徐涛，史婷

（武汉交通职业学院，湖北 武汉 430065）

论汽车节能减排技术发展方向

徐涛，史婷

（武汉交通职业学院，湖北 武汉 430065）

近年来中国环境污染越来越严重，涉及到水污染、空气污染等各种污染，其中最引人关注的当属空气污染，而空气污染的最主要的原因之一即是汽车尾气排放。虽然汽车节能减排技术的发展有了非常大的进步，但依然与我国高速发展的经济和汽车保有量的增长产生了巨大的矛盾。汽车节能减排依然是国家未来技术发展的主要方向，文章主要探讨汽车节能减排新技术的发展方向。

节能减排；新能源；互联网；人工智能

CLC NO.: U461.9 Document Code: B Article ID: 1671-7988 (2017)10-268-03

1、环境污染现状及原因

1.1 环境污染现状

根据国家环境公示，2015年全国338个地级以上城市中，有73个城市环境空气质量达标，占21.6%；265个城市环境空气质量超标，占78.4%。338个地级以上城市平均达标天数比例为76.7%；平均超标天数比例为23.3%，其中轻度污染天数比例为15.9%，中度污染为4.2%，重度污染为2.5%，严重污染为0.7%①。同样在2015年某著名节目主持人的一则纪录片《穹顶之下》，报道了中国近年来空气污染的现状，污染的来源及成因，在社会引起了强烈的反响。中国的环境污染之严重确实客观存在，只是《穹顶之下》这一篇报道系统性、客观性、用观众可以理解的方式深刻剖析了中国环境污染之严重程度，PM2.5确实关系到每一个人的身体健康，并为更多的人知晓。同时国家也深刻了解问题的严重性，因此加大环境污染的治理可投入，制定了更严格的法规，实施了更严格的执法措施。

1.2 环境污染原因

环境污染包括水污染、空气污染以及其它污染。空气污染的主要原因之一是工厂粉尘颗粒物的排放，以及有毒有害气体的排放，主要原因之二是汽车尾气排放。此外也包括工地的扬尘以及农作物燃烧产生的烟尘，但这两项污染来源是可以通过简单易行的方式进行防治，不是造成目前环境污染的主要决定性因素。所以工厂有害气体排放和汽车尾气排放既是主要的污染物来源，也是在大气中产生一系列的物理及化学反应形成严重的污染物即PM2.5主要因素。但这些排放物是单纯的直接的污染物，还是既作污染物又作催化剂促使与其它物质反映生成PM2.5还在研究中。2015年8月29日，《大气污染防治法》经十二届全国人大常委会第十六次会议修订通过，并于2016年1月1日起施行。明确了加强对燃煤、工业、机动车船、扬尘、农业等的综合防治，对颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物、氨等大气污染物和温室气体实施协同控制。也明确了机动车节能减排的时间节点，并制定了严格的执法措施和处罚措施。

2、汽车节能减排新技术

大气污染治理的一个重要的方向是汽车排放治理，随着严格法规的出台，汽车新技术的普及及研发速度也在加快。

2.1 发动机技术发展

近三年，汽车发动机技术发展的一个典型的方向是缸内直喷和涡轮增压技术的普及应用，如图1和图2②所示。实现了汽车油耗的快速下降，减少了汽车尾气的排放，如图3所示为国内乘用车平均油耗值，期中对油耗下降贡献主要的原因即是涡轮增压及缸内直喷技术的普及应用。该技术在降低油耗的同时能够保证汽车的动力性，例如1.6L排量涡轮增压缸内直喷发动机其动力性高于2.0L电喷非增压发动机。

图1 缸内直喷技术应用情况

图2 涡轮增压技术应用情况

涡轮增压及缸内直喷技术虽然在多年前部分汽车厂商在推广，但由于国家的油耗标准以及排放法规，这项技术并不是特别受到汽车企业及消费者欢迎，但随着国家新政策的出台以及对油耗排放的限制时间路线图，涡轮增压技术将得到全面的推广应用。

