为天空添一抹蓝 聊聊汽车节能减排技术

今年6月5日是新环保法实施后的首个“环境日”，环境保护部向媒体公布了2015年环境日“践行绿色生活”主题。汽车污染排放一直是人们对于保护环境所讨论的最热话题之一，而车企也一直在致力于减少汽车污染物排放。在世界环境日到来之际，和大家谈谈汽车行业的减排历程。

1、汽车排放进化史

限制汽车尾气的排放一直是控制汽车污染有效手段，各个国家目前都制定了尾气排放的法规，而我国汽车尾气排放法规是从八十年代初期才开始实施，所以起步较晚、水平也较低。具体实施至今主要分为四个阶段，即国I、国II、国Ⅲ、国IV，还有现在只在少数大城市使用的国V标准。

国I在2001年修订后发布，具体在2001年4月进行实施。第一批机动车排放标准从控制汽油车和摩托车怠速排放的CO、HC浓度开始，柴油车主要是控制自由加速烟度和全负荷烟度。

国II和国I都是在2001年商讨发布，它在2004年前后进行实施。由于在国家的利好政策（轻型车达到国II排放标准，可以减征30%消费税）下，国II实施也就比原先计划提前2—3年。

国Ⅲ的颁布时间在2005年，于2007年7月1日具体实施，它相当于欧Ⅲ标准。国Ⅲ标准里强制要求安装OBD（车载诊断系统），在车辆使用的全过程中，车辆排放出现相关问题时，车会自动发出警 ，车主应该到维修站去维修，排除这个问题。

国IV和国Ⅲ都在2005年发布，并且它的实施时间是在2013年7月，在排放控制上，国IV标准机动车需要在国Ⅲ基础上再进一步降低30%—50%的污染物排放。通过更好的催化转化器的活性层、二次空气喷射以及带有冷却装置的排气再循环系统等技术的应用，控制和减少汽车污染物排放。

国V于2012年已经在北上广进行实施，它在2013年9月17日正式出台。其中氮氧化物排放限值严格了25%-28%，颗粒物排放限值严格了82%，并增加污染控制新指标（颗粒物粒子数量）。国V排放标准预计于2018年1月1日在全国各地实施，为了对国V的实施做好前期的准备工作，中国石油还表示在2016年底，生产的汽柴油将全部达到国V标准要求。面对排放标准不断升级，车企也必须在汽车技术上做出了诸多创新来降低排放，那么下面让我们来聊聊汽车减排的技术革新。

二、在车身上下功夫

汽车轻量化就是为汽车瘦身，在确保提升性能的基础上，对车身进行优化。研究表明汽车质量每减少100kg，百公里油耗可降低0.3L—0.6L，当汽车重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%，汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。可见汽车车身轻量化对汽车的油耗和性能都有大幅的提升。

1、铝合金车身

为汽车瘦身，车身就需要选择合适材料，铝合金刚好满足车企口味。铝合金不仅在重量上比较轻，它还可以按照添加合金的不同和不同的比例，再加上不同的制造工艺，可以产生各种汽车结构部件。随着铸造技术上发展，铝的加工的成本现在正在逐步降低。

众多车企也投身到铝制车身轻量化设计上，经典本田的NXS全铝式的承载的车身，使自身的重量降低了200kg，奥迪A8首创了ASF铝合金空间桁架车身轻量化技术，捷豹XJ也首创的铆钉固定全铝合金承载式车身轻量化技术。这样的车身结构不仅保持了超凡的刚度和安全性，同时车身重量也轻于其他竞争车型。

2、新型材料运用

碳纤维一般我们只能在超级跑车上看到它的运用，所以它的价格似乎都很高。碳纤维的强度可以和钢材媲美，但是它的密度更小，它的密度只有普通碳钢的1/5，常用的铝合金1/3左右，这也意味着它更加的轻便。如何将碳纤维做成合适成品汽车，是目前碳纤维汽车价格一直高居不下的主要因素。但是现在宝马i3与i8轻量化科技，使用的就是碳纤维的车身，但是它的价格却十分的亲民，这无疑是个好消息。

一些汽车的关键部分还采用了镁合金材料，镁的密度约为铝的2/3，在实际应用的金属中它是最轻的。镁合金的吸振能力强、切削性能好、金属模铸造性能好，很适合制造汽车零件。镁铸件在汽车上运用最早的实例是车轮轮辋，经典奔驰SL/SLK跑车折叠车顶框架就是由镁合金构成。

3、发动机和变速箱轻量化

车身的轻量化并不只是在的车身结构上，还可以在发动机和变速器上做出文章。发动机的轻量化可以通过替代材料减轻重量，在结构组成上进行优化，让组件模块化和关键零件结构优化都可以让汽车轻量化。

日产在2009年就对CVT7变速箱的优化，它开创的采用副变速箱技术，这一创新既缩小了变速器的体积又增加了速比，使得变速箱减少了10公斤左右的重量。事实证明在这些方面轻量化是成功的。

