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1、汽車科技創(chuàng)新繁星閃爍

以節(jié)約燃料和降低排放為主要目的的綠色增壓直噴柴油機(jī)、復(fù)合火花點(diǎn)火或VVT―汽油機(jī)、混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、均勻充氣壓燃(HCCI)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱向多檔位(5檔、6檔)手動(dòng)、自動(dòng)、手自動(dòng)一體、CVT方向發(fā)展等，特別是缸內(nèi)直噴技術(shù)、增壓技術(shù)、低壓縮高膨脹循環(huán)、可變氣門相位及升程、可變壓縮比、可變排量、減速部分汽缸休眠、自動(dòng)泊車、夜視系統(tǒng)、雙渦輪正壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)、雙火塞順序點(diǎn)火及集成的起動(dòng)發(fā)電機(jī)的采用等等，確實(shí)能使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率有較大的提高，廢氣排放也有所降低。DSG雙離合、四輪同步轉(zhuǎn)向和四輪異步轉(zhuǎn)向等，能很好地解決高速行駛中車輛方向調(diào)整過(guò)快導(dǎo)致安全事故的問(wèn)題。但上述所有這些技術(shù)措施，只能算是小改小革，小打小鬧，根本不能稱作汽車革命;因?yàn)槠囍黧w結(jié)構(gòu)還是老樣子，燃料也無(wú)多大改變。

2、電動(dòng)汽車風(fēng)起云涌

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)發(fā)展迅猛，能源問(wèn)題日趨嚴(yán)重。專家估計(jì)，我國(guó)已探明的石油可采儲(chǔ)量為23億噸，僅可供開采十二三年(含可能還將發(fā)現(xiàn)的新油田);未來(lái)原油供需缺口將逐年增大，對(duì)外依存度也將急劇上升;價(jià)格更將日益高漲。如今能源危機(jī)已迫在眉睫，業(yè)內(nèi)專家分析認(rèn)為，在未來(lái)十幾年內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)如果不能開發(fā)出新能源取代燃油，那么汽車產(chǎn)業(yè)就將沒落夕陽(yáng)。當(dāng)然，汽車行業(yè)的科學(xué)家們絕不會(huì)坐視這燦爛了百余年的汽車產(chǎn)業(yè)因此而消亡。世界不少國(guó)家投入大量的人力和財(cái)力，努力地研發(fā)新技術(shù)、新工藝、新燃料，積極為能源困境中的汽車產(chǎn)業(yè)謀求發(fā)展新路。在我國(guó)迅速發(fā)展起來(lái)的純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車和電動(dòng)―發(fā)電集成機(jī)組汽車，就是其中最杰出的代表。

2.1純電動(dòng)汽車

由電瓶或鋰電池驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，確實(shí)能實(shí)現(xiàn)零排放，對(duì)緩解能源安全問(wèn)題和環(huán)保問(wèn)題，有一點(diǎn)點(diǎn)好處。2013年，此種新能源汽車的銷售量已達(dá)14604輛。但是，該種車充電時(shí)間長(zhǎng)，國(guó)外最快的也要1小時(shí)才能完成充電，而傳統(tǒng)動(dòng)力汽車加1次油也就是幾分鐘。電池壽命短，一般只能使用1年左右。大量的廢舊電池造成新的固體形式的環(huán)境污染，這比原先的廢氣污染好不到哪里去。眾所周知，有電就有磁。大量純電動(dòng)汽車在大街小巷群蟻式奔跑，必然造成整個(gè)城市的嚴(yán)重電磁輻射污染，對(duì)人體健康的危害，不可估量。價(jià)格貴，每輛車由國(guó)家補(bǔ)貼5萬(wàn)元，長(zhǎng)期大量產(chǎn)銷，國(guó)家不堪重負(fù)。充電樁的安裝，不少城市因政府經(jīng)濟(jì)支持，正在積極進(jìn)行。但技術(shù)層面上的問(wèn)題也暴露出很多:如固定車位、物業(yè)核準(zhǔn)、充電樁接口標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題，都與電動(dòng)車相配套的“一車一樁”、“樁隨車走”等原則難以實(shí)現(xiàn)，為電動(dòng)車的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化埋下隱患。

