作為移動排放源，汽車的二氧化碳排放控制比固定排放源（如電廠）更加困難，目前幾乎沒有有效的控制措施。我國私人汽車正處在快速普及階段，2040年前汽車保有量將持續(xù)大規(guī)模增長，并帶來汽車排放的二氧化碳數(shù)量成倍增加。這對我國而言，不僅將帶來能源、環(huán)境生態(tài)、能源安全等多方面的問題，而且意味著一項重要的政治挑戰(zhàn)，關(guān)乎我國在全球氣候治理中的承諾是否能夠如期兌現(xiàn)，并影響我國在全球政治格局中的領(lǐng)導(dǎo)力和大國形象。
因此，我國汽車部門控制二氧化碳排放的任務(wù)非常重要且艱巨，探索未來的汽車二氧化碳減排路徑成為一項重要的研究命題，也成為汽車、能源、環(huán)境、氣候變化、管理等學(xué)科交叉領(lǐng)域培養(yǎng)研究生的重要內(nèi)容。本書從解決能源安全、環(huán)境保護(hù)、氣候變化、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等多重角度出發(fā)，探索能夠順應(yīng)世界綠色化、低碳化、智能化發(fā)展潮流的，不同于發(fā)達(dá)國家的綠色低碳的發(fā)展路徑。
本套叢書可作為汽車設(shè)計的參考工具，也可作為車輛工程、機械工程、環(huán)境工程等專業(yè)研究生的專門教材及學(xué)習(xí)參考書。相信本套叢書對汽車行業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的研究生、企業(yè)研發(fā)人員和科研工作者會產(chǎn)生重要的啟發(fā)作用。
前言
2016年11月4日正式生效的《巴黎協(xié)定》提出，將21世紀(jì)內(nèi)全球平均升溫控制在工業(yè)化前水平2℃以內(nèi)，并努力追求1.5℃以內(nèi)的目標(biāo)。這標(biāo)志著全球氣候治理已經(jīng)走出低谷，再次回到國際政治舞臺的前端。作為世界上二氧化碳排放最大的國家，中國積極參與減排行動，提出二氧化碳排放在2030年左右達(dá)到峰值并爭取盡早達(dá)到峰值等一系列量化目標(biāo)。
以汽車為代表的交通部門，是我國重要的二氧化碳排放來源。作為移動排放源，汽車的二氧化碳排放控制比固定排放源（如電廠）更加困難，目前幾乎沒有有效的控制措施。加之我國私人汽車正處在快速普及階段，2040年以前汽車保有量將持續(xù)大規(guī)模增長，并帶來汽車排放的二氧化碳數(shù)量成倍增加。這對我國而言，不僅將帶來能源資源、環(huán)境生態(tài)、能源安全等多方面的問題，而且意味著一項重要的政治挑戰(zhàn)，關(guān)乎我國在全球氣候治理中的承諾是否能夠如期兌現(xiàn)，并影響我國在全球政治格局中的領(lǐng)導(dǎo)力和大國形象。因此，我國汽車部門控制二氧化碳排放的任務(wù)非常重要且艱巨，探索未來的汽車二氧化碳減排路徑成為一項重要的研究命題，也成為汽車、能源、環(huán)境、氣候變化、管理等學(xué)科交叉領(lǐng)域培養(yǎng)研究生的重要內(nèi)容。
不同于系統(tǒng)介紹成熟理論和方法的傳統(tǒng)教材，本書試圖為讀者展現(xiàn)的是當(dāng)前熱門研究領(lǐng)域的方法學(xué)及其應(yīng)用。第一章從氣候變化的科學(xué)背景開始介紹，展現(xiàn)了全球氣候治理的發(fā)展歷程和最新進(jìn)展，并進(jìn)行了研究意義上的評述。同時，引出我國交通部門在應(yīng)對氣候變化過程中所面臨的挑戰(zhàn)。第二章主要介紹交通用能和二氧化碳排放的研究思路、研究方法、典型模型及重要研究成果。第三章是第二章方法學(xué)的應(yīng)用實例，對我國交通部門的二氧化碳的直接排放和生命周期排放進(jìn)行了估算，并介紹了交通部門排放在全國排放中的貢獻(xiàn)率。第四章和第五章是本書的核心內(nèi)容，介紹了一種將全球排放目標(biāo)與某個部門的減排路徑相結(jié)合的研究方法，并展示了該方法在我國輕型車部門的實際應(yīng)用。這種將從上至下的目標(biāo)與從下至上的技術(shù)路徑相結(jié)合的研究方法可擴(kuò)展到電力、建筑等其他主要用能和排放部門。第六章以重型貨車為重點，介紹了其他類型車輛的二氧化碳減排潛力。第七章對除道路以外的其他交通部門的二氧化碳減排潛力進(jìn)行了闡述。
