开 题 报 告文 献 综 述 . 1.1课题研究背景 本田节能竞技大赛于1981年在日本创办,是使用Honda低油耗摩托车的四冲程发动机，设计、制造赛车，创造出表达出环保主题的车身，限用1L汽油行驶更远的距离，并最大限度的降低废气排放，是挑战节能极限的一种赛事。比赛要求参赛车辆发动机以Honda提供的4冲程125cc发动机为基础，可自由改造。但要求气缸盖、曲轴箱、曲轴要求使用下发发动机的零部件（可加工使用）；保证排气量在125cc以下，为自然进气式，其结构必须确保润滑油不会泄露1。在迄今为止的35届比赛中创下的最高记录为3779.638km/L，相当于北京到重庆的直线往返距离还要多。同时,这项比赛也逐渐向海外扩展,泰国、巴基斯坦、俄罗斯、韩国等的参赛者相继参加了日本的比赛,上海同济大学也从2000年开始制作赛车去日本参赛。中国作为继日本泰国之后的第三个举办地,于2006年在上海举行了试行大赛,2007年11月11日,第1届Honda中国节能竞技大赛在上海国际赛车场圆满举行,2008年11月16日,第2届Honda中国节能竞技大赛在上海国际赛车场胜利举办。 Honda节能竞技大赛的目的是通过比赛提高社会的节能和环保意识,参赛车队通过各项独创技术不断挖掘一升汽油的无限潜能,从中体会到节能的重要性。同时,比赛也为参赛者提供体验亲手制作赛车的乐趣的机会,提高实践能力。Honda创始人本田宗一郎曾说：“节能竞技大赛的宗旨在于，让肩负着人类未来的年轻人通过思考和实践来体会如何更有效地利用资源,如何把我们生存的这个星球更完好地传递给下一代。”节能、环保是Honda一直致力解决的重要课题之一。在产品领域中,Honda通过燃料电池、混合动力、生物乙醇弹性燃料、清洁柴油等先进的节能、环保型产品时刻走在行业的前列。在生产领域,Honda在全球推行“绿色工厂”体系,制定独自的企业目标,努力降低产品生产环节的能源消耗和污染物以及温室气体的排放。此外,Honda还积极开展植树造林等社会活动。节能竞技大赛作为节能环保领域的社会活动之一，今后将继续在中国举办,Honda希望通过这项赛事,为社会节能、环保意识的提高做出贡献。1.2课题研究的意义 近年来，随着我国经济的快速增长和人民生活水平的不断提高，汽车已越来越多地走进平常百姓家，世界汽车保有量呈现逐年递增的趋势。我国已经从 2009 年开始连续两年超越美国成为全球第一大汽车产销国2。预计 2020 年中国汽车保有量将超过 2亿辆3，我国汽车保有量将以平均每年12.07%的速度增长，同时也带来了汽车用油量的急剧增加，2009 年，我国以6200万辆的汽车保有量共消耗了 1.3 亿吨成品油，占全国汽柴油总产量的 63.2%，相比 2008年净增加了 1600 万吨。自从 1993 年起首度成为石油净进口国，此后我国的石油对外依存度由当年的 6%逐年增加，2009 我国石油对外依存度已高达 52%，超过了 50%的安全警戒线，这标志着中国能源已经从“比较安全”向“比较不安全”方向转移，2011 年甚至超过了美国，达到了 56.5%。随着能源消费的持续快速增长，我国的石油对外依存度仍将不断扩大，预计到 2015 年将达到 60%，2020 年达到 65%，汽车行业预测：到 2020 年我国汽车用油缺口将达到 1.3 亿吨4。与之相对的，随着在用车的使用激增的同时，一方面，我国汽车节油技术的应用有限，燃油的使用效率普遍不高，汽车百公里耗油约比发达国家高20%5；另一方面，机动车已经作为我国使用石油资源的主要污染源之一6。 伴随着我国石油消耗量的逐年增加然而带来的环境污染问题也是不言而喻的，随之的氮污染、硫污染、铅污染也是逐渐地影响到了我们的日常生活。尤其是京津冀地区的雾霾常年重度污染，严重影响了人们的健康和生活。由于我们国家还是处于社会主义国家，粗放型的市场经济所带来的繁荣是短暂的，也是社会发展过程中必不可少的一个阶段，我们国家进入 WTO后市场经济的发展逐年增速，许多西方国家和欧美国家由于中国的发展他们似乎有了前所未有的危机感7。现在我国的CO2排放量一路从国三标准上升到国四标准，西方国家在其工业革命时期已经转换了发展模式，已经度过了那个先污染后治理的社会发展形态。强迫我国采用欧四标准，这一要求必然给国家带来经济上的前所未有的打击。我们国家也出台了很多相关的政策来减少环境污染，加强绿色发展。首先是乘用车节能减排，包括两个方面，一个是传统汽车的节能减排，混合动力的发展；同时引导小型汽车的消费，向轻量化和节约资源方向发展8。汽车节能减排的重要性不言而喻,考虑到当前我国的汽车节能技术发展的实际情况,除了要积极推进以混合动力、燃料电池、先进柴油、醇类汽车等为代表的新能源汽车技术的发展外,另一个推进汽车节能减排工作的措施就是大力研究开发适合我国现阶段汽车行业技术现状,并适合大量在用汽车的高性能节能产品9。节能竞技赛车与普通汽车的结构布局相似,由发动机、底盘和车身三大部分组成10。发动机的改造无疑是各赛车队攻关的重点,也是节能减排技术发展的主导性方向。发动机到底节不节能，最终看发动机的油耗，即燃油经济性，而衡量燃油经济性的依据是一定油耗下汽车的行驶里程数11。因此，大赛的评定标准就是参赛车辆在规定时间内行驶一定预先设定好的路程，测量油耗，计算出单位油耗下的行驶距离，单位是km/L，这个数值越大，表明燃油经济性越好，成绩越好。中国节能竞技大赛适时迎合了时代提高社会节能和环保意识的要求,激发各参赛车队通过各项独创技术不断挖掘一升汽油的无限潜能12,使其从中体会到节能重要性的同时,提高参赛者的思考和实践能力,更为将来汽车节能方面的实际应用带来了无限的未知性和可能性13。 