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小型化、輕量化汽車發(fā)動機在生命周期內(nèi)的耗能與環(huán)保性評價

新的更加嚴格的燃油經(jīng)濟性和排放法規(guī)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(fā)出能夠滿足要求的技術。減輕汽車質(zhì)量是在汽車使用周期中能夠更好改善燃油經(jīng)濟性的一種方法，如通過采用輕金屬（如鋁和鎂）來替換發(fā)動機上使用的鑄鐵和鋼，但這并沒有對成本、性能和環(huán)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(fā)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(fā)動機生命周期內(nèi)，研究比較了發(fā)動機小型化和輕型化對環(huán)境的影響。研究結(jié)果表明，發(fā)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(huán)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(fā)動機小型化比標準發(fā)動機減輕了約31kg。使用不同鋁合金的渦輪增壓發(fā)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(jù)發(fā)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(fā)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(xiàn)燃油經(jīng)濟性的改善。其它部件的輕量化是相對于發(fā)動機小型化而進行改進的。發(fā)動機小型化會增加69美元的成本，而發(fā)動機部分材料用鎂替代鋁實現(xiàn)輕量化將會增加成本約101美元。

因此，在汽車發(fā)動機生命周期內(nèi)，發(fā)動機小型化與整車（包括發(fā)動機）輕量化相結(jié)合是改善燃油經(jīng)濟性和減小對環(huán)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