汽车技术发展方向及未来汽车

汽车技术发展方向及未来汽车2004年世界十大汽车集团（按销量）803747679.8578.5507.9390339.5337.53161200100200300400500600700800900数量（万辆）汽车技术发展目标安全节能与环保便于操作舒适安全根据美国运输部的调查：使用三点式安全带，驾驶员座位上的负伤率可降低43%～52%(因车速不同而异）副驾驶员座位上的负伤率可降低37%～45%在低于95km/h的碰撞速度下，不会有死亡事故发生。如果不装用安全带，即便是在20km/h的碰撞速度下也会发生死亡。安全带安全气囊（SupplementalInflatableRestraintSystem，简称SRS)安全气囊平时是收卷的，汽车行驶中的任何颠簸都不能引爆气囊系统，仅在汽车受到剧烈的正向碰撞时才会引爆气囊系统。汽车发生碰撞后，气体发生器在30m内使气囊完全充满气体，从而避免或减轻对乘员头部及身体上部的伤害。正驾驶位的气囊装在方向盘的中间位置，副驾驶位的安全气囊安装在正前方的平台内部。在意外发生的瞬间可以有效的保护驾驶位和副驾驶位乘员的头部和胸部。侧面气囊系统是保护汽车遭侧面碰撞以及车辆翻滚时乘员的安全。一般安装于车门上，在车辆遭到侧面碰撞导致车门严重变形，以至于无法开启车门，车内乘员被困于车内时，侧面安全气囊可以有效的保护车内驾乘人员来自侧面撞击导致的腰部，腹部，胸部外侧，以及胳膊的伤害，保证身体上肢的活动能力和逃生能力。AIRBAG汽车制动防抱死系统（Antilock-BrakingSystem，简称ABS）美国国家高速公路交通安全委员会（NHTSA）根据交通事故统料的分析表明：装有ABS的汽车翻车事故减少30%～40%；在干燥的公路上，能减少大约24%的车祸；在湿地或雪地上，能减少大约15%的事故；与行人和骑自行车者相撞的事故降低了27%。ABS的工作原理当车轮制动时，安装在车轮上的传感器立即能感知车轮是否抱死，并将信号传给电脑，对抱死的车轮，电脑马上降低该车轮的制动力，车轮又继续转动，转动到一定程度，电脑又对其施加制动，保证车轮既受到制动又不致抱死，这样不断重复，直至汽车完全停下来。电脑能在一秒钟之间对车轮进行几百次的检测，并同时对制动系统进行数十次的操纵。不过，ABS只在紧急制动时才起作用，一般情况下起作用的还是普制动系统。电子制动力分配系统（ElectricBrakeforceDistribution，简称EBD）EBD的功能就是在汽车制动的瞬间，高速计算出四个轮胎由于附着不同而导致的摩擦力数值，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动力与摩擦力(牵引力)的匹配，以保证车辆的平稳和安全。当紧急刹车车轮抱死的情况下，EBD在ABS动作之前就已经平衡了每一个轮的有效地面抓地力，可以防止出现甩尾和侧移，并缩短汽车制动距离。EBD实际上是ABS的辅助功能，它可以改善提高ABS的功效。所以在安全指标上，汽车的性能又多了“ABS+EBD”。在EBD系统的辅助之下，刹车力可以得到最佳的效率，使得刹车距离明显地缩短，并在刹车的时候保持车辆的平稳，提高行车的安全。而EBD系统在弯道之中进行刹车的操作亦具有维持车辆稳定的功能，增加弯道行驶的安全。汽车牵引力控制系统（TractionControlSystem，简称TCS）TCS依靠电子传感器探测到从动轮速度低于驱动轮时(这是打滑的特征)，就会发出一个信号，调节点火时间、减小气门开度、减小油门、降挡或制动车轮，从而使车轮不再打滑。TCS可以提高汽车行驶稳定性，提高加速性，提高爬坡能力。原采只是豪华轿车上才安装TCS，现在许多普通轿车上也有。TCS如果和ABS相互配合使用，将进一步增强汽车的安全性能。TCS和ABS可共用车轴上的轮速传感器，并与行车电脑连接，不断监视各轮转速，当在低速发现打滑时，TCS会立刻通知ABS动作来减低此车轮的打滑。