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我国未来汽车技术的发展趋势

近年来，汽车技术的发展日新月异，在未来的几年内世界汽车工业的技术进步将由量变达到质变。由美国、日本、欧洲为代表的汽车工业发达国家从上个世纪90年代中期就开始先后从节能、安全、环保等方面制定了汽车技术的发展规划，并组织科技攻关。预计在未来几年里国际市场汽车结构将会出现新的特点。
　　(1)柴油机将被更多的轿车所采用。目前在欧洲装备柴油机的轿车已经越来越多，柴油及其技术发展，特别是小型直喷式柴油机的技术日趋完善，较汽油机更为经济、排放更低的轿车，将会受到青睐。
　　(2)电动汽车进入实用阶段：随着低价格、高能量、长寿命新型电池的研究开发，以及人类对环保的强烈呼声，电动汽车将会在各大城市成为一种代步工具。
　　(3)汽车安全标准将会更加严格。为保证汽车可靠性和稳定性，ABS已成为一些车型的标准装备。安全气囊的装置数量将逐渐增加，有些车型甚至装备侧面气囊，以保证侧翻时乘客头部安全；三点自动上肩式安全带、防侧撞杆等部件将装备到各类汽车上。
　　(4)使用更多替代钢的轻质材料，以降低车重。铝合金、镁合金及碳素纤维在汽车制造上的应用将会增多。
　　(5)各种电子装置在汽车上将会更多应用。如电子发动机锁、GPS等等。
1　汽车能源向多元化方向发展
　　随着世界能源危机和环境问题的日益突出，世界汽车工业面临着严峻的挑战。一方面，我国乃至世界石油资源非常缺乏，我国是石油进口大国，汽车用油大户。但目前内燃机的热效率较低，燃料燃烧产生的热量大约只有35%～40%用于汽车行驶。另一方面，汽车尾气的大量排放增加了环境污染。据调查，城市大气中CO的82%、NOx的48%、HC的58%和其他微粒的8%都是来源于汽车尾气排放；此外汽车排放的CO2加剧了温室效应；汽车噪声也是城市环境污染的主要来源之一。在这种形势之下，探求新能源的工作已成为当务之急，到目前为止，世界上已推出了甲醇、乙醇、氢气、压缩天然气、液化石油气等代用燃料，以及电动和混合动力等新能源汽车。
　　(1)天然气和液化石油气汽车：燃气成分单一、纯度较高、能与空气均匀混合、燃烧完全，CO和微粒的排放量较低，发动机在低温时的启动和运转性能较好。其缺点是其运输性能比液体燃料差、发动机的容积效率低、着火延迟较长、动力性有所降低。目前汽车多采用双燃料系统，即一个汽油或柴油燃烧系统和一个压缩天然气或液化石油气系统，能容易地从一个系统过渡到另一个系统，此种汽车主要用于大部分城市公交汽车。
　　(2)醇类燃料汽车：使用比较广泛的是乙醇。乙醇来源广泛，制取技术成熟，最新的一种利用纤维素原料生产乙醇的技术，其可利用的原料几乎包括了所有的农林废弃物、城市生活有机垃圾和工业有机废弃物。目前醇类汽车多使用乙醇和汽油或柴油掺和的燃料驱动，既不需修改发动机，又起到良好的节能、降污效果，但这种掺和燃料要获得与汽油或柴油相当的功率，必须加大燃油喷射量，当掺醇率20%时，应改变发动机的压缩比和点火提前角。乙醇燃料理论空燃比低，对发动机进气系统要求不高，自燃性能差，辛烷值高，有较高的抗爆性，挥发性好，混合气分布均匀，热效率较高，汽车尾气污染可减少30%以上。
　　(3)氢燃料汽车：氢气作为汽车燃料，其辛烷值高、发动机热效率高；发动机可在空气过量系数较大的范围内稳定燃烧；点火能量低，不到汽油最低点火能量的1／10，且氢燃料的火焰传播速度快；低温下易起动，其燃烧生成物主要是水和NO，，不产生HC、CO和碳烟排放。但在发动机上使用有回火、早燃、燃烧控制不好等问题尚待解决。氢的储运性能很差，其沸点为—253℃，以液态方式储存时成本高，不适宜长期储存。氢的制取原料有天然气、煤、水。从水制取氢有电解法、热化学法、光解法及微生物法。至今这些制氢方法的成本及能耗都较高，难以进行大规模制氢用于车用燃料，因此氢气必须在解决降低生产成本、储存运输等难题后，才能逐步走向实用。
　　(4)电动汽车：电动汽车作为零污染汽车，倍受关注。电动汽车的技术关键是高能量和大容量的蓄电池，目前世界上虽已研究出几种高能量蓄电池，在技术上也已可满足电动汽车的要求，无论在动力性和一次充电续驶里程等主要技术上均趋于成熟，但目前未能推广的主要原因是：其使用成本仍高于汽油30%以上；必须经常充电，需依赖于快速充电站的建设；由于电池占用一定体积和重量，使有效比载重较小。所以在相当长的时间内，电动汽车仍只能作为被选型式，继续处于研制状态。
