低碳、环保、安全是引领近中期汽车技术发展的三大主题(一)

　　一个现代化的社会如果没有汽车是不可思议的,汽车已渗透到现代社会活动的各个方面,从生产活动到日常生活,从体育竞技到军事活动,哪里都离不开汽车。现代人对汽车的追求可以说是如痴如醉,就像歌迷追求歌星、球迷追求球星、科学家追求新发现一样。各汽车企业为此不断推出新的车型,从性能到外观,从艺术造型到内部装饰都精益求精,款式纷呈,就像时装那样吸引着现代人的购买欲。然而,现代汽车又给现代人带来诸多困扰,市区的堵车和停车难、频繁的交通事故、汽车废气和噪声造成的环境污染，尤其是汽车排出的CO2气体业已成为地球温室效应的主要元凶,这些均已成为现代汽车技术发展急需解决的难题。在可以预见的未来5～10年内，无论是按重要度排序，还是按迫切程度来排序，笔者认为，低碳、环保、安全将是引领汽车技术发展的三大主题。

　　低碳

　　众所周知，CO2气体虽然对人体无害，但却是地球温室效应的元凶。所谓温室效应是指天上的太阳光照射到地球表面，地表吸收了一部分红外线，又把其余的红外线反射到大气层，大气中的CO2吸收了这些红外线，形成温室效应气层，抑制了地球的散热，致使地球大气温度日积月累地上升。如果这种气温上升得不到抑制，地球将会天灾频繁，冰川融化，海平面上升，洪水滔天，最终人类将面临灭顶之灾。

　　于是，联合国行动起来。1992年6月，在里约热内卢召开会议，通过气候变化条约;1995年4月，在柏林缔结《联合国气候变化框架公约》(COP1);1997年12月，在日本京都通过了著名的《京都议定书》(COP3);2008年12月，在印尼巴厘岛，通过了“巴厘岛路线图”(COP13)，构筑了“后京都议定书”的框架;2009年12月，在哥本哈根，联合国气候变化大会第十五次缔约方会议召开，虽然此次大会最终未达成约束性协议，但各国2020年前碳减排的量化目标已提上议程。

　　据数据测算，目前全球汽车的碳排放量已达到各种碳排放总量的25%。因此，对低碳汽车技术的研究开发业已成为未来5～10年内汽车技术发展的首要任务。目前，无论是国际还是国内，业界已形成共识，低碳汽车技术的研究开发主要围绕以下两个方面：

　　1.针对传统燃油汽车的节能技术

　　据权威专家预测，在未来至少20年以内，石油燃料仍将是汽车的主要燃料。初步预计，2020年传统石油燃料在汽车燃料中的比重仍将占到60%或更高。因此，加快各种汽车节油技术及产品的研发与应用依然是未来5～10年甚至更长时间内降低汽车碳排放量的首要选择。

　　根据技术成熟程度和推广应用的条件，以下节能技术或产品将可能是发展重点。

　　(1)发展小型乘用车。加快小型汽车的技术升级，提高其安全性、舒适性等，增加小型车的市场份额。

　　(2)发展柴油乘用车。尽可能增加柴油乘用车的市场份额，尤其是提高出租车、SUV与MPV的柴油车比例。

　　(3)发展高效汽油机技术。全面推广多气门技术、可变气门技术的应用，适度采用增压和汽油直喷技术。

　　(4)发展混合动力技术。首先在乘用车上推广使用具有怠速停车功能和起动电机/发电机一体化的轻度混合动力轿车技术，将其应用到使用率较高的领域，如城市出租车;其次是在城市公交车辆上推广应用具有制动能量回收功能的混合动力，逐步扩大其应用范围。

　　(5)发展高效变速器技术。在乘用车上发展双离合器自动换档机械变速器(DCT)，在重型商用车上发展自动换档机械变速器(AMT)。

　　(6)推广使用瞬时油耗仪、低能耗车轮(含绿色轮胎)，加快轻量化(特别是发展应用高强度钢)等通用节能技术的研发与应用。

　　2.新能源汽车技术

　　毫无疑问，无论是从减少CO2排放方面讲，还是从解决石油资源短缺方面讲，寻找低碳排放或零碳排放的新能源都是未来5～10年甚至更长时间内汽车技术发展的重点。目前，新能源汽车技术已成为国际汽车业界投资力度最大的研发项目。

　　新能源汽车按照其燃料种类和动力系统的不同可以分为：天然气汽车、液化石油气汽车、醇醚类燃料汽车、生物柴油汽车、合成燃料汽车以及具有新型动力系统的纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车。

