南北联姻积极研发汽车节能减排创新装置.pdf

1 南北联姻 积极研发汽车节能减排创新装置 温雅琴 （黑龙江省黑河市公路桥梁公司，黑龙江黑河 164300）摘要：论述了温家宝总理 2009 年 12 月 18 日在联合国气候变化框架公约第 15 次缔约方会议暨京都议定书第 5 次缔约方会议提出的，我国到 2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005 年下降 4045的宏伟目标，以及汽车对大气环境的污染。列举了高寒地区汽车冷车起动困难、取暖困难、柴油结腊传统采取的措施，指出这些措施的弊端，提出一系列节能减排降低单位 GDP 能耗、低碳经济的解决问题的创新装置，并提出南北联姻，积极研发汽车节能减排创新装置，把这些装置应用到汽车制造业中，为实现温总理提出的减排目标做出巨大的贡献。关键词：交通运输车辆工程；影响；措施；创新装置；南北联姻。Alliance of the North and the South Work Actiwely over the Low Energy Consymption and Emission of the Car WEN Yaqin(Road and Bridge Company,Heihe 164300,Heilongjiang,China)Abstract:This paper systematically and Comprehensively expounded that we have a magnificent goal which was raised by Premier Wen Jiabao in the 15th Conference of Parters with regard to the UN Convention on Climate Change and the 5th Conference of Parters with regard to Tokyo Protoco on Dec.18th 2009,and that is we will low our GDP CO2Keywords:transportation and vehicle engineering,pollution,serious impact,innovative device,the alliance between the North and the South.discharge 40%-45%in year 2020 than that of year 2005.Withal,it also states the pollution from the cars to the atmosphere.Moreover,it lists some old measures to settle the difficult problems towards cold start,getting warm and diesel oil freezing of automobile in Alpine region.It points out the disadvantages of the old measures and indicated a series of energy-saving and emission reduction solutions to low unit GDP energy consumption and the innovative device of the low carbon economy.Furthermore,it puts forward the alliance between the North and the South,and that we should work actively over innovative devices which are energy-efficient and carbon emission reductive.We should also apply these new devices to the manufacturing of the cars to contribute greatly to the magnificent goal of carbon emission reduction raised by Premier Wen Jiabao.联合国气候变化框架公约第 15 次缔约方会议暨京都议定书第 5 次缔约方会议，于 2009 年 12月 719 日在丹麦首都哥本哈根召开，国务院总理温家宝 18 日在会议上发表了题为凝聚共识 加强合 作者简介：温雅琴，工程师，研究领域：高寒地区汽车运用，电话 [phone]；E-mail: 2 作 推进应对气候变化历史进程的重要讲话中说：“我们始终把应对气候变化作为重要战略任务。