汽车前沿技术

汽车技术前沿---机械新技术
燃料分层喷射技术(FSI) 早期电控发动机是控制模块根据发动机几个主要传感器的输入信号，控制喷油器将 定量的燃油喷入进气管与空气完成混合。可燃混合气要想实现充分燃烧，一般要使 空燃比达到14.7左右，但是传统喷射位置在进气管中，混合气在进入气缸燃烧前易 造成燃油的损失，这就使得燃烧时，空燃比并不是控制模块预设的值，造成动力性、 排放性和燃油消耗率都受到影响。 直喷式汽油发动机采用一个可以提供10MPa压力的高压油泵，将汽油提供给位于 气缸燃烧室上方的电磁燃油喷油器。发动机控制模块控制喷油器将精确的燃油量直 接喷入气缸燃烧室内，与空气经过短暂而充分的混合后，在火花塞周围形成较浓油 气混合区域，其他区域浓度较稀。这样可以在保证可靠点火的前提下，实现降低油 耗、保证动力的目的，同时汽车尾气排放也大大降低。
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2.可变悬架系统
对于一款好车而言，舒适性和操控性一直是衡量汽车性能的两大核心标准，但在汽车 最初百多年的发展历程当中，两者在众多汽车设计者看来一直是一对水火不容的冤家， 很难彼此兼顾。对此，众多汽车设计师们力图研究出各种技术来解决这一问题。但殊 途同归，为了解决这一难题大家不约而同地想到了可变底盘悬架系统，通过各种手段 控制底盘的高度和软硬来达到舒适与运动的统一和谐。 如今的汽车可变底盘系统按控制类型可以分为三大类，空气悬架系统、液压调控悬架 系统、电控磁性液体悬架系统。
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宝马1.5T三缸引擎 入选理由： 平衡燃油经济性、 减少废气排放并兼顾动力性能
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迫于环保压力，近年来个大汽车制造商纷纷推出小排量涡轮增压发动机。宝马也带 来了自家的1.5升涡轮增压三缸发动机。其采用全铝合金缸体、缸内直喷、 Valvetronic可变式气门正时等技术，压缩比为11.0：1。燃油经济性比目前宝马1系 列上面的代号为N20的直列4缸发动机提升了5到15个百分点。这款1.5T发动机有 汽油和柴油两个版本，并可实现并线生产，由此可以看出宝马在技术层面正逐渐发 展模块化发展战略。
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分层稀薄燃烧技术(GDI) 德国汽车公司从上世纪五十年代就开始研制GDI发动机技术，并应用在二冲程汽油 发动机上，但是限于当时的技术水平，GDI技术应用后，汽车基本无法正常运转， 油耗和排放情况也较差，很快这种技术就被汽车公司摒弃。随着技术的发展和降低 排放的需要，分层稀薄燃烧技术取得长足的发展，其工作的稳定性、响应性、可控 性等均有较大的改进。如下图所示，该技术主要优点表现在：喷油器喷出的高压燃 油可以在火花塞附近形成较浓的雾化区域，这样不仅保证了混合气的可靠点燃，也 改善了低温启动性能；由于采用分层燃烧，空燃比与传统发动机相比得到极大提高， 使得节油性也大大提高，其油耗与使用涡轮增压技术的车辆相当，但是却没有涡轮 增压装置，该技术也使得发动机的噪声及尾气排放都大大降低。
汽车前沿技术
汽车技术前沿
机械新技术
电子新技术
安全新技术 新技术展望
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1.混合动力系统
当前普遍使用的燃油发动机汽车由于机械传导机构无法避免的物理磨损导致发动机的 实际输出并不能被完整地、高效地利用，统计数据表明在80%以上的道路条件下，一辆 普通轿车仅利用了动力潜能的40%，在市区还会跌至25%，更为严重的是排放废气污染 环境。20世纪90年代以来，世界各国对改善环保的呼声日益高涨，各种各样的电动汽 车脱颖而出。虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下，但是目前的电池技术问题阻 碍了电动汽车的应用。由于电池的能量密度与汽油相比差上百倍，远未达到人们所要 求的数值，估计除非燃料电池技术有重大突破否则在几年以内电动汽车还无法完全取 代燃油发动机汽车。 现实迫使工程师们想出了一个两全其美的办法，开发了一种混合动力装置(HybridElectric Vehicel，缩写HEV)的汽车。所谓混合动力装置就是将电动机与传统的热机 (比如汽油机或者柴油机)组合在一辆汽车上做驱动力，辅助动力单元实际上是一台小 型燃料发动机或动力发电机组。形象一点说，就是将传统发动机尽量做小，让一部分 动力由电池-电动机系统承担。这种混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长，动 力性好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处，二者“并肩战斗”，取长 补短，汽车的热效率可提高10%以上，废气排放可改善30%以上 混合动力源电动车按照能量合成的的形式主要分为串联式(SHEV)和并联式(PHEV)两种。 混合动力汽车在发达国家已经日益成熟，有些已经进入实用阶段。

