尊龙凯时人生就是博官网节能汽车：助力汽|swag台湾官网|车工业节能突围

　　在这样一个以能源和气候为尊的时代ღ◈ღ，人们对新能源汽车给予了前所未有的关注和投入ღ◈ღ，但不可否认ღ◈ღ，现在汽车仍主要依赖石油驱动尊龙凯时人生就是博官网ღ◈ღ。石油主宰着世界经济的发展ღ◈ღ，同时也是地区争端的主要诱因ღ◈ღ。更重要的是ღ◈ღ，我们所剩的石油已经不多了ღ◈ღ。

　　改造发动机ღ◈ღ，把每一滴汽油和柴油的利用率提升到极致ღ◈ღ、装上电池用电力来辅助或主导驱动尊龙凯时人生就是博官网ღ◈ღ、往内燃机和电池里灌上各种生物燃料乃至液态氢倾注了人类百年智慧和激情的汽车正在不断革新动力单元ღ◈ღ，而不变的关键词始终如一ღ◈ღ：节能ღ◈ღ、环保ღ◈ღ、可持续ღ◈ღ。

　　“毋庸置疑ღ◈ღ，新能源汽车是目前汽车的主流发展趋势ღ◈ღ，作为新能源汽车的补充ღ◈ღ，节能汽车也应引起足够的重视ღ◈ღ。”北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室主任马重芳教授特别强调“节能汽车”的概念ღ◈ღ。近日ღ◈ღ，在接受《科学时报》记者专访时ღ◈ღ，马重芳指出ღ◈ღ，不论未来将是什么在支持我们的汽车前进ღ◈ღ，至少今天ღ◈ღ，我们没有理由不关注传统内燃机对每一滴石油的燃烧与利用ღ◈ღ。

　　马重芳ღ◈ღ：新能源汽车主要指纯电动ღ◈ღ、油电混合动力和燃料电池三种ღ◈ღ，它们本质都是以电化学蓄能为基础的ღ◈ღ。节能汽车指的是内燃机与余能热功转换相结合的混合动力汽车ღ◈ღ、压缩空气动力汽车等ღ◈ღ，节能汽车的本质是通过余能回收和物理蓄能实现内燃机效率的提高ღ◈ღ，进而实现汽车节能ღ◈ღ。

　　内燃机与排气余热回收相结合的混合动力汽车指的是利用内燃机的废气余热ღ◈ღ，通过朗肯循环和有机朗肯循环ღ◈ღ，实现排气废热的热功转换ღ◈ღ，从而提高发动机的功率ღ◈ღ，降低发动机的油耗ღ◈ღ。这是节能汽车特别是重型卡车的一个重要发展方向ღ◈ღ。

　　由于这种新型混合动力装置以联合循环代替了单一的奥托循环（汽油机）或DESEL循环（柴油机）ღ◈ღ，实现了内燃机余能的回收ღ◈ღ，可以显著提高汽车的燃油经济性ღ◈ღ。这种新型混合动力汽车不但在学术上具有重要意义ღ◈ღ，而且将为汽车动力的发展提供了重要战略方向ღ◈ღ。

　　节能汽车的另一个重要方向压缩空气动力汽车ღ◈ღ，也叫气动汽车ღ◈ღ，其基本原理是将高压压缩空气注入高压储气罐ღ◈ღ，压缩空气膨胀驱动膨胀机做功输出机械能从而驱动汽车运行ღ◈ღ。

　　压缩空气动力汽车与其他汽车相比有以下几个优点ღ◈ღ：一是无燃料燃烧ღ◈ღ，排放的是无污染ღ◈ღ、低温的空气ღ◈ღ，是真正的“绿色”概念汽车ღ◈ღ。二是在气动发动机工作过程中高压气体膨胀做功后温度大幅降低ღ◈ღ，排出的尾气温度远低于环境温度ღ◈ღ，低温的尾气可以作为空气动力汽车制冷空调的冷源而不需要额外制冷系统ღ◈ღ，同时也不必装备油箱ღ◈ღ、火花塞和消声器ღ◈ღ，可使车生产成本降低20%ღ◈ღ。三是空气不可燃ღ◈ღ，汽车安全性好ღ◈ღ。四是与传统汽车相比尊龙ღ◈ღ！ღ◈ღ，其发动机工作时无燃料燃烧过程ღ◈ღ，所以发动机对材料要求低ღ◈ღ、结构简单ღ◈ღ、尺寸小ღ◈ღ、质量轻ღ◈ღ、造价低ღ◈ღ、设计和制造容易ღ◈ღ。五是其能量的传递快捷ღ◈ღ，储存容易ღ◈ღ，介质来源方便ღ◈ღ、清洁ღ◈ღ，所需的电力容易获取ღ◈ღ；充气设备和社会基础建设费用不高ღ◈ღ，较容易建造ღ◈ღ。整车使用维护和生产费用低swag台湾官网ღ◈ღ，且可利用现有气动技术ღ◈ღ、汽车设计和制造技术ღ◈ღ，研制和开发周期短尊龙凯时人生就是博官网ღ◈ღ。六是压缩空气罐废弃后比电池污染小尊龙凯时官网ღ◈ღ，ღ◈ღ。七是比电池寿命长ღ◈ღ，而且性能不衰退swag台湾官网ღ◈ღ。

