全面环保时代 盘点汽车领域节能新技术

随着可持续发展的观点被日益接受，绿色环保、节能减排等一系列与环境相关的名词也成为汽车厂商和消费者关注的重点，在汽车世界中，绿色、节能自然也是如今的主流发展方向。因此，小编就像大家介绍几种现在逐渐成为主流的环保节能新技术。

　　轻量化车身

　　汽车的轻量化工作在国际上越来越重视，纷纷在研究。欧洲铝协材料表明，汽车重量每降低100公斤，每百公里可节约0.6升燃油。大量使用铝合金的汽车，平均每辆汽车可降低重量300公斤(从1400公斤到1100公斤)，寿命期内排放可降低20%。由此可见，伴随轻量化而来的突出优点就是油耗显著降低。汽 车车身约占汽车总质量的30%，空载情况下，约70%的油耗用在车身质量上，必须要减轻自重以提高整车燃料经济性为目的。

　　另外，汽车对全球CO2和有害气体的排放，燃料资源和矿产资源的消费等影响很大。为了构建今后可持续发展的汽车社会，各汽车厂家将解决上述问题作为最重要的课题来研究。日本制定了2015年度消耗标准，乘用车的2010年度油耗标准平均降低29.2%。美国推出了每年4%的CAFE法规强 化方针。欧洲法规要求，2008/2009年的CO2排放目标140g/km，2012年乘用车单体目标平均130g/km。为了降低油耗，减少CO2排放，强烈要求提高发动机的效率，减少车辆行驶阻力，减轻汽车质量。所以，汽车的轻量化有助于汽车的“行驶、转弯、停车”三大基本性能的提高，并且对环保要求的降低油耗和减少CO2排放发挥重要作用。

　　但是，在传统观念中，同一级别的汽车越重越安全，这一观念甚至左右了消费者的购车习惯，认为车子轻就不安全。专家表示，汽车的重量与安全性没有必然联系。没有缓冲区的左右两侧，必须通过碰撞钢梁等刚性车身来提高安全性。而对于有缓冲区的前后部分，保险杠、发动机、行李箱的吸能更加重要。

　　事实上，车身轻量化就是采用现代设计方法和有效的手段对车身产品进行优化设计，或使用新型材料在确保车身综合性能指标的前提下，尽可能降低车身产品自身重量，以达到减重、降耗、环保、安全的综合目标。轻量化和小型化不同，它是指同一台车在同样尺寸或同一种车型在同样的汽缸容量的前提下重量的减轻。在减轻车身自身重量的情况下，既要保持车身原有的性能不受影响，又要保证车身行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性。一方面，车身轻量化与所用材密切相关。另一方面，优化结构设计也是实现车身轻量化的有效途径。

　　对车身结构进行优化设计：即改进结构、减少零部件数量、使部件薄壁化、中空化、小型化、复合化以及内饰、发动机及底盘等所有车身零 部件进行结构改进。

　　对车身零部件进行结构优化，在满足设计性能要求的前提下，以获得最轻结构设计。该方法主要优点是成本低且容易实现，尤其对于自重大、结构比较复杂的零件，这种方法有很大的应用空间。拓扑优化的过程是在一个设定的区域(设计区域)内，满足一定的边界条件(外载荷、特征频率等)的情况下，对材料进行重新分布，使设计获得预期的性能。

　　另一种方法是采用轻质的金属和非金属材料。这里主要是指高强度钢、铝合金、镁合金、钛合金、工程塑料，复合材料等。据报道目前在国内外车身上应用较多的轻量化材料主要有以下几大类：

　　第一，有色合金材料。

　　有色合金材料是车身轻量化中替代钢铁材料的主力。目前，在车身上使用越来越多的有色合金包括:铝合金、镁合金、铜合金、钛合金等，使用最广泛的是铝合金、镁合金。

　　第二，非金属材料。

　　用于车身的非金属材料有数十种产品，用量最大的当数塑料和复合材料。

　　塑料:与金属相比具有比重小、比强度高、耐腐蚀、能隔音隔热和吸收碰撞能量、易加工、成本低、 外观装饰性好等优点，且制作能耗低。为节能降耗、提高车速、改进外观和舒适性、降低成本。

　　复合材料:主要有碳纤维增强树脂基复合材料、有机纤维复合材料 等，具有密度小、比强度和比刚度较高、耐腐蚀、耐疲劳、易成型、易修复、节能、抗震、材料稠密性好等特点。

　　第三，高强度钢。

　　高强度钢在轻量化材料中，与铝合金、塑料相比，高强度钢具有价格低、弹性模量高、刚性好、耐冲击性好、抗疲劳强度高等特点，缺点是耐腐蚀性差。

　　最后是采用先进的制造工艺。使用基于新材料加工技术而成的轻量化结构用材，如具有轻质结构的承载式车身制造将采用诸如激光切割、激光焊接、液压成型、模压成型等新技术，连续挤压变截面型材、内高压成形（液压胀形）、半固态成形、金属基复合材料板、激光拼焊板成形等以达到轻量化目 的。主要包括：结构设计技术、材料科学技术及制造工艺技术。

