以減少石油燃料消耗降低大氣環(huán)境污染為目的的新型能源動(dòng)力汽車

汽車文化與常識(shí)第7章汽車技術(shù)進(jìn)展和汽車的將來7.1現(xiàn)代汽車技術(shù)及其進(jìn)展現(xiàn)代汽車技術(shù)的主要內(nèi)容汽車自1886年誕生至今，經(jīng)過了100多年的進(jìn)展，已成為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)中的支柱產(chǎn)業(yè)，也是我們工作和生活中不行缺少的局部。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)、新型材料、新工藝、新能源等技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，當(dāng)今的汽車已演化成為一種精巧絕倫的高科技產(chǎn)品。與傳統(tǒng)汽車技術(shù)相比，現(xiàn)代汽車技術(shù)主要包括以計(jì)算機(jī)為核心的電子掌握技術(shù)；以質(zhì)輕、高強(qiáng)度為代表的新材料技術(shù)；應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法，以CAD(計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì))為核心的整車及零部件新設(shè)計(jì)；融合當(dāng)代制造技術(shù)的汽車制造新工藝；以削減石油燃料消耗、降低大氣環(huán)境污染為目的的新型能源動(dòng)力汽車技術(shù)。在這里著重介紹汽車的現(xiàn)代構(gòu)造和掌握技術(shù)，以及汽車的新型能源動(dòng)力技術(shù)及進(jìn)呈現(xiàn)狀。汽車電子掌握技術(shù)汽車電子化進(jìn)展快速，電子掌握裝置日新月異，層出不窮。目前常見的、較成熟的汽車電子掌握技術(shù)的主要內(nèi)容。1.發(fā)動(dòng)機(jī)的電子掌握發(fā)動(dòng)機(jī)掌握局部的內(nèi)容，分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩種。對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)而言，主要有各種泵油噴射系統(tǒng)對(duì)燃油噴射量、燃油噴射時(shí)機(jī)掌握以及高壓共軌噴射，進(jìn)氣節(jié)流的掌握和電熱塞的電流掌握。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子掌握目前應(yīng)用極為普遍，主要有：燃油噴射掌握、點(diǎn)火掌握、怠速掌握、排放掌握、進(jìn)氣及增壓掌握、淡薄燃燒及缸內(nèi)直噴掌握。另外，隨著微機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步進(jìn)展，微機(jī)將會(huì)在現(xiàn)代汽車上擔(dān)當(dāng)更重要的任務(wù)。2.底盤的電子掌握底盤掌握的內(nèi)容正在增多，目前主要有：自動(dòng)變速器掌握、懸掛系統(tǒng)掌握、動(dòng)力轉(zhuǎn)向掌握，四輪轉(zhuǎn)向掌握、巡航掌握、制動(dòng)防抱死掌握、驅(qū)動(dòng)防滑掌握、輪胎壓力的監(jiān)側(cè)。3.車身的電子掌握車身方面的掌握主要是為司乘人員供給更為安全、更為便利和更為舒適的環(huán)境，并能夠提高整車的市場競爭力。車身方面掌握內(nèi)容很多，主要有：安全氣囊掌握、安全帶掌握、防撞系統(tǒng)掌握、燈光掌握、門鎖掌握、防盜系統(tǒng)掌握、自動(dòng)空調(diào)掌握、自動(dòng)座椅掌握、音響及音像系統(tǒng)掌握。