汽车环保技术的最新动向


在2000年,欧盟已把车辆排气中的一氧化碳、碳氢化合物及氮氧化合物减少了20~40%,以上三种污染物的极限值分别降到了2.3、0.2和0.15毫克立方米(汽油车),柴油车一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物及颗粒污物的极限值降为0.64、0.56、0.50和0.05毫克立方米。为进一步减少汽车排气污染,欧盟最新又推出了雄心勃勃的计划:到2005年,排气污染将进一步减少30%,即汽油车中一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物污染分别为1.0、0.1和0.08毫克立方米,柴油车一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物及颗粒污染极限值分别为0.5、0.30、0.25和0.025毫克立方米。据欧盟称,如果这些建议付诸法律,到2005年,欧盟将实现汽车零污染的目标。

为与欧盟新型排气污染条例同步,世界上许多国家的汽车生产厂纷纷投入人力和物力,研发新型汽车环保技术,进一步降低汽车排气污染。下面就将这些新技术作简单介绍。

1、公用配油管式燃料喷射系统
该技术在汽车工业中酝酿多时,终于成为一种新技术,用以改进汽车油耗,提高燃油经济性。该技术主要适用于柴油发动机。工作时,柴油是在恒高压下从相邻通道(公共配油管)供给的。利用发动机计算机管理系统,喷油器对油量进行精确的电子控制。
与传统技术相比,该技术具有明显的优势:喷油器只在油料压力足够高时才开启;油压正时及油量均可单独调节,与各种驱动条件匹配。该技术尤其适用于客车发动机。

2、汽油直喷发动机
汽油直喷技术已从早期的赛车专用向普及化过渡。据丰田公司称,其最新研制的D-4汽油直喷发动机的燃油经济性提高了30%,堪与标准的柴油发动机媲美。
利用公司专门开发的高压涡流喷射器、螺旋进气道、电子涡流控制阀及嵌入活塞顶的唇壮燃烧室,D-4可在超稀空气-燃料比(50:1)下正常工作。喷射器的工作压力为80~130巴,是传统喷射器的 40倍。
据公司称,D-4配有智能可变阀门正时装置,在优化高速作业功率的同时使中、低转速的扭矩最大。根据驱动条件的变化,系统可连速改变进气阀门正时。再配以电子节流阀控制较大范围的空气?燃料比,其燃油经济性可最大化。

3、福特P2000
P2000是福特公司推出的轻质中型骄车,其目标燃耗为34公里/升。该目标是公司研制高效、低污染车辆技术的一个组成部分。在P2000轿车模型中,公司使用了轻质材料作为提高燃油经济性的关键技术。该模型车比福特钢体车轻25%。在新车的设计中,公司还将利用镁、碳纤维、聚碳酸酯、钛及铁阵矩复合物,进一步减轻车体重量。
P2000由一压缩点火直喷式1.2升发动机驱动。该发动机是当今汽车工业中能量密度最高、燃油经济性能最好、污染最小的压缩点火直喷式发动机之一。
P2000的变速系统分为3种。基型为带5速手动变速的自动型。第二种为混合型,它利用小巧的高功率电池储存能量,其快速启动采用集成式启动器或交流电机。它的优点是在空转或减速时自动闭锁,优化燃料进给。启动器和交流电机还能补偿和储存制动所需的部分能量。第三种为后传动混合型,包括一个马达。它配有一个较大容量的电池,可根据条件变化调节发动机与电机之间的传动。

4、催化转换技术
该技术首创于70年代的英国,用以控制车辆污染,满足美国和日本的相应法规。现在,世界上半数以上的客车和80%以上的新车中都配有催化转换器。欧洲93年以后出厂的汽油车中均配有催化转换装置。
利用催化转换器除去汽车废气中残剩有毒污染是一种燃烧后的污染控制技术。随着无铅汽油时代的到来,汽油车的催化转换技术将更加成熟。一个性能优良的催化转换装置可把90%以上的一氧化碳、碳氢化合物、氧化氮转化为相对无害的二氧化碳、氮和水。尽管柴油发动机的污染略有不同(带有可视“烟雾”或微粒,但新型转换装置可较好地解决这一问题。

5、稀混合气发动机
随着环保条例的愈加严厉(每公里各种污物的排放值以每克/公里计算),与之相匹配的污染控制技术必须得到改良。例如,稀混合气发动机的经济性能优良,且一氧化碳、碳氢化合物的排放又低,但氧化氮较多。为解决这一问题,丰田汽车公司成功开发了一种可在燃烧过程中用稀土床吸收氧化氮的转换装置,可大大降低氧化氮的污染。

6、对付冷启动的技术
为解决冷启动,有些公司用加热或燃油的方法使催化剂快速达到较高的温度值。也有的公司把催化剂放到与发动机更近的地方,减少预热时间。绅宝公司的解决方法是把发动机启动时头几分钟的排气“困”于特殊的容器中,利用系统温度的升高对废气进行再燃烧。菲亚特对付冷启动的技术是利用加热催化转换器,降低启动排气污染。