　　目前在国内车市所销售的车型中，马自达睿翼2.0、马自达CX-7、奔驰全新E200/E260轿车、E260双门轿跑车、奥迪、兰博基尼MurcielagoLP640Roadster、海马M2、宾利欧陆Super-sport等均是以轻量化为主打卖点。

　　早在上世纪的1900年，保时捷汽车的创始人费迪南德.保时捷就研发了一款名为“Lohner-Porsche Mixte Hybrid”的混合动力车，成为人类历史上第一台混合动力汽车。在随后的几十年里，都先后有个人或制造商企图将混动技术运用在汽车上，不过后来由于成本和技术原因，很快被更方便更实用的燃油发动机所取代，最终没有大规模普及。而随着环境的逐步恶化以及石油资源的紧缺，混动汽车如今又再次获得关注，而且如今的技术已经足够成熟。

　　所谓混合动力汽车是指使用两种或两种以上能源作为驱动力的车辆，而这些能源可能来自包括内燃机、电动机、氢能源以及燃料电池等。目前市面上我们所能见到的混动汽车大多数采用内燃机和电动机的组合方式作为驱动力，能源来自汽油和电池，这种油电混合的车辆可以被简称为HEV。混动汽车比传统的内燃机汽车更加省油，燃油效率和经济性更高，并可以在必要时为发动机进行辅助。

　　混合动力汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。经过十多年的发展，混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机电机和变速箱一体化结构发展，即集成化混合动力总成系统。混合动力汽车是由电动马达作为发动机的辅助动力来驱动汽车的。

　　混合动力汽车的燃油经济性能较高，行驶性能优越，在起步、加速时，由于有电动马达的辅助，可以降低油耗。辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力，因此，车主可以享受更强劲的起步、加速，实现较高水平的燃油经济性。 虽然目前市场中有各种各样号称混合动力的车型，但其实每款车型的混动技术都各有区别，最终达到的节能效果也不同。从混动程度分类，主要可以分为轻度混动、中度混动、重度混动以及插电式混合动力几种。

　　轻度混合动力，有时也称微混，是指车辆拥有两种或以上的能源但只会用其中的一种能源进行驱动，其它则是用来供应车内电器运作或者是产生电力。严格意义上来说，轻混并不能算是混合动力系统，因为车辆只靠单一的动力行驶，其电力系统只起辅助作用，一般只包括自动启停和动能回收，由此可以在一定程度上提高车辆的能源使用效率。梅赛德斯奔驰旗下的Smart就开发了一套名为“mhd”的怠速熄火系统，该系统由皮带驱动的启动发电机取代了传统的发动机和发电机。这台发电机提供车载电力系统的同时，还能快速启动车辆的汽油引擎，目前已应用在Smart Fortwo mhd车型上。

　　中度混合动力指车辆在传统汽车基础上增加了一些混合动力硬件，从结构上来说也可称之为并联式油电混合系统但混动效果有限，一般只采用并联式系统的情况下具备一些启停控制和有限的发动机辅助或制动能量回收等功能。不过最重要的一点是，中度混合动力汽车无法完全脱离内燃机的驱动并完全依靠电力驱动。采用中度混合动力的车型包括本田思域混动版、本田Insight、CR-Z等。

　　重度混动，也称强混指车辆可以只依靠内燃机、只依靠电池或同时依靠内燃机和电池的组合来驱动车辆的前进，结构上也可称为混联式系统。此类车型一般通过电脑控制的传动装置切换传统内燃机、电池或同时驱动车辆的时机，混动汽车里大名鼎鼎的新一代丰田普锐斯就采用该系统，丰田称之为“双擎”技术。比普锐斯后来但却颇受欢迎的CT200h也采用了重度混动的方式，在纯电动模式下可以行驶2km，并可以在日常行驶中切换于汽油机和电动机之间。刚刚上市不久的第七代凯美瑞混动版也同样搭载了这套系统。

　　插电式混合动力汽车可以通过外部连接的电源进行充电，同时在电池满电的状态下具有一定的纯电动行驶能力，是重度混合动力车型的一种特殊形态。PHEV可以采用串联或并联的结构，主要的优势在于可以在短途旅程下完全脱离内燃机使用，在电池电量耗尽时再通过内燃机为车辆提供额外的动力使车辆有能力继续行驶。雪佛兰的Volt沃蓝达就属于这种类型的混动汽车，该车可以在纯电动模式下行驶80km，待电量耗倔可利用1.4L内燃机作为驱动力额外行驶490km。如果想要继续行驶，用户只需为车辆充电或加油即可。

