当前汽车新技术集锦.docx

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当前汽车新技术集锦

当前汽车新技术集锦

2003年02月01日来源：

汽车之友作者：

高山责任编辑：

高华

引言：

在14V电气系统中，当发动机停止运转时，蓄电池的端电压是12V，而当机器正常工作时，系统电压是14V。

据此类推，36V与42V电气系统说的实际是一码事。

人类永不枯竭的创造力使汽车新技术层出不穷，而新技术又使汽车

不断地推陈出新。

几年前还被看作是新发明的积木式车身结构、

主动式行驶平顺性控制、计算机控制的ABS和自动巡航系统等，

现在已经在量产车上安营扎寨了，可是又有许多新技术正等着为今后

的汽车增光添彩。

◆42伏电力系统

现代汽车对用电量的需求增长很快，对用电量的需求还可能因为电子伺服操纵（x-by-wire）系统和Telematic系统的更广泛应用而加剧。

在14V电气系统中，当发动机停止运转时，蓄电池的端电压是12V，而当机器正常工作时，系统电压是14V。

据此类推，36V与42V电气系统说的实际是一码事。

把电压从现在的14伏变成42伏是一个增加供电量的有效途径，既能满足需求，而又不必采用笨重而累赘的线束。

供电量的增大将使电磁气门机构、电热催化系统等新零部件的加快采用成为可能，还可以用电动机取代皮带来驱动转向助力、空调和水泵等部件。

如今，一辆典型的豪华汽车含有近5公斤线束、2000个接线柱、1500个电子回路和100个电动机，它们需要的电量为2.8kW，14伏供电系统只能供应3kW，发展空间很小。

而42伏系统则能提供8kW的电力。

不过采用42伏系统将导致灯泡、耦合器、继电器、芯片和传感器等众多元件的重新设计，当然也不能沿用12伏蓄电池，而要采用36伏的。

顺便说一下，42伏是安全极限，50伏的电压就能让人心跳停止。

虽然众多厂家对开发42伏系统有兴趣，但考虑到一时难以形成批量效益和蓄电池等零部件的技术问题，多少有点儿畏首畏尾，不敢勇往直前，而具有14伏和42伏的双电压系统在近期内可能成为一个过渡的步骤。

双电压系统需要两个蓄电池：

一个12伏的和一个36伏的，后者从电压较高的新一代交流电机上获取电流，并直接向前者充电。

有些专家相信，2008年欧洲将有130万辆量产车装用42伏系统，也有人认为他们过于乐观。

双电压系统在欧美汽车上出现的时间大约在2005或2006年。

◆柴油机微粒过滤器

这个系统由PSA/标致-雪铁龙最先开发出来。

它用疏松多微孔的陶瓷材料过滤柴油机排出的废气，将废气中的碳黑留在过滤器的孔道中。

该过滤器的一个缺点是汽车每行驶500公里就需清理。

在PSA的系统中，用了一种活化剂，该活化剂会定期和燃料结合将存留于滤芯中的碳黑烧掉。

而一位德国专家开发的系统则给过滤器表面穿了一层铂的外衣，能把碳黑烧得干干净净。

柴油机微粒过滤器面临的问题是，为烧掉存留的碳黑，燃料消耗会增加，导致CO2的排放增加而难以满足法规要求；另外，它还将经受2008年欧洲Ⅴ号法规的考验，该法规要求将废气中的微粒减少90％。

也有人对过滤器唱反调，如大众和梅赛德斯-奔驰就认为，改进发动机本身比使用微粒过滤器更有效。

已采用柴油机微粒过滤器的汽车有标致607、307和807及雪铁龙C5和C8，雷诺VelSatis和Espace也将采用。

◆新型共轨柴油机

自从1989年针对轻型柴油机汽车的第一个微粒排放标准在欧洲生效以来，微粒排放极限已从原来的每公里1.1克降到了0.05克（第三级），而第四级的要求将更严格。

与此同时，柴油机的性能已大大提高，其最大功率和加速能力已几乎赶上了最高级的汽油机。

这归功于技术的进步。

燃料喷射压力提高是其中一项，它降低了燃烧系统对充气运动的依赖，使得可以采用自由流动式的进气道，从而提高容积效率。

博世公司第一代共轨系统的压力为1350巴，第二代提高到了1600巴，在可望于2004年出现的第三代将提高到1800巴。

在最新一代的共轨柴油喷射系统中，燃料将在1800巴的强大压力下经由共用的分配管道——共轨，到达喷油嘴处，而发动机电子管理系统则随时根据速度要求和节气门位置调节喷射压力。

