基于環(huán)境問題汽車技術發(fā)展趨勢研究

1、基于環(huán)境問題汽車技術發(fā)展趨勢研究摘要：據(jù)統(tǒng)計資料顯示，近年來日本運輸部門的排放量仍居高不下，其中源自汽車的排放量約占總量的。因此，汽車仍是的主要排放源之一。世界各國也一直在完善與收緊相關法規(guī)限值，以此卓有成效地改善汽車廢氣排放并降低燃油耗。著重分析了日本國內(nèi)制定的廢氣排放與燃油耗相關法規(guī)及政策的發(fā)展趨勢。針對當前的環(huán)保問題，介紹了近年來在日本汽車市場出售的新車型，并闡述了改善燃油耗與降低排放的技術發(fā)展趨勢。 關鍵詞：環(huán)境保護；汽車技術；排放法規(guī)；燃油耗標準；發(fā)展趨勢 時下，汽車與環(huán)境問題已成為社會各界密切關注的焦點，本文論述了最近一年來日本國內(nèi)汽車行業(yè)所達到環(huán)保標準的現(xiàn)狀，并闡述了廢氣排放法規(guī)

2、與燃油耗法規(guī)的整體情況。同時，以年上市銷售的部分新車型（包括部分經(jīng)技術改良后的車型）為例，本文論述了與環(huán)境性能密切相關的汽車新技術發(fā)展趨勢。 概況 縱觀年的大氣污染狀況，考慮到與密切相關的環(huán)境標準，普通測試點的達標率為，汽車廢氣排放測試點（自行排放測試點）達標率為（年的普通測試點達標率為，自行排放測試點達標率為）。就懸浮顆粒物質(zhì)（柴油機顆粒，）方面而言，普通測試點達標率為，自行排放測試點為，年的普通測試點、自行排放測試點達標率均為。近年來，日本國內(nèi)汽車廢氣排放年平均質(zhì)量濃度也都呈遞減趨勢（圖示出了及濃度的年平均值）。源自汽車的污染排放指標正在逐年降低，汽車被稱為“污染源”的狀況將不復存在。的環(huán)

3、保標準達標率為。在個有效測試點中，只有東京都大田區(qū)松原橋的個測試點的數(shù)據(jù)未達到標準。日本政府通過對局部道路狀況及車流的控制，使空氣污染情況取得了有效控制?？紤]到及的環(huán)保標準達標率較低的情況，以柴油機排放顆粒（）為例，普通測試點達標率為，自行排放測試點的達標率為（年普通測試點的達標率為，自行排放測試點的達標率為），整體呈現(xiàn)出持續(xù)改善的趨勢。就日本北部九州地區(qū)及四國地區(qū)的瀨戶內(nèi)海地域的普通測試點為例，仍存在環(huán)保標準達標率較低的地區(qū)（圖）。另外，以光化學氧化劑（）為例，普通測試點、自行排放測試點的環(huán)保標準達標率均為，這種狀況目前仍亟待改善。另一方面，由于與的生成密切相關，因而日本國內(nèi)進一步強化了及碳

4、氫化合物（）的法規(guī)標準，雖然在上述領域已取得一定成效，但在整體上仍未得以顯著改善，依然有進一步提升的空間。從年起，日本國內(nèi)廢氣排放法規(guī)中的試驗循環(huán)由工況調(diào)整為全球統(tǒng)一輕型車試驗循環(huán)（）工況，汽油車、液化石油氣（）汽車要達到與工況下的相近水平。從年月開始，以重型汽車為研究對象，引進了先進的車載故障診斷（）系統(tǒng)，并逐步擴大了其應用范圍。此外，據(jù)年月公布的消息稱，自年月起，日本國內(nèi)將對汽油車執(zhí)行排放的相關法規(guī)。為了對汽車交通噪聲狀況進行評估，調(diào)查對象約為戶住戶，并在以下時段實施噪聲評價：白天（），夜晚（），其中有某個時段產(chǎn)生的噪聲超過了環(huán)保標準的居民住戶數(shù)量為戶（占比），與年的數(shù)據(jù)處于同等水平。另一

5、方面，年度由日本國內(nèi)交通運輸系統(tǒng)所排放的總量為，相比上一年約減少。源于汽車的排放量約占總量的，故目前汽車仍為的主要排放源。源自汽車的排放量相比年的峰值排放量降低約，與貨物運輸密切相關的排放量仍在繼續(xù)減少中。此外，與年相比，除私家車以外的客車排放量也得以大幅減少（表）?？烧J為，專用汽車中的混合動力汽車已在逐漸普及，并且已取得一定成果，該態(tài)勢目前仍會持續(xù)下去。近年來，美國方面也快速推進了針對汽車燃油耗與排放的改善進程。年美國企業(yè)的平均燃油耗為。世界各國的汽車燃油耗標準及排放法規(guī)的強化已初見成效?？紤]到燃油耗標準與排放有直接聯(lián)系，相關科研人員根據(jù)年月的標準進行歸納，于年月日規(guī)定了年重型汽車的燃油耗標

