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未来奔驰车想象图劳斯莱斯100EX概念车百年后的奔驰本田未来超极跑车HSC加长宝马内部宝马牌火车车标比尔盖茨的车？比尔盖茨的车？七、汽车的发展方向1．“身子”越来越轻1．“身子”越来越轻由于汽车行驶快，跑起来受到的冲击负荷大，为了保证各部机件工作可靠，不损坏，一方面要选择很好的钢材做零件；另一方面各零件还必须有一定的尺寸、重量。所以一般汽车共同的缺点是自身太重。在30～40年代，大多数汽车的载质量和自身整备质量的比值是1左右。这就是说，载质量2t的汽车,自身整备质量也大约是2t。汽车跑起来，发动机的动力有相当大的一部分花在使车辆本身跑路，这多么不合算呀.1．“身子”越来越轻如果设法使车辆的自重减轻，则同样的汽车发动机，就可以拖动更大的载重。车辆自重减轻以后，不仅可以提高运输生产率，而且可以节省燃料，使运输成本大大降低。1．“身子”越来越轻现代汽车越来越多地使用轻合金材料。如铝质发动机体、铝质缸盖、铝质进气歧管、铝皮车身、铝质制动鼓，甚至还有铝车架等。总的发展趋势是将铸铁件用铝来代替。据国外经验每公斤铝约能代替2．25～2．5kg铸铁。所以大量采用铝制件是减轻汽车质量的一个方面。1．“身子”越来越轻除铝制件外，汽车用镁合金制件也越来越引起人们注意镁在汽车上的应用已有40多年的历史，它比铝更轻。近年来已用镁合金制造曲轴箱壳、变速器壳、车轮、各种阀体、盖板、衬套等50多种零件。据介绍美国到1985年，所有汽车整备质量平均减少25％。2．塑料代钢前途广减轻汽车质数的另一个方面．是扩大塑料在汽车上的应用。塑料的密度一般在0．83～2．2之间，只有钢铁的1／8～1／4。有的塑料可以浮在水面上2．塑料代钢前途广尤其是客车和轿车的车身，早期要用钢骨架、镶木条，外包薄钢板，后来改为包铝皮，质量减轻还是不多。自从用塑料车身以后，不仅轻巧耐用，而且容易制造、美观大方。此外还有一个重要优点就是修理方便。2．塑料代钢前途广据报导，美国新泽西州波丽发动机研究公司，已试验成功耐热塑料制造发动机。这种塑料中混合有玻璃及碳纤维，强度高，可制造大部分发动机零件，如气缸体等。只有少部分承受高负荷的活动零件，如曲轴、连杆等仍用金属制造。2．塑料代钢前途广最具有名声的全塑汽车是美国通用公司的土星汽车，其车身和车架采用新型增强塑料。还有德国尼奥普兰公司的全塑壳大型轿车，质量只有普通轿车的43％．可节省燃料20％～30％。它的一辆试验车横穿撤哈拉沙漠，能耐70℃的高温。且与41km/h时速的载货汽车相撞时．驾驶员和乘客均无损伤。3．大型化和小型化随着各国工业化的进行、需要的货运量越来越大，给汽车运输提出了载质量大、速度快的要求。因此，汽车的吨位越来越大。50年代货运的主力是5t级的汽车，60年代主要货运汽车已经是8t的了，70年代以后则是10～12t的。3．大型化和小型化尤其是重型汽车，随着露天采矿、大型水电工程、土建工程和港口工程的需要，发展很快。1960年美国统计，每生产一吨钢，需要搬运岩石和矿石335．6t，1970年增至445t。矿业部门认为，每年1000万t以上矿石的矿山，用载重100t以下的汽车，会使车数太多，场地道路拥挤，不合算。所以重型汽车的吨位也越来越大，目前己达450t。重型汽车的产量也越来越大。3．大型化和小型化原苏联的经验，用载重75t的贝拉斯汽车和载重27t的贝拉斯汽车比较，运输效率提高190％，运输成本降低30％。我国冶金部门用的27t贝拉斯汽车也很多，目前正准备用更大吨位的汽车代替它。3．大型化和小型化所谓小型化，系指2t以下的小型汽车大量增加。在各资本主义国家，街道工厂、小型企业、商业网点很多，零星货运量很大。大吨位的汽车用不上。另一方面，许多农户和家庭用汽车，也只需拉少量货物。小型汽车，过去以日本最发达，近年来为了争夺市场，美国也开始注意生产小型车，各国生产小型车的竞争已达到白热化的程度。