关于汽车中的环保问题

汽车环保

——《汽车设计理念及其新技术》学业报告

【摘要】：随着环境的恶化，汽车的普及、平民化，汽车的环保必将成为人们日益关注的焦点，随着国际油价的稳步飙升，使人们不光为了环保而环保，环保将与他们自身的切实利益挂钩，小排量或是努力发展新能源、替代能源来缓解石油给人们带来的压力，将是我们这个世纪汽车发展的主旋律

【关键词】：汽车、环保、涂料、新能源

一、汽车的发展

1.1、时代历程

汽车，是人类第二次工业革命的产物，自886年1月29日，卡尔·弗里特立奇·本茨——德国著名的戴姆勒－奔驰汽车公司的创始人之一，现代汽车工业的先驱者之一，人称“汽车之父”、“汽车鼻祖”发明世界上第一辆三轮车，和几乎与此同时德国工程师戈特利布?戴姆勒也成功研制成一辆公认的以内燃机为动力的四轮汽车，汽车便算正式诞生了，它的诞生，象征着人类文明向前跨了一大步，很是令人欣喜。

然后，汽车先后经历了

1920年-1950年哈利·厄尔时代；

1930年-1950年流线型与船型车身；

1940年-1960 年国民车；

1970年-1990年平面直角和多元化；

1990年-present 分裂的时代。由于篇幅有限就不展开论述。

1.2、颜色的发展

颜色方面,早期汽车只有黑色,1924年庞蒂亚克前身oakland公司与杜邦油漆公司合作,推出了第一辆彩色汽车(蓝色)。代表车型 1886 戈特利步.戴姆勒四轮汽车、1890 Systeme Panhard四轮汽车、1914 道奇Brotherrs1922 、蓝旗亚Lambda1925 、奥迪18/70 hp type M型等。到后来颜色逐渐增多，红色黄色银色黑色蓝色，甚至于不再满足单一的颜色，每个汽车品牌也逐渐发展出了自己的特色主打颜色，如法拉利的红色，蓝比基尼的黄色，宝马的蓝色，劳斯莱斯的银

色，甚至是布加迪和Koenigsegg的红与黑结合，都深入人们的印象，给人以深刻的视觉冲击。

1.3、车身的发展

从车身方面，先后经历了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼型汽车和楔型汽车。现在能见到的大多是以后三种为主。

二、汽车对环境的污染及思考

汽车从诞生开始，便一直备受人们关注，世界各地的人们都在研究，竭力使它能跑的更快！从而诞生了一系列的超级豪华跑车品牌，其中顶级的有柯尼塞格、阿斯顿马丁、帕加尼、布加迪、阿尔法罗密欧等。但人们好像都不约而同的忽略了一点，汽车的环保问题。

对，汽车作为重工业的产物，无时无刻不在燃烧着工业的血液——石油，怎么可能会对环境没有影响呢！噪声污染、排气污染、燃油蒸发污染、曲轴箱污染。据调查，引起的全球气候变暖的6种主要气体大都与汽车有关，如二氧化碳、氮氧化物来自内燃机的燃烧，氯氟烃用车空调等。汽车尾气排放是城市大气污染的主要源头。

可人们仿佛都沉浸在它带来的快感、极速、刺激中而对它带来的污染视而不见！从人类诞生，人类社会诞生开始，人类就在不断探索这自然，改造着自然，同时也在毫不留情的污染着她！也许，短时间内，我们不会察觉到什么，但并不意味着那就是没有！自然总会用它的方法，回报人类，地震、海啸、洪涝，这些看似是自然灾害的现象，难道不是大自然对人类的一种报复麼？就像不久前的日本，地震加海啸，看来着实让人不忍心，可他们每天都在向太平洋里倾倒着数以万吨计的垃圾，这不是罪有应该麼！所以，为了我们，也为了我们的后代，我们必须保护坏境，倡导环保！汽车，更应该要做到！

三、现代环保的发展

3.1 汽车表面——涂料的发展

汽车环保，就让我们先从表面——涂料开始说起吧。汽车制造业已有100多年的历史，自汽车诞生以来，尤其在近20多年中，车用油漆涂装得到了突飞猛进的发展。各国涂料生产厂非常重视车用涂料的动向及开发，以适应汽车工业发展的需要，车用涂料的生产和技术开发有集团化、国际化的倾向。随着对环保