很多掌握系統(tǒng)都到達(dá)了較高的智能化程度，例如安全氣囊，它在關(guān)鍵時(shí)刻必需要能準(zhǔn)時(shí)、正確地瞬時(shí)翻開，但在極大多數(shù)時(shí)間內(nèi)氣囊是處在待命狀態(tài)，因此安全氣囊的ECU必需具有自檢、自維護(hù)力量，不斷確認(rèn)氣囊系統(tǒng)的可正常運(yùn)作的牢靠性，確保動(dòng)作的“萬無一失”。4.信息與通訊系統(tǒng)及其掌握該系統(tǒng)可讓司乘人員更多更快地獵取有關(guān)汽車各方面的信息；同時(shí)通過與車外通訊實(shí)現(xiàn)社會(huì)聯(lián)結(jié)，以獵取各種信息資料。主要有以下幾方面的內(nèi)容：數(shù)字化儀表(是集感覺、識(shí)別、狀況分析、信息庫和掌握等各種功能于一體的綜合信息系統(tǒng))、汽車定位導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS)，移動(dòng)系統(tǒng)等。這些都大大便利了人們的出行，并且有些技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?，例如GPS定位，它的靜態(tài)相對(duì)定位的精度一般在幾毫米幾厘米范圍內(nèi)，動(dòng)態(tài)相對(duì)定位的精度一般在幾厘米到幾米范圍內(nèi)。新型能源動(dòng)力汽車枝術(shù)及進(jìn)呈現(xiàn)狀新型能源，是相對(duì)于汽車使用的汽油和柴油傳統(tǒng)能源而言的。就目前爭論應(yīng)用于汽車動(dòng)力的新型能源來說，主要有各種代用燃料、自然氣和液化石油氣、太陽能以及燃料電池等。由此形成了代用燃料汽車、自然氣汽車、液化石油氣汽車、太陽能汽車、燃料電池汽車及其他各種電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車。開發(fā)新型能源動(dòng)力汽車的目的是為了降低及至最終取代有限的石油燃料資源，削減并最終消退汽車對(duì)大氣環(huán)境的污染。目前汽車的動(dòng)力源主要是汽油和柴油，而石油短缺與環(huán)境污染已嚴(yán)峻制約了燃油汽車的進(jìn)展。因此，高效、節(jié)能、低噪聲、零排放的電動(dòng)汽車(如圖7-1所示)最近幾年備受人們關(guān)注。尤其現(xiàn)在也有一些電動(dòng)汽車已經(jīng)進(jìn)入局部家庭。下面介紹一下國內(nèi)外電動(dòng)汽車進(jìn)呈現(xiàn)狀。圖7-1時(shí)風(fēng)電動(dòng)汽車型能源動(dòng)力汽車技術(shù)的內(nèi)容涉及面極廣，既包括能作為汽車動(dòng)力能源的新型能源資源及其獵取技術(shù)，也包括使用新型能源動(dòng)力機(jī)械的開發(fā)技術(shù)，還包括與應(yīng)用新型能源動(dòng)力相匹配的汽車開發(fā)與掌握技術(shù)。1.國外電動(dòng)汽車的進(jìn)呈現(xiàn)狀由于石油危機(jī)和環(huán)境污染，進(jìn)展電動(dòng)汽車已是相當(dāng)迫切的要求了。美國通用汽車公司董事長幾年前就預(yù)言：“假設(shè)在21世紀(jì)只依靠內(nèi)燃機(jī)，沒有一個(gè)汽車公司能興盛起來?！蹦壳叭虼笃嚿潭荚陂_發(fā)研制電動(dòng)汽車。美國通用汽車公司1996年就已推出一款鎳金屬混合電池電動(dòng)汽車，2023年推出的混合動(dòng)力汽車每百公里平均油耗只有2.94升，新開發(fā)的燃料電池電動(dòng)汽車“氫動(dòng)一號(hào)”性能優(yōu)異。2023年11月24日，廣州本田在廣州國際車展上展現(xiàn)了HONDA燃料電池車。加拿大自2023年以來氫能燃料電池工業(yè)研發(fā)投入超過10億加元。