基于環(huán)境問題汽車技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究

1、基于環(huán)境問題汽車技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究摘要：據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，近年來(lái)日本運(yùn)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(guó)也一直在完善與收緊相關(guān)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(guó)內(nèi)制定的廢氣排放與燃油耗相關(guān)法規(guī)及政策的發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)當(dāng)前的環(huán)保問題，介紹了近年來(lái)在日本汽車市場(chǎng)出售的新車型，并闡述了改善燃油耗與降低排放的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞：環(huán)境保護(hù)；汽車技術(shù)；排放法規(guī)；燃油耗標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)展趨勢(shì) 時(shí)下，汽車與環(huán)境問題已成為社會(huì)各界密切關(guān)注的焦點(diǎn)，本文論述了最近一年來(lái)日本國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)所達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，以年上市銷售的部分新車型（包括部分經(jīng)技術(shù)改良后的車型）為例，本文論述了與環(huán)境性能密切相關(guān)的汽車新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。 概況 縱觀年的大氣污染狀況，考慮到與密切相關(guān)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，普通測(cè)試點(diǎn)的達(dá)標(biāo)率為，汽車廢氣排放測(cè)試點(diǎn)（自行排放測(cè)試點(diǎn)）達(dá)標(biāo)率為（年的普通測(cè)試點(diǎn)達(dá)標(biāo)率為，自行排放測(cè)試點(diǎn)達(dá)標(biāo)率為）。就懸浮顆粒物質(zhì)（柴油機(jī)顆粒，）方面而言，普通測(cè)試點(diǎn)達(dá)標(biāo)率為，自行排放測(cè)試點(diǎn)為，年的普通測(cè)試點(diǎn)、自行排放測(cè)試點(diǎn)達(dá)標(biāo)率均為。近年來(lái)，日本國(guó)內(nèi)汽車廢氣排放年平均質(zhì)量濃度也都呈遞減趨勢(shì)（圖示出了及濃度的年平均值）。源自汽車的污染排放指標(biāo)正在逐年降低，汽車被稱為“污染源”的狀況將不復(fù)存在。的環(huán)

3、保標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)率為。在個(gè)有效測(cè)試點(diǎn)中，只有東京都大田區(qū)松原橋的個(gè)測(cè)試點(diǎn)的數(shù)據(jù)未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。日本政府通過對(duì)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。考慮到及的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)率較低的情況，以柴油機(jī)排放顆粒（）為例，普通測(cè)試點(diǎn)達(dá)標(biāo)率為，自行排放測(cè)試點(diǎn)的達(dá)標(biāo)率為（年普通測(cè)試點(diǎn)的達(dá)標(biāo)率為，自行排放測(cè)試點(diǎn)的達(dá)標(biāo)率為），整體呈現(xiàn)出持續(xù)改善的趨勢(shì)。就日本北部九州地區(qū)及四國(guó)地區(qū)的瀨戶內(nèi)海地域的普通測(cè)試點(diǎn)為例，仍存在環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)率較低的地區(qū)（圖）。另外，以光化學(xué)氧化劑（）為例，普通測(cè)試點(diǎn)、自行排放測(cè)試點(diǎn)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)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(guān)，因而日本國(guó)內(nèi)進(jìn)一步強(qiáng)化了及碳

4、氫化合物（）的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，雖然在上述領(lǐng)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(jìn)一步提升的空間。從年起，日本國(guó)內(nèi)廢氣排放法規(guī)中的試驗(yàn)循環(huán)由工況調(diào)整為全球統(tǒng)一輕型車試驗(yàn)循環(huán)（）工況，汽油車、液化石油氣（）汽車要達(dá)到與工況下的相近水平。從年月開始，以重型汽車為研究對(duì)象，引進(jìn)了先進(jìn)的車載故障診斷（）系統(tǒng)，并逐步擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。此外，據(jù)年月公布的消息稱，自年月起，日本國(guó)內(nèi)將對(duì)汽油車執(zhí)行排放的相關(guān)法規(guī)。為了對(duì)汽車交通噪聲狀況進(jìn)行評(píng)估，調(diào)查對(duì)象約為戶住戶，并在以下時(shí)段實(shí)施噪聲評(píng)價(jià)：白天（），夜晚（），其中有某個(gè)時(shí)段產(chǎn)生的噪聲超過了環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)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(guó)內(nèi)交通運(yùn)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(yùn)輸密切相關(guān)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(rèn)為，專用汽車中的混合動(dòng)力汽車已在逐漸普及，并且已取得一定成果，該態(tài)勢(shì)目前仍會(huì)持續(xù)下去。近年來(lái)，美國(guó)方面也快速推進(jìn)了針對(duì)汽車燃油耗與排放的改善進(jìn)程。年美國(guó)企業(yè)的平均燃油耗為。世界各國(guó)的汽車燃油耗標(biāo)準(zhǔn)及排放法規(guī)的強(qiáng)化已初見成效?？紤]到燃油耗標(biāo)準(zhǔn)與排放有直接聯(lián)系，相關(guān)科研人員根據(jù)年月的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸納，于年月日規(guī)定了年重型汽車的燃油耗標(biāo)

