汽车节能及我国近期发展重点分析(一)

　　随着我国经济的高速发展，石油消费量和进口量日益增长。据中国石油和化学工业协会年初统计显示，2008年我国原油表观消费量为3.65亿吨，同比增长5.8％。在不考虑库存的情况下，表观消费量是产量和进口量的总和，08年我国生产原油近1.9亿吨，同比增长2.3％，为近三年来的最高增幅；而同期我国进口原油1.79亿吨，同比增长9.6％，显然远高于产量增幅。与此同时，08年包括汽油、柴油和煤油在内的成品油净进口量达1471万吨，同比大增107.4％。其中，汽油进口199万吨，比上年增长近7倍；柴油进口625万吨，比上年增长近2倍；煤油进口也同比增长了23.5％，达648万吨。 2008年，原油对外依存度同比上升1.79个百分点，达到48％，考虑到成品油大量进口的因素，我国石油实际对外依存度已接近51％。目前，中国已成为仅次于美国的第二大石油消费国，石油供应安全面临严峻挑战。

　　随着我国汽车工业的快速发展，汽车已经成为带动石油消耗的主要领域。2008年，我国汽车销量为938万辆，同比增长6.7%；同年，我国民用汽车保有量达到6467万辆（包括三轮汽车和低速货车1492万辆），增幅为13.5%。由于汽车保有量的持续增加，车用能源的消耗占整个石油消耗量的比重日益加大。专家估计，2008年我国车用燃油（汽油和柴油）的消耗量占总石油消耗的比例已从2000年的17.8%增长到33%左右，已接近三分之一。

　　目前汽油仍然是车用燃料消耗的主流，据统计，从2000年至2006年，我国汽车消耗汽油量从3554万吨增加到4834万吨，其在汽油总消耗中的比例一直维持在86%以上，成为汽油消耗的绝对主力。与此同时，随着大型车辆柴油化比例的提高，车用柴油的消耗量和占柴油总消耗的比例也都在增加，2006年的车用柴油消耗量达到2809万吨，占柴油消耗总量的24.1%，与2000年的20.5%相比，增加了3.7个百分点。但是，仍然有75%的柴油没有使用在车用能源中，这为车用能源的柴油化提供了可能。

　　在我国车用燃料消耗中，商用车是燃料消耗的主力，而以轿车为主的乘用车所消耗的燃料近几年呈现快速增加的趋势。相关研究表明，2005年我国汽车3160万辆保有量中，乘用车为1919万辆，货车为956万辆，客车为214万辆，其它车辆71万辆，前三种车辆各自所占的比例分别为61%、30%、7%。但在2005年的汽车燃料消耗（8343万吨）中，乘用车消耗2536万吨，占30.40%，货车消耗4013万吨，占48.10%，客车消耗1794万吨，占21.50%。因此在我国，近期主要的燃料消耗来自于包括货车和客车在内的商用车，占70%。但由于近几年我国乘用车增长幅度远高于平均汽车数量增长幅度，导致乘用车燃料消耗的增长幅度不断升高，并且预计这一趋势将持续数十年（如图1）。由于在相当长的一段时期内，汽车能源仍将以石油为主，不断增长的能源需求以及带来的污染和温室效应，已经成为制约汽车工业发展的瓶颈。乘用车和商用车都将面临同等重要的节能减排任务。

　　注：2005年数据来源：国家信息中心；2010～2020年数据为预测

　　图1：2005～2020年我国分车型燃料消耗现状及预测

　　1 　影响汽车油耗的主要因素

　　1.1 发动机对汽车油耗的影响

　　（1） 发动机结构

　　发动机的油耗对汽车的油耗有决定性的影响，而发动机的油耗决定于发动机的结构。发动机的压缩比高、有完善的供油系统及合理的燃烧室形状，采用电子点火系统等都能降低发动机的比油耗。

　　（2） 发动机的种类.

　　柴油机由于压缩比比汽油机要高得多，因此柴油机比汽油机的油耗要低得多。试验和使用证明，一般装备柴油发动机的轿车比装备汽油发动机的轿车节油18%左右，柴油发动机卡车比汽油发动机卡车节油30%左右。目前世界各国正在积极推行轻型商用车和轿车的柴油化进程，在总质量为2t～5t的轻卡中，德国有95%左右已用柴油机，日本约为90%。

　　（3） 发动机的负荷率

　　发动机负荷率通常是指发动机阻力矩大小。发动机克服阻力矩必须消耗燃油，增加负荷率就意味着增加发动机每工作循环的供油量，目前无论是汽油机还是柴油机均通过电控技术控制喷油量，因此把喷油量最大即标定功率位置时称为发动机的全负荷，小于标定功率位置时，称为部分负荷。在汽车上，当加速踏板踩到底时，发动机为全负荷；加速踏板部分踩下时发动机为部分负荷。发动机的比油耗随发动机的负荷变化而变化。在负荷率约为80%～90%时比油耗最低，低负荷和全负荷时比油耗都将增加。当汽车在平路上以常用速度行驶时，发动机的负荷率为20%左右，发动机在比油耗较高的范围内工作。因此为了节约燃油，在行驶条件许可的情况下，不必追求装备大功率的发动机以增加负荷率。