加拿大2023年宣布，將由氫燃料電池車擔(dān)當(dāng)2023年冬奧會(huì)期間局部運(yùn)輸任務(wù)。日本打算在2023年前，生產(chǎn)5萬臺(tái)燃料電池電動(dòng)汽車，并力爭在2023年燃料電池電動(dòng)汽車社會(huì)保有量達(dá)500萬輛以上，并規(guī)劃建設(shè)3800個(gè)氫加注站。2.國內(nèi)電動(dòng)汽車的研發(fā)實(shí)力我國的燃油汽車總體落后國外先進(jìn)水平二三十年，而在電動(dòng)汽車的研發(fā)方面僅落后國外3－5年，某些技術(shù)甚至處于國際領(lǐng)先地位。在高性能電池方面，北京有色金屬爭論院先后完成了10～150Ah等系列方形密封鎳氫動(dòng)力電池的開發(fā)工作，并于1999年底將其成功用于五人座電動(dòng)轎車，一次充電行駛距離達(dá)225公里，電池性能表現(xiàn)優(yōu)異。中科院大連化學(xué)物理爭論所從1995年開頭對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池開展了系統(tǒng)爭論開發(fā)，至今已申請了包括電極催化劑制備、電極制備、電池構(gòu)造在內(nèi)的二十五項(xiàng)中國制造專利。開發(fā)了具有自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)的以氫氣為燃料的六臺(tái)五千瓦電池組構(gòu)成的三十千瓦質(zhì)子交換膜燃料電池堆。該電池堆整體性能相當(dāng)于奔馳、福特與加拿大Ballard公司聯(lián)合開發(fā)的MK7質(zhì)子交換膜燃料電池電動(dòng)車的水平。2023年東風(fēng)汽車公司自主投資1000萬元與武漢理工大學(xué)合作進(jìn)展燃料電池汽車爭論，成功研制出一臺(tái)25kW級(jí)燃料電池轎車——“楚天一號(hào)”，專家評(píng)審認(rèn)為，該車整體到達(dá)國際先進(jìn)水平。7.1.2汽車電子掌握技術(shù)的進(jìn)展電子技術(shù)的飛速進(jìn)展和汽車相關(guān)法規(guī)(節(jié)能、安全、排放等)的建立是汽車電子掌握技術(shù)形成與進(jìn)展的兩大主要因素。汽車電子掌握技術(shù)形成和進(jìn)展過程可分為3個(gè)階段。第一階段：電子裝置代替某些機(jī)械部件其次階段：電子裝置被應(yīng)用于某些機(jī)械裝置無法解決的簡單掌握系統(tǒng)第三階段：電子裝置成為汽車設(shè)計(jì)中必不行少的裝置7.2汽車的將來進(jìn)展趨勢道路交通的進(jìn)展是推動(dòng)汽車技術(shù)進(jìn)展的主要因素。以高速大路啟動(dòng)和進(jìn)展為標(biāo)志的我國大路網(wǎng)等級(jí)提高就對(duì)汽車高速性能提出了迫切要求。城市交通日益擁擠，也必需在環(huán)境愛護(hù)方面，諸如汽車的排放、噪聲、電波污染等做出越來越嚴(yán)格的規(guī)定。另一方面，汽車作為社會(huì)能源消耗的一個(gè)重要方面，車用能源的節(jié)省和多樣化也為公眾所關(guān)注。上述要求促使汽車的各項(xiàng)技術(shù)功能，包括動(dòng)力性，操縱穩(wěn)定性，燃料經(jīng)濟(jì)性，舒適性，制動(dòng)性，牢靠性以及環(huán)境要求都在不斷改進(jìn)和優(yōu)化之中。在汽車技術(shù)進(jìn)步過程中，來自各方面的要求往往是相互沖突和牽制的。所以在促進(jìn)汽車技術(shù)進(jìn)步過程中，必需綜合考慮，盡量使得多方面功能有所改善的同時(shí)又不使其他重要功能損失過多。因此汽車的進(jìn)展主要表達(dá)在以下幾個(gè)技術(shù)方面。7.2.1安全技術(shù)方面