6、準。就年燃油耗標準限值而言，在進一步削減能源消耗的形勢下，電動汽車（）及插電式混合動力汽車（）的推廣應用將成為該領域的關鍵技術。由于燃油耗標準與稅制政策等因素密切相關，針對及的評價方法將對其今后的普及工作與能量轉(zhuǎn)換流程產(chǎn)生一定影響，針對該領域的研究方向也逐漸引起科研人員的關注。從近年的汽車燃油耗發(fā)展趨勢來看，改善燃油耗的技術已被世界各國廣泛采用，進一步改善燃油耗的趨勢仍在繼續(xù)。目前，汽車的混合動力化進程已取得一定成果。在內(nèi)燃機領域，除了日產(chǎn)汽車公司向國外市場投放了可變壓縮比發(fā)動機之外，由馬自達公司推出的采用高效燃燒控制技術的機型同樣也已投放市場。另一方面，主動采納這類技術的企業(yè)并不多，車用內(nèi)燃

7、機技術的進展并不顯著。近年來以車型的升級換代為契機，燃油耗居高不下的情況依然普遍存在。每當先進技術得以投入使用，就會在一定程度上改善燃油耗限值。究其原因，總體上有如下點：（）由于安全設備實現(xiàn)了標準化應用，車輛自重有所增加；（）自年以后，對于滿足年燃油耗標準的企業(yè)而言，通過企業(yè)平均燃油耗標準（）而進一步改善燃油耗的效果并不顯著，致使部分車型的燃油經(jīng)濟性反而惡化；（）由于車輛其他性能的提升，致使燃油耗同樣有所惡化。由此出發(fā)，充分優(yōu)化發(fā)動機及動力總成，并采用其他相關先進技術，逐步達到了改善汽車燃油耗的目的。 車輛環(huán)保技術的發(fā)展情況 下文以年度投放至日本國內(nèi)市場的車型為例，研究汽車燃油耗及廢氣排放的優(yōu)

8、化技術。燃油消耗量等參數(shù)及其圖表等數(shù)據(jù)，充分參考了企業(yè)資料、商品目錄及項目記錄。年月，斯巴魯公司對其“”車型進行了全面升級換代（圖）。被稱為新版“”的車型配裝了混合動力系統(tǒng)，并成功投放市場。該車型動力系統(tǒng)在汽油機上組合了功率為的電機，并已應用到該公司旗下的四輪驅(qū)動（）車型中。采用混合動力系統(tǒng)的車型并不多見，少數(shù)車型無需通過發(fā)動機驅(qū)動。由于車型基本已實現(xiàn)了整車電動化，從而具有顯著的里程碑意義。車型在工況下的燃油耗為，相比年的燃油耗標準提升了（車輛質(zhì)量的不同，燃油耗標準的達標率也會相應存在差異）。另一方面，按照測試的燃油耗為。由于該燃油耗與處于同一水平下的汽油機的差異較小，在下一階段執(zhí)行試驗循環(huán)規(guī)

9、定標準的情況下，其燃油耗優(yōu)勢并不大。斯巴魯公司后續(xù)將投產(chǎn)以該車型為原型的改進車型或者車型。年月，斯巴魯公司配裝了相同系統(tǒng)的“”車型也已成功投放市場。年月，本田公司的“”車型成功上市銷售（圖）。在工況下，該車型在模式下的續(xù)航里程為，按測試為，燃油耗分別為與。乘用車每日續(xù)航里程的中位數(shù)約為。由于在工況下?lián)碛邢喈斢谠撝形粩?shù)數(shù)倍的續(xù)航里程，因此該車型在日常生活中可作為車型使用。在長途行駛時，該車型僅需補充汽油，同時不會損害車輛的使用便捷性，并使環(huán)境負荷降至最低限度。從價格層面考慮，通常認為該車型目前難以快速普及，而以車型的推出為契機，其在小型車領域?qū)⒌靡酝茝V應用，會顯著推動相關領域的技術發(fā)展。年月，公

10、司對“”車系投放了相應款式的改型車（圖），包括動力總成在內(nèi)的改進點多達處。其中較引人關注的是“”車型，其采用了輕度混合動力系統(tǒng)（），發(fā)動機排量則由原來的縮減到。中的電動發(fā)電機功率為，與上文所述的“”車型的驅(qū)動電機功率相同。該車型在工況下的燃油耗為，按試驗循環(huán)測試的燃油耗為。其燃油耗比技術改良前的原車型更低，同時基于年燃油耗標準的達標率已超過。該燃油耗標準的實施經(jīng)歷了艱難歷程。另外，即便車型不采用混合動力系統(tǒng)，與配裝了普通渦輪增壓發(fā)動機的車型相比，由于其搭載設備數(shù)量增加，整車質(zhì)量相應增加，導致燃油經(jīng)濟性降低?？紤]到當前的技術水平，“縮缸強化”可使燃油經(jīng)濟性有所改善。年月，配裝有的“”車型也成功投