2.2燃料電池汽車

此種汽車沒有汽(柴)油發(fā)動(dòng)機(jī)，只有1塊燃料電池，油箱讓位給了儲(chǔ)氫罐。該車具有安靜、高效和零污染排放等特點(diǎn)。在未來(lái)5年內(nèi)，美國(guó)將投資30億美元開發(fā)氫燃料電池汽車。日本計(jì)劃到2020年，投資40億美元，用于這種汽車的研發(fā)。法國(guó)政府研制燃料電池汽車的預(yù)算費(fèi)用為10億美元。全世界在這場(chǎng)角逐中的投資總額逾百億o元，試圖掀起汽車工業(yè)的大革命。我國(guó)的幾乎所有汽車巨頭，在開始時(shí)也都在燃料電池汽車領(lǐng)域摩拳擦掌，想要大干。但是，近年的研發(fā)困難重重。氫碳無(wú)法直接利用，必須經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化器等才能使用，沒有從根本上解決熱效率難題，也使汽車結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜化。首先，儲(chǔ)存液氫有非常高的技術(shù)要求，難度很大。其次，燃料電池造價(jià)高:車用FEMFC中的質(zhì)子交換隔膜(VSD300/)約占成本的35%;鉑觸媒約占40%，二者均為高貴材料。在我國(guó)，生產(chǎn)一輛燃料電池汽車，即使是大批量，估算單輛成本在300萬(wàn)元以上。如此昂貴的汽車，是沒有銷售市場(chǎng)的。因此，諸多原因很可能造成此項(xiàng)目夭折。2.3電動(dòng)―發(fā)電集成機(jī)組汽車這種汽車使電動(dòng)車擁有了一個(gè)低耗節(jié)能的功能，能源補(bǔ)償和快速充電效果良好，不僅可以降低整車的動(dòng)力消耗，還可在車輛行駛過(guò)程中對(duì)電源進(jìn)行能量補(bǔ)給，從而提高電動(dòng)車一次充電的續(xù)行公里數(shù)。此技術(shù)使電動(dòng)和發(fā)電的磁電共用，具有一些創(chuàng)新和變革的初步意義?？上г摲N汽車結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格不菲，難以普及。先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家的權(quán)威學(xué)者們已下定論:電動(dòng)汽車類群只是過(guò)渡性產(chǎn)品，沒有前途。

3、空氣汽車揭竿而起

近五六年來(lái)，己有澳大利亞、法國(guó)、墨西哥、美國(guó)、印度等近10個(gè)國(guó)家先后研制成功了多種小型空氣汽車(可乘坐2～3人)。此類汽車，都是以壓縮空氣作動(dòng)力，不使用燃油，對(duì)環(huán)境不造成直接污染和二次污染，最高時(shí)速可達(dá)50～120km，1瓶壓縮空氣行程在200km以上，每輛車價(jià)1萬(wàn)美元左右，運(yùn)價(jià)為傳統(tǒng)汽車的1/10～1/5。