本書是基于作者的博士論文撰寫而成的。在成書過程中，作者盡最大努力將自己在汽車用能和二氧化碳減排領(lǐng)域的理解與經(jīng)驗融入其中。作者感謝韓維建博士、張阿玲教授、David P.Chock博士、Joseph M.Norbeck教授對方法學(xué)和內(nèi)容的悉心指導(dǎo)，以及申威博士、柴沁虎博士、黃詩堯博士等在交流和討論中提供的有益參考，同時感謝家人和朋友的理解、支持與陪伴。由于時間倉促和作者閱歷所限，本書中的疏漏和不妥之處在所難免，歡迎讀者提出批評和修改意見。
楊晶
2017年6月于北京
◆推薦序◆
叢書總序
中國的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著家庭平均汽車保有量的迅速增長，汽車給整個社會帶來的能源、環(huán)境、交通和安全的壓力日益加大。盡管汽車在輕量化、電動化、排放控制技術(shù)和安全技術(shù)方面已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，尤其是近幾年互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)在汽車的獨立駕駛和智能化方向提供了極大的發(fā)展和創(chuàng)新的空間，但諸多的發(fā)展給汽車產(chǎn)業(yè)帶來無限的挑戰(zhàn)和機遇。因此，行業(yè)的快速變化急需培養(yǎng)一大批不僅懂專業(yè)技術(shù)，更熟悉跨界知識的創(chuàng)新型人才。
重慶大學(xué)汽車協(xié)同創(chuàng)新中心認(rèn)識到人才培養(yǎng)的迫切需求，組織我們?yōu)樾鲁闪⒌钠噷W(xué)院編寫一套教材。參與這套教材編寫的所有作者都身在汽車行業(yè)的科研和技術(shù)開發(fā)的第一線，其中大部分作者是近年海歸的年輕博士。教材的選題經(jīng)過專家在傳統(tǒng)學(xué)科和新興學(xué)科中反復(fù)地論證和研討，遴選了汽車行業(yè)面臨緊迫挑戰(zhàn)性的技術(shù)和話題。第一批教材有八本，包括《汽車材料及輕量化趨勢》《汽車設(shè)計的耐久性分析》《汽車動力總成現(xiàn)代技術(shù)》《汽車安全的仿真與優(yōu)化設(shè)計》《汽車尾氣排放處理技術(shù)》《汽車系統(tǒng)控制及其智能化》《中國汽車二氧化碳減排路徑》和《汽車制造系統(tǒng)和質(zhì)量控制》。
這套教材的一個共同特點就是與國際發(fā)展同步、內(nèi)容新穎。編著者對于比較傳統(tǒng)的學(xué)科，在編寫過程中盡可能地把最新的技術(shù)和理念包括進(jìn)去，比如在編寫《汽車材料及輕量化趨勢》的過程中，不僅介紹了各種輕量化材料的特點和動向，而且強調(diào)了輕量化材料的應(yīng)用必須系統(tǒng)地考慮材料的性能、部件的加工方法和成本。有些選題針對汽車行業(yè)發(fā)展的新的技術(shù)動向，比如《汽車安全的仿真與優(yōu)化設(shè)計》主要介紹汽車安全仿真的模型驗證和優(yōu)化，這是汽車產(chǎn)品開發(fā)采用電子認(rèn)證的必經(jīng)之路；而《汽車系統(tǒng)控制及其智能化》概括了汽車的主要系統(tǒng)及其控制，以及智能化技術(shù)在各個系統(tǒng)中的應(yīng)用，這些都是汽車自動駕駛的基礎(chǔ)。
這套教材的另一個突出的特點是實用，比如一般汽車設(shè)計要求非磨損件的壽命是24萬公里�！镀囋O(shè)計的耐久性分析》著重介紹了汽車行業(yè)用于耐久性分析的主要工具和方法，以及這些方法的理論基礎(chǔ)。這是進(jìn)行汽車整車和零部件壽命耐久性正向設(shè)計的基礎(chǔ)。隨著環(huán)境保護(hù)的法規(guī)日益嚴(yán)格，汽車排放控制技術(shù)也在不斷發(fā)展提高。汽車動力技術(shù)已經(jīng)形成化石燃料到其他燃料的多元化發(fā)展，《汽車尾氣排放處理技術(shù)》和《中國汽車二氧化碳減排路徑》介紹了排放控制技術(shù)的進(jìn)程和法規(guī)實施的協(xié)調(diào)，以及達(dá)到法規(guī)要求的不同技術(shù)路線。汽車質(zhì)量一直是熱門話題，也是一個汽車企業(yè)長期生存的關(guān)鍵問題之一�！镀囍圃煜到y(tǒng)和質(zhì)量控制》介紹了現(xiàn)代汽車制造系統(tǒng)與質(zhì)量控制的基本概念和實踐。