若在高速发现打滑时，TCS立即向行车电脑发出指令，指挥发动机降速或变速器降挡，使打滑车轮不再打滑，防止车辆失控甩尾。集成安全系统装备这种集成安全系统的汽车同时带有先进的雷达装置。汽车行驶中，电脑可以自动监测周围情况并进行计算。监测包括路面，迎面来的车辆和行人或其他物体，计算出驾驶员应该作出何种快速反应以及车辆应该多快减速等，然后根据情况发出各种警示信号。这些工作都能在瞬间完成。这种车内还安装有先进的测试系统，例如眼睛跟踪系统，它可以测定驾驶员的警觉程度和疲劳程度。如果发现驾驶员处于疲劳驾驶状态，汽车就会发出警告以确保安全。在躲避碰撞状态，集成安全系统会自动运用ABS制动装置，牵引力控制装置和制动力分配等系统，使汽车的各个系统达到最佳状态，帮助驾驶员避免可能发生的碰撞。自动巡航技术（自适应巡航系统）新型巡航系统则具有高度智能化功能，能够自动调整车速，巡航时速最低可以达到32km/h。装上新巡航系统的汽车在街道上行驶时，驾驶员可以将脚远远地搁在一边，车辆可自动减速、加速，仿佛有一位看不见的驾驶员在为你驾驶。人眼看得见的，自动巡航系统能察觉，就是驾驶员看不到的东西，它同样也能发现。它携带的GPS定位系统会时时提醒自动巡航系统近一平方公里范围内可能突然出现的物体，例如前方路上准备穿过路口的车辆，在路边等待穿越的行人等。自动巡航系统一接受信息，马上会用它自己的“脑子”判断最佳车速应该是多少，并自动巡航行驶，待确认无潜在危险之后，又会自动恢复到较快的巡航速度。一体化底盘控制系统新型一体化底盘控制系统的功能，就是让驾驶员在急速行驶或转弯的汽车中不会撞得头破血流或被甩出车外。通过中央底盘控制器，将制动、悬挂、转向、动力传动等控制系统进行“电子化连接”，通过复杂的控制运算，对各个系统进行协调，使车辆整体性能和稳定性达到最佳水平，减少颠簸和快速转向时离心力造成的冲撞。距离警示系统：自动刹车主要特点是在自适应巡航系统被关闭时也可以帮助司机保持与前车的安全距离，当距离警示系统被激活后，司机可以预先设定自己与前车的时间间隔（共有5种选择），汽车行驶时，系统探测到您的汽车与前面的汽车时间间隔低于您的设定时，会在前挡风玻璃发出警示，同时发出警告铃声，如果司机仍然没有采取任何安全措施，这个系统将会主动帮你刹车。车道偏离警示系统：主动修正方向车道偏离警示使用摄像头监测汽车在车道标线之间的位置，如果未使用变道信号而越过车道标线，即发出声音信号向司机报警，在此基础上，VOLVO开发出了自动转向规避碰撞功能，它比车道偏离系统更为先进。该系统利用摄像头和雷达监测汽车本身与对面来车的位置，在设计上保证了能够帮助防止司机一时疏忽造成的迎面碰撞。如果汽车即将进入错误车道，同时系统探测到对面车辆处在碰撞路线上，汽车会自动转向，回到原车道中的安全位置。驾驶员警示系统：监控行车安全它能够记录汽车在道路上的行驶情况并向注意力分散的司机发出警示，在我们还在要采取各种强制措施要求疲劳驾驶的司机进行休息时，这项技术的发生已经让汽车主动充当交通警察的角色。这项系统被激活后，无论是白天还是黑夜，只要汽车进入司机容易放松的平直车道和容易让司机分神的道路时，该系统就会主动介入工作，通过摄像头不断检测汽车与道路两边以及周围汽车的距离，并通过传感器发送到控制单元之中，控制单元不断对这些数据进行计算，以评估汽车是否存在失控的危险，如果评估的结果是高风险，就会发出警告铃声，同时在仪表盘上显示您需要休息的信号。值得一提的是，担心隐私被汽车监控的司机大可不必有这个担心，因为这个系统不会监控您个人的眼神移动这样的小动作。酒后驾驶闭锁装置：拒绝酒后驾驶安装了这个装置的汽车，当您一打开车门时，系统就被激活，10秒钟过后就可以使用，你对着这个装置吹气5秒，系统就会自动识别你有没有喝酒，还适不适合开车，如果你没有喝酒或喝得非常少，系统不会对你发出警告；如果你喝了一点点，系统会提醒你几秒钟后才能发动汽车，这个时候，系统也会同时关闭汽车，即使你强行打火也发动不了汽车。