汽车节能减排方案设计
本文首先介绍了几种节能减排的新技术和新材料，了解最新的节能减排动态。然后提出了以温差发电效应为理论基础的温差发电系统与三元催化器一体化设计，充分利用了汽车尾气的高温能量，并使之转化电能，给汽车供能。不以传统的石油为燃料的新能源汽车以其低排放，低污染，低消耗的特点，成为解决能源环境与发展问题的途径，也成为汽车工业发展的趋势。本文提出了新能源汽车轻量化的方案，对车身结构进行拓扑优化设计，减轻车身重量；采用新型材料，增加行驶里程。通过这些措施，改进新能源汽车行驶里程短的不足，使得其能够被广泛的使用。关键字 节能减排，温差发电，新能源汽车，轻量化 目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的 1
1.3 国外节能减排现状 1
1.4 国内节能减排现状 2
1.5 课题主要内容 4
2 新技术 4
2.1 均质压然式燃烧 4
2.2 定容式燃烧多段喷射技术 7
3 新材料 8
3.1 泡沫金属 8
3.2 纳米材料 9
4 汽车尾气温差发电系统与三元催化器一体 11
4.1 方案背景 11
4.2 方案目的 11
4.3 汽车尾气温差发电系统的工作原理及组成11
4.4 三元催化器的结构及工作原理 14
4.5 汽车尾气净化温差发电系统结构方案 16
4.6 总结 17
5 新能源汽车轻量化 17
5.1 方案背景 17
5.2 方案目的 18
5.3 新能源汽车轻量化车身设计 18
5.4 新能源汽车轻量化材料 21
5.5 发展战略 23
5.6 小结 23
结论 24
致谢 25
参考文献26
1 绪论
1.1研究背景
中国已经是世界上最大的石油进口国和消费国。2015年，石油进口3.35吨，消费量为5.43吨，
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
化车身设计 18
5.4 新能源汽车轻量化材料 21
5.5 发展战略 23
5.6 小结 23
结论 24
致谢 25
参考文献26
1 绪论
1.1研究背景
中国已经是世界上最大的石油进口国和消费国。2015年，石油进口3.35吨，消费量为5.43吨，其中超过1/3的石油消耗的汽车工业。燃烧化石燃料，释放二氧化碳和其他有害气体，对环境造成巨大的污染。汽车销售呈现平稳增长态势，已连续七年成为世界第一。2020年，中国汽车保有量将达到2亿5000万，成品油消费量约400万吨。也就是说，每辆车的平均年油耗为1.6吨。
2017年1月1日起，全国实施第五阶段国家机动车排放标准，即国五标准。相比国四标准，新型标准轻型车氮氧化物排放降低25%，重型车氮氧化物排放降低43%。可见，国五标准比国四标准要求高。
根据工信部发布的《乘用车燃料消耗量限值》和《乘用车燃料消耗评价方法及指标》，2020年，乘用平均车油耗限值从2015年的6.9L/100km降至5.0L/100km，所有汽车企业必须满足企业平均燃料消耗量的目标值要求。
由国家的政策可知，在近几年内，国家对汽车的排放标准以及燃油消耗做出了严格的要求。如何达到国家的规定要求，是每个汽车企业考虑的问题。
1.2研究目的
在国家对汽车的排放标准和燃油消耗做出严格规定的背景下，汽车的节能减排已经成为一项迫在眉睫的任务。通过对汽车进行节能减排，促进传统汽车行业的转型，推动汽车产业的可持续发展，使汽车既可以方便人们生产生活又能够与环境和社会和谐相容。
1.3国外节能减排现状
节能减排是汽车发展的主旋律，成为全世界各个国家需要面对的重大课题，长期以来，欧美等国家是世界汽车行业节能环保的引导者，而日本是全世界最先进的汽车节能国家。众所周知，国外机动车较早开始节能减排，而且排放标准是非常高的。由于汽车技术较为成熟、先进，汽车尾气控制技术应用广泛，发达国家在汽车节能减排方面己经取得了重要进展，现在正朝超低污染排放和零排放的方向研究。
1)最初节能减排大多是从源头控制出发，如新能源、废气再循环(EGR)等；然后再从末端治理的角度出发，如采用三元催化转换装置等；
2)以现代控制技术如电子燃油喷射系统、车载诊断系统（OBD）和柴油机共轨技术等为基础实现综合监控与调节；
3)小排量和环境友好型的节能减排车己经慢慢的实现生产以及使用，OBD是今后研究发展的重要对象；
4)推广新能源汽车政策