　　在以上各种新能源汽车中，乙醇燃料、天然气和液化石油气汽车已经十分成熟并获得广泛应用，其中天然气汽车在我国由于气源来源有一定的保障，正处于高速发展的阶段。混合动力汽车与纯电动汽车随着动力电池技术的快速提高，在可靠性、安全性、实用性方面都取得突破性进展，在特定领域已得到推广应用。其他新能源技术或产品都处于研发和产业化准备的前期阶段，正是未来5～10年的攻克重点。

　　随着技术的不断被攻克，笔者预计，2020年前后，国际上30%以上的汽车将会采用混合动力驱动型式。这里要特别说明，混合动力是驱动形式，不是燃料形式。一般的混合动力汽车(发动机烧柴油或汽油)属于节能汽车，不是新能源车，只有采用了天然气、氢气等才是。如果一个混合动力车烧的是天然气，就既是节能汽车，也是新能源车。

　　从低碳、节能及环保的最终发展来看，电动汽车，尤其是其中的燃料电池汽车(如氢燃料电池汽车)、太阳能汽车等才是终极解决方案。

　　汽车使用电能本是内燃机汽车出现前就有的事,现在作为未来汽车能源的发展主流提出来既是形势的需要,也是当今的技术发展已提供了电动汽车超越内燃机汽车的可能性。电能是一种二次能源,它可由水能、风能、太阳能、原子能等非化石燃料中获得,不仅清洁,而且资源十分丰富。因此,从能源利用的角度看电动汽车的优越性是无可争辩的。此外,电动车属于零污染汽车,不排放废气,噪声也极低,加之操纵方便,使用维修方便,极具吸引力。

　　由此可以预判，各种型式的电动汽车将是未来5～10年新能源汽车产品研究发展的重点。

　　环保

　　如果从广义环保概念上来讲，尽管CO2气体对人体无害，但其大量排出会造成温室效应，故上节的低碳及其减排技术也属于环保之列。不过，本节的环保内容主要针对传统狭义环保概念，即针对传统燃油汽车的降低有害气体排放和降低噪声污染。

　　1. 降低汽车有害气体排放

　　随着汽车工业的快速发展,汽车的生产量和保有量急剧增加,燃油汽车的有害气体排放严重地危害着人类的健康。据研究,目前大气中38.5%的一氧化碳(CO)、21.7%的碳氢化合物(HC)、87.6%的氮氧化物(NOx)、6.2%的二氧化硫(SO2)、32%的微粒物(PM)均来自汽车废气排放，这些气体均对人体有毒害。而城市大气中,61%的CO、87%的HC、55%的NOx均来自汽车废气排放。因此解决汽车排放对人类的危害,已成为世界各国汽车业多年来研究的最重要课题之一。

　　正因为如此，世界各国制定了限值不一的排放法规。可以不夸张地说，正是排放法规的日益严格，促进了世界汽车技术、尤其是柴油机技术突飞猛进的发展。美、日、西欧等发达国家和地区，在汽车排放控制技术的研究与应用方面，已远远走在我国的前列。如欧盟国家，早在2000年对柴油车就实行了欧3标准，相当于中国现在实行的排放标准，而欧洲2008年实行的欧5号标准，中国则要等到2013年才有可能实施。美国由于汽油价格便宜，目前轿车大多还是采用汽油机，但这并不意味着美国在柴油机技术开发上不愿意花力气。事实上，与很多人的想象不一样，美国的排放标准比同年代的欧洲标准要严格得多。美国今年开始实施的US EPA10超低排放标准，其排放限值约为2002年的1/9，是上世纪70年代的1/100。说得更通俗些，这意味着超低排放的发动机必须要达到这样的要求，即排出的尾气比吸进的空气还要干净。

　　为了实现上面目标，未来5～10年主要研发和应用的排放控制技术有：

　　(1)后处理技术及相应超高性能催化剂。要实现欧4及以上排放标准，采用后处理技术是惟一的选择。对柴油机而言,迫切需要开发能与汽油机的清洁率相似的催化剂,尤其是开发高性能捕捉器、过滤器这样的装置来消除对人体健康有危害性的颗粒物质。

　　(2)燃料的改良。为了开发高性能的催化剂,有必要把燃料中的硫含量(会大大降低催化剂的耐用性)降到接近零。

　　(3)继续改进发动机燃烧控制技术。过去，大学实验室已经完成这方面高水平的研究工作,但汽车企业对这一领域的介入不多。由于控制技术中需要应用尖端处理器,因此，今后院校与研究所必须继续深入进行研究，企业应积极配合。

        (未完待续)