11、放了市場。年月，三菱公司對“”車型進行了改良（圖）。在工況下，該車型模式下的續(xù)航里程為；采用試驗測試循環(huán)時，其模式下的續(xù)航里程為，燃油耗分別為與。該車型驅(qū)動系統(tǒng)采用模式，前輪裝備了最大功率為的電機；后輪則裝備了最大功率為的電機，并使發(fā)動機的排量由原來的增加到。雖然該車型主要利用電機以實現(xiàn)模式下的行駛，但在高速行駛工況下則仍以發(fā)動機為動力來源，力求在提高行駛性能的同時，逐漸改善環(huán)保性能。年月，豐田公司對“”車型進行了部分改良。豐田公司雖未對動力總成系統(tǒng)加以特殊改動，但出于對車輛環(huán)境性能方向的調(diào)整，車型的最佳燃油耗值由（工況）降至。燃油耗值有所降低的主要原因是源于標準化設備的應用，導致車輛自重增加

12、。雖然車輛自身性能并未降低，但作為日本國內(nèi)具有較好經(jīng)濟性的車型，相關指標仍有待進一步提升。年月，日產(chǎn)公司發(fā)布“”車型（圖）?！啊避噷⒁酝墓r續(xù)航里程延長到，而該車型在工況下的續(xù)航里程為，能量密度提高約。針對質(zhì)量有所增加的狀況，日產(chǎn)公司將該車型驅(qū)動電機的最大功率提高到了，改善了高速條件下的加速時間等性能參數(shù)。在工況下嘗試通過優(yōu)化燃油箱容量以延長續(xù)航里程時，部分跑車也存在達不到續(xù)航里程的情況。該車型在實際道路行駛條件下的使用效果尚有待驗證，但在解決續(xù)航里程能力等方面，“”車型可與傳統(tǒng)汽油車型一較長短。“”作為可投入量產(chǎn)的車型產(chǎn)品能躋身于市場前列，可稱得上意義重大。年廢氣排放法規(guī)關于重型車的適用范

13、圍有所擴展。年，該法規(guī)主要針對中型及小型載貨汽車而進行調(diào)整。年，日本國內(nèi)針對牽引車開始執(zhí)行年的廢氣排放法規(guī)，各生產(chǎn)商改進后的車型已逐步投放至市場。年月，日野公司對其“”車型實施了改良。牽引車雖然難以滿足重型汽車的燃油耗標準，但經(jīng)此次技術改良，不但滿足了年廢氣排放法規(guī)，而且部分車型的燃油耗等級相比年的燃油耗標準可實現(xiàn)超出的水平。傳統(tǒng)的檔機械式自動變速器（）也進一步調(diào)整為檔變速器（）。本車型的設計過程重點考慮了對燃油耗的改善，例如通過對車體形狀的最優(yōu)化處理以降低空氣阻力（圖）。就最新的重型汽車燃油耗試驗法而言，部分數(shù)據(jù)將采用實測值，而以往各類車型曾統(tǒng)一采用行駛阻力值。試驗方法的變動，會進一步改善汽

14、車燃油耗。圖日野公司的“”車型用于降低空氣阻力的措施年月，五十鈴公司對其“”車型進行了技術改良。以往該公司的小型載貨汽車并未采用氮氧化物（）后處理裝置，但在此次的技術優(yōu)化過程中，除了在排氣歧管的下游位置布置了柴油機顆粒排放處理器（）之外，還配備了帶尿素噴射的選擇性催化還原系統(tǒng)（）（圖）。隨著智能噴油精度校正技術（）的應用，以此逐步改善燃油經(jīng)濟性。在配裝了怠速停止機構的車型上，其燃油耗相比年燃油耗標準可超出（除了部分車型）。年月，日產(chǎn)卡車公司對其“”車型進行了技術改良。該車型最大的技術特點是采用了排量為的發(fā)動機（圖）。通常，整車質(zhì)量為的重型汽車須配裝排量為的發(fā)動機，該款新機型有效減小了整機尺寸。就該類重型汽車而言，由于其單位質(zhì)量的排量較小，通過尺寸小型化而對燃油耗的改善效果同樣較為有限。另一方面，整車質(zhì)量會受到相關法規(guī)的限制，假設排氣后處理裝置等設備數(shù)量增加，車輛自重會相應增加，必然會減少最大載質(zhì)量，由此降低了車輛的市場價值。因此，通過減小發(fā)動機尺寸，實現(xiàn)輕量化具有顯著意義。該款發(fā)動機一方面可輸出的功率，另一方面相比傳統(tǒng)的發(fā)動機又實現(xiàn)了輕量化。該機型質(zhì)量約為，充分滿足了年的廢氣排放法規(guī)要求，并超過年燃油耗標準約。