小型化、輕量化汽車發動機在生命周期內的耗能與環保性評價

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小型化、輕量化汽車發動機在生命周期內的耗能與環保性評價

新的更加嚴格的燃油經濟性和排放法規給汽車制造商帶來越來越大的壓力，但這也促使制造商開發出能夠滿足要求的技術。減輕汽車質量是在汽車使用周期中能夠更好改善燃油經濟性的一種方法，如通過采用輕金屬（如鋁和鎂）來替換發動機上使用的鑄鐵和鋼，但這并沒有對成本、性能和環境影響之間進行權衡。采用低排量的直接燃油噴射/渦輪增壓發動機在保證同樣功率輸出功率的同時能夠提高燃油效率。

在發動機生命周期內，研究比較了發動機小型化和輕型化對環境的影響。研究結果表明，發動機通過渦輪增壓和燃油直噴的小型化使得其能源消耗減少、對環境影響顯著減小、燃油效率顯著提高且所需制造材料減少。發動機小型化比標準發動機減輕了約31kg。使用不同鋁合金的渦輪增壓發動機具有更好的力學性能，可承受渦輪增壓造成的高壓力和高溫度。小型渦輪增壓根據發動機類型和駕駛工況對車輛燃油效率的影響差異很大，最高可達到30%的改進。發動機輕量化通過采用輕金屬（如鎂）、玻璃纖維增強復合材料、碳纖維增強復合材料等才能實現燃油經濟性的改善。其它部件的輕量化是相對于發動機小型化而進行改進的。發動機小型化會增加69美元的成本，而發動機部分材料用鎂替代鋁實現輕量化將會增加成本約101美元。

因此，在汽車發動機生命周期內，發動機小型化與整車（包括發動機）輕量化相結合是改善燃油經濟性和減小對環境影響最小的有效方式。

刊名：Journal of Cleaner Production（英）

刊期：2015年第85期

作者：Rajive Dhingra et al

編譯：楊昆