的日益重视，低污染油漆开始应用。高固体成分的聚氨醋高温烤漆、丙烯酸聚氨醋漆和清漆普遍被使用。因为高光泽度和使用透明涂层，使得疵点更容易暴露出来，所以材料的准备工作和干净的车间环境比以往更重要，因而出现了下吸式通风喷漆房。同时珍珠漆的涂装技术进一步改进，使用了2层涂装和3层涂装，使车身的颜色更加美丽并具有幻觉感。1982年日产公司使用粉末中涂，20世纪80年代中期通用汽车公司在货车厂使用粉末中涂，粉末涂料在中间涂层中已经开始使用。1984年厚膜阴极电泳涂料在汽车厂开始使用，涂膜厚度超过30 um。后来，不少汽车厂又从厚膜阴极电泳涂料转到中厚阴极电泳涂料，漆膜厚度在25 um 左右，具有与厚膜阴极电泳涂料同样好的抗腐蚀能力。

近年来，带色的中间涂层已在美国广泛采用，其主要优点是中涂的颜色与面漆颜色配套，提高了外观装饰性。由于采用带色中涂，面漆中金属闪光底色漆的厚度可以从20 um降到15 um，而金属闪光漆的遮盖量可以降低到25 um。这样，减少了涂料的用量，避免了流挂等弊病，降低了返修率。我国的汽车制造厂家所用面漆，在20世纪60年代末至80年代中期，一般都采用中、低氨基质量分数的氨基烤漆。1985年以后采用高氨基质量分数的氨基烤漆，随着轿车工业的发展，丙烯酸树脂磁漆、优质的氨基树脂磁漆和双层面漆涂装工艺也随着引进，应用在新建的多条轿车车身涂装线上。80年代末期，在部分汽车涂装线上开始使用水性金属闪光底色漆，汽车涂料的水性化是由底到面逐步发展的，底漆已经水性化，中涂开始水性化。进人90年代，加快了使用水性化的步伐，尤其在欧洲，中涂涂料已经实现了水性化。日本水性化研究工作也已经完成，日产汽车公司开始使用水性中涂涂料。但是由于生产成本高，环保要求没有欧美苛刻，所以日本没有全面推广使用。

20世纪90年代，一批耐酸雨、抗划伤型汽车面漆、水性涂料、高固体分涂料和粉末涂料等环保型涂料相继开发，并已广泛获得工业应用。ICI公司成功地开发出划时代的水性涂料，现各大汽车制造公司越来越多地使用这种涂料。超高固成分油漆和耐擦伤清漆也被成功开发，目前已开始被日产、丰田等汽车厂使用。同时，色母涂料的推广，不含异氰酸硅的底涂层罩透明层的安全型聚氨醋高温烤漆等一批高科技涂料相继问世，为21世纪汽车漆的发展开创了美好的前景。

其次，汽车面漆越来越引起人们的关注。汽车面漆起到保护车厢不被腐蚀及美化外观的作用，是整车质量最重要的指标之一。因为喷涂油漆占轿车生产总费用的20%，而且轿车的外表面90%以上是涂漆面，显然涂层质量(光泽、颜色、

耐久性等)会直接影响外观，影响人们对汽车质量的评价。因此汽车生产厂家十

分重视轿车面漆技术，往往投人巨大的资金和人力去发展和改进轿车的面漆，强调抓住视觉的第一印象。面漆以普通本色漆和金属闪光色漆、珠光色漆等3种为主，现在轿车多用金属闪光色漆和珠光色漆，喷涂这些面漆后再喷涂罩光清漆，可令整个车身明亮如镜。现在轿车车身的喷涂工艺一般按照这些程序进行，普通轿车车身要喷涂3层，由阴极电泳底漆、中涂和面漆组成，有些中高级轿车车身要喷涂4 —5层，由阴极电泳底漆、中涂1一2层和面漆1一2层组成，以达到较高的外观装饰性。轿车的漆面要求映象率高，光亮如镜。除了油漆质量外，还要有相当高要求的工场环境和工艺技术。从车辆车身喷漆至烘漆的过程中，工场内要空气清洁，不能有过量的尘埃。由于科技的进步，今天的喷涂工艺与十几年前的喷涂工艺相比已有很大的发展，无论油漆的颜色、勃结性、添加剂、稳定剂、溶解系统和工艺技术均发生了变化，而且这种变化目前仍在进行之中，使轿车面漆质量得到很大的提高。在现代化工厂内，油漆的调色、喷涂方式均已实现电脑化管理。

