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汽車小尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)和輕量化材料的生命周期和環(huán)境評(píng)估

汽車生產(chǎn)制造商面對(duì)新的嚴(yán)格的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放法規(guī)壓力越來越大，他們提出許多先進(jìn)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定目標(biāo)。在汽車生命周期之中，減輕汽車質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)較好燃油經(jīng)濟(jì)性的一種很好的方法。發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過利用一些其它輕質(zhì)材料來替換原有的鑄鐵和鋼材等，例如鋁和鎂。但是這種變化并沒有考慮到其對(duì)成本、性能和環(huán)境的影響。而另一種改善燃油經(jīng)濟(jì)性的方法是在保持相同輸出功率的情況下采用低排量發(fā)動(dòng)機(jī)，如采用直接燃油噴射和渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。比較了上述兩種方法對(duì)環(huán)境的影響，并且考慮了兩種方法的成本。在可行的情況下，減小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸和應(yīng)用整車輕量化材料（包括發(fā)動(dòng)機(jī)部件）被認(rèn)為是減少能源消耗和排放的最佳方案。

通過研究可以看出，采用渦輪增壓和直噴小型發(fā)動(dòng)機(jī)可以顯著減少能源消耗和對(duì)環(huán)境的影響，顯著改善燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)還減少了制造發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗的材料。在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中采用鋁和其它合金具有很大的優(yōu)勢(shì)，不僅具有更好的機(jī)械性能，還可承受在渦輪增壓過程中產(chǎn)生的高溫和高壓。小型渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率變化很大，這取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的類型和驅(qū)動(dòng)周期。通過輕量化發(fā)動(dòng)機(jī)得到燃油經(jīng)濟(jì)性的效益有限，除非在汽車其它部件上也采用輕質(zhì)金屬（如鎂和碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）。除了動(dòng)力總成之外，汽車其它部件也可以實(shí)現(xiàn)輕量化，并通過同樣的方法，預(yù)計(jì)整車質(zhì)量可減輕25%～30%。但就目前的技術(shù)而言，輕量化還是有局限性的。隨著技術(shù)的發(fā)展，對(duì)未來渦輪增壓發(fā)動(dòng)的研究工作還有很多，以確定是否還有可能實(shí)現(xiàn)更高的燃油效率等。

刊名：Journal of Cleaner Production（英）

刊期：2014年第12期

作者：Rajive Dhingra et al

編譯：陳鵬飛