传感器从凸轮轴和曲轴处获取数据，向电子控制器提供精确调节喷射压力所需的有关信息。

由于高压喷射会增加氮氧化物的排放，在第二代共轨系统中已应用了引燃喷射，这就是迅速点燃预先喷入气缸的少量燃料，将燃烧室预热，促使整体燃烧速度加快，使温度不致突然升高而增加排放。

引燃喷射还可使燃烧噪声降低。

第三代系统将采用能产生多点喷射的新喷油嘴。

而今，最新的共轨系统正被各大汽车厂家纳入它们的大量生产柴油机的计划。

德尔福公司已推出了1600巴的系统，并正对1800和2000巴的系统进行开发。

最高转速超过5000r/min的柴油机已不再是神话，柴油机的排气将比市内的空气还干净。

◆燃料电池

燃料电池原本是为了用作航天工业的动力源而开发的。

现在使用的原油将可能在100年内用光，因此燃料电池被拿来当作可以代替汽油、长期用于汽车的动力源。

但是广泛使用燃料电池，需要建立一套全新的燃料分配系统。

燃料电池系统从汽油、甲醇和天然气等燃料中提取氢气，然后让氢气在车上的燃料组中和氧结合而发电，其排放物是水蒸气，这说明燃料电池对环境是无害的。

目前的中期计划是把传统燃料变为氢，这样，现有的燃料分配系统还可以继续派上用场。

最新的研究集中在如何使燃料组更紧凑和使燃料电池的生产过程工业化。

今天，各大汽车厂家都在研究燃料电池技术，走在前面的有通用、福特、戴-克、本田和丰田等。

通用公司已取得每升燃料组产生1.75kW的成果，在同行中水平最高。

现在已有搭载燃料电池的小型试验车队在路上跑；有的厂商已将少量燃料电池汽车用于商业用途。

通用预计在2010年开始批量生产燃料电池车，大约在2020年进行大量生产。

◆32位微处理器

由主要的汽车芯片生产厂商开发的32位微处理器可望于2006～2010年间，在汽车发动机管理系统中用得多起来。

这是因为欧盟的排放标准将大大提高发动机的复杂性，所以需要更强力的微处理器。

32位微处理器可以通过采用更多的传感器输入和更有效的算法，帮助高性能发动机降低排放，提高效率。

发动机管理系统必须在各式各样的驾驶方式和条件下，控制扭矩以及发动机和变速器的状况，还增加了新任务，如控制进入柴油机排气系统中的活化剂等。

32位微处理器正在由摩托罗拉等公司开发，将用于德尔福、博世和西门子等汽车零部件供应商的下一代汽车动力系统的管理系统中。

现已证明，新的芯片已像现有的、久经考验的16位微处理器一样皮实、可靠。

装有新的微处理器的第一款量产车将在2005～2006年出现。

◆连续控制底盘概念

2000年的巴黎车展上，沃尔沃推出了一辆名为PCC的概念车，它主要展示了沃尔沃的4C概念，即连续、控制、底盘和概念4个单词的英文缩写。

不久前，应用这一概念的量产车型S60R在2002年的巴黎车展上亮相。

连续控制底盘概念实际上是主动悬架在技术上的延伸，它能“预测”前方路面的起伏变化，并适时调整悬架的刚度，使车子在任何路面上都能“如履平地”。

◆陶瓷制动盘

与传统的灰铸铁材质制动盘相比，陶瓷制动盘的优点实在是太多了。

首先，它的摩擦系数大幅度提高，这使得制动距离大大缩短，它没有金属制动盘常见的“热衰退效应”，即使在高强度长时间的恶劣工作条件下，它也能保持始终恒定的制动力。

它比传统的铸铁制动盘至少轻30%，更为难能可贵的是，它不会被水分和盐雾腐蚀，再加上陶瓷本身的磨损极小，一只陶瓷制动盘的寿命几乎与整车的寿命相当。

◆防下冲安全气囊

安全气囊能在发生碰撞事故时有效地保护乘员的生命安全，但如果发生碰撞时乘员顺着座椅向下冲，就极易造成下肢受伤，更严重的是，由于乘员姿势的改变，有时，安全气囊不但无法发挥作用，还有可能加重伤害程度。

防下冲安全气囊就是针对这一问题开发的，它是一个微型的安全气囊，平时埋在座椅里面，当事故发生时，它能自动充气并把乘员向上顶起，不仅能有效避免二次撞击造成的伤害，还能使安全气囊更好地发挥作用。

◆新一代涡轮增压器

最新的涡轮增压器比传统的增压器优越得多，它属于可变叶片和喷嘴型，而且是电子控制和电动助力的。

可变几何形状的涡轮增压器可能在汽油机上安营扎寨，而双级式涡轮增压器则会在将来成为它的代用品。

用电子控制取代真空控制，使不同型式的涡轮增压器能根据发动机的载荷进行自我调节，因为电动助力的涡轮增压器并不全靠废气气流的能量驱动，当发动机转速低时，一个电子控制的电动机可根据发动机的载荷将其推到高压速度，消除滞后现象。