本套叢書不僅對汽車專業(yè)的學(xué)生大有裨益，也可以作為汽車從業(yè)人員和所有對汽車技術(shù)感興趣者的參考讀物。由于時間有限，選題的范圍還不全面。每本書的內(nèi)容也會反映出作者的知識和經(jīng)驗的局限性。在此，真誠地希望廣大讀者提出意見，供我們不斷修改和完善。
2016年8月5日
推薦序一
隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，先進(jìn)的汽車設(shè)計理論和技術(shù)在車身開發(fā)中越來越受到重視。同時，汽車發(fā)展遇到了環(huán)保、能源、交通等各個方面的諸多問題，在這種新形勢下，從業(yè)者掌握和熟練運用核心設(shè)計技術(shù)顯得尤為重要。
汽車的設(shè)計與制造是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要考慮零件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)，乃至整車等各個層面，綜合運用材料科學(xué)、能源科學(xué)、信息科學(xué)和制造科學(xué)的相關(guān)知識、理論和方法。本套“汽車工程專業(yè)系列叢書”涵蓋了汽車制造系統(tǒng)和質(zhì)量、汽車動力總成、汽車材料及輕量化、車身耐久性、汽車安全仿真與優(yōu)化、汽車系統(tǒng)控制及其智能化、汽車尾氣排放處理與二氧化碳減排等多個方面的內(nèi)容，涉及汽車輕量化、安全、環(huán)保、電子控制等關(guān)鍵技術(shù)。
本套叢書的作者既有在汽車相關(guān)領(lǐng)域工作多年、有豐富經(jīng)驗的專家，也有學(xué)成回國、已嶄露頭角的后起之秀；內(nèi)容安排上既有適合初學(xué)者學(xué)習(xí)的大量基礎(chǔ)理論知識，也融入了編著者在相關(guān)領(lǐng)域多年來的研究體會和經(jīng)驗，從中我們能充分體會到現(xiàn)代汽車技術(shù)節(jié)能、環(huán)保和智能化的發(fā)展趨勢。叢書結(jié)合大量實例，取材豐富、圖文并茂。
本套叢書可作為汽車設(shè)計的參考工具，也可作為車輛工程、機械工程、環(huán)境工程等專業(yè)研究生的專門教材及學(xué)習(xí)參考書。相信該書對于汽車行業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的研究生、企業(yè)研發(fā)人員和科研工作者會產(chǎn)生重要的啟發(fā)作用，特作序推薦。
上海交通大學(xué)
推薦序二
作為《中國制造2025》戰(zhàn)略部署的主要支點之一，汽車業(yè)的持續(xù)、快速、健康發(fā)展將為中國制造業(yè)強國目標(biāo)奠定堅實的基礎(chǔ)。面對中國汽車產(chǎn)業(yè)大而不強的現(xiàn)狀，自主品牌汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大時不我待。重慶自主品牌汽車協(xié)同創(chuàng)新中心，立足于重慶地區(qū)汽車產(chǎn)業(yè)，依托國家“2011計劃”，以我國自主品牌汽車發(fā)展重大需求為牽引，以體制機制創(chuàng)新為手段，探索我國汽車自主品牌的發(fā)展模式。中心面向國內(nèi)自主品牌汽車產(chǎn)業(yè)，重點開展培養(yǎng)高端人才，匯聚優(yōu)秀團(tuán)隊，研發(fā)核心技術(shù)，推廣產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，整合優(yōu)勢資源，搭建交流平臺等工作。