4、新能源液氮空氣汽車破土沖天

自然界空氣中的氮?dú)?N2)按體積比測(cè)試占78%。它具有良好的壓縮彈性，能形成氣、液、固3種狀態(tài)，是能量轉(zhuǎn)換的最佳載體。而且取之不盡，用之不竭?，F(xiàn)今天底下有不少有識(shí)之士，看好這一載體，試圖以其作為清潔能源使用于汽車。浙江大學(xué)和廣東某公司，已在研發(fā)液氮空氣汽車的艱難征途中拼搏了五六年，基于機(jī)械結(jié)構(gòu)的不盡如人意，一直尚未取得突破性進(jìn)展。據(jù)報(bào)道，他們研制的液氮空氣汽車雛形，己在某年春節(jié)前于校圓內(nèi)跑了幾圈，邁出了可喜可賀的一步。他們用的熱交換器(汽化器)為翹片式結(jié)構(gòu)，安裝于汽車頭部。翹片式吸熱管，平行于車行方向，管道的第一片翹片，就把迎風(fēng)攔擋住了，其后的所有一大串翹片不能有效吸收空氣中的熱量，因而吸熱管中的液氮就不能被汽化，所以得不到持久的氮?dú)?。如果翹片管垂直安裝于車行方向，每一根翅片管的翹片也只有一大半迎風(fēng)吸熱，而且車頭由于其他大量構(gòu)件的阻擋，翹片管散發(fā)的冷氣無(wú)法穿透散去，熱風(fēng)也就難以進(jìn)入其內(nèi)進(jìn)行順暢的熱交換。上述兩種安裝形式，均不能有效地使翹片進(jìn)行吸熱和散冷。因此，翹片中通入液氮之后不久，由于液氮是－196℃的深冷液體，需要大量的熱量才能變成氣體，因而使得整個(gè)熱交換器冷凍成為一個(gè)箱式外形的大冰塊。液氮汽化成氮?dú)?，這是空氣汽車最為關(guān)鍵的一步。此步停留，汽車就無(wú)法再走。在國(guó)外，華盛頓大學(xué)和北德克薩斯大學(xué)于1994年就各有一個(gè)課題組，對(duì)液氮汽車進(jìn)行了不懈的研制。這么多年來(lái)，始終未能有令人滿意的成果。究其原因，也還是液氮進(jìn)行汽化的循環(huán)系統(tǒng)工作效率低下，容易結(jié)霜而失去液氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾墓δ堋８鶕?jù)浙江大學(xué)的大量深入研究證明，提高膨脹初始?jí)毫陀枚喙べ|(zhì)級(jí)聯(lián)方式，可以大大提高液氮所能獲得單位質(zhì)量可用能和剩皇腔蝗繞韉難廢低襯巖栽誒硐胱刺魯な奔涔ぷ鰲Ｎ頤薔10年的潛心研究，研發(fā)的新能原液氮空氣汽車(以下簡(jiǎn)稱液氮汽車)也是用液氮作能源，經(jīng)汽化獲得氮?dú)猓瘍?chǔ)于儲(chǔ)氣包中增壓增動(dòng)能，形成高壓高速氣流，直接強(qiáng)有力地沖擊到葉片上，驅(qū)動(dòng)氣輪盤連同主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)氮?dú)獾膲毫δ芎蛣?dòng)能向主軸旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換，輸出扭矩。這種新型動(dòng)力裝置，適用于汽車，也可用于發(fā)電機(jī)及泵類等一切需要原動(dòng)力裝置的機(jī)械。當(dāng)用于汽車時(shí)，就稱為液氮汽車。該類汽車的主要性能，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有汽(柴)油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車，也大大好于當(dāng)今世界各國(guó)研發(fā)的新動(dòng)力汽車。液氮汽車的供氣系統(tǒng)。1為液氮空氣汽車示意輪廓，液氮罐2安裝于車后尾部，液氮經(jīng)單向閥3進(jìn)入深冷泵(或低溫泵)4，使液氮具備2．5MPa以上膨脹初始?jí)毫?，然后注入多頭電動(dòng)噴霧器5中，再注入汽化器6中。在液氮進(jìn)入汽化器之前，必須進(jìn)行霧化。這是液氮汽化為氮?dú)獾淖铌P(guān)鍵的一步。霧化后，液氮仍然是液態(tài)形態(tài)，但已變成無(wú)數(shù)細(xì)小懸浮于空氣中的氮霧粒，被其占據(jù)的空間增加了幾百倍。在如此龐大的空間，大面積地大量吸熱，其熱量足以使氮霧微粒汽化成氮?dú)?，而不?huì)造成汽化器的葉片和管子都結(jié)霜，不會(huì)致使熱阻增大而降低汽化效果，更不會(huì)使整個(gè)汽化器凍成大冰塊或大冰球。汽化器用螺旋式葉片管，并排數(shù)根與車行方向呈一定角度并聯(lián)于迎風(fēng)順暢的車底。這些車底的吸熱汽化管(5根或7根)，由多頭電動(dòng)噴霧器掃描式先后供給氮霧。當(dāng)其中一根管接受充填噴霧時(shí)，其他片管正在汽化或排氣中。這種螺旋式片管由于結(jié)構(gòu)和安裝形式所決定，百分之百的片管都不停地參與吸熱散冷。風(fēng)流不受任何橫隔面阻擋，車速越高，風(fēng)速越大，吸熱越多，散冷越快。它不像傳統(tǒng)汽車的缸體等部件形成散熱損失，使整車熱效率大大降低。恰恰正好相反，是從空氣中吸收熱能，使整車能量不斷增加，使總效率大大提高。具有2．5MPa以上壓力的氮?dú)猓?jīng)過(guò)單向閥7進(jìn)入高壓管8，再經(jīng)過(guò)單向閥9進(jìn)入高壓儲(chǔ)氣包10。該儲(chǔ)氣包容積在1．5m3以上，其周鑲嵌大量與車行駛方向呈一定角度的直條吸熱片，或與車行向完全一致的“S”字形吸熱片，進(jìn)一步再次使氮?dú)鉄崮茉黾?，體積彭脹，壓力升高。儲(chǔ)氣包下與車箱之間用絕熱材料隔開。在夏季氣溫較高時(shí)節(jié)，由溫度傳感器測(cè)試，芯板調(diào)控，對(duì)車箱進(jìn)行恒溫調(diào)控。此種液氮汽車空調(diào)器，已由河南新鄉(xiāng)高新技術(shù)開發(fā)區(qū)研制成功，目前年產(chǎn)量500萬(wàn)輛左右。氮?dú)庾詢?chǔ)氣包輸出，經(jīng)仍不停吸熱的高壓管11后，再經(jīng)過(guò)單向閥13進(jìn)入操縱活門12。汽車駕駛室司機(jī)直接操縱活門12，讓氮?dú)獍蠢硐肓髁窟M(jìn)入汽輪機(jī)14，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。從上述具體的機(jī)械結(jié)構(gòu)分析不難看出，液氮自離開液氮罐從深冷泵排出以后，因液氮的臨界溫度為－196℃，液氮就被不斷汽化，即使已汽化成為氮?dú)?，只要其沿途周圍氣溫高些，供氣系統(tǒng)內(nèi)的氮?dú)馊紩?huì)自動(dòng)吸熱增加熱能。因而，液氮汽車的供氣系統(tǒng)，實(shí)際上是使能源載體液氮－氮?dú)庠诹鲃?dòng)過(guò)程全程上，不斷自動(dòng)吸收增加熱能，從而大大提高汽車總柯實(shí)淖爸謾Ｕ庖歡撈乜蒲衿嫣匭裕剮灤鴕旱掌燈仆臉逄歟⒃詡矗諂倒ひ蹈錈繃髦校ο浦魃恕