这种技术还能促使汽车厂家采用较小的发动机，从而改善燃油经济性。

涡轮增压器根本上是一台气泵，它的叶轮由废气气流驱动旋转，该叶轮与压气机的叶轮装在同一条轴上。

压气机的叶轮从外界吸入空气，在高压下，通常经过一个中冷器，将空气送入发动机，当压力超过预设的极限时，废气压力减压阀就泄压。

在同一条轴上，在涡轮增压器叶轮和压气机叶轮之间，还装有一台带电动助力涡轮增压器的电动机，它能使涡轮增压器的速度很快提高。

该电动机还兼作发电机，它在涡轮机常速运转时发电。

可是到现在，还没有一个厂家相信电动助力涡轮增压器是消除滞后问题的最经济的办法，其它一些新式的涡轮增压器也能有效地消除滞后，比较便宜，还比电动助力的涡轮增压器用电少，因此电动涡轮尚无人问津。

也许涡轮增压器的长期用户SAAB汽车公司会是第一个吃螃蟹的。

◆镁合金

镁合金过去曾主要应用在飞机和飞船上，它比铝合金轻30%，但强度比钢还高，它唯一的缺点是价格昂贵。

随着冶炼和加工技术的进步，汽车上的许多部件也开始采用镁合金，最初是悬架杆件、仪表台和变速器壳体，现在，一些外观覆盖件也采用了镁合金。

奔驰CLK是世界上第一辆装有镁合金车门的汽车。

但影响镁合金应用的最主要问题一是它的价格仍比钢铁和铝合金高出很多，另外，镁合金的焊接和成型等修理技术相对滞后，一旦车子发生事故，外观覆盖件修复的费用将十分昂贵。

◆不挡视线的A柱

沃尔沃在2001年的北美车展上推出了一款名为SCC的安全概念车，SCC就是安全概念车的英文缩写。

它采取了一系列措施改善司机的视野，而镂空的A柱尤其引人注目。

传统的A柱都是实心的，它或多或少会在车子的侧前方形成一个盲区，而这正是许多事故的原因。

SCC镂空的A柱让司机能对前方及侧面的情况一览无余，从而消除了事故隐患。

但SCC的镂空A柱也有问题，它的强度不够，在发生翻车事故时，它可能不如传统的实心A柱结实，不过，沃尔沃的研究人员正在开发一种新材料，以提高A柱的强度。

◆混合动力系统

为了降低CO2的排放，汽车厂商已开发出使用一台内燃机和一台电动机的混合动力系统。

混合动力系统被看成是今天的内燃机和将来的燃料电池之间的权宜之计，是为人口密集的城市和短途交通设计的。

汽车厂商搞出了各式各样的内燃机带电动机的方案：

如本田和丰田都开发了独立的制动能量再生装置，但电力转换系统却互不相同；标致-雪铁龙、戴-克等其它厂家则通过把电动机和发动机做成一体，加速时增加动力，制动时将制动能量转化为电能，而使系统简单化。

本田和丰田已分别有混合动力汽车Civic和Prius上市。

截止到2001年，丰田已售出2500辆Prius，但2002年卖了不到1000辆。

除本田和丰田以外，其它汽车厂家尚没有混合动力车出售。

混合动力车的缺点是车重且价高，一辆简单的半混合动力车比装用柴油机的车贵30％，而全混合动力车则贵1倍，使这项新技术不易为公众接受。

◆自动/手动变速器

自动/手动变速器可用以替代传统的手动变速器和自动变速器。

第二代的自动/手动变速器（或称双离合器变速器）依靠紧凑的电机驱动自动换档机构和离合器。

新变速器的双离合器系统确保在换档中不会产生力矩中断，因为驱动作用可从一个离合器转移到另一个离合器去完成，使传动机构不会产生第一代自动/手动变速器有时发生的那种失误。

据称，这种变速器好处很多，价格不贵，紧凑，特别适用于小型和微型汽车。

但也有人说，一下换两档或两档以上时，变速器不容易做到工作平顺。

第一代自动手动变速器不很成功，可能影响用户对新变速器的接受。

2003年，第二代自动/手动变速器将出现在奥迪TT、大众·高尔夫R32和新保时捷911等车上。

◆薄型座椅

厚椅子肯定比薄椅子坐上去舒服，这是很多人的生活常识。

但在汽车上的空间是有限的，当车上边边角角的空间都被设计师派上用场后，他们就开始打座椅的主意，为座椅减肥。

既要减小座椅尺寸，又不能过多地影响舒适性，其关键在于开发一种新的高弹性填料。

经过反复研究，聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料成了薄型座椅用料的首选。