　　气动汽车能够满足空气污染严重城市对低排放ღ◈ღ、零排放汽车的迫切需要尊龙凯时人生就是博·官方ღ◈ღ，ღ◈ღ，可替代部分城市和室内交通工具ღ◈ღ，如城市公交车ღ◈ღ、观光游船ღ◈ღ、运动小车及室内搬运工具车等swag台湾官网ღ◈ღ，具有很好的市场应用前景ღ◈ღ，可以获得降低城市污染的良好社会ღ◈ღ、环境效益ღ◈ღ。

　　《科学时报》ღ◈ღ：为何在新能源汽车之外需要特别强调节能汽车的概念？以纯电动车为产业方向的新能源汽车的发展是否将挤压节能汽车的发展空间？

　　马重芳ღ◈ღ：之所以在新能源汽车概念之外特别强调节能汽车的概念ღ◈ღ，主要是基于我国节能减排的现实需求ღ◈ღ。

　　据公开数据显示ღ◈ღ，2009年我国生产内燃机约6700万台ღ◈ღ，其中1379万台为汽车配套swag台湾官网ღ◈ღ，总功率达11.3亿千瓦ღ◈ღ，比2008年增长10%左右ღ◈ღ。

　　11亿千瓦ღ◈ღ，这是怎样一个概念？截至2009年底ღ◈ღ，我国电力装机总容量8.74亿千瓦ღ◈ღ，按规划ღ◈ღ，未来5年ღ◈ღ，平均每年的装机容量增加约1亿千瓦ღ◈ღ。两者相比ღ◈ღ，内燃机在中国工业发展中的地位一目了然ღ◈ღ。

　　可以肯定尊龙凯时人生就是博官网ღ◈ღ，在可以预见的未来ღ◈ღ，内燃机的作用仍将不可替代ღ◈ღ。而与此同时ღ◈ღ，内燃机发展面临节能减排的巨大挑战ღ◈ღ。2009年我国石油进口依存度达51%ღ◈ღ，而内燃机石油消耗量约占全国总消耗量的2/3ღ◈ღ，是名副其实的用油大户ღ◈ღ。排放方面ღ◈ღ，内燃机废气污染占我国绝大多数城市非供暖季大气污染的50%以上ღ◈ღ，是城市最主要的大气污染源ღ◈ღ。

　　机械工业是整个工业的基础ღ◈ღ，内燃机又是机械工业的基础ღ◈ღ，但是ღ◈ღ，越基础的东西往往越容易被忽视ღ◈ღ。以汽车与内燃机为例ღ◈ღ，虽然动力总成是汽车的核心ღ◈ღ，但人们对整车的关注度远远大于内燃机ღ◈ღ。2009年国家出台的10大产业振兴规划中ღ◈ღ，汽车ღ◈ღ、装备制造ღ◈ღ、船舶都与内燃机有关ღ◈ღ，但是每个振兴规划中ღ◈ღ，内燃机并未受到足够重视ღ◈ღ。在方兴未艾的新能源汽车产业中ღ◈ღ，传统内燃机节能技术也常常遇冷ღ◈ღ，远比不上电动车的“热力十足”ღ◈ღ。

　　当前ღ◈ღ，国家高度重视新能源汽车发展ღ◈ღ。由于新能源汽车与传统汽车相比ღ◈ღ，最根本的变化体现在动力系统ღ◈ღ。因此ღ◈ღ，有观点认为新能源汽车将挤压内燃机的发展空间ღ◈ღ。

　　对此我认为ღ◈ღ，新能源汽车是传统汽车技术的传承ღ◈ღ，是汽车技术的主流发展趋势ღ◈ღ，发展新能源汽车是国家长期战略选择尊龙凯时人生就是博官网ღ◈ღ，是汽车工业寻求可持续发展能源环境的必然选择ღ◈ღ。但新能源汽车技术难度大ღ◈ღ，需要一个比较长的研发与推广周期ღ◈ღ，在未来20年ღ◈ღ，内燃机汽车仍然是主流汽车ღ◈ღ，新能源汽车对国家节能减排并不能起到立竿见影的效果ღ◈ღ。因此在大力发展新能源汽车的同时ღ◈ღ，国家应积极发展节能汽车ღ◈ღ，节能汽车可能是未来20年内汽车工业节能减排的最主要手段ღ◈ღ。