5、液氮汽車的優(yōu)越性

(1)高效節(jié)能

現(xiàn)有汽(柴)油氣車因?yàn)槭峭鶑?fù)式曲柄連桿機(jī)構(gòu)，出現(xiàn)上下兩處死點(diǎn)造成巨大能量損失，還伴有容積損失、換氣損失、泵損失、摩擦損失和散熱損失等等，能源利用率不到30%。液氮汽車運(yùn)用了水力水輪機(jī)的高效原理，使高壓高速氮?dú)庵苯佣啻闻鲎餐苿?dòng)轉(zhuǎn)輪式氣輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，特別是液氮汽化循環(huán)系統(tǒng)全程中不斷吸熱增壓增能，使得能源利用總效率可望在80%以上。

(2)有害氣體“零排放”

現(xiàn)有汽車尾氣中排出大量的CO2、CO和多環(huán)芳烴及黑煙，嚴(yán)重污染自然環(huán)境，加速地球變暖，尤其加重霧霾濃度，損害人體健康，威脅世界所有生物常態(tài)。液氮汽車沒有燃料燃燒環(huán)節(jié)，沒有化學(xué)反應(yīng)存在，只有物理能量轉(zhuǎn)換，向空氣中排放的仍然是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒的氮?dú)?，是“零排放”，無(wú)污染。

(3)安全性、舒適性好

現(xiàn)有汽車人身傷亡交通事故中有80%以上是由于撞車而造成的。無(wú)論是正面碰撞或者是側(cè)面碰撞以及后面碰撞，竟其原因基本都是因?yàn)轱w輪慣性和氣缸內(nèi)受壓氣體反彈引起剎車制動(dòng)距離大所致。液氮汽車只需簡(jiǎn)單扳動(dòng)操縱活門，可馬上改變氣輪機(jī)進(jìn)、排氣方向，即能實(shí)現(xiàn)主軸的反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)，不但立馬剎車，而且可瞬時(shí)換向。正反轉(zhuǎn)換向時(shí)幾乎沒有任何沖擊，并可在瞬間內(nèi)升到全速。因而，一旦遇到突發(fā)緊急車況時(shí)，可立即剎車且反向全速退讓。從而大大提高了行車安全性。液氮汽車沒有燃料燃燒噪聲和振動(dòng)，也無(wú)油臭味，駕駛環(huán)境很舒適。

(4)可無(wú)級(jí)調(diào)速，能過(guò)載保護(hù)

只要簡(jiǎn)單地掌控操縱活門，就可以控制進(jìn)氣閥或排氣閥的開啟度，即就控制了氣流的大小，從而可在設(shè)計(jì)的數(shù)值內(nèi)，隨意調(diào)節(jié)輸出功率和轉(zhuǎn)速。不像現(xiàn)有汽車那樣進(jìn)行復(fù)雜的有級(jí)換檔，且檔位一般不能超過(guò)6個(gè)。也不會(huì)因?yàn)檫^(guò)載而發(fā)生零部件損壞事故。這是因?yàn)檫^(guò)載或嚴(yán)重超載時(shí)，例如碰到某一高檻障礙物時(shí)，只是車輪轉(zhuǎn)速降低或停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)過(guò)載解除時(shí)，可立即重新正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并不會(huì)產(chǎn)生現(xiàn)有汽車那樣的機(jī)件斷裂失效等故障。

