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环保汽车技术创新的三条思路

文:admin 发表时间2005-7-7

    1．促进传统汽车技术革新

1.1　电控喷射技术

1957年美国公司推出了电子控制汽油喷射系统，这就是所谓的电子喷射，简称电喷。电喷技术为发动机，乃致整个运输事业的发展开创了一个新纪元。起先是用的模拟电子喷射，后来发展到数字电子喷射。它的基本原理是微电脑（ECU）根据各种传感器传来的信号，通过分析、计算、判断，从而精确地控制和选择最佳点火和喷油时刻及喷油量。电子控制汽油喷油喷射的优点主要表现为：一是对各种工况都能根据特定的目标对燃油定量实现最精确的优化，且各工况之间能做到最佳匹配；二是可实现闭合控制，为使密度的变化所带来的喷油量偏差。

1.2　半导体辅助点火系

该点火系是根据晶体管的开关放大原理设计而成的，其特点是用一只高反压功率放大晶体管串联在初级电路中，代替触点起开关作用，而触点则接在晶体管的基极回路中。

1.3　无触点点火系统

高能无触点点火系统主要包括无触点分电器、点火模块(点火控制器)、点火线圈、高压阻尼线、火花塞等。转动的分电器通过点火信号发生器产生脉冲信号，这个信号输入电子点火控制器，经过大功率晶体管前置电路放大、整形处理后，控制高能干式点火线圈初级的充电和放电过程，当功率管导通时，点火线圈初级也导通，点火线圈贮能，当信号使控制器功率管截止时，点火线圈初级断路，在线圈次级感应出瞬时高压，此高压经过分电器分火头分配给发动机每个气缸内的火花塞实现点火。无触点点火系统根据触发方式的不同，可分为磁感应式、光电式、电磁振荡式和霍尔效应式。

1．4　微机控制点火系

微机控制点火系主要由下列元件组成，监测发动机运行状况的传感器、处理信号、发出指令的微处理机、响应微机指令的点火器、点火线圈等。微机控制点火系统由于不再配置真空离心点火提前调节装置，点火提前角由微机控制，从而使发动机在各种情况下都可最佳地调整点火时刻，使点火提前到发动机刚好不发生爆震的范围。微机控制的点火系统具有能量损失小、高速性能好、电磁干扰少及点火精度高等诸多优点，目前在中高档车上的应用越来越多。

1.5　无分电器点火系统（DLI）

无分电器点火系统完全取消了传统的分电器，点火线圈产生的高压电直接送到火花塞，又叫直接点火系统。目前无分电器直接点火系统有两种方式同时点火和独立点火，同时点火是指两个气缸合用一个点火线圈，即一个点火线圈有两个高压输出端，它们分别与一个气缸的火花塞相连独立点火是指每个气缸的火花塞上配用一个点火线圈，单独对本气缸进行点火。

2．开发新能源汽车

2．1　电动汽车

一般把从随车移动的电源中获取电能(如蓄电池)，用电机驱动在道路上行驶的车辆称为电动汽车，现代电动汽车是汽车、电力拖动、电子、智能控制、化学能源、计算机、新能源、新材料工程技术中最新成果的集成产物，它清洁无污染、能量效率高、能源多样化、结构简单且维修使用方便，是21世纪重要的新型绿色环保交通工具。目前常用的电动汽车驱动系统有三种：一种是直流电机驱动系统，20世纪90年代前的电动汽车几乎全是直流电机驱动的。直流电机本身效率低，体积和质量大，换向器和电刷限制了它转速的提高，其最高转速为6000——8000r／min。第二种是感应电机交流驱动系统。该系统是20世纪90年代发展起来的新技术，目前尚处于发展完善阶段。电机一般采用转子鼠笼结构的三相交流感应电动机。电机控制器采用矢量控制的变频调速方式。近年来，随着交流感应电机变频技术的进步，大功率半导体器件和微处理器速度的大幅度提高，使感应电机交流驱动系统与直流电机驱动系统相比，具有效率高、体积小、质量小、结构简单，免维护、易于冷却和寿命长等优点，该系统调速范围宽，而且能实现低速恒转矩，高速恒功率运转，很好地满足了汽车实际行驶所需的转速特性。目前，只是交流电机控制器成本较高。第三种是永磁同步电机交流驱动系统，其中永磁同步电机包括无刷直流电机(BDCM)和三相永磁同步电机(PMSM)。PMSM和BDCM相比，永磁同步电机交流驱动系统的效率较高，体积最小，质量最小，也无直流电机的换向器和电刷等缺点。但该类驱动系统永磁材料成本较高，只在小功率的电动汽车中得到一定的应用。但永磁同步电机是最有希望的高性能电机，是电动汽车电机的发展方向。目前，世界上众多著名的电动汽车中，多数采用感应电机交流驱动系统。