1990 至2005 年，单位国内生产总值二氧化碳排放强度下降 46。在此基础上，我们又提出，到 2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 4045，在如此长时间内这样大规模降低二氧化碳排放，需要付出艰苦卓绝的努力。”联合国气候变化框架公约第 15 次缔约方会议暨京都议定述第 5 次缔约方会议，于 2009 年 12月 719 日在丹麦首都哥本哈根召开，国务院总理温家宝 18 日在会议上发表了题为凝聚共识 加强合作 推进应对气候变化历史进程的重要讲话中说：“我们始终把应对气候变化作为重要战略任务。1990至 2005 年，单位国内生产总值二氧化碳排放强度下降 46。在此基础上，我们又提出，到 2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 4045，在如此长时间内这样大规模降低二氧化碳排放，需要付出艰苦卓绝的努力。”1 汽车对大汽车对大气环境的污染气环境的污染 汽车排出大量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、细微颗粒物及硫化物等。这些一次污染物还会通过大气化学反应生成光化学烟雾、酸沉降等二次污染物。它们对城市大气环境和人类健康以及生态系统造成一系列的不利影响。研究结果表明，汽车的排放污染物对环境影响不仅是局部的，许多影响还可以扩展到大气层中很远的距离及其他地区，并存在很长时间。在控制汽车氮氧化物的排放时，广泛采用汽车尾气催化转化技术，部分催化剂在对氮氧化物进行转换过程中产生一氧化二氮的排放，另外，汽车使用过程中不可避免地产生空调器的制冷剂(氟氯烃)泄漏等，也是产生温室气体的重要原因。通过对空气污染的全面分析，可将汽车排气污染的特征划分为：局部的有害影响，如一氧化碳(CO)等；区域性有害影响，如光化学烟雾、酸沉降；洲际性有害影响，如细微颗粒、硫氧化物(SOX)、氮氧化物(NOx)；全球性有害影响，如二氧化碳(CO2)等。随着汽车保有量的增加，由汽车排放产生的温室气体所占的比例还会增加，所以说汽车不仅与全球气候变暖有关系，而且影响重大。因此，控制汽车污染物排放，对我国甚至世界都非常必要。二氧化碳是全球气温上升的主要温室效应气体之一，对全球升温的贡献百分比，二氧化碳所占比例最大，约为 55%。而占全球温室气体排放总量五分之一的汽车工业首先成为众矢之的。遏制气候变暖，拯救地球家园，是全人类共同的使命，为实现温总理提出的减排目标，每个企业和个人，都应当责无旁贷地行动起来。2 北方严寒冬季北方严寒冬季柴油汽车柴油汽车冷车起动、发动机温度偏低、取暖、冷车起动、发动机温度偏低、取暖、柴油结腊等柴油结腊等方面方面的困难的困难 2.1 冷车起动困难冷车起动困难 北方严寒的冬季，防冻液、机油和柴油温度过低，都会造成冷车起动困难。因防冻机油在发动机温度高时润滑效果不好，所以很多驾驶员不使用防冻机油。重型货车体积大，一般的车库进不去，大车库费用高，而且经常跑长途和诸如进深山、煤矿等没有车库艰苦的地方，所以大多数都在露天停放。柴油机动车冬季冷车起动困难，传统的方法是用喷灯烤油底壳加热机油及烘烤进、排气歧管，发动机起动后怠速运转需要约 30min 提高防冻液的温度，然后才能起步。这种方法费油、费时、费车，废气污染严重。以载重量为 10t 的柴油货车在气温为30时冷车起动把防冻液和机油加热到 25时起步为例：冷车起动需要 1.5h；喷灯用 4.5kg 汽油。3 2.2 发动机温度偏低、取暖困难发动机温度偏低、取暖困难 为解决取暖困难问题，黑龙江省很多城市公交车、招手停和短途客车都在驾驶员的脚下及乘务员的前面和脚下安装了自制的暖气片。自制的暖气片是同发动机冷却系小循环的防冻液串连进行循环，这种接会极大地降低发动机的温度。图 1 轻型客车车门前面黄色的小散热器是本车散热器，车主把本车散热器安装到车箱内，供车箱内取暖；乘务员座位前面是自制安装的管状暖气片。图 2 自制安装的乘务员脚下和前面的暖气片，利用发动机小循环冷却系的防冻液循环加热，这种接法极大地降低了发动机的温度。4 图 3 驾驶员脚下的暖气片 发动机冷却系防冻液温度过低的危害：公交车、招手停每天要数次起动发动机，起动发动机时会延长发动机升温的时间，各运动机件阻力增加，过低的温度使机油黏度增大，流动性差，使摩擦损失增大，造成起动困难，费车费燃料。长期行驶中温度偏低对发动机容易产生胶化现象；燃料雾化不良，油滴进入气缸，会冲刷缸壁上的机油，造成机油变稀，加剧发动机机件的磨损。温度过低使燃料燃烧不完全，增加了排气中的有害物质。