7、连续式再生分离装置
该装置由催化转换技术的创始人约翰逊.马塞设计,有两个分离腔,再配以催化剂和过滤器,能除去柴油发动机排气中90%的有害废气。
在一级分离腔中,设计者在细陶瓷通道上采用了特殊的基材,并在基材上涂以铂,把一氧化碳和碳氢化合物转变为二氧化碳和水。马塞发现,催化剂还将提高氧化氮的比例,是除去烟灰中微粒的关键所在。因而,在二级分离腔中,气体通过二级通道管簇,并把微粒残留在管壁上面。管壁上的粒子与氧化氮反应并分解。
该技术的优点是:因无微粒残留,避免了过滤元件的堵塞;新型装置工作温度为250。C,远低于燃烧烟灰所需的600。C;无需额外加热;单个装置可除去大部分有害气体及微粒。该技术特别适用于涡轮增压发动机使用。

8、压缩天然气(CNG)技术
除汽油和柴油外,压缩天然气是汽车燃料的另一选择,且排气污染较小。其主要缺点是能量密度较低,且目前加气站没有形成网络。作为CNG技术的第一步,沃尔沃公司推出了既能使用汽油,又能使用天然气的双燃料汽车。这种车除配有常规的80升汽油箱外,还配有一个可供240公里行程使用的CNG储气箱。天然气的成本比汽油低,但汽车性能却要低些。通常,司机在城市驾车时选用污染小的天然气,当远离加气站时就选择使用汽油。发动机的燃料分配系统使天然气通过喷射阀,再分别到达5缸。两种燃料的点火均由现用的电子系统控制。当天然气被切断或气压不足时,发动机会自动切换为汽油操纵。

9、快速消除有害微粒的技术
该技术用高能电子来“快速消灭”有害气体,使之分解为无毒水蒸气、二氧化碳和水。其目标是把柴油发动机的排气污染控制在较高的清洁水平,使之与配有催化转换装置的汽油发动机的清洁值相当。
该技术仍处于早期研制阶段,它利用高能电子的短脉冲分解氧化氮及烟灰微粒。一个特殊电子开关的高压电子脉冲每秒放电可达几千次。电子脉冲与发动机排气相互碰撞,产生一离子等离子体,再与带电的氮、氧及氢氧化物微粒反应,生成二氧化碳、空气和水蒸气。美国洛杉矶南加州大学就是正在进行该项技术研究的成员之一。
另外,新型混合驱动车,如奥迪DUO概念车把IC发动机与电池、电驱动集成到一体,在提高轿车性能的同时,汽车排气污染也得到了进一步降低。

10、通用汽车“氢动一号”
就在前不久,美国通用公司研发的“氢动一号”(HydroGen 1)液氢燃料电池概念车在亚利桑那州的沙漠试验场创造了国际汽联燃料电池车类别11项耐久性世界纪录。“氢动一号”的动力来自电动机,而驱动电机的电流来自靠纯氢工作的燃料电池,并由此实现了零污染排放。在此次测试中,“氢动一号”经受了环境温度35.C、沥青路面温度65.C的严峻考验,在24小时内连续行驶了1387公里(172圈),完成了多项试验。这一出色表现显示,通用汽车在液氢燃料电池车研究领域又取得了重要进展,正向着燃料电池车批量生产的目标迈进。
在电驱动与燃料电池技术上,通用汽车拥有40多年的经验,在业界处于领先的地位。早在1968年,公司就开发了世界首辆能够运行的燃料电池车。去年又推出了“氢动一号”。目前,公司每四个月就测试一项新的燃料电池设计。凭借这一创新技术,这辆5座的燃料电池概念车成为通用汽车开发环保型汽车进程中的一座里程碑,它是通用眼中最具可实现性的未来汽车。

11、"NECAR4 Advanced"与"NECAR5"
这两种车都是戴姆勒/克莱斯勒在日本公开的两款新型燃料电池车。前者为纯氢型燃料电池车。与同样为纯氢型不同的是,后者的燃料罐采用高压氢压力筒代替了NECAR5的液体燃料罐,并将燃料电池通气管更换为加拿大Ballard Power Systems公司最新型的“Mark 900”通风管。高压氢发出的功率与液态氢发出的功率相同。在短时间试乘中,除汽缸发出的声音外,几乎没有发现其它的躁声。

与此同时,世界上许多汽车生产厂都在不断努力,纷纷推出自己的绿色环保车:富豪汽车公司前不久在我国推出的一款新车中采用了高效空气过滤器,让车内空气保持清新,减少乘车者的不适反应;雪铁龙也推出了自己的环保主题新车;大众汽车公司正致力于从各种角度将车辆的尾气排放和油耗量降至最低,同时也在设计一个洁净的车内环境。

我国也对电动汽车、清洁燃料汽车及汽车环保技术十分重视。据中国科技部副部长邓楠介绍,自“八五”计划开始,我国电动汽车技术的研究就已被列为国家重点科技攻关项目。到去年11月底,我国12个清洁汽车行动示范城市的燃气汽车保有量已达8万余辆,加气站达到228座。“十五”期间,我国还将大力发展清洁汽车技术,加快电动汽车与燃料电池车的开发与产业化。随着天然气产量的提高和“西气东输”工程的实施,我国将以公共汽车和出租车为重点,稳步扩大燃气汽车的应用规模。

另外,世界上许多著名的汽车设计师都预言并深信,随着技术的不断进步,今后的汽车发动机将走向全封闭,终身无须换油。无凸轮发动机的时代为时不远,发动机、混合驱动车及燃料电池也将不断进步。随着这些技术的成功研发、商业化和不断完善,汽车污染将被极大地降低,真正的零污染绿色环保车才会上路,并真正走进千家万户。

我们正翘首期盼这一时刻的到来。

四川省 泸州市 胡德森、李霞
电子信箱:hudesen@sohu.com
2001年9月27日

▲返回