　　马重芳ღ◈ღ：在世界的石油能源消耗结构中ღ◈ღ，内燃机所占的份额很大ღ◈ღ，2006年和2007年我国内燃机所消耗的燃油约为1.9亿吨和2亿吨ღ◈ღ，在当年全国原油消耗总量3.23亿吨和3.46亿吨中所占比例均接近60％ღ◈ღ。

　　从目前汽车所用发动机的热平衡看ღ◈ღ，用于动力输出功率一般只占燃油燃烧总热量的30％～45％（柴油机）或20％～30％（汽油机）ღ◈ღ，以废热形式排出车外的能量占燃烧总能量的55％～70％（柴油机）或70%~80%（汽油机）ღ◈ღ，主要包括循环冷却水带走的热量和尾气带走的热量ღ◈ღ。因此内燃机余热回收是降低内燃机能耗的关键技术措施之一ღ◈ღ。

　　美国能源部对内燃机节能潜力的评估结果认为ღ◈ღ，发动机余热能回收的节能潜力达60%以上ღ◈ღ。美国Argonne国家实验室在分析了各类内燃机的节能技术后认为ღ◈ღ，余热能回收利用具有最大的节能潜力ღ◈ღ。作为全球最大的独立发动机制造商ღ◈ღ，美国康明斯（Cummins）公司认为ღ◈ღ，通过余热能的回收利用ღ◈ღ，到2015年可使内燃机的转化效率达到60%左右ღ◈ღ。

　　与此同时ღ◈ღ，2010年初ღ◈ღ，美国能源部长朱棣文宣布启动3.75亿美元（政府拨款1.87亿美元）提高重型卡车和乘用车效率的研究计划ღ◈ღ，其中发动机余热能回收利用是该项目支持的主要关键技术ღ◈ღ。该项目投资中60%的资金用于重型卡车的节能ღ◈ღ，其余40%的资金投入来支持轻型客车的节能叉车ღ◈ღ，ღ◈ღ。到2030年该技术在汽车中广泛采用后ღ◈ღ，每天能够节约1亿升汽油和柴油ღ◈ღ，降低汽车20%的碳排放ღ◈ღ。美国此项计划反映了新能源汽车的最新动向swag台湾官网ღ◈ღ，此举能给我们以启示和借鉴ღ◈ღ。

　　总的来说ღ◈ღ，从目前的进展来看ღ◈ღ，通过对内燃机余热能的梯级利用ღ◈ღ，取得10%～20％的能量利用效率的提高完全是可能的ღ◈ღ。我国2009年石油消耗量约为3.74亿吨ღ◈ღ，其中内燃机耗油为2.24亿吨ღ◈ღ，因此通过对内燃机余热余压利用的研究ღ◈ღ，可节约石油3360万吨左右ღ◈ღ，减少CO2排放1.05亿吨左右ღ◈ღ。

　　马重芳ღ◈ღ：国际上非常重视内燃机废气余热的利用ღ◈ღ。美国能源部同时资助6个团队进行汽车余热利用研究ღ◈ღ，这6个团队几乎涵盖了相关领域各大公司及国家实验室ღ◈ღ，美国能源部的目标是通过余热利用技术的应用使柴油机热效率在10~15年后提升至60％ღ◈ღ。

　　在欧洲ღ◈ღ，英国帝国理工学院在展望内燃机的发展趋势时ღ◈ღ，将内燃机废热能的利用作为到2050年的关键技术挑战ღ◈ღ。法国在2007年启动了heat2power计划ღ◈ღ；瑞典3所一流大学Lundღ◈ღ，Charlmesღ◈ღ，KTH开展内燃机余热回收的联合研究ღ◈ღ。日本文部省在2005年发布的第八次技术预见调查报告中ღ◈ღ，将内燃机余热能的利用列为未来30年技术发展的100个重要课题之一ღ◈ღ。

　　德国宝马公司已经在1.8升四缸发动机上分别采用水和酒精的朗肯循环回收废气和冷却水的高温和低温余热推动膨胀机做功ღ◈ღ，试验结果表明ღ◈ღ，可增加15%的引擎输出效率以外ღ◈ღ，油耗表现更与1.5升的车款相当ღ◈ღ。

　　日本本田公司通过高温废气换热产生高压蒸汽ღ◈ღ，驱动膨胀机发电回收余热ღ◈ღ，膨胀机最大可输出32kW电ღ◈ღ，热效率最大可提高13％ღ◈ღ。

　　康明斯在美国能源部的支持下进行了利用8级车用内燃机余热驱动有机朗肯循环发电的研究ღ◈ღ，目标是提高10％的燃油经济性ღ◈ღ。目前已经完成了第一代样机的设计制造和测试ღ◈ღ。