使起动机、蓄电池等机件的工作条件恶劣，降低其使用寿命。2.3 柴油节腊的困难柴油节腊的困难 严寒 冬季 过低的温度3 自制汽车节能减排装置，应用前景广阔自制汽车节能减排装置，应用前景广阔 使柴油逐渐凝固，导致向发动机供油不足或停止供油，使汽车无法起动或行驶中逐渐熄火。为此驾驶员采取了多种措施，其中一项是让排气管从油箱中通过，用被发动机排出的废气加热的排气管加热油箱中的柴油；漠河地区冬季气温常常达到-35-40，有的驾驶员用喷灯直接烘烤柴油箱。这些方法弊大于利，不安全，不利于环保。黑龙江省有的市、县尤其是地处高寒地区的市、县，多年来，汽车驾驶员、修理工及科技人员在长期的生产实践中，研究创造出很多经济实用、提效、节能、减排、环保、降低单位 GDP 能耗方面的装置，例如解决高寒地区冷车起动困难、解决取暖困难和发动机温度偏低及改善柴油低温流动性、前风档玻璃除霜困难等装置，在本省、外省得到普及，而且成本低，工艺简单，应用前景广阔，有多项获国家专利；其中一项专利获科学技术进步奖，一项专利获科学技术学术成果奖。除此之外，还有一些创新装置处于萌芽状态。2006 年，欧标准实行，欧标准就增加了冷车起动排放标准的检测内容。目前汽车制造厂家在黑河寒带试车场试车的试车内容都包括冷车起动及排放标准。笔者 2008 年 1 月发现，在酒店门前停放的三个试车厂家的新型汽车，当气温低于28时，均发生了起动困难。3.1 制造制造安装机动车安装机动车冷车起动冷车起动预热器，预热器，解决冷车起动的困难解决冷车起动的困难 制造安装机动车冷车起动预热器，以载重量为 10t 的柴油货车在气温为30时冷车起动把防冻液和机油加热到 25时起步为例：冷车起动约需要 0.5h，需要 1.5kg 汽油，比不安装预热器约省时 1h，省汽油 5 3kg。起动发动机后，怠速运转约需要 510min 即可起步，省去怠速运转约 2025 min 所用的柴油及减少怠速运转过程对发动机的磨损。预热器好比小锅炉，发动机小循环冷却系好比是暖气，预热器安装在发动机油底壳的前下方，喷灯火焰穿过预热器中的管子，喷射到油底壳上，使防冻液和机油同时被加热。防冻液、机油加热后热车起动发动机减少机件磨损，延长发动机易损机件使用寿命的 2 倍以上。减少机件磨损就减少了机油中铁霄的含量，延长了机油的使用周期。改善了蓄电池、起动机的工作条件，延长蓄电池、起动机的使用寿命。避免了发动机难以起动或不能起动的故障。节能减排。每辆车每套预热器需要 180 元人民币，收到的经济效益约是投入的 35 倍。如果预热器能批量生产，每辆车约 100 元人民币，经济效益约是投入的 50 倍。如果预热器能应用到机动车制造工业（直接铸造在机动车上），投入约需要 80 元人民币，经济效益约是投入的 60 倍。安装预热器，以黑龙江省每年 10 月 1日至次年 4 月 15 日计 6 个半月时间算，每辆车每年约节省 300kg 燃、润油料。机动车冷车起动预热器是在机动车冷车起动冷却液加热器基础上去粗取精，不断完善，2008 年研制成功。机动车冷车起动冷却液加热器曾获专利、科技进步奖。黑河市有很多中、重型柴油货车没有车库，即使有车库的车也有很多都安装了机动车冷车起动预热器，因为跑长途、到煤矿、进深山、到俄罗斯过货，都找不到车库，因此目前黑河市 84%的中、重型柴油卡车都自制安装了机动车冷车起动预热器。哈尔滨、呼玛等城市的很多车辆在黑河安装了这种装置。用这种方法冷车起动，比使用暖库成本要低得多，节省了暖库，也等于降低了碳排放。机动车冷车起动预热器越是艰苦的地方越适用。社会效益：省油、省时、省车、节能减排，工艺简单，应用前景广阔。3.2 解决解决发动机温度偏低及取暖困难的发动机温度偏低及取暖困难的装置装置 把发动机排气管余热转换成水暖，利用供热锅炉的原理，给发动机小循环冷却系防冻液加温，在排气管上安装换热器，降低了排气管的温度，有利于发动机排气行程的工作，提高发动机的动力性和稳定性；结冰期平均提高发动机工作温度约 15，提高发动机的功率，减轻发动机机件磨损，约延长发动机易损机件使用寿命 2 倍以上；减少了发动机修理的次数，节省修理费，提高台班利用率；减少机油中铁宵的含量，延长机油的使用周期，延长起动机、蓄电池等机件使用寿命。解决取暖问题，安装该装置，气温高于-15节省了暖风机；对于利用防冻液做载体的暖风机，节省暖风机进一步提高了发动机温度；对于独立式电控燃油取暖装置的暖风机，则节省了暖风机所用的燃油。气温低于-15时，该装置同原车暖风机共同工作，基本可以解决公交车、短途客车中牡丹、舒驰等轻型客车的取暖问题。使燃料燃烧完全，属于绿色制造，节约燃、润油料 2%；在原有自制安装的暖气片的基础上，投入约 180 元人民币，收到的效益约是投入的 40 倍以上。