　　1.2　 整车结构

　　(1) 传动系

　　汽车传动系效率越高，传递动力的过程中能量损失越小，汽车的油耗就越低。目前机械齿轮变速器要比液力自动变速器的传动效率高，因此自动变速器的汽车虽然驾驶方便，但汽车油耗要高，这是机械齿轮变速器没有被自动变速器完全取代的主要原因。对于机械齿轮变速器，其挡位设置增多，能增加发动机处于经济工况下工作的机会，有利于提高汽车油耗。因此，近年来轿车手动变速器已基本上采用5挡，也有采用6挡的。大多数货车有采用更多挡位的趋势，如装载质量为4t的五十铃货车装用了7挡变速器。由专职驾驶员驾驶的重型汽车和牵引车，为了改善动力性和经济性，变速器的挡位可多至10个～16个。但不能为了提高性能而过多地增加有级式变速器的挡数，因为这将使传动系过于复杂，而且也不便于操作选用。

　　AMT(机械式自动变速器)、DCT(双离合器式自动变速器)技术的出现，彻底改变了自动变速器效率不高的缺点。AMT、DCT不仅承接了MT机械传动的高效率，又在操作上实现了自动化，因此AMT、DCT成为高效变速器技术的代表。
　　(2) 汽车的总质量

　　汽车总质量影响到汽车的滚动阻力、坡度阻力和加速阻力，对汽车的油耗影响很大。据美国通用进行的统计表明，整车质量为1360kg的汽车，当汽车总质量减少10%，油耗降低8.8%。因此，在汽车上广泛采用轻质材料，减轻汽车自重，是提高汽车油耗的一个主要方向。

　　(3) 汽车的外形

　　为克服空气阻力而消耗的发动机功率与汽车行驶速度的3次方成正比。汽车速度不高时，空气阻力对汽车的燃油消耗不大，但当车速超过5km/h，空气阻力对汽车油耗的影响逐步明显。减少空气阻力主要是通过减少汽车的空气阻力系数来实现，汽车制造厂通过整车的风洞试验研究使汽车外形接近最优化。

　　(4) 轮胎

　　轮胎结构对滚动阻力影响很大，改善轮胎的结构，可以减少汽车的油耗。目前降低滚动阻力的最好办法是使用子午线轮胎。子午线轮胎与普通斜交轮胎相比，滚动阻力一般下降20%～30%。另外，轮胎的花纹及胎压对汽车的油耗都有较大的影响。

　　1.3　汽车的使用

　　(1) 行驶车速

　　通过无数次对汽车等速百公里燃油消耗量试验曲线研究可知，汽车在接近于低速的中等车速行驶时燃油消耗量最低；高速时随车速的增加百公里燃油消耗量迅速加大。这是因为高速行驶时，虽然发动机的负荷率较高，但汽车的行驶阻力增加很多而导致百公里燃油消耗量增加的缘故。

　　（2）挡位选择

　　在一定道路上，汽车用不同的挡位行驶，燃油消耗量是不一样的。显然，在同一道路条件与车速下，虽然发动机发出的功率相同，但挡位越低，后备功率越大，发动机的负荷率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量越大，而使用高挡时的情况则相反。

　　（3）挂车的应用

　　运输企业中普遍拖带挂车。这是为了提高运输生产率和降低成本，包括降低燃油消耗量的一项有效措施。应注意，拖带挂车后，虽然汽车总的燃油消耗量增加了，但以100t.km计的油耗却下降了，即分摊到每吨货物上的油耗下降了。拖带挂车后节省燃油的原因有两个：一是带挂车后，行驶阻力虽增加，但发动机负荷率提高，使燃油消耗下降；另一个原因是汽车列车的质量利用系数(即装载质量与整车整备质量之比)较大。

　　（4）正确地保养与调整

　　汽车的调整与保养会影响到发动机的性能与汽车行驶阻力，所以对百公里油耗有相当影响。例如，一般驾驶员常用滑行距离来检查底盘的技术状况。当汽车的前轮定位正确，制动器摩擦片与制动鼓有正常的间隙，轮胎气压正常，各相对运动零部件滑磨表面光洁、间隙恰当并有充分的润滑油时，底盘的行驶阻力减小，滑行距离便大大增加。阻力较小的装载质量为2.5t的汽车，在良好水平道路上以30km/h的车速开始摘挡滑行，滑行距离应达200m～250m。当滑行距离由200m增至250m时，油耗可降低7%。

　　美国佐尔顿研究中心为了研究汽车保养对油耗的影响，曾在室内汽车测功器上，按ECE热起动循环做了不少工作。其中一个试验是在Vauxhall Victor轿车上进行的，试验中故意制造出制动过紧、分电器真空提前失效、离心提前失灵、混合气浓度不正常等故障，然后测定循环油耗，结果显示，由于技术状况不正常，该轿车油耗由14.6L/100km增至23.7L/100km。

（未完待续）