VDIM(车辆动态集成控制)丰田VDIM技术可以说是车辆稳定控制系统(VSC)的新发展，它的开发思路是集成现有的ABS、TCS、VSC、电动动力转向(EPS)等既有技术，在尽量使用原有技术和总成部件的基础上，增加适当的新技术，又应用了新的集成手段或方法，获得优异的性价比，按照丰田的想法，在实现汽车智能控制后，今后交通事故的伤亡率可能为零。PRE-SAFE安全防护系统这套安全保护系统的主要设计原理是，当系统检测到潜在的事故状态时，能够帮助驾驶员和乘客以及车辆本身，在撞击发生前进入预备状态。例如，系统将收紧前排坐椅的安全带，将坐椅调节到最有利的位置，天窗和玻璃自动关闭等等。PRE-SAFE防护系统的这些功能，可以使碰撞在无法避免的情况下，大幅度减少事故引发的严重后果，从而将对人员的伤害降到最低。CISS安全技术CISS的英文全称是Core-CompetenceIntegrativeSafetySystems，意思是“集成性安全核心系统”，构成该系统基础的运算流程是以人脑这样的生物模型为建模依据的。CISS安全技术可以借助气囊控制设备这一最佳范例来说明车辆安全功能的复杂性，并视具体碰撞情形，气囊控制设备会激活相应的约束系统，确保安全。环保与节能传统汽油机的减排技术进气道电控喷油（PFI）三效催化剂（TWC）+闭环电控废气再循环（EGR）传统汽油机的节能技术适当提高压缩比、优化燃烧室结构、采用双火花塞等技术优化燃烧系统采用高强度轻材料，如低合金钢、铝合金、镁合金、塑料和各种纤维强化等材料制造汽车零部件采用顶置凸轮轴与多气门、可变气门定时和升程、进气系统优化设计与可变进气系统、以及涡轮增压等优化进排气系统传统汽油机的节能技术通过停缸法在部分负荷下使部分气缸停止工作通过Go－Stop方法，在汽车处于长时间怠速时，发动机自动停止运转，从而避免发动机工作在怠速和低效率区汽油机高压油泵缸内直接喷射技术（GDI）与稀燃+增压技术柴油机节能减排新技术主要采用以改善燃烧为核心的机内净化技术：先进的燃油喷射技术+高压共轨系统先进的进气管理系统：包括可变截面涡轮增压器（VNT）控制，EGR控制系统）机外净化技术（各种后处理技术）：氧化催化剂（DOC）NOx还原催化剂（主要有选择性催化还原（SCR）和贮存催化还原（NSR））微粒捕集器（DPF）均质压燃（HCCI）燃烧技术HCCI核心思想可表述为可控预混低温燃烧，其燃烧特征为多点着火、高热效率、超低NOx和PM排放。目前，国际上HCCI产业化研究主要集中在汽油机和柴油机HCCI燃烧控制方面，包括燃烧诊断、燃烧模式切换和瞬态工况过渡。缸内直喷多段喷射是HCCI燃烧在车用发动机上应用更有前途并更具可行性的方式。新能源汽车新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。目前我国市场上在售的新能源汽车主要有天然气汽车醇类燃料汽车生物柴油汽车双燃料汽车电动汽车混合动力汽车天然气天然气是当今世界能源的重要组成部分，它与煤炭、石油并列为世界能源的三大支柱。据研究资料显示，世界已探明的石油储量，按汽车现在消耗的速度，还能支撑40-70年。而已探明的天然气储量，预计可以开采200年。从这个意义上讲，天然气汽车是21世纪汽车工业发展的一个重要方向。天然气是一种洁净的能源，主要成分是甲烷，燃烧后的主要生成物为二氧化碳和水，其产生的温室气体只有煤炭的1/2，是石油的2/3。按照天然气的化学成分和形态，天然气汽车可分为压缩天然气(CNG)汽车液化天然气(LNG)汽车液化石油气(LPG)汽车优点：天然气汽车是一种理想的低污染车，与汽油汽车相比，它的尾气排放中CO下降约90%，HC下降约50%，NOx下降约30%，S02下降约70%，CO2下降约23%，微粒排放可降低约40%，铅化物可降低100%。可见天然气对环境造成的污染远远小于石油和煤炭，是一种优良的汽车发