6、準(zhǔn)。就年燃油耗標(biāo)準(zhǔn)限值而言，在進(jìn)一步削減能源消耗的形勢(shì)下，電動(dòng)汽車（）及插電式混合動(dòng)力汽車（）的推廣應(yīng)用將成為該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。由于燃油耗標(biāo)準(zhǔn)與稅制政策等因素密切相關(guān)，針對(duì)及的評(píng)價(jià)方法將對(duì)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(duì)該領(lǐng)域的研究方向也逐漸引起科研人員的關(guān)注。從近年的汽車燃油耗發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，改善燃油耗的技術(shù)已被世界各國(guó)廣泛采用，進(jìn)一步改善燃油耗的趨勢(shì)仍在繼續(xù)。目前，汽車的混合動(dòng)力化進(jìn)程已取得一定成果。在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，除了日產(chǎn)汽車公司向國(guó)外市場(chǎng)投放了可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)之外，由馬自達(dá)公司推出的采用高效燃燒控制技術(shù)的機(jī)型同樣也已投放市場(chǎng)。另一方面，主動(dòng)采納這類技術(shù)的企業(yè)并不多，車用內(nèi)燃

7、機(jī)技術(shù)的進(jìn)展并不顯著。近年來(lái)以車型的升級(jí)換代為契機(jī)，燃油耗居高不下的情況依然普遍存在。每當(dāng)先進(jìn)技術(shù)得以投入使用，就會(huì)在一定程度上改善燃油耗限值。究其原因，總體上有如下點(diǎn)：（）由于安全設(shè)備實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，車輛自重有所增加；（）自年以后，對(duì)于滿足年燃油耗標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)而言，通過企業(yè)平均燃油耗標(biāo)準(zhǔn)（）而進(jìn)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(jì)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(dòng)機(jī)及動(dòng)力總成，并采用其他相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，逐步達(dá)到了改善汽車燃油耗的目的。 車輛環(huán)保技術(shù)的發(fā)展情況 下文以年度投放至日本國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的車型為例，研究汽車燃油耗及廢氣排放的優(yōu)

8、化技術(shù)。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(xiàng)目記錄。年月，斯巴魯公司對(duì)其“”車型進(jìn)行了全面升級(jí)換代（圖）。被稱為新版“”的車型配裝了混合動(dòng)力系統(tǒng)，并成功投放市場(chǎng)。該車型動(dòng)力系統(tǒng)在汽油機(jī)上組合了功率為的電機(jī)，并已應(yīng)用到該公司旗下的四輪驅(qū)動(dòng)（）車型中。采用混合動(dòng)力系統(tǒng)的車型并不多見，少數(shù)車型無(wú)需通過發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于車型基本已實(shí)現(xiàn)了整車電動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)提升了（車輛質(zhì)量的不同，燃油耗標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)標(biāo)率也會(huì)相應(yīng)存在差異）。另一方面，按照測(cè)試的燃油耗為。由于該燃油耗與處于同一水平下的汽油機(jī)的差異較小，在下一階段執(zhí)行試驗(yàn)循環(huán)規(guī)

9、定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，其燃油耗優(yōu)勢(shì)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(jìn)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(chǎng)。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(cè)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?dāng)于該中位數(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(zhǎng)途行駛時(shí)，該車型僅需補(bǔ)充汽油，同時(shí)不會(huì)損害車輛的使用便捷性，并使環(huán)境負(fù)荷降至最低限度。從價(jià)格層面考慮，通常認(rèn)為該車型目前難以快速普及，而以車型的推出為契機(jī)，其在小型車領(lǐng)域?qū)⒌靡酝茝V應(yīng)用，會(huì)顯著推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。年月，公

10、司對(duì)“”車系投放了相應(yīng)款式的改型車（圖），包括動(dòng)力總成在內(nèi)的改進(jìn)點(diǎn)多達(dá)處。其中較引人關(guān)注的是“”車型，其采用了輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)（），發(fā)動(dòng)機(jī)排量則由原來(lái)的縮減到。中的電動(dòng)發(fā)電機(jī)功率為，與上文所述的“”車型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率相同。該車型在工況下的燃油耗為，按試驗(yàn)循環(huán)測(cè)試的燃油耗為。其燃油耗比技術(shù)改良前的原車型更低，同時(shí)基于年燃油耗標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)標(biāo)率已超過。該燃油耗標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施經(jīng)歷了艱難歷程。另外，即便車型不采用混合動(dòng)力系統(tǒng)，與配裝了普通渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的車型相比，由于其搭載設(shè)備數(shù)量增加，整車質(zhì)量相應(yīng)增加，導(dǎo)致燃油經(jīng)濟(jì)性降低?？紤]到當(dāng)前的技術(shù)水平，“縮缸強(qiáng)化”可使燃油經(jīng)濟(jì)性有所改善。年月，配裝有的“”車型也成功投