3．大型化和小型化小型车包括：微型车和超微型车。我国生产的大发、昌河重庆长安都属微型车。3．大型化和小型化长春生产的“三口乐”，南京试制的“小公猫”都属超微型车。超微型车一般采用摩托车发动机，排量50～100mL，油耗省、价钱低、小巧灵活、使用费也低、保险费、养路费少，对驾驶员要求也低。如法国生产的“小珍珠”超微型汽车，小到可以在街上横着停放。14岁以上的孩子就允许驾车。德国生产的“迷你”车，车长仅1.8m，操纵方便，转向、加速、制动等功能全集中在一根操纵杆上，被称为“快乐的手杖”。预计，随着大城市交通状况的恶化以及世界性的石油能源紧缺，超微型汽车将以其占用道路小、节省能源等特点走俏市场，成为明日的“交通明星”4．大功率和高速度汽车的另一个发展方向是增大功率、提高速度。4．大功率和高速度要提高车速，就必须增大发动机的功率。总质量一定的汽车，发动机功率越大，汽车的动力性越好。人们总是希望发动机功率大、体积小、质量轻。怎样才能办到呢?4．大功率和高速度早期最有效的办法是提高压缩比。将可燃混合气在气缸内压得越紧，爆发后产生的力气也越大。所以，在20世纪的前50年内，汽油机的压缩比从2～3迅速增加到6～7，甚至更高。70年代又增至9～11。目前，由于排气污染和汽油品质的限制，压缩比控制在8～9范围内。4．大功率和高速度另一个提高功率的办法，是缩短活塞行程，提高转速。目前，汽油机的最高转速已达4000～6000r／min；柴油机的最高转速也达3000～5000r／min。转速增加后，发动机的机械负荷提高，磨损随之增加。这可以说是往复运动活塞式发动机的致命缺点。要克服这个地点，只有从往复运动上打主意，往复运动不改变，转速再增加是有困难的。5．越省油越好汽车一旦开动就要消耗燃油。据资本主义国家的经验，一辆汽车从开始制造到使用报废所消耗的能量、材料制造耗能约占10％．造车需耗能占10％，余下的80％能量是汽车燃料消耗。5．越省油越好按我国的经验，一百万辆汽车，每年耗油约90亿L。汽车运输成本小，燃料费占到25％～30％。在汽车企业开展增产节约运动中，节油始终是一项重点工作。5．越省油越好美国是一个资源丰富的国家，煤炭、石油开发量很大，加上技术也相当先进。但能源危机却闹得满城风雨，举国惊慌。报纸、电台天天在谈汽油短缺问题。汽车加油排队越来越长，一等几个钟头。因加油争吵，殴打甚至开枪打死人的现象也发生了。好多加油站，因无油供应，经常提早关门。5．越省油越好继美国之后，欧洲也闹石油荒。有一段时间，荷兰女王上班也骑自行车。法国、意大利、原联邦德国缺油都很严重。5．越省油越好要节油的方法也很多。一是在汽车制造方面，减轻车重是一个重要因素。5．越省油越好二是改进发动机、减少油耗。这包括采用含油较少的稀薄混合气，改善燃料在气缸内部的燃烧，采用半导体点火装置，增强点火能量，采用自动风扇离合器，改善发动机的散热等。5．越省油越好三是采用效率更高的传动装置，减少功率损失；采用制动蓄能器、设法使制动消耗的能量储存起来，再用于使车辆行驶。这些都是很有效的办法。尤其制动蓄能器的研究，引起人们极大的注意，日前已接近成熟。会骑自行车的人部知道，将飞快前进的自行车刹住，人和车子的动能都变成车圈和刹车橡皮之间的摩擦热，而散失在大气中了。要使自行车再加速，人必须重新用力蹬车。如果有一种办法，在刹车时，既能使自行车减速，又能把能量储存起来、随后再用于使自行车前进，那人不就省力多了吗?5．越省油越好现在，美国有一种飞轮驱动汽车，其飞轮总成在汽车制动、怠速和低功率运转时能贮存所浪费掉的能量，而在汽车起步时突然放出能量，在汽车以较高平均车速行驶时，则缓慢放出能量。这种汽车的发动机，仅在必须起动飞轮总成或在飞轮需要最高效率时才工作。据说使用这种汽车，能节油约50％。5．越省油越好为了更省油，汽车发动机要不断定向柴油化。柴油机的热效率比汽油机约高30％，而且燃烧后的废气毒性小，对空气污染小，柴油的价格也比汽油便宜。6．