　　能量回收技术（KERS）

　　动能回收系统（Kinetic Energy Recovery Systems），缩写为KERS，是一个现在逐渐开始在很多车辆上装载的新的装置。它曾经在一级方程式赛车这样的世界顶级赛车上出现，但在量产车中普及却是从混合动力汽车开始的。

　　动能回收系统，顾名思义，就是把一些多余的、可能会被白白浪费掉的能量收集起来。这些多余的能量从哪里来呢？主要就是从我们刹车时获取。大家知道根据能量守恒定律，在车辆行驶过程要减速，当我们踩下刹车踏板，车辆前进的动能就会转化为刹车盘和刹车片上的热能。正常情况下，这些热能会全部白白浪费掉（所以越高性能的刹车系统越讲究散热）。而动能回收系统，就是要把这些热能收集起来，并重新转化为动能使用的一个装置。

　　能量在回收之后，必然需要一个存储的介质。现在的动能回收系统中少数使用飞轮等机械装置来储存能量，其余大部分都使用电池来存储收集回来的能量。由于油电混合动力汽车需要电力驱动，而且自身就带有大电池，所以动能回收系统所储存的回收能量可以方便地储存，而且可以直接作为动力使用，这也使得动能回收系统已经成为了现在油电混合动力汽车的“标准装备”。

　　但是近一两年，越来越多的传统动力汽车也开始装备动能回收系统。由于技术和成本所限，现在的大部分传统动力汽车上，其动能回收系统所储存的能量还不能直接作为驱动力输出，一般是为空调、音响等系统提供电力，减少发电机和主蓄电池的负荷，从而也达到了减少燃油消耗和降低尾气排放量的目的。

　　现在宝马、奥迪旗下的一些车型已经装备了动能回收系统。宝马最新的BMW Efficient Dynamics系统中，动能回收系统就是一个非常重要的部分。目前宝马7系、5系GT、新5系以及新3系等大家熟悉的车型上都已经有动能回收系统，在这些车型的仪表上，还会有动能回收系统的工作状态显示，很有科技感。

　　对于车主们来说，动能回收系统最大的好处是什么呢？当然就是省油。它为车辆提供了“额外”的能量，而且是在我们不知不觉中。另外直到目前，还没有厂家把这套系统作为需要付费的选装件，而都是作为原装配备装车。因此在我们购车的时候，可以注意一下哪些车型有装备这种先进的装置。要知道，未来动能回收系统的普及率必然越来越高。

　　START&STOP技术，又称为自动启停装置。自动启停的核心就在于自动控制熄火和启动，同时实现减少不必要的燃油消耗，降低排放提高燃油经济性。这项功能主要适应于城市交通中等待信号灯或是堵车时，能够尽量降低发动机怠速空转时间，并且在发动机熄火后其电源能取代皮带轮对发动机冷却风扇及车内空调提供运转动力。

　　有些人是从Smart开始知道自动启停功能；有些人是从雪铁龙C2（国外版）上知道这项技术；有些人或许还不知道有这项技术，认为这是新生事物。但其实这项技术早在上世纪七十年代中就已经出现。

　　当时丰田在皇冠轿车上对这一技术进行过实用性测试，只要车辆停稳后1.5秒，发动机就会自动断油熄火，而这也成为日后自动启停发展的理论及设计雏形。这台皇冠在东京的城市交通中进行了长时间的测试，证明这一技术能带来10%左右的节油效果。

　　而在此之后，大众、菲亚特、雪铁龙等众多品牌都开始涉足这一技术，但直到2006年自动启停功能才开始了普及之路，究其原因是欧盟日益严苛法规限制，让众多汽车企业不得不想办法节能减排。目前来看很多欧美发达国家长时间停车不熄火会受到处罚，在离我们最近的香港特别行政区也已通过相关法案，规定停车怠速超过3分钟，将罚款320港元。

　　频繁启动对发动机是否会产生不必要的损耗、增加更多的油耗。从理论上说，假设在1分钟内不断的启动、熄火，油耗一定会高于正常怠速，但是在一分钟内熄火启动一次，油耗一定是低于怠速的油耗。

　　发动机热启动的燃油消耗量是正常怠速消耗量的1.5倍，发动机冷启动比热启动的消耗量要再高出0.5倍。以此得出理论数据为：怠速油耗2升/小时，折算下来怠速10秒钟消耗5.5毫升，启动一次（5秒）的油耗为4.125毫升，也就是说哪怕之熄火10秒钟你就赚了。按一个红绿灯平均等候60秒算，刨去启动的燃油消耗，12个红灯就能节省一听可乐（355ml）的燃油。

　　小结：

　　在欧盟地区，明年将有超过半数的新上市车型将采用以上所提到的新型环保技术，相信中国也会跟随这一发展趋势。节能减排当然是件好事，即便不以省钱为目的，也应该为子孙后代的生存环境着想。但毕竟光靠这一个功能，作用是有限的，省油的关键还在于良好的驾驶习惯和心态。 

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