串联式混合动力系统
Байду номын сангаас
福特 Hybrid 混合动力底盘
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并联式混合动力
发动机和电动机以机械能叠加的方式驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可以 分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。 电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称为电动-发电机组。由于没有单独 的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，因此该装置更接近传统的汽车驱 动系统，得到比较广泛的应用。 例如大众汽车公司的高尔夫PHEV，发动机通过离合器1带动电动-发电机，输出扭力再 通过另一边离合器2驱动车辆行驶。静止启动时，电池向电动-发电机供电，此时电动 -发电机就是发动机的起动机。发动机启动后，发动机一方面作为车辆单独的动力源 驱动车轮，另一方面又带动电动-发电机发电向电池充电。在市区行驶时，电池做为 唯一能源向电动机供电，由电动机取代发动机驱动车轮。当电动车需要高速或高负荷 时，发动机与电动-发电机系统组成复合驱动形式，以最大功率驱动车辆。
汽车技术前沿---机械新技术
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燃油直喷发动机
传统多点喷射系统的喷油嘴是位于进气歧管前方，在引擎需要供油时，由计算机计算 出最佳的供油量并与进入引擎的空气混合后，经由进气阀门到达汽缸内部，并进行压 缩、爆炸等动作。至于缸内直喷系统，则是将喷油嘴置于汽缸内部，其特色在于引擎 燃油的取得不需要经过气门的开启，而能够藉由计算机主动控制喷油时间、压力与喷 射量。与传统喷射系统相较，缸内直喷不受限于传统机械构造的进气方式，而且能够 依照引擎所需随时调整空燃比例等特点，均使其表现拥有无限的想象空间。 众所皆知，内燃机在一般工作状态中所需的理想油气比例为1：14.7，这种调配是传统 化油器的专长，不论天候、温度，永远进行着一成不变的工作。然而在少数状态下如 冷车启动、怠速运转、急加速或低气压环境等，这样固定的供油方式实际上并无法全 面满足引擎的运转需求，甚至可能因而产生黑烟、燃烧不全与马力不足等状况。至于 喷射供油系统，则相对显得智能许多，其中枢系统会随时侦测引擎温度、进气流量、 转速变化、震动状况，并依照实际需求调整供油量与点火时间，因此在动力输出、燃 油经济与排污表现上可以取得相当不错的平衡。 现在常用的燃油直喷技术有：燃料分层喷射技术(FSI)、分层稀薄燃烧技术(GDI)和均 质充量压缩燃烧技术(HCCI))等。

并联式混合动力系统
高尔夫电动车问世
高尔夫电动车发动机舱
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增压+电动机双混动引擎 入选理由：油耗低、动力强 在2014年的广州车展期间，沃尔沃带来了全新XC90 T8插电混动版车型。该车是基于Drive-E动力总成推出 的插电混动车型，由一台2.0升双涡轮增压汽油发动机 和一台60kw电动机组成，综合最大功率298kw，峰值 扭矩40N.m。其中汽油发动机负责驱动前轮，而电动机 则负责后轮，另外在纯电动模式下，新车型的续航里程 为40公里。该车的起售价格为76705欧元（约合人民币 58万元），其百公里油耗仅为2.5升，而二氧化碳排放 量为59g/km。
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燃料电池车 入选理由： 新能源领域的黑马
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在新能源领域，燃料电池是另一种不错的选择。丰田于12月15日在日本正式发售 了首款量产燃料电池车型Mirai，虽然名为燃料电池汽车，实际它并不发生“燃烧 ”化学反应，而是利用氢气和氧气产生化学发中释放的电荷来形成电流，其中的关 键技术为“电解质薄膜”拆解氢气，这也是燃料电池领域最难被攻克的技术壁垒。 该车的另一先进技术是氢气储存罐，其可承受700个大气压的压力，采用四层结构 设计的储氢罐由内到外分别是塑料内胆，铝合金罐体、碳纤维强化塑料保护层、玻 璃纤维减震保护层。Mirai的电动机功率113kw，峰值扭矩335N.m，相当于普通2.0 升自然吸气车型。此外，3分钟充满两个储氢罐，形式里程超过600公里也是其优 点之一。