6、液氮汽車的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

(1)液氮汽車制造成本低

液氮汽車以液氮作動(dòng)力能源，用氣輪機(jī)取代現(xiàn)有汽(柴)油發(fā)動(dòng)機(jī)，將給生產(chǎn)廠商帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)有汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)一般占整車成本的40%左右，安裝了氣輪機(jī)后，除了取消原發(fā)動(dòng)機(jī)外，還同時(shí)去除原有汽車的冷卻系統(tǒng)，增壓裝置、電噴裝置、水泵、油箱、大電瓶、減速機(jī)等零部件。這不像本文一開始就提到的那些科技創(chuàng)新，每增加一項(xiàng)，就會(huì)在汽車上添加一套相應(yīng)的裝置或機(jī)構(gòu)，使整車生產(chǎn)成本又有所提高。在最大功率和最大扭矩相同的前提下，液氮汽車的材料成本可降低30%上下。目前世界上研制空氣汽車的國(guó)家，都把這類車的自身重量設(shè)計(jì)得很輕巧，有的空氣轎車自重只有125kg。因此，液氮汽車的最大功率和最大扭矩可望大幅度降低，其材料成本可更p少。液氮汽車結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化、零件精度要求、構(gòu)件粗糙度要求、材質(zhì)要求、熱處理工藝要求等等都大為降低，成本可減少40%以上。總之，液氮汽車的制造總成本可節(jié)約35%左右。

(2)液氮汽車性價(jià)比高

現(xiàn)在來(lái)估算一下社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，主要是看用戶的運(yùn)輸價(jià)格如何。目前汽油每升7．84～8．00元。例如，2000mL轎車每千米運(yùn)價(jià)為0．80元。純度為99．999%(因煉鋼要確保鋼中雜質(zhì)不超標(biāo)，醫(yī)用要確保人的安全，故需要如此高的純度)的液氮市場(chǎng)價(jià)為600元/m3(0．6元/L)。實(shí)際生產(chǎn)成本卻不高，當(dāng)每度電為0．66元時(shí)，每升液氮的生產(chǎn)費(fèi)用為0．19元。液氮汽車對(duì)液氮的要求只需99%純度即可。這就意味著在用自然界空氣制取液氮之前，不必進(jìn)行堿洗去掉空氣中的SO2等氧化物，也不必進(jìn)行干燥去除水分，更無(wú)需精細(xì)過(guò)濾水汽，也不用去除塵埃，只要從自然界中的空氣里面直接制取液氮就可以了，因而價(jià)格可大大降低。即100元左右/m3液氮。液氮汽車最大行程為300km時(shí)，需500L液氮，成本為50元，每千米運(yùn)價(jià)約為0．17元。這就不難看出，液氮汽車的運(yùn)價(jià)小于傳統(tǒng)汽車1/3。如此良好的公益效益，將為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的收益。

7、結(jié)語(yǔ)

國(guó)家環(huán)保中心發(fā)言人說(shuō)過(guò)，現(xiàn)在我國(guó)城市空氣污染源75%來(lái)自于汽車尾氣，如不采取更多更有效措施，這種狀況難以好轉(zhuǎn)。時(shí)代在飛速進(jìn)步，科技在迅猛發(fā)展，汽車工業(yè)革命刻不容緩。國(guó)家有困難，匹夫要承擔(dān)。液氮汽車是防熱、防火、防爆、防冷凍、防碰撞、防高壓的全新的“安全汽車”和“舒適汽車”。提取車用液氮比較容易，整車生產(chǎn)成本低。液氮作為能源載體，經(jīng)汽車使用后又回到大氣中，是最典型的綠色能源循環(huán)。我們一定要掀起一場(chǎng)汽車工業(yè)的大革命，把傳統(tǒng)舊式老汽車逐漸淘汰掉，換上清潔新能源液氮汽車。這是我們汽車科技工作者的天職，也是我們的光榮使命和應(yīng)盡義務(wù)。液氮汽車是汽車革命的原創(chuàng)作品和終極產(chǎn)品，有著永恒的生命力和無(wú)比燦爛輝煌的美好前景。這種新車，更能使無(wú)價(jià)清潔能源―――大自然界的'空氣，得到充分利用，真正實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)，甚至無(wú)碳經(jīng)濟(jì)運(yùn)作，前途無(wú)量。