在汽車技術(shù)中，有助于減輕事故后果的功能稱為被動(dòng)安全性，而有助于防止事故發(fā)生的功能則屬于主動(dòng)安全性。在被動(dòng)安全方面，為保證乘員必要的生存空間，要求車頭是可變形而且能吸取能量的。而乘坐室則應(yīng)盡可能剛毅，穩(wěn)定。同時(shí)，要在撞車時(shí)盡量避開乘員與車內(nèi)其他部件，如風(fēng)窗玻璃、轉(zhuǎn)向盤等相撞。所以要有完善的乘員約束系統(tǒng)。由于側(cè)向碰撞愛護(hù)日益迫切，己間續(xù)推出了一共側(cè)向防護(hù)裝置。在主動(dòng)安全方面，改進(jìn)制動(dòng)性能是第一位的。其中制動(dòng)時(shí)防止車輪抱死至關(guān)重要。目前努力把常用的“階段調(diào)整”更新為“無波動(dòng)調(diào)整”，以便能更好地利用道路與輪胎間的摩擦力。為保持汽車的操縱性能的汽車驅(qū)動(dòng)力掌握系統(tǒng)。為了提高駕駛員安全性，研制的直觀顯示屏，儀表板上的信息通過光學(xué)系統(tǒng)和設(shè)在風(fēng)窗玻璃中的全息半鏡，直接消失在駕駛員的視野里，就像是汽車前面幾米遠(yuǎn)的實(shí)際圖像。7.2.2節(jié)能和多種燃料技術(shù)加強(qiáng)車身各個(gè)細(xì)部的爭論來減小轎車空氣阻力系數(shù)。在大型貨車方面也廣泛承受了各種導(dǎo)流裝置有效降低行駛阻力。在大型車輛上通過選用輕質(zhì)材料減輕車輛自重，降低油耗。推廣電控直接噴射汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的緣由是它能依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同工況和簡單的使用條件，準(zhǔn)確地供給所需的最正確混合氣成分，一般可以節(jié)油5%～20％。進(jìn)一步的進(jìn)展在于尋求可變氣門定時(shí)方法以及隨負(fù)荷降低而增大壓縮比的可變壓縮比的方法。柴油機(jī)的電子掌握噴油以及在高速柴油機(jī)中用直接噴射取代間接噴射，都將有助于油耗的降低。鑒于世界石油資源有限，各國除了對(duì)汽車節(jié)能不斷關(guān)注外，還樂觀探討多種燃料的應(yīng)用。太陽能電他汽車、電動(dòng)汽車、液化石油氣汽車、壓縮自然氣汽車以及使用甲醇燃料的汽車等都在試驗(yàn)、開發(fā)和產(chǎn)品化過程中。7.2.3環(huán)保技術(shù)

電控發(fā)動(dòng)機(jī)為排氣凈化做出了奉獻(xiàn)。進(jìn)一步開發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)在全部負(fù)荷范圍內(nèi)凈化技術(shù)，在柴油機(jī)中適應(yīng)瞬時(shí)工況掌握和調(diào)整噴油量，削減炭煙形成和微粒排放。正在爭論廢氣過濾系統(tǒng)的應(yīng)用。燃用液化石油氣和壓縮自然氣的發(fā)動(dòng)機(jī)，同樣要完善燃料供給系統(tǒng)，承受電控裝置來到達(dá)排氣凈化的目的。研制能承受更高溫度的催化劑裝有復(fù)合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(柴油機(jī)＋電機(jī))的汽車已經(jīng)進(jìn)入市場、在人口密集的市區(qū)內(nèi)，對(duì)噪聲和廢氣排放極為敏感，使用電力驅(qū)動(dòng)。而在大路行駛時(shí)，柴油機(jī)作為主要?jiǎng)恿?。電?dòng)汽車中純電動(dòng)汽車(PEV)、混合動(dòng)力汽車(HEV)、燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)技術(shù)的進(jìn)展及應(yīng)用，更表達(dá)出了綠色環(huán)保的新理念。在噪聲污染方面，輪胎噪聲日益突出。輪胎兩半邊花紋相對(duì)錯(cuò)開的低噪聲輪胎也已有廠家供給。承受無氟利昂空調(diào)設(shè)備。在開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)就充分滿足回收工程的要求，比方盡量少用硬塑料和熱塑性塑料，并保證報(bào)廢車上的塑料件簡潔分別。7.2.4舒適性技術(shù)