1、小排量发动机

为了控制汽车污染物排放，汽车的排量自然也要降低，于是三缸发动机开始崛起了。三缸发动机指的是排量集中在1.0L—1.5L之间，三缸最大的优点是它排量小，油耗比较低。由于它的缸数少，发动机结构也简单、造价成本也随之降低，如果维修起来，发动机大修一次成本也不会太高。加上发动机铝制材料使用，发动机的重量上大大降低，三缸的节油性能得到更好提升。综合这些因素，三缸在使用的成本上和节油上就有很大优势。

但是很多人都担心三缸低扭乏力和它带来的车身抖动，随着涡轮增压技术发展，现在的三缸发动机在动力上已经可以媲美大排量自然吸气发动机了。各大厂商也找到了克服车身抖动方法，以福特为例，它们采取的对策是改进发动机悬置系统的设计，利用发动机的飞轮和前段皮带轮消除振动能量，达到平衡。

2、直喷技术的运用

除了减小排量，发动机内部也可以做做文章。缸内直喷技术就将喷油嘴直接设置在进排气门之间，它可以让高压燃油直接注入燃烧室，这样可以让汽油在气缸内直接喷射，来达到效率提升。

对于一般自然吸气发动机来讲，效率大概为30%就很不错了。但是对于直喷汽油机来讲，达到35%甚至更高都不成问题。相比自然吸气发动机，具有直喷技术的汽油机排量更小、动力性相当，但是效率明显占优。

例如大众的FSI发动机具有独特的燃烧室和活塞顶的结构，发动机工作时，在一个工作循环过程中进行两次喷油，每次的喷油都很稀薄。较高的压缩比和强大的涡流就使稀薄的混合气可以在气缸内充分燃烧，提高了汽油的燃烧效率，达到增大功率的同时又节省了燃油的消耗量。

3、混合动力和插电式混动发展

目前，最实际的节能技术当算混合动力技术，它可以综合内燃机和电动机的理想运行区间，更大幅度节省燃料，通过多年发展，它的技术目前相对成熟。

插电式混合动力系统相比普通混动系统主要是加大了电池容量和电机功率，并具备外界充电能力，这样就能实现较长距离和高速纯电驱动，这样理论上它可以只靠充电来行驶。同时相比电动车，插电式混动车辆又能用内燃机驱动，避免了没有充电设施带来不便。

在普通混合动力车型中，最经典的就是普锐斯，它也是丰田家族混动车型的代表。现在奥迪Q7e-tron和沃尔沃的XC90这样的豪华的SUV也推出了混动车型，而奥迪Q7 e-tron百公里油耗仅为2.5L，这样成绩的确不错。

1、自动启停技术

当我们面对拥堵路况的时候，汽车都在怠速运行。在这个环节上，汽车无疑浪费燃料，发动机启停技术就专治这种症状。它在车辆临时停车的时候，自动熄火，需要继续前进的时候，系统会自动重启发动机。而这可降低车辆8%的油耗和二氧化碳的排放，特别是在走走停停的拥堵路段最高可节省15%燃油。这项技术只需在传统发动机上植入具有怠速起停功能的加强电机，使汽车在满足怠速停车条件时，发动机完全熄灭不工作。

对于复杂的启停系统，还具备制动能量回收功能，可以将制动过程的部分能量回收转换为电能为蓄电池充电。它一般用在混合动力汽车上，在混合动力汽车中启停装置是其动力系统的重要组成部分。

发动机启停功能是大众第2代蓝驱技术中的核心技术。在停车过程能够自动关闭发动机，而在司机想要起步行车时又会自动重启发动机，从而达到节能减排的目的，车辆起步后一旦车速大于3km/h的时间达到了约4秒钟，发动机启停功能就会自动激活。

2、变速箱的节油革新

光有好的动力还不行，还得有相当匹配的变速箱才行。就好比人有个健壮的心脏还不行，还得有一副好身板才能把强劲的心脏作用体现出来。如果变速箱本身不够先进，那么其动力输出也不会很顺畅同时油耗表现自然不佳。

变速箱省油最突出就当是无级变速箱（CVT），它是由两组变速轮盘和一条传动带组成的，它比传统自动变速箱结构简单，体积更小。它可以自由改变传动比，从而实现全程无级变速，使汽车的车速变化平稳，没有传统变速器换挡时的那种“顿”的感觉。CVT最大的特点是省油，CVT的燃料使用率比手动变速箱和自动变速箱都要高，能够比传统的自动档车省油5%到15%。

自动变速箱（AT）也在向省油技术上发展，从原来4AT到现在9AT，我们看到的不仅仅是它档位变多，而是在节油和平顺性能上的不断提升。DSG变速器在节油上也毫不示弱，它基于手动变速箱，除了同时拥有手动的灵活和自动的舒适外，更能够提供无间断的动力输出。这种动力没有出现间断表现使它更加节油和高效。