳統(tǒng)燃油汽車的降低有害氣體排放和降低噪聲污染。

　　1. 降低汽車有害氣體排放

　　隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展,汽車的生產(chǎn)量和保有量急劇增加,燃油汽車的有害氣體排放嚴重地危害著人類的健康。據(jù)研究,目前大氣中38.5%的一氧化碳(CO)、21.7%的碳氫化合物(HC)、87.6%的氮氧化物(NOx)、6.2%的二氧化硫(SO2)、32%的微粒物(PM)均來自汽車廢氣排放，這些氣體均對人體有毒害。而城市大氣中,61%的CO、87%的HC、55%的NOx均來自汽車廢氣排放。因此解決汽車排放對人類的危害,已成為世界各國汽車業(yè)多年來研究的最重要課題之一。

　　正因為如此，世界各國制定了限值不一的排放法規(guī)?？梢圆豢鋸埖卣f，正是排放法規(guī)的日益嚴格，促進了世界汽車技術(shù)、尤其是柴油機技術(shù)突飛猛進的發(fā)展。美、日、西歐等發(fā)達國家和地區(qū)，在汽車排放控制技術(shù)的研究與應(yīng)用方面，已遠遠走在我國的前列。如歐盟國家，早在2000年對柴油車就實行了歐3標準，相當于中國現(xiàn)在實行的排放標準，而歐洲2008年實行的歐5號標準，中國則要等到2013年才有可能實施。美國由于汽油價格便宜，目前轎車大多還是采用汽油機，但這并不意味著美國在柴油機技術(shù)開發(fā)上不愿意花力氣。事實上，與很多人的想象不一樣，美國的排放標準比同年代的歐洲標準要嚴格得多。美國今年開始實施的US EPA10超低排放標準，其排放限值約為2002年的1/9，是上世紀70年代的1/100。說得更通俗些，這意味著超低排放的發(fā)動機必須要達到這樣的要求，即排出的尾氣比吸進的空氣還要干凈。

　　為了實現(xiàn)上面目標，未來5～10年主要研發(fā)和應(yīng)用的排放控制技術(shù)有：

　　(1)后處理技術(shù)及相應(yīng)超高性能催化劑。要實現(xiàn)歐4及以上排放標準，采用后處理技術(shù)是惟一的選擇。對柴油機而言,迫切需要開發(fā)能與汽油機的清潔率相似的催化劑,尤其是開發(fā)高性能捕捉器、過濾器這樣的裝置來消除對人體健康有危害性的顆粒物質(zhì)。

　　(2)燃料的改良。為了開發(fā)高性能的催化劑,有必要把燃料中的硫含量(會大大降低催化劑的耐用性)降到接近零。

　　(3)繼續(xù)改進發(fā)動機燃燒控制技術(shù)。過去，大學(xué)實驗室已經(jīng)完成這方面高水平的研究工作,但汽車企業(yè)對這一領(lǐng)域的介入不多。由于控制技術(shù)中需要應(yīng)用尖端處理器,因此，今后院校與研究所必須繼續(xù)深入進行研究，企業(yè)應(yīng)積極配合。

        (未完待續(xù))