　　(5)混合动力汽车：混合动力装置是将传统发动机尽量做小一点，让一部分动力由电池—电动机系统来承担，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、低噪声的优点。混合动力汽车是采用传统的内燃机和电动机作为动力源，通过混合使用人力和电力两套装置开动汽车达到节省燃料和降低排放污染的目的，实用的内燃机既有柴油机又有汽油机，但是共同的特点是排量小、质量轻、速度快、排放好。电动系统中包括高效强化的电动机、发电机和蓄电池。混合动力汽车按照能量的合成主要分为串联式和并联式两种。混合动力汽车与纯电动汽车相比，降低了对电池能量密度和容量的要求，减轻了电池部分的质量，有利于提高汽车的质量利用系数；动力性、续驶里程以及乘员的舒适性都得到了保证；无需增加充电设施，易于推广应用。与传统的汽车相比，原动机经常处于最佳工况，降低了排放；能量自动回收，提高了能量利用率；采用纯电动行驶模式，可以在特定的区域实现零排放。混合动力汽车除发动机、电动机、蓄电池等各种单元基础外，重要的技术是各系统的电子控制技术和整车的动力系统优化，匹配好的系统能达到节省燃料50%、排放下降80%、制动能量回收达到30%。
　　“十一五”期间，重点研究开发和掌握混合动力汽车、燃料电池汽车、纯电动汽车、代用燃料汽车整车和零部件的关键技术，建立整车评价平台，推动标准体系的建设，促进节能环保机车的产业化。国际上对哪种技术才是汽车产业的发展方向存在很多争议。笔者认为，就目前现状来看，混合动力汽车凭借其较为成熟的技术，结合我国汽车工业的技术状况，发展混合动力汽车较为适宜。
　　2　安全性提高
　　随着汽车数量的增加，汽车的安全性成为普遍关注的问题。提高汽车安全性包括两方面的内容：一是如何避免发生事故，即主动安全性；二是如何减少事故对人员的伤亡，即被动安全性。
　　电子技术的迅猛发展，使很多电子产品应用于汽车，无论是汽车的被动安全性还是主动安全性都得到了极大的改善，大大降低了交通事故以及由这些事故所引起的人员伤亡。现代汽车被动安全系统包括：正面和侧面安全气囊、防翻滚布帘气袋和自动弹出防翻滚杠。
　　现代汽车的主动安全系统包括：
　　(1)红外夜视系统。它能够在夜间探测到750m的发热物体，包括人员、动物和有余热的故障车，而汽车的夜光灯只能看到前方150m的地方。
　　(2)车辆碰撞预警系统。它由前部探测、后部探测和侧部探测系统，可以提醒驾驶人员避免有可能发生的碰撞。
　　(3)汽车的制动防抱死装置(ABS)、驱动自动控制系统(ASB或TCS)。ABS装置是采用先进的电脑控制技术，能自动调节液压制动的大小，保证汽车在任何情况下都不会发生车轮抱死现象，在汽车获得最短制动距离时，仍能够保持良好的制动稳定性(不甩尾、侧滑)和转向能力；TCS的作用是防止汽车在加速过程中打滑，特别汽车在非对称路面或转弯行驶时驱动轮空转，保持方向的稳定性、可操作性，维持最佳驱动力。
　　(4)自动调节速度与车距系统。汽车通过安装在车内的雷达探测系统，可以准确地探测到汽车行进过程的障碍物，并及时将信息传达给制动系统，自动采取减速措施，一旦障碍物消失，取消制动和加大油门。
　　(5)电子气候控制系统。在一个不舒适的环境下驾驶车辆，驾驶员容易感到疲劳，注意力下降，从而引发交通事故。尤其在高温环境下，驾驶员容易犯误操作和判断失误的错误。它通过分析驾驶室内外温度、行驶速度、空气流量、气流方向进行换气通风，给驾驶员营造一个舒适的驾驶环境。
　　3　多种新材料应用于汽车
　　稀土元素已是现代车用钢板的“补品”。钢经过稀土元素镧、钪、钇等的处理，可以明显提高韧性和塑性，改善冲压性能。添加了稀土元素的钢材用于汽车的车轴、骨架梁等。追求小型、轻量、高功率是汽车电机必须要走的方向。在汽车电机改造中，高性能的磁性材料起到关键作用，使用稀土磁体可以减少电机重量和体积，稀土永磁电机将广泛用于汽车上。
　　用钒元素生产的钒钢、钒钛合金具有强度高、重量轻的特点。为了减轻汽车重量，一些汽车的连接件采用含钒5%的钛合金制造。钒钛合金能够适应汽车零部件的高速机械运作的苛刻环境。
　　橡胶密封件是汽车装配的重要辅助零件，对汽车运行质量影响很大。橡胶密封件要有良好的机械强度、弹性和耐油耐水不变形的特性，是保证发动机、底盘及其它部分不渗油不渗水的关键。现在一些质量好的橡胶密封件通过交联(硫化)产生持久的“橡胶弹性”，根据不同的品种具有—50～180℃的使用范围，以适应不同的安装部位。
　　近年来塑料在车上用途广泛。保险杠、仪表板、塑料覆盖件等汽车塑料零件，除了要求有较高的加工质量外，还要求有较好的机械物理性能。这类塑料零件是采用塑料增强反应注射成形工艺。聚氨酯制品，其表面紧密，内部松软，摸上去有弹性，又具有一定的机械强度，非常适合于汽车仪表板、内饰覆盖件等。除了车身覆盖件外，一些汽车前照灯玻璃罩也用塑料制造。如拜耳公司的塑料散光玻璃，与传统玻璃相比，不但车灯重量明显减轻，而且有更大的可塑性，可依照安装位置做成各种形状。
　　研究汽车新材料还要注重汽车材料的最终处理问题，从某种程度上来讲，材料的最终处理关系到该种材料的生存与发展，我国应积极迎合世界新材料的发展趋势，以人为本，研制最优化的轻量化汽车。
　　综上，我国应根据我国的实际情况，更新观念，加大技术革新方面的资金投入，加大汽车的科技含量，不断树立自主品牌，使汽车向着安全、舒适、环保和人性化的方向发展。

2006/2/24 8:54:05 《上海汽车》

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