旋转活塞发动机要提高功率，一是增加转速，二是增加吸气量。但吸气量的增大会影响发动机尺寸和质量的加大，所以人们总是希望提高发动机的转速。6．旋转活塞发动机传统的发动机，都是活塞在气缸内作来回直线运动完成工作循环。这种发动机活塞运动时，速度的大小和方向都在变。因此，要产生很大的惯性力，其数值可以达到几吨的力量。为了控制这种惯性力不致过大，发动机的转速就不能太高。这种情况下要增大发动机的功率，就要增大发动机的吸气量，增大发动机的尺寸，使发动机的质量增加。如前所述，这是往复活塞式发动机的一个致命弱点。6．旋转活塞发动机为了克服这个弱点，人们想到用旋转运动来代替往复运动。这样转速就可以提高了。6．旋转活塞发动机1954年，原联邦德国工程师汪克尔，研究成功了一种三角活塞旋转式发动机(图7—1)。这种发动机的活塞是一个近似三角形的柱体，气缸是一个8字形短空简。活塞放在气缸内后，活塞的三个柱面和气缸接触，将形成三个大小不同的空间。活塞转动时，三个空间的容积也在变化。6．旋转活塞发动机6．旋转活塞发动机这种发动机活塞转一圈，每个柱面作功一次，总共作功三次，相当于往复活塞发动机三个气缸的工作。6．旋转活塞发动机旋转活塞发动机研制在原联邦德国，却生长在日本。日本人抓海外技术情报是无孔不入的。谁家有了新发现，日本都要设法弄到手，尽快研究、消化、改进、超过。转子发动机的发展很能说明这个问题。日本人买了原联邦德国最初的专利和样机，很快组织力量研究、消化、改进，解决了原西德当时还没有很好解决的几个问题，使转子发动机很快进入工业生产阶段。所以，日本是最早大量生产并对外出口转子发动机的国家。6．旋转活塞发动机现今世界上，拥有制造转子发动机执照的公司约有20多个。美国通用汽车公司，已有2000辆汽车装上转子发动机。与普通往复活塞式发动机比较，转子发动机的优点是体积约小1／3，质量和零件数减少一半，排气毒害小6．旋转活塞发动机转子发动机目前存在的问题是油耗高，密封和寿命也都存在一定的问题，各国正在研究改进。7．燃气轮机在古代．人们就已经会用轮机，用水力推动涡轮的，叫做水轮机。用蒸汽推动蜗轮的叫做汽轮机。后来又发明了用燃烧气体来推动涡轮，叫做燃气轮机。燃气轮机带有压气机，预先将吸入的空气压缩，送至燃烧室，与喷嘴喷出的燃料混合燃烧。从燃烧室喷出的燃气有很高的速度，正好冲击在涡轮的叶片上，使涡轮转动起来。7．燃气轮机燃气轮机的优点是结构较简单、体积小、质量轻。同时因为转速高，功率也很大。一台223．7kW燃气轮机的体积只有同样功率汽油机的1／10。7．燃气轮机燃气轮机适合不适合汽车使用呢?在40年代后期，英、美等同都相继研究这一问题。燃气轮机只适宜在一定负荷和转速下工作，而汽车发动机的负荷、转速变化都较大。在低负荷条件下工作时，燃气轮机的经济性也不好。燃气轮机对使用燃料不大讲究，甚至重油也可以燃烧。但造价格高，需用耐高温的材料，低负荷时油耗大。所以，燃气轮发动机只适宜在大客车和大型载货汽车上使用。8．太阳能汽车在科学技术不发达的古代，人类基本不能直接利用太阳能。随着现代物理学的发展，现在，人们利用太阳能烧水、煮饭、采暖、制冷、建筑太阳能发电站等，逐步也多了起来。8．太阳能汽车太阳能汽车关键的问题，是如何造出太阳能电池。用什么东西可以使阳光一晒就会发出电流呢?半导体的发现解决了这个问题。世界上第一个阳光电池是1954年制造的。8．太阳能汽车近年来，装有高效太阳能电池，把太阳能转化为汽车的动能，已成为全世界各国研制的课题。现在我们见到的太阳能汽车，大都奇形怪状，有的形如大鸟，有的又像一只甲虫，但不管什么样的太阳能汽车最关键的是具有高效太阳能蓄电池。由于只有足够大的太阳能蓄电池，才能收集足够的能量驱动汽车。8．太阳能汽车因为蓄电池庞大的体积使太阳能汽车离实用阶段还很远，但1991年法国已有一辆获得牌照的太阳能汽车，日本专家研制的太阳能高效汽车，顶盖装有1200块硅酮太阳能电池极。在载质量160kg货物的情况下，能以100km/h速度飞奔。8．太