　　此外ღ◈ღ，美国卡特皮勒公司开发了固定式天然气发动机的有机朗肯循环废气余热发电系统ღ◈ღ，该系统样机使发动机系统的燃气利用效率达到了47%ღ◈ღ。

　　对于空气动力汽车而言ღ◈ღ，早在内燃机发明之前ღ◈ღ，压缩空气动力汽车的概念就被提出并被广泛应用于瑞士等欧洲各国城市的轨道交通ღ◈ღ。目前法国MDI汽车公司是此项技术的代表ღ◈ღ。到2008年底尊龙凯时人生就是博ღ◈ღ，他们已经设计制造出5种型号的压缩空气动力汽车ღ◈ღ，其发动机的功率从4马力到75马力ღ◈ღ。其中一款车型可达200km～300km的续航里程ღ◈ღ，最高时速110 km/hღ◈ღ，接电自充气时间在4个小时左右ღ◈ღ，而在加气站充气时间只需3分钟ღ◈ღ。

　　马重芳ღ◈ღ：与国外同行相比ღ◈ღ，我国节能汽车的研究较少ღ◈ღ。我国科技部先后在“十五”和“十一五”期间分别设置了两个内燃机“973”项目ღ◈ღ，这两个项目都是由天津大学牵头ღ◈ღ，主要进行内燃机高效燃烧技术的研究swag台湾官网ღ◈ღ。2010年科技部批准了天津大学内燃机国家重点实验室舒歌群教授牵头申请的“973”项目“高效ღ◈ღ、节能ღ◈ღ、低碳内燃机余热能梯级利用基础研究”ღ◈ღ，北京工业大学吴玉庭研究员做为其中课题二“内燃机余热能转化热力单元和材料性能强化设计和集成优化的研究”的课题负责人ღ◈ღ。在“十一五”“863”中也设置了一个内燃机废气余热回收的预探索性专题课题ღ◈ღ，在该课题的支持下北京工业大学对内燃机废气余热回收开展了预探索研究ღ◈ღ，目前正在搭建实验台进行实验验证ღ◈ღ。气动汽车方面ღ◈ღ，国家自然科学基金委和国家科技部设置了相应课题ღ◈ღ，浙江大学ღ◈ღ、北京工业大学ღ◈ღ、合肥工业大学开展了一些研究工作ღ◈ღ，取得了一定进展ღ◈ღ。总的来说ღ◈ღ，国内对节能汽车的研究还刚刚起步ღ◈ღ，跟国外差距很大ღ◈ღ，因此非常有必要设置项目进行系统研究尊龙凯时人生就是博官网ღ◈ღ，以促进我国节能科学理论的发展ღ◈ღ。

　　内燃机废气余能的回收涉及废气余热的收集传热ღ◈ღ、热功转换ღ◈ღ、热电直接转换以及压力能转换等方面ღ◈ღ。热力学ღ◈ღ、传热学ღ◈ღ、材料ღ◈ღ、机械和控制等多个学科以及这些学科的交叉是内燃机余热利用的理论基础ღ◈ღ。只有掌握了这些关键科学技术ღ◈ღ，才能使系统总能利用效率显著提高ღ◈ღ，回收成本进一步降低ღ◈ღ，进而才有可能推动其大规模商业化发展ღ◈ღ，实现内燃机余热余压的有效利用ღ◈ღ。

　　柴油机余热热功转换是一项近年来才兴起和受到重视的新能源汽车技术ღ◈ღ，其研究主要集中在欧洲与美国ღ◈ღ。大汽车和柴油机厂商都在全力开发柴油机余热热功转换ღ◈ღ，也有越来越多的发动机厂商正在或即将跻身到该技术的研究应用中ღ◈ღ。但尽管如此ღ◈ღ，目前该项技术依旧处于示范试验ღ◈ღ、系统性能优化改进阶段ღ◈ღ，许多关键技术还没有被完全攻克ღ◈ღ。

　　我国是最大的重型卡车生产国ღ◈ღ，柴油机余热热功转换系统的研发和应用对我国汽车工业的发展具有重要的战略意义ღ◈ღ，而目前国内企业尚未开展该技术的研发堆垛车ღ◈ღ。该项技术目前还并不成熟ღ◈ღ，谁先掌握先进可行的技术ღ◈ღ，谁将把握最大的商机ღ◈ღ，成为该技术的领跑者ღ◈ღ，带领整个发动机余热热功转换新动力系统的发展ღ◈ღ。