图3 国产乘用车平均油耗、排量和整备质量变化

2.2 混合动力和电动汽车发展

2016年中国电动汽车发展取得了较大的成绩，其代表性的企业包括北汽新能源汽车、比亚迪汽车等新能源汽车企业，其推出的产品使用效果已经接近于传统的汽车，且节能减排效果从某种意义上来说已经达到了零排放的要求。但是，从其他的方面而言电动汽车的普及受几个方面的制约影响：

第一，使用的便利性。使用的便利性主要反映为充电是否方便。很显然，在电动汽车推广试行的城市充电桩的数量分布均不能满足电动汽车车主的便利性要求，此外电动汽车的故障率高于常规汽车。例如：因电力不足或者其他原因引起的不能行驶，就需要通过救援服务来解决。

第二，售价偏高。在国家实施补贴的情况下，电动汽车的价格依然高于相同配置的传统汽车。在国家补贴逐渐减少或者取消的情况下，电动汽车的处境将变得非常困难。

第三，生产汽车环节和汽车充电使用环节是否存在污染值得探讨。电动汽车电池的质量大约在一吨左右，生产这一吨电池的过程可能存在污染，在这些电池寿命结束之后其处理方式也有可能存在严重的污染。因此电动汽车并非是零排放。在充电的过程中其电能的来源包括水力发电、煤炭发电、核能发电以及其他形式的发电，其中煤炭发电是产生污染的，所以电动汽车在生产和使用过程中仍然存在不同形式的污染。要解决电池的生产和回收再处理问题及使用清洁能源，才能真正解决电动汽车零排放的问题，工厂污染排放控制相对于汽车排放控制更容易，所以电动汽车依然是未来的一个发展趋势。

混合动力技术是介于传统发动机和电动汽车之间的一种技术，其混合形式也分为多种。既能够通过电动驱动行驶也能够通过汽油发动机行驶，最显著的特点是能够确保较大的行驶里程，也能够回收利用汽车行驶过程中的能量，提高发动机的经济性。其节油效果相对于目前最先进的涡轮增压发动机而言更高，但其所需的电池比电动汽车要小很多。因此混合动力汽车普及很可能会超过电动汽车，同时其价格等其他因素也能够为消费者所接受。

因此，涡轮增压技术正在普及，而混合动力技术正在开始普及，而电动汽车是否能够普及却存在诸多不确定因素。

2.3 互联网技术、大数据及人工智能

互联网技术推动汽车技术的发展表现为很多方面，除了在汽车的生产环节、销售环节和使用环节，也包含在汽车售后服务与维修环节。互联网技术推动节能减排至少表现在两个方面：第一个方面是车主通过卫星定位以及地图获取优化的交通路线图，以最短的时间、最省钱的方式或者最好走的路线到达目的地，避免或者减少汽车在行驶过程中遇到堵点，从而提高汽车燃油经济性。第二种方式是城市通过互联网技术获得城市交通的整体数据情况，从而优化交通路线，实时调整整个城市的交通方案，具体体现在道路交通的设计过程中，管理管制过程中以及对突发事件的应急处理过程中。

互联网及大数据已经应用于汽车路线图的规划中，从另外一个层面来推动汽车节能减排。人工智能技术也将成为推动汽车节能减排的第二个非常有效的方式。将人工智能技术与互联网及大数据相结合，产生的节能减排效应将远远超过传统的方式。人工智能技术是基于大数据及互联网，且要通过先进的运算方式寻求最佳的解决问题的方式，比如选择最快的通行路线，或者选择收费最低的通行路线，但人工智能技术特点区别于传统的互联网技术在于：主动的提供使用者所需要的一切，会提前思考使用者将遇到的问题，尽可能完成使用者想完成的未来工作，而且这种思考既基于现有条件的最优计算，其计算量、运算速度和控制策略通过人工思考无法完成。人工智能技术的成熟将推动各种技术爆炸式的发展，解决人类难以完成的各类问题。并渗透到发动机控制、交通路线控制等各个领域和各个环节来推动节能减排。