11、放了市場(chǎng)。年月，三菱公司對(duì)“”車型進(jìn)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(yàn)測(cè)試循環(huán)時(shí)，其模式下的續(xù)航里程為，燃油耗分別為與。該車型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用模式，前輪裝備了最大功率為的電機(jī)；后輪則裝備了最大功率為的電機(jī)，并使發(fā)動(dòng)機(jī)的排量由原來(lái)的增加到。雖然該車型主要利用電機(jī)以實(shí)現(xiàn)模式下的行駛，但在高速行駛工況下則仍以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力來(lái)源，力求在提高行駛性能的同時(shí)，逐漸改善環(huán)保性能。年月，豐田公司對(duì)“”車型進(jìn)行了部分改良。豐田公司雖未對(duì)動(dòng)力總成系統(tǒng)加以特殊改動(dòng)，但出于對(duì)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(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備的應(yīng)用，導(dǎo)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(guó)內(nèi)具有較好經(jīng)濟(jì)性的車型，相關(guān)指標(biāo)仍有待進(jìn)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(zhǎng)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(duì)質(zhì)量有所增加的狀況，日產(chǎn)公司將該車型驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大功率提高到了，改善了高速條件下的加速時(shí)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(zhǎng)續(xù)航里程時(shí)，部分跑車也存在達(dá)不到續(xù)航里程的情況。該車型在實(shí)際道路行駛條件下的使用效果尚有待驗(yàn)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(zhǎng)短?！啊弊鳛榭赏度肓慨a(chǎn)的車型產(chǎn)品能躋身于市場(chǎng)前列，可稱得上意義重大。年廢氣排放法規(guī)關(guān)于重型車的適用范

13、圍有所擴(kuò)展。年，該法規(guī)主要針對(duì)中型及小型載貨汽車而進(jìn)行調(diào)整。年，日本國(guó)內(nèi)針對(duì)牽引車開始執(zhí)行年的廢氣排放法規(guī)，各生產(chǎn)商改進(jìn)后的車型已逐步投放至市場(chǎng)。年月，日野公司對(duì)其“”車型實(shí)施了改良。牽引車雖然難以滿足重型汽車的燃油耗標(biāo)準(zhǔn)，但經(jīng)此次技術(shù)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(jí)相比年的燃油耗標(biāo)準(zhǔn)可實(shí)現(xiàn)超出的水平。傳統(tǒng)的檔機(jī)械式自動(dòng)變速器（）也進(jìn)一步調(diào)整為檔變速器（）。本車型的設(shè)計(jì)過程重點(diǎn)考慮了對(duì)燃油耗的改善，例如通過對(duì)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(yàn)法而言，部分?jǐn)?shù)據(jù)將采用實(shí)測(cè)值，而以往各類車型曾統(tǒng)一采用行駛阻力值。試驗(yàn)方法的變動(dòng)，會(huì)進(jìn)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(duì)其“”車型進(jìn)行了技術(shù)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(shù)優(yōu)化過程中，除了在排氣歧管的下游位置布置了柴油機(jī)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(shù)（）的應(yīng)用，以此逐步改善燃油經(jīng)濟(jì)性。在配裝了怠速停止機(jī)構(gòu)的車型上，其燃油耗相比年燃油耗標(biāo)準(zhǔn)可超出（除了部分車型）。年月，日產(chǎn)卡車公司對(duì)其“”車型進(jìn)行了技術(shù)改良。該車型最大的技術(shù)特點(diǎn)是采用了排量為的發(fā)動(dòng)機(jī)（圖）。通常，整車質(zhì)量為的重型汽車須配裝排量為的發(fā)動(dòng)機(jī)，該款新機(jī)型有效減小了整機(jī)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(duì)燃油耗的改善效果同樣較為有限。另一方面，整車質(zhì)量會(huì)受到相關(guān)法規(guī)的限制，假設(shè)排氣后處理裝置等設(shè)備數(shù)量增加，車輛自重會(huì)相應(yīng)增加，必然會(huì)減少最大載質(zhì)量，由此降低了車輛的市場(chǎng)價(jià)值。因此，通過減小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸，實(shí)現(xiàn)輕量化具有顯著意義。該款發(fā)動(dòng)機(jī)一方面可輸出的功率，另一方面相比傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)又實(shí)現(xiàn)了輕量化。該機(jī)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(biāo)準(zhǔn)約。