重慶自主品牌汽車協(xié)同創(chuàng)新中心瞄準(zhǔn)“節(jié)能環(huán)保、安全可靠、智能舒適”的國際汽車三大發(fā)展趨勢，凝練學(xué)科發(fā)展方向，匯聚創(chuàng)新資源和汽車及相關(guān)領(lǐng)域的優(yōu)勢學(xué)科群，建立了全面涵蓋汽車行業(yè)研究領(lǐng)域的創(chuàng)新團(tuán)隊。本套叢書由汽車中心特別顧問、福特汽車亞太區(qū)技術(shù)總監(jiān)韓維建博士積極推動。叢書主編韓維建博士基于數(shù)十年國際一流汽車工程經(jīng)驗以及獨到全面的行業(yè)技術(shù)趨勢把握，整合及組建了編著團(tuán)隊進(jìn)行叢書各個書籍的編著。編著團(tuán)隊的成員主要由具有多年國際汽車公司工作經(jīng)驗，并且在高校及企業(yè)科研一線工作的歸國人員組成。叢書內(nèi)容擁有立足成熟技術(shù)、緊跟國際前沿、把握領(lǐng)域創(chuàng)新的特點及優(yōu)勢，叢書的成功出版將為國內(nèi)汽車行業(yè)及學(xué)科提供全面而翔實的參考材料。
書籍是知識傳播的介質(zhì)，也是人才培養(yǎng)及創(chuàng)新意識傳承的基礎(chǔ)。正如重慶大學(xué)建校宣言“人類之文野，國家之理亂，悉以人才為其主要之因”所闡釋的，本套叢書秉承重慶自主品牌汽車協(xié)同創(chuàng)新中心人才培養(yǎng)方針，主要面向高校汽車相關(guān)學(xué)科本科及研究生的教學(xué)，同時也可為汽車行業(yè)工程人員參考。相信本套叢書會對我國汽車領(lǐng)域?qū)W科及行業(yè)產(chǎn)生積極良好的推動作用。
江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院
主編簡介
韓維建
現(xiàn)任美國福特汽車公司亞太區(qū)研究與技術(shù)主管。自從1995年加入福特以來，在多個國家和地區(qū)組織了眾多的研究與技術(shù)項目。他在交通可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)分析、汽車輕量化、環(huán)境、能源、道路交通安全、政策制定，以及產(chǎn)學(xué)研結(jié)合等諸多領(lǐng)域都具有豐富的經(jīng)驗和研究成果。
韓維建博士在俄克拉何馬州的塔爾薩大學(xué)獲得機械工程博士學(xué)位和工程管理碩士學(xué)位，在四川大學(xué)獲得金屬材料工程學(xué)士學(xué)位。目前是上海交通大學(xué)的兼職博士生導(dǎo)師，并在清華大學(xué)和重慶大學(xué)聯(lián)合指導(dǎo)博士生。
韓維建博士曾獲太平洋地區(qū)經(jīng)濟(jì)理事會環(huán)境銀獎、云南省國際合作類科技進(jìn)步獎、南京航空航天大學(xué)校長國際合作獎；在眾多汽車專業(yè)領(lǐng)域發(fā)表國際性論文、演講、講座等逾60篇次。
作者簡介
楊晶
現(xiàn)就職于國家發(fā)改委能源研究所。其研究方向為交通能源和減緩碳排放政策、石油和天然氣發(fā)展政策、能源經(jīng)濟(jì)和發(fā)展戰(zhàn)略、能源行業(yè)體制改革政策、區(qū)域能源規(guī)劃等。
楊晶博士曾就讀于清華大學(xué)，獲工學(xué)學(xué)士和管理學(xué)博士學(xué)位。工作期間，主持或參與完成了國家發(fā)改委、國家能源局、科技部、財政部、中國工程院委托的20余項課題研究，以及“國家高端智庫建設(shè)”支持課題、國家發(fā)改委宏觀經(jīng)濟(jì)研究院重點課題專項、基本科研業(yè)務(wù)課題專項等，發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇，合著2本。曾獲2015年度能源軟科學(xué)研究優(yōu)秀成果二等獎、2013年度能源軟科學(xué)研究優(yōu)秀成果二等獎、國家發(fā)改委宏觀經(jīng)濟(jì)研究院2012年度基本科研任務(wù)專項課題優(yōu)秀成果三等獎。
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