奔驰CLS所采用的空气悬挂
奔驰S350 4MATIC
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主动液压悬挂系统(Active Body Control)
内置式电子液压集成模块是系统的枢纽部分，可根据车速、减振器伸缩频率和伸缩程 度的数据信息，在汽车重心附近安装有纵向、横向加速度和横摆陀螺仪传感器，用来 采集车身振动、车轮跳动、车身高度和倾斜状态等信号，这些信号被输入到控制单元 ECU，ECU根据输入信号和预先设定的程序发出控制指令，控制伺服电机并操纵前后四 个执行油缸工作。通过增减液压油的方式实现车身高度的升或降，也就是根据车速和 路况自动调整离地间隙，从而提高汽车的平顺性和操纵稳定性。
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均质充量压缩燃烧技术（HCCl) 主要工作过程是：当压缩行程快结束时，气缸内的温度和压力不断升高，燃油通过 高压喷油器喷进气缸，油气可以在极短的时间内实现均匀而充分的混合，且基本达 到自燃条件。采用HCCl技术的发动机要比采用GDI技术的结构要复杂得多，其压缩 比也比普通发动机高的多，它的主要优点是：由于可燃混合气同时燃烧，避免了传 统的扩散性燃烧过程中的能量损失；采用压燃方式，不仅可以省去点火系统，而且 能实现过量空气系数较大的混合气浓度燃烧，节油性能大大提高；同时由于燃烧反 应迅速，燃烧温度比较均匀，生成的氮氧化合物、碳烟微粒（ PM ）量显著减少； HCCl技术适用于以汽油、天然气等辛烷值较高的燃料燃烧，或者可以采用多种燃料 混合燃烧。


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串联式混合动力
发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联的方式组成SHEV的动 力单元系统。负荷小时由电池驱动电动机带动车轮转动，负荷大时则由发动机带动发 电机发电驱动电动机。当电动车处如启动、加速、爬坡的工况时，发动机-电动机组和 电池组共同向电动机提供电能；当电动车处低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组 驱动电动机，由发动机-发电机组向电池组充电。这种串联式电动车不管在什么工况下， 最终都要由电动机来驱动车轮。 福特“新能级-2010”SHEV，其电池采用燃料电池，在城市市区行驶时全部由燃料电池 驱动电动机，电动机通过减速器(变速器)和驱动桥驱动车轮，达到了“零排放”要求。 当高速及爬坡时，则由发动机-电动机组和燃料电池组共同向电动机供电，驱动车轮。

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空气悬挂技术(Airmatic)
与传统钢制汽车悬挂系统相比较，空气悬挂具有很多优势，最重要的一点就是弹簧的 弹性系数也就是弹簧的软硬能根据需要自动调节。例如，高速行驶时悬挂可以变硬， 以提高车身稳定性，长时间低速行驶时，控制单元会认为正在经过颠簸路面，以悬挂 变软来提高减震舒适性。 另外，车轮受到地面冲击产生的加速度也是空气弹簧自动调节时考虑的参数之一。例 如高速过弯时，外侧车轮的空气弹簧和减震器就会自动变硬，以减小车身的侧倾，在 紧急制动时电子模块也会对前轮的弹簧和减震器硬度进行加强以减小车身的惯性前倾。 因此，装有空气弹簧的车型比其它汽车拥有更高的操控极限和舒适度。空气悬挂.flv