1.3国内外研究现状 资源日益消耗导致世界能源更趋紧张，世界各国对汽车节油的工作也越来越重视，很多国家都把节能当作一项基本国策在实施，为了降低汽车燃油消耗，各国的各大汽车公司都相继地投入了大量的人力、精力和物力。在汽车节油技术方面，美国和日本的侧重点有许多相同之处，他们都将混合动力、电动汽车、燃料电池等节能环保发动机技术列入当前及未来研究的重点。同时，也注重减轻车体重量、减少行驶阻力以降低能耗等技术的研究14。同时，欧盟各国也开始了对新型节能技术的探索研究。2004年11月，有奥迪公司的工程师霍斯特领导的研究小组取得了突破。研究表明，“用激光照射气缸工作面”能使发动机耗油量最多下降75%，并使气缸工作面和活塞环的磨损降低90%。激光以其能量熔化工作面的表面激光脉冲结束后，熔化层立即凝固，使工作面具有陶瓷的特性，即最佳的平滑性15。随着我国慢慢地进入“汽车型的社会”，汽车耗能问题在能源消耗中所占到的比例也在逐年倍增，并成为我国对外石油高度依存度最主要的原因，所以中央政府采取各种措施减低汽车用油，以此推动全社会的节能减排16。 我国在传统内燃机的节油领域是有相当大的发展空间的，发动机稀燃技术、发动机增压技术、燃油掺水节油技术、发动机可变气缸排量技术、发动机可变配气正时技术、可变进气歧管技术、可变压缩比技术、汽油机燃油喷射与点火系统的电子控制技术、柴油机燃油喷射系统的电子控制技术和电子节气门技术在我国快速发展17。清华大学承担在国家“973”重点项目新一代内燃机燃烧理论与石油替代的基础研究课题，经过这些年的不断深入研究，在新型发动机燃烧机理等方面都有了较大的发展，天津大学紧随其后开展了许多发动机领域的研究，比如在稀薄燃烧技术这一方面，经过改良后的发动机其燃油消耗率即可降低 15%左右，吉林大学、湖南大学、长安大学、武汉理工大学等一批车辆重点学科院校也都在陆续开展汽车动力系统优化节油的研究工作18。随着汽车研究的不断深入，节能赛车的研究也越来越受到重视，伴随着参赛院校的逐年增加，新技术新思路也层出不穷。武汉理工大学将发动机点火提前角增大为 8，将压缩比改为9.6：1，将进气管向后方扭曲来避免机构干涉及提高进气质量，去除发动机散热片而改用保温材料包裹等方式来改变发动性能以降低耗油量19。北京理工大学将发动机活塞改进设计，加入压缩比块后燃油消耗量降低了16.9%20。湖北汽车学院通过改进发动机的本体结构，点火形式，点火正时等来改善发动机性能21。同济大学使用电喷技术及电控式离合器来精确地切断及更好地提供动力，同时使用车架打孔技术来轻量化铝合金车架，北京信息科技大学使用生物学仿真设计的碳纤维车身，有效地降低了风阻减小了整车质量。本土的太原科技大学在第八届Honda节能竞技大赛中获得了高校组第三的好成绩。参考文献：12016年第十届Honda中国节能竞技大赛大赛规则.2王军方,丁焰,汤大钢.机动车污染防治政策与管理J.环境保护, 2011 (24): 14-17. 3盂庆云.关于氢能在未来交通领域的应用和发展方向的思考J.中国新能源,2010 (001):1-3. 4交通运输部,交通运输业智能交通发展战略（20122020年).5焦健,唐林,许书权.我国汽车节能产品现状分析J.交通节能与环保，2007，4: 25-27. 6Al-Hinti I,Al-Ghandoor A,Akash B, et al.Energy saving and CO2 mitigation through restructuring Jordans transportation sector：The diesel passenger cars scenarioJ.Energy policy，2007，35(10)：5003-50117Levinson R，Akbari H.Potential benefits of cool roofs on commercial buildings：conserving energy，saving money，and reducing emission of greenhouse gases and air pollutantsJEnergy Efficiency，2010，3(1)：53-1098中国汽车行业十三五规划思路.9王嘉诚.中国新能源汽车产业发展分析D：硕士学位论文.上海：上海师范大学，201210陈家瑞，汽车构造M：第三版.北京，机械工业出版社，2009.11余志生，汽车理论M：第五版.北京，机械工业出版社，2009.41-42.12Taguchi TPresent status of energy saving technologies and future prospect in white LED lightingJ.IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering，2008，3(1)：21-26 13乐思诗，唐健辉汽车节能技术之专利计量分析J图书与情报，2009 (6)：74-77 14张葵叶.美国和日本汽车节油比较研究J.世界科技研究与发展，2006(6)，28(3):97-100.15马志光，张葵叶，方美兰.国外汽车节油经验及启示J.石油大学学报，2005(10)，21(5):13-19.16冯刚琼，程振彪.国内外汽车技木研发的现状与趋势J汽车工业研究，2003，4：00317罗超.汽车发动机节能技术浅析.中国新技术新产品，2013(12):106.18马才伏，我国汽车使用节能研究D：硕