按照美国能源政策法，乙醇、甲醇、氢、天然气、生物柴油、电力等可以作为替代燃料，目前己开发的代用燃料主要有有气态氢、液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG）、压缩天然气(CNG) 、醇燃料、合成燃料、生物柴油、燃料电和氢等。
5)加强交通管理规划
目前世界各国都非常重视交通管理，通过疏导、改善交通以降低汽车排放污染。发展公共交通，减少汽车使用尤其是私家车的使用；在城市范围内普及智能交通系统(ITS)，将车辆、道路、使
用者三者之间联系更加紧密；征收车辆拥挤费，提高道路交通效率等。采用科学的交通管理方式，明显改变了城市汽车道路行驶状况，促进了世界各国交通发展。
1.4国内节能减排现状
1.4.1油品升级
随着中国汽车生产量，保有量的迅速增长，燃油消耗量越来越大，燃油大多是属于含硫量较高的高硫油。大量使用含硫燃油，增加了污染物二氧化硫的排放。由于燃油脱硫成本较大，一些燃油生产企业缺乏脱硫的主动性，而且当汽车使用者使用时，无法控制，此时行政管理在汽车节能减排方面起着关键的作用。在降低汽油中硫含量的同时，减少烯烃、芳烃等有机物含量，通过增加油品的抗爆能力来降低汽车燃烧汽油后的尾气污染排放量。
1.4.2净化尾气
(1)三元催化转换技术
三元催化转换技术就是当高温的汽车尾气通过该三元催化转换器时，通过催化汽车尾气与三元催化器里的催化剂发生氧化反应和还原反应，使废气中的CO转换成了C02, HC被转换成了H2O和C02, NOx被氧化还原成氮气和氧气。尾气被转化成无毒无害的气体。
(2)二次空气供给技术
在排气管内或三元催化转化器中安装二次空气供给装置，引送外界的新鲜空气，在废气的高温度作用下，进一步通过氧化反应氧化排出气体中CO和HC，实现净化尾气的目的。
1.4.3回收汽车
我国每年报废汽车的数量是很庞大的。汽车的组成成分中，钢铁占70%，铜铝占10%，橡胶和塑料等占20%。通过拆解报废汽车并重复利用会带来巨大的经济价值。而我国废旧汽车拆解技术不成熟，规模不大，橡胶和塑料类的部分往往只能当成垃圾填埋或被焚烧，严重影响环境。国家正努力建立报废汽车拆解利用的技术规范，管理拆车行业的环境。回收利用报废汽车，发展废旧汽车拆解再利用是节约社会资源、保护环境的重要途径。
1.4.4新能源汽车
减少尾气排放污染最直接最有效的办法是改变机动车动力燃料，不一定是汽油或柴油。目前，世界各
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的 1
1.3 国外节能减排现状 1
1.4 国内节能减排现状 2
1.5 课题主要内容 4
2 新技术 4
2.1 均质压然式燃烧 4
2.2 定容式燃烧多段喷射技术 7
3 新材料 8
3.1 泡沫金属 8
3.2 纳米材料 9
4 汽车尾气温差发电系统与三元催化器一体 11
4.1 方案背景 11
4.2 方案目的 11
4.3 汽车尾气温差发电系统的工作原理及组成11
4.4 三元催化器的结构及工作原理 14
4.5 汽车尾气净化温差发电系统结构方案 16
4.6 总结 17
5 新能源汽车轻量化 17
5.1 方案背景 17
5.2 方案目的 18
5.3 新能源汽车轻量化车身设计 18
5.4 新能源汽车轻量化材料 21
5.5 发展战略 23
5.6 小结 23
结论 24
致谢 25
参考文献26
1 绪论
1.1研究背景
中国已经是世界上最大的石油进口国和消费国。2015年，石油进口3.35吨，消费量为5.43吨，
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
化车身设计 18
5.4 新能源汽车轻量化材料 21
5.5 发展战略 23
5.6 小结 23
结论 24
致谢 25
参考文献26
1 绪论
1.1研究背景
中国已经是世界上最大的石油进口国和消费国。2015年，石油进口3.35吨，消费量为5.43吨，其中超过1/3的石油消耗的汽车工业。燃烧化石燃料，释放二氧化碳和其他有害气体，对环境造成巨大的污染。汽车销售呈现平稳增长态势，已连续七年成为世界第一。2020年，中国汽车保有量将达到2亿5000万，成品油消费量约400万吨。也就是说，每辆车的平均年油耗为1.6吨。