在近10多年中，汽车用涂料在其耐候性、耐石击性、外观装饰性、高艺术观赏性等方面都取得了很大的进展，随着人们环保意识的增强，使汽车用涂料又面临新的课题。车用涂料的最近需求是提高涂层质量、保护环境和降低成本。针对这些要求，涂料制造厂从涂料本身出发，进行了大量的研究，开发了一系列具

有更大使用价值的新型涂料。

3.1.1、电泳涂料

作为汽车底线的阴极电泳涂料于1977年在福特汽车公司开始应用，当时阴极电泳涂料厚度为20 um左右。1984年厚膜阴极电泳涂料在汽车制造厂开始使用，涂膜厚度超过30 um以上。后来，不少汽车制造厂又从厚膜阴极电泳涂料转到中厚阴极电泳涂料，漆膜厚度在25 um左右，具有与厚膜阴极电泳涂料同样好的抗腐蚀能力。目前，世界汽车生产中有92%使用电泳涂料(ED)，其中有90%采用阴极电泳涂料(CED )。阴极电泳涂料具有优异的渗透性，可均匀覆盖工件凹陷部位，并有极强的防腐性能，耐盐雾可达1 200 h。新一代的高流平性的阴极电泳涂料已经在美国汽车制造厂中使用。其代表产品有PPC的Edl l厚膜阴极电泳涂料、Ed12中厚膜阴极电泳涂料、杜邦的Cormax TM厚膜或中厚膜阴极电泳涂料。其主要性能改进是，使漆膜表面粗糙度下降，例如Cormax TM中厚膜阴极电泳漆漆膜表面Ra为0. 15一0. 20 um 。

汽车底漆采用CED已成定局，但也有人提出采用粉末涂料作为底漆和中涂，

而CED大方向不会变。今后工作主要是进一步改善性能，如降低固体温度，提高

平整性和耐久性。

3.1.2、中间涂层

汽车涂料的水性化是由底到面逐步发展的，底漆己经水性化，中涂开始水性化。20世纪80年代末期，在部分汽车涂装线上开始使用水性金属闪光底色漆，进人20世纪90年代，加快了涂料水性化的步伐，尤其在欧洲，中涂涂料己经实现了水性化。日本水性化研究工作也己经完成，日产汽车公司村山工厂使用日本油脂生产的水性中涂涂料。粉末涂料在中间涂层中已经开始使用。1982年日本日产公司使用粉末中涂，20世纪80年代中期通用汽车公司在I个货车厂使用粉末中涂，近年来又在3个小型货车上使用粉末中涂。但粉末涂料在投人生产线使用以前，有几个大的难点。其中最大的难点是如何形成平滑均匀的涂膜、粉末粒子的微粒化技术以及涂装装置的稳定供给。现今，涂料和涂装方法的开发都取得了进展，原来比溶剂型涂料差的涂膜外观也得以提高，涂料的稳定供给以及涂着效率的改善已成为可能。近些年，带色的中间涂层已在美国广泛采用，其主要优点是中涂的颜色与面漆颜色配套，提高了外观装饰性。由于采用带色中涂，面漆中金属闪光底色漆的厚度可以从20 um降到15 um而金属闪光漆的遮盖量可以降