如果该装置能应用到汽车制造业，效益会翻一番。这种方法以柴油机汽车为例，在北京市，冬季柴油机都很难达到最佳工作温度，因此，在我国 2/5 的地区都适用。如果该装置能得到普及推广，利国利民，节能减排环保，降低单位 GDP 能耗。3.3 改善柴油低温流动性的改善柴油低温流动性的装置装置 目前，改善柴油低温流动性的装置，机动车冷车起动前和起动后解决柴油挂腊的技术路线已经形成，有待于进一步完善提高和普及推广。上述三项技术可以同时用到一辆柴油机动车上。6 4 目前解决机动车冷车起动和取暖困难的装置目前解决机动车冷车起动和取暖困难的装置 4.1 电电源冷车起动预热器源冷车起动预热器 目前解决机动车冷车起动，有的厂家制造的利用 220V 电源的发动机防冻液预热器，该装置成本高，预热时间长，有的车辆在艰苦边远或没有条件的地方工作时没有 220 伏电源，等等。4.2 取暖装置取暖装置（1）单独的除霜机只用于风挡玻璃吹热风除霜之用，利用发动机冷却液作为热的载体，经过热交换器加热空气，通过风机将热风吹送到风挡玻璃上。（2）一般的暖风机用来加热容积较小的车厢，其热源来自二种，一是采用电阻加热空气的方法；另一种是利用发动机余热，用冷却液做载体，通过热交换，完成取暖工作。后者是目前广泛应用的。这种暖风机当气温低于-15时解决不了公交车、招手停、短途客车的取暖问题。（3）独立式电控燃油暖风机，它采用燃油和空气合理雾化，使燃油燃烧加热空气，热空气通过风机进入车厢，完成采暖工作。独立式电控燃油暖风机成本较高，约需要 2000 元人民币，还要烧燃油，不利于降低单位 GDP 能耗，不利于环保。5 南北联姻南北联姻 积极研发汽车节能减排创新装置积极研发汽车节能减排创新装置 黑龙江省地处高寒地区的驾、修人员及科技人员在长期的生产实践中，利用独特的地缘优势，研究创造出的经济实用、节能减排、降低单位 GDP 能耗方面的装置，具有发展潜力，应该受到重视。也有人认为，科技进步的汽车制造厂能制造出更先进的装置。第一，汽车制造厂的科技人员缺乏在高寒地区的生活体会，不具备高寒地区机动车驾驶员、修理工及科技人员对生产实践的深刻理解。第二，有些装置成本高，不利于降低单位 GDP 能耗，而高寒地区技术人员研究出上述装置，利用供热锅炉的原理，成本低，起到节能减排、降低单位 GDP 能耗作用。第三、有的装置不适用，例如解决冷车起动用蓄电池的电源的预热器，冷车起动时预热防冻液，导致气温过低时，由于蓄电池的电量不足发生起动困难。等等。相对来讲，地处高寒地区的驾、修人员及科技人员研究创造出的经济实用、符合低碳经济的装置，更符合时代的要求，更适用一些。上述技术都是利用供热锅炉的原理，北方人容易懂，南方人不容易懂。笔者曾带着几项技术到东北的一家汽车制造厂和一家农机制造厂，希望他们能应用这几项技术，他们都承认这是一些适用的好技术，但是，汽车制造厂负责接待的人说：“技术虽好，但增加 100 元成本，销售部就会打我们的屁股，现在竞争这么激烈，销售不能出问题。”农机制造厂负责接待的人说：“技术虽好，但不要说增加 200 元成本（全套技术），就是增加几十元成本都不行，都会影响销售。”他们也可能没有雄厚的资金渡过新技术刚上市时不被认可阶段的困境。相对来说，南方汽车制造厂比较有雄厚的资金、开拓进取精神和先进的经营理念，例如福建新龙马汽车股份有限公司永安汽车厂是国家汽车、客车、低速汽车生产规划定点厂，也是福建省载重汽车制造的龙头企业。该厂现已成为福建省研制、开发、生产轻、中、重型载货汽车、客车、专用汽车的生产基地，目前产品已通过国家 3C 认证、国家环保公告、国家汽车公告的产品已达 100 多个，实现了产品系列化，品种多样化，适应了各种市场的需求。产品畅销广西、福建、江西、四川、重庆、湖南、浙江、云南等地，深受广大用户的赞誉和青睐。如果福建新龙马汽车股份有限公司永安汽车厂能够对上述技术经过进一步的完善提高，成功地运用在汽车制造中，产品会畅销北方寒冷地区，不但积极推动了我国低碳经济，还等于拿到了一块大蛋糕，因为黑龙江、内蒙古、新疆等寒冷地区有大面积的地方没有铁路，主要靠机动车进行 7 运输，对能解决冷车起动的困难、取暖困难、提高柴油发动机温度，冷车起动前和起动后都能给柴油加温的这种车型的汽车需求量会很大的。6 结束语结束语 如果上述装置能得到普及推广，能够应用到机动车制造业，会为实现温总理提出的到 2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 4045的减排目标做出巨大的贡献，会对人类做出巨大的贡献。参考文献 1 陈礁.汽车材料M，高等教育出版社，2005，12：115.2 新汽车杂志.“环保矛头直指汽车业”J，2007，4：34.3 张国柱，张洪信.汽车安全节能与环保M，国防工业出版社，2004，6：74-79.