2017年1月1日起，全国实施第五阶段国家机动车排放标准，即国五标准。相比国四标准，新型标准轻型车氮氧化物排放降低25%，重型车氮氧化物排放降低43%。可见，国五标准比国四标准要求高。
根据工信部发布的《乘用车燃料消耗量限值》和《乘用车燃料消耗评价方法及指标》，2020年，乘用平均车油耗限值从2015年的6.9L/100km降至5.0L/100km，所有汽车企业必须满足企业平均燃料消耗量的目标值要求。
由国家的政策可知，在近几年内，国家对汽车的排放标准以及燃油消耗做出了严格的要求。如何达到国家的规定要求，是每个汽车企业考虑的问题。
1.2研究目的
在国家对汽车的排放标准和燃油消耗做出严格规定的背景下，汽车的节能减排已经成为一项迫在眉睫的任务。通过对汽车进行节能减排，促进传统汽车行业的转型，推动汽车产业的可持续发展，使汽车既可以方便人们生产生活又能够与环境和社会和谐相容。
1.3国外节能减排现状
节能减排是汽车发展的主旋律，成为全世界各个国家需要面对的重大课题，长期以来，欧美等国家是世界汽车行业节能环保的引导者，而日本是全世界最先进的汽车节能国家。众所周知，国外机动车较早开始节能减排，而且排放标准是非常高的。由于汽车技术较为成熟、先进，汽车尾气控制技术应用广泛，发达国家在汽车节能减排方面己经取得了重要进展，现在正朝超低污染排放和零排放的方向研究。
1)最初节能减排大多是从源头控制出发，如新能源、废气再循环(EGR)等；然后再从末端治理的角度出发，如采用三元催化转换装置等；
2)以现代控制技术如电子燃油喷射系统、车载诊断系统（OBD）和柴油机共轨技术等为基础实现综合监控与调节；
3)小排量和环境友好型的节能减排车己经慢慢的实现生产以及使用，OBD是今后研究发展的重要对象；
4)推广新能源汽车政策
按照美国能源政策法，乙醇、甲醇、氢、天然气、生物柴油、电力等可以作为替代燃料，目前己开发的代用燃料主要有有气态氢、液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG）、压缩天然气(CNG) 、醇燃料、合成燃料、生物柴油、燃料电和氢等。
5)加强交通管理规划
目前世界各国都非常重视交通管理，通过疏导、改善交通以降低汽车排放污染。发展公共交通，减少汽车使用尤其是私家车的使用；在城市范围内普及智能交通系统(ITS)，将车辆、道路、使
用者三者之间联系更加紧密；征收车辆拥挤费，提高道路交通效率等。采用科学的交通管理方式，明显改变了城市汽车道路行驶状况，促进了世界各国交通发展。
1.4国内节能减排现状
1.4.1油品升级
随着中国汽车生产量，保有量的迅速增长，燃油消耗量越来越大，燃油大多是属于含硫量较高的高硫油。大量使用含硫燃油，增加了污染物二氧化硫的排放。由于燃油脱硫成本较大，一些燃油生产企业缺乏脱硫的主动性，而且当汽车使用者使用时，无法控制，此时行政管理在汽车节能减排方面起着关键的作用。在降低汽油中硫含量的同时，减少烯烃、芳烃等有机物含量，通过增加油品的抗爆能力来降低汽车燃烧汽油后的尾气污染排放量。
1.4.2净化尾气
(1)三元催化转换技术
三元催化转换技术就是当高温的汽车尾气通过该三元催化转换器时，通过催化汽车尾气与三元催化器里的催化剂发生氧化反应和还原反应，使废气中的CO转换成了C02, HC被转换成了H2O和C02, NOx被氧化还原成氮气和氧气。尾气被转化成无毒无害的气体。
(2)二次空气供给技术
在排气管内或三元催化转化器中安装二次空气供给装置，引送外界的新鲜空气，在废气的高温度作用下，进一步通过氧化反应氧化排出气体中CO和HC，实现净化尾气的目的。
1.4.3回收汽车
我国每年报废汽车的数量是很庞大的。汽车的组成成分中，钢铁占70%，铜铝占10%，橡胶和塑料等占20%。通过拆解报废汽车并重复利用会带来巨大的经济价值。而我国废旧汽车拆解技术不成熟，规模不大，橡胶和塑料类的部分往往只能当成垃圾填埋或被焚烧，严重影响环境。国家正努力建立报废汽车拆解利用的技术规范，管理拆车行业的环境。回收利用报废汽车，发展废旧汽车拆解再利用是节约社会资源、保护环境的重要途径。
1.4.4新能源汽车
减少尾气排放污染最直接最有效的办法是改变机动车动力燃料，不一定是汽油或柴油。目前，世界各
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