2．2　太阳能汽车

太阳能汽车就是把转变太阳能为电能的电池装在汽车作为驱动电源的汽车，虽然将太阳能作为汽车动力的技术早已广为人知，但由于利用太阳能从水中分解出氢的成本太高，因此太阳能汽车的商业应用还难以实现。

2．3　氢动力车

氢动力车是以氢气作为动力。氢气在燃烧过程中，只会产生水蒸汽，且氢作为二次能源，资源丰富，即可无限循环又不导致环境污染，它的燃烧效率高，达600％——80％，而燃油的热转换效率仅为25％——300％，在刚刚到来的21世纪，氢能将会被大规模的开发利用，而氢动力车也会被优先发展。日本政府制定的1993—2020年新“阳光计划”共投入了3．5亿美元用于氢能研究。美国有些州规定，1998年和2000年新售的汽车中必须有2％和10％的零污染汽车(包括氢动力车和电动汽车)。

2．4　醇类燃料汽车

高浓度的醇类燃料与普通汽车燃料相比，它的利用率高、污染少、臭氧形成较少。不仅如此，液态的甲醇、乙醇易于存诸和携带，用甲醇做燃料的汽车，发动机的输出功率可比普通车高17％左右，而污染却低得多，排出的NOx仅为汽、柴油车的一半，CO只及后者的12％。

2．5　天然气汽车

天然气汽车即通常所称的CNG车，堪称代替燃料车的佼佼者。由于天然气在全世界的埋藏量十分丰富，因此它是最有希望代替汽油的新型燃料。另外，天然气燃料具有C02、CO、HC、NOx排放低的优点，更加有利于环境保护。丰田汽车公司在开发天然气汽车方面也倾注了极大的努力。迄今为止已经开发出4种车型，并推向了日本国内市场。但是，由于天然气燃料为气体状态，因此每次充气后能够行驶的距离比较短，同时作为补充燃料设施的加气站建设所需投入也较大，这些都是亟待解决的课题。

3．安装汽车净化装置

后处理净化就是对已排出发动机燃烧室而尚未排到大气中的废气，在排气系统中进行净化处理。

3．1　催化式净化器

催化式排气净化器的关键在于“催化”，也就是利用催化剂对汽车的废气进行净化，将废气中有害物质转化为无害物质。早在20世纪70年代中期，美国已经采用了这种方法，以后被各国汽车业广泛使用，到目前为止仍是最有效的净化方法。催化式排气净化器有氧化型、双床型、三效型等多种型式，其中最常用的是三效催化转换器。欧共体规定从1993年1月开始，在欧共体各国出售的汽油发动机新车一律要配置三效催化转换器。

三效催化器安装在汽车发动机的排气装置上，其净化效率十分高，可以净化90％以上的有害物质，是现代轿车上一种新的装置。当然，催化式排气净化器也不是全能的，它只能适用于无铅汽油做燃料的汽车。因为使用含铅汽油，废气中的铅就会复盖住催化剂，使净化器停止工作而不起任何作用，俗称“中毒”。因此，汽车使用三效催化转换器的前提条件有二个一是要用无铅汽油，二是发动机要使用电控燃油喷射装置，这样，三效催化转换器才能起到净化效果。

3．2　陶瓷微粒捕集氧化器

陶瓷微粒捕集氧化器是目前研究最多的一种微粒后处理技术，一般由耐高温的过滤器和可消除沉积于过滤器中微粒的再生系统组成。微粒捕集器技术包括过滤器、再生系统和控制系统三部分。

3．3　静电微粒捕集器

排气中有70％——80％的微粒带有电荷，因此，多个国家正在尝试利用附加加强电场捕集微粒。一些静电实验研究已取得一定成果，但离实用尚有差距。

3．4　袋滤器

袋滤器是一种利用纤维作为过滤介质，将排气中的微粒过滤出来的净化设备，滤布都作成袋形，其过滤效率高，对半径大于0．11tm的微粒，过滤效率达90％以上。
  

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