2.4 太阳能电池技术发展

对于清洁能源众多企业都尝试过，比如使用甲醛作为汽车能源，也有使用氢气作为汽车能源，但都没有太阳能作为能源来的直接和高效。将汽车外部的全部车身都做成太阳能电池板，在阳光充足条件下充电一天，行驶里程极限值为80公里，那为什么会提出了太阳能汽车这个概念？主要的原因可能有以下三点：1汽车节能减排的需要，百公里油耗由10升变为7升，需要缸内直喷及涡轮增压技术，由7升变为4升，需要混合动力技术，而由4升变为2升的时候，可能需要太阳能电池技术；2太阳能是清洁能源，并且其转换效率高；3太阳能电池板提供的能量不足以使汽车行驶一个较远的距离，但汽车轻量化技术、互联网技术以及人工智能技术可以使太阳能汽车的地位发生根本性的改变。

例如：当汽车的质量由0.8吨减轻到0.6吨，太阳能电池汽车一天充电可能会行驶100公里，此时太阳能汽车完全能够满足家庭日常使用。或者具备人工智能的太阳能汽车能够查询到未来的天气情况，了解使用者的行驶路线、时间，能够主动的制定充放电的计划，或者能够主动的从阴暗的区域自行移动到阳光充足的区域进行充电，能够展开比汽车本身大几倍的太阳能电池板进行充电，那么太阳能电池汽车将会得到普及应用，并且实现真正意义的零排放。因此，太阳能电池汽车本身需要发展，也可能是等待其他技术与之配套共同发展。

3、结论

汽车节能减排技术的发展方向是多个方向的或者是多个产业发展的结果，推动汽车节能减排技术的发展不仅仅是汽车技术本身的发展，也包含其关联产业的发展和非关联产业对传统产业生产方式的革新。

推动汽车节能减排的多产业之间要有发展上的协调关系，如果多个产业之间能够形成协调关系，那么就能够保证节能减排目标的实现，也会促进关联产业的飞速发展，也可能会促进关联产业的迅速灭亡。但如果多个产业之间不能够协调发展，某个产业的灭亡可能会带来多个关联产业的灭亡。

节能减排技术的发展并非只有汽车生产企业能够实现，带来革命性变化的可能是互联网企业、大数据时代或者是光伏产业。当汽车的核心技术竞争领域发生改变的时候，汽车企业可能会成为互联网企业或者是光伏产业的代工厂，而非目前汽车生产、销售和售后的主导。

[1] 中国汽车工程学会丰田汽车公司. 中国汽车技术发展报告2016.北京理工大学出版社,2016,67～70.

[2] 中华人民共和国环境保护部.2015中国环境状况公报. 2016.5,5～6.

Discussion on The Development Direction of Automobile Energy Saving and Emission ReductionTechnology

Xu Tao, Shi Ting
( Wuhan Technical College Of Communications, Hubei Wuhan 430065 )

In recent years, China's environmental pollution is more and more serious, it involves water pollution, air pollution and other pollution, the most attention is air pollution, and one of the main causes of air pollution is automobile exhaust. Although the development of automobile energy-saving technology has made great progress, but it still has a huge contradiction with the rapid development of economy and car ownership. Automobile energy saving and emission reduction is still the main direction of national future technology development, this paper mainly discusses the development direction of new technology of automobile energy saving and emission reduction.

energy conservation and emission reduction; New energy sources; Internet; Artificial intelligence

U461.9

B

1671-7988 (2017)10-268-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.092

徐涛（1983－)，男，湖北武汉，武汉交通职业学院汽车工程学院副院长，上汽通用ASEP项目负责人、上汽通用ASEP项目讲师，主要研究汽车电子技术。项目来源：武汉交通职业学院校级课题“第三方评价背景下的高职教育教学质量评价研究”（编号：X2016002）。