坐姿人體受振特性是汽車舒適性開發(fā)的重要?jiǎng)由睃c(diǎn)。在我國，大路臥鋪客車已廣泛用于長途班線，這是臥姿人體受振特性爭論成果的成功轉(zhuǎn)化，在其他國家此類客車極為少見。車內(nèi)噪聲是舒適性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。目前，利用重疊聲場相干的原理爭論樂觀減噪的嘗試都在進(jìn)展，首先是減小駕駛員頭枕處的噪聲。改善車內(nèi)居住性是舒適性技術(shù)的一個(gè)重要方面。減輕駕駛員疲憊的努力始終沒有停頓。所以車輛掌握，導(dǎo)航系統(tǒng)與駕駛員的駕駛樂趣如何協(xié)調(diào)將是舒適性技術(shù)需要探討的一個(gè)新的方面。面對(duì)老齡駕駛者人數(shù)的增加，家用車輛生產(chǎn)廠家都在研制老年用車。包括上下車的便利性，坐位比較寬闊，駕駛比較輕松等。老年用車市場潛力很大，所以這方面的爭論前景可觀。交通流適應(yīng)技術(shù)

交通治理系統(tǒng)的進(jìn)展要求汽車技術(shù)與之協(xié)調(diào)。目前已廣泛承受的是交通信息系統(tǒng)；正在推廣的是行車引導(dǎo)系統(tǒng)；正在試驗(yàn)的是列隊(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。交通信息系統(tǒng)初期曾嘗試在路口信號(hào)燈前方通過外部光信號(hào)為駕駛員建議適宜的速度以求到達(dá)路口時(shí)恰好是綠燈。繼而，在車內(nèi)顯示汽車相對(duì)于前方信號(hào)燈變換相位的位置，使駕駛員了解車速快慢的影響。行車引導(dǎo)系統(tǒng)該系統(tǒng)包括車載電子裝置，道路信號(hào)柱上的紅外發(fā)送裝置和接收裝置，以及穿插路口上電子掌握柜。車載電子裝置的核心是導(dǎo)航計(jì)算機(jī)。行車開頭時(shí)駕駛員輸人起止點(diǎn)坐標(biāo)，隨后即可向駕駛員一路供給行車方向指示。列隊(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)該系統(tǒng)可以大幅度增加交通通行力量。列隊(duì)行駛的間隔小，因而大大降低了空氣阻力，又保持車速均勻，油耗和排放都可大幅降低。駕駛員可以解脫，但也有隨時(shí)“離隊(duì)”的自由。7.2.6汽車電子技術(shù)

在上述各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)展中，電子技術(shù)已經(jīng)取代了很多機(jī)械系統(tǒng)，尤其是在周密簡單的掌握系統(tǒng)中，它使汽車某些總成能從單純調(diào)整作用進(jìn)展到實(shí)現(xiàn)閉環(huán)掌握。今日汽車己成為機(jī)電一體化的產(chǎn)品。轎車上裝用的電子裝置有：發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系上的怠速掌握，空燃比掌握，停車—起動(dòng)系統(tǒng)，變速器電子掌握，數(shù)字式燃油噴射，爆震掌握，點(diǎn)火正時(shí)掌握等；改善安全性能的有大燈調(diào)整與清潔裝置，車窗刮水與刷洗掌握，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，牽引力掌握系統(tǒng)，隨負(fù)荷變化的維護(hù)里程間隔指示器，燃油系和磨