低到25um。这样，减少了涂料的用量，减少了流挂等弊病，降低了返修率。

3.1.3、面漆

汽车面漆分两类，即金属闪光漆和本色漆，大体上各占1/2。近几年金属闪光漆系列发展迅速，珠光漆、梦幻涂料等层出不穷，颜色也向具有高透明感、深度感、高色彩方向发展。

总之，汽车的涂料正在迎合环境和人们的需求，逐渐向耐磨、抗划环保、实用发展。

3.2、动力能源的发展

汽车环保，其次也是最重要的，就是能源！目前,新一代的节能环保汽车正在全球范围内掀起一场汽车技术革命。从各种节能环保汽车的发展顺序来看,纯电动车、混合动力汽车技术将逐渐成熟,市场规模的扩大以及国产化程度的提高会降低混合动力汽车的价格。中国城市交通拥堵,混合动力汽车的节油性更为明显,因此混合动力汽车、特别是混合动力轿车和混合动力客车在未来的市场中占有一席之地。从长远来看,燃料电池汽车将是最终的解决方案,但目前燃料电池价格过于昂贵、技术尚未完全成熟、配套设施缺乏,燃料电池汽车在中国的大规模

商业应用应该在2020年以后。

3.2.1、纯电动汽车(BEV)

纯电动汽车是指采用蓄电池作为能量存储单元,用电机驱动的车辆。纯电动汽车没有HC、NOx和CO等有害气体排放,被喻为真正的“绿色环保汽车”。

就目前电池的技术水平而言,小型四轮纯电动汽车商业化生产条件已经具备。它可作为短距离代步交通工具或出租车使用,尤其是配合社会主义新农村建设;大型纯电动车辆主要应用于特殊场合,如机场摆渡车、市区定线公交车以及其它特殊用途;超级电容纯电动大客车具备很高的推广价值;假使纯电动轿车投入使用,每次充电续驶里程不应低于200km,最高时速可达到120km/h。BEV还依赖于电池技术的进步,目前尚不具备大批量商业化生产的条件。

纯电动汽车的核心技术是电机电控技术、电池组能量等管理技术。通过近年来的努力,我国目前已经实现了纯电动汽车的小批量生产,开发的纯电动轿车和纯电动客车均已通过了国家汽车产品型式认证,纯电动轿车的动力性、经济性、续驶里程、噪声等指标,已超过国外大型汽车生产企业研制的纯电动铲车和箱式货车,初步形成了关键技术的研发能力,纯电动汽车在特定区域的商业化运作正

广泛开展。

3.2.2、混合动力汽车(HEV)

混合动力汽车是指由两种或两种以上的储能器,能源或转换器作驱动能源(其中至少有一种提供电能)的汽车。目前我们通常提到的混合动力汽车HEV是由辅助动力单元配合电动机驱动的电动汽车。辅助动力单元一般是小型发动机或动力发电机组。混合动力装置既能发挥发动机持久工作、动力性能好的优点,又可以发挥电动机无污染、低噪声的优点,二者取长补短,汽车的热效率可提高10%以上;同时废气排放可降低30%以上。

与纯电动汽车对比,HEV电池容量小、整车重量轻,汽车的续驶里程和动力性可达到内燃机水平,保证驾车方便性和乘坐舒适性。与内燃机汽车相比,HEV可使发动机在最佳工况区寻急定运行,从而降低排污和油耗;在商业区、居民区等人口密集地,HEV可用纯电动方式驱动车辆,实现零排放;通过电机回收汽车减速和制动时的能量,可进一步降低能耗和排放。与目前的普通汽车相比,混合动力汽车节油效率可以达到25%一40%,尾气排放比先进柴油车更为清洁。但是,混合动力汽车价格目前较高,在当前技术条件下,其成、本比同类汽车高30%左右。混合动力汽车目前处于商业化初始阶段,2005年混合动力汽车在美国销售20.5万辆,占美国汽车总销量的1.2%。

混合动力按照驱动系统能量流和功率流的配置结构关系,可分为串联式

SHEV,并联PHEV和串并联式PSHEV和CHEV复杂的混合动力四种。

3.2.3、液压混合动力汽车(HHV)

众所周知,液压元件和系统具有很高的功率密度,比较液压蓄能器、飞轮和蓄电池这三种储能元件的功率密度,液压蓄能器为1000W/kg、飞轮为700W/kg、镍氢蓄电池170W/kg。液压蓄能器的功率密度在三者中最大,其充放能量速度要比蓄电池快得多。

液压混合动力汽车HHV,是利用液压蓄能器大功率密度和快速充放能量的特点,在大中型运输车辆或是城市公交车辆上,配置带液压能量再生装置,与发动机动力传动相混合组成的多能源动力驱动车辆。液压混合动力车辆可以充分地利用刹车能量的71%进行再启动和加速,在频繁刹车和启动的路况,将明显地改善车辆启动时黑烟的排放、降低油耗、提高车辆加速和减速特性,延长刹车装置的寿命。同时还可减少车辆总能量的需求,与混合动力电动车相比于液压混合动力车辆不仅可以实现在短时间内的大功率刹车能量回收和释放,达到40%的节油标,而且在成本价格、技术成熟、工作可靠及便于维护等方面均占有较大的优势。近几年来,液压混合动力车辆重新引起人们的注意。

按照动力驱动方式分类,液压混合动力车辆摹本上有三种动力传动方式,即串联、并联和混联。目前,串联式液压混合动力汽车正处于实验室研究阶段。而并联式液压混合动力汽车技术成熟、结构简单、制造成本低廉,可以说液压混合动力车首先是从并联车型开始发展起来的。

并联式液压混合动力车与传统车不同的工作过程,表现在刹车减速和启动加速两个方面。车辆启动(含冷启动)和加速时,先轻踏油门踏板、油门踏板角度处在仅使用液压能量再生系统的区域。

在液压混合动力汽车领域,我国已有数家单位的样车通过了产品性能测试和试验,效果明显。其技术在许多方面比混合动力电动车更为成熟可靠,在一些电动车关键技术尚不能解决的今天,液压混合动力车有很好的应用前景。尤其是对于城市公交车,无论是并联还是串联,液压混合动力车都将会充分发挥出其技术优

势。

3.2.4、燃料电池汽车(FCEV)

燃料电池汽车PCEV,是近年来发展起来的一种以清洁燃料为燃料、无C02和有害气体排放的新型环保汽车。因此,从能源的利用和环境保护方面来说,燃料电池汽车是一种理想的无污染汽车。近年来,燃料电池汽车的迅猛发展和商业化的

推进席卷了整个世界,其高效节能、零排放或接近零排放的良好环境性能,使之成为当今世界能源和交通领域开发的热点。随着国际各大汽车生产商和石油巨头的积极参与,从资金到技术的大力投入,燃料电池汽车已经进入商业化阶段。燃料电池汽车将引发汽车工业的革命,最终取代传统内燃机车成为主流。

我国的燃料电池研究始于1958年,经过多年的积累与发展;已初步形成了一支学科专业较为齐全的研究与开发队伍,研究条件明显改善。尤其在PEMFC方面;总体水平与先进国家的差距正在缩小。

持续增长的汽车消费、稳步增长的石油消费和日益严峻的环保压力;迫使未来汽车向节能化发展。纯电动车、混合动力汽车以及燃料电池汽车将是超低排放的长期有效解决方案。三者相比较而言:混合动力汽车技术较为成熟、市场规模正在逐渐扩大,是目前解决我国汽车环保最为有效的方法之一。从长远来看,纯电动车、燃料电池汽车将是解决汽车环保的最终解决方案。但是由于其价格过于昂贵、技术尚未完全成熟以及缺乏相应配套设施等因素的限制,目前还未大规模商业化生产。混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车,三者将是未来环保汽车的主体。

四、总结：

随着环境的恶化，汽车的普及、平民化，汽车的环保必将成为人们日益关注的焦点，随着国际油价的稳步飙升，使人们不光为了环保而环保，环保将与他们自身的切实利益挂钩，小排量或是努力发展新能源、替代能源来缓解石油给人们带来的压力，将是我们这个世纪汽车发展的主旋律，现在很多有车一族，根本都不敢开车出门，日日高涨的油价，令人谈之色变，那日益拥堵的交通，令人无能为力，所以，很多家庭，辛辛苦苦存钱买的车，最终大部分时间被闲置在自家的车库，不见阳光，多么可悲！

汽车将再度成为奢侈品，这已不再只是梦想，不久就可能实现，那时，汽车将成为一对毫无意义的破铜烂铁，这是发展之必然。

参考文献：

[1] 汽车发展史（苏州市职业大学图书编号U471.3 C18）

[2]养车妙招（苏州市职业大学图书编号 U472 C55 ）

[3]葛蕴珊，汽车排放与环境保护，中国劳动出版社

[4]张明顺，环境管理，武汉理工大学出版社

[5]百度文库

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