世界汽车设计技术十大发展方向

2008-04-28 14:24:29来源: 国际工业自动化
本文所提及的十项高新技术并不是现今汽车工业高新技术的全部,但它们基本可以代表世界汽车未来20年的发展态势。因此,对这些高新技术做一个全面的了解也会为你能够掌握世界汽车的科技动态有所帮助。

  1、V10引擎

  研制公司:BMW

  应用车型:宝马M5

  新款宝马“M5”配备了V型10缸新型发动机,V10引擎排量为5.0L,最大输出功率为378kW(507bhp),最大扭矩为520N·m。

  V10引擎采用自然吸气,从8250rpm起进入红区限制(发动机转速界限)。与上一代M5配备的V型8缸引擎相比,V10输出功率增加了25%,确保了1L排量超过100bhp的输出功率,这使M5具有了赛车般的超凡性能,。 

  V10引擎为了平衡曲轴的运转,将气缸倾斜角设置成了90°;为了确保耐爆缸、高旋转及振动的刚性,它的曲轴箱采用了舵芯骨架结构。支撑曲轴的轴承有6个,该公司在V型引擎上采用支架构造,尚属首次。V10引擎每个气缸有4个阀门,配备bi-VANOS(可变阀门正时结构)。该引擎配套使用的变速箱为7速自动MT“SMG”。特点是缩短了变速时间,与以前的SMG相比,变速时间缩短了20%左右。另外,它还设定了配合运动模式的11种选配方式。V型10缸引擎与其它特种引擎一样,在该公司位于德国慕尼黑的工厂利用柔性生产线生产。

  2、后悬弯曲车轴 & WATTS连杆

  研制公司:梅塞德斯·奔驰

  应用车型:A-Class

  梅赛德斯·奔驰公司最近宣布全面改进了“A-Class”小型车,并将于2004年秋季开始上市。新款“A-Class”车身尺寸为长3838mm,宽1764mm,高1593mm,轴距为2568mm。与现有款式的不同之处是车长、车宽及轴距分别增加了232mm、45mm和145mm。这是因为在它的车身后部采用了新开发的弯曲后车轴以及可根据不同情况改变衰减力的减震器。这使新款“A-Class”在普通行驶时具有了良好的减震效果,而在高速转弯时又提高了车辆的稳定性。 

  应该说,新款A-Class的后部悬挂采用了前所未有的形式——就是使用了一种能够直接连接左右轮毂的刚性车轴,然后让重量由位于轮毂旁边的弹簧和减震器来共同承担。这种车轴向前大幅弯曲,车轴中央设计有承担车身重量的支撑点。 悬挂后部左右两侧横向各设计有一根臂杆,位置比车轴稍高。从平面上来看,两根臂杆连接于车身的安装部位采用的是WATTS式。因此,只向车身传递未经任何变化的左右力(横力),而几乎不传递前后力。也就是说,横向刚性高而前后向刚性低,属于最理想的悬挂特性。

  实际上,后悬挂采用刚性+WATTS连杆的设计在马自达第一代“RX-7”等车型上也曾有过先例,但都没有“A-Class”表现得如此清晰,况且“A-Class”还避免了“悬挂臂杆一侧的轮毂以前后方向为轴转动”这一问题。后悬弯曲车轴在“Monaka构造”中还配合使用了两枚钢板,WATTS连杆左右臂杆采用的是高拉成型(High Draw Form)品,而WATTS连杆中央的连杆则为铸造品。

  3、钢铝组合结构车身

  研制公司:BMW

  应用车型:宝马新5系

  新5系是世界上首款采用创新的钢铝组合结构的汽车。车辆前部采用铝材,前侧面板和前盖也使用铝材制造,A柱周围的车身其它部分由钢材制成。还有,前侧面板和前盖也是使用铝材制造。这一新技术的采用,使得整车重量(视车型不同)比其各自的前代车型最多减轻了75千克。 

  由于采用了包括全新设计的铝制/钢制车身结构、完善的整体创新科技理念,宝马新5系带给用户精彩无比的动态驾驶体验。概括说来,新5系轿车在降低整车重量的同时,提高了使用空间和舒适性,增强了燃油经济性并提供了更强劲的动力性能,同时,车桥负载分布也更为合理,达到完美的50:50。 

  宝马新5系的底盘在很大程度上延续了BMW 7系列的全铝底盘,后桥也体现了来自BMW7系列整体式设计原理的新特征,使5系的车桥构造完全能够满足来自悬架的所有基本要求,如极好的线路控制和行驶乐趣等。

  4、“GloCar”变色汽车

  研制公司:福特汽车公司

  应用车型:Ford 野马

  福特汽车公司于今年4月24日发表了可以利用LED随意改变车身颜色的概念车“GloCar”。

  该车车身覆盖了一层射出成形的半透明塑料面板,可利用其内部的LED改变车身外部颜色。其优点大体上有两点,首先是夜间行驶的安全性。由于发光的车身很容易被其它车辆看清楚,因此不仅能够减少在十字路口等处的交通事故,而且车身外板还可用作刹车和转向等指示灯。另外,还可以用于告诉后方司机注意保持车距。另一个优点是其设计,车身可以变为黑色以外的任何颜色。

  此外,还有望简化生产过程。由于不需喷漆,因此不仅能够简化生产过程,还能够减少大气污染。同时因为车外板只有一种颜色,还会给流通和销售带来方便。

  5、沃尔沃的汽车安全新措施

  研制公司:富豪汽车公司

  应用车型:沃尔沃SCC安全概念车

  据统计,全球每年有50万人死于交通事故,而受伤的人数更是高达1500万,这恰恰等于北京目前的固定人口总数!因此一辆优秀的汽车首先要追求的是过硬的安全性能,其次才是其它功能。虽然世界上没有那个官方组织将“世界上最安全汽车”的称号授予给沃尔沃,但沃尔沃的确是汽车安全的无冕之王,即使如此沃尔沃依旧在不断推出新的安全措施,使汽车成为人类最安全的通工具。

  沃尔沃最新型的主动安全系统在以下两个方面有所突破:一是世界首创可覆盖盲点的摄像机监视系统;二是带距离监测功能的智能巡航定速系统;三是出现撞车危险时可发出警示并自动增强制动力的装置。所谓“盲点信息系统”的主要用途就是用一个车载摄像机监视系统,不断监视车辆两侧和后面的情况。以前为了减小盲区一般都在驾驶者一侧的车外后视镜上面配置了一个宽角度的附加后视镜,这就是我们经常在后视镜上面见到的一个小圆形的镜子。“盲点信息系统”的原理是将两台响应速度极高的摄像头分别放置在每个车门上的后视镜上,当另一辆汽车进入监视区内时,放置在车门后视镜附近的警示灯就会闪亮。驾驶者就可以知道另外一辆车正在靠近,从而采取规避措施。每个摄像头的监视区的长度为9.5米,宽度为3米,车载电脑系统内所编制的程序无论在白天还是夜间都可监视所有汽车和摩托车,但是不会对停靠在路边的车辆、路边的篱笆、发生事故后报废的车辆以及路灯柱等物体作出反应。只要车辆时速超过10公里,该系统就都会挥发作用,对于所监视的其他车辆,不管是速度比本车慢范围在20公里/小时的车辆还是比本车快出70公里/小时的车辆,该系统都能准确地向驾驶者发出警报。 

  “盲点信息系统”所采用的技术首先应用于2001年推出的沃尔沃SCC安全概念车内。 

  “智能巡航定速系统”的目的是让驾乘者在路况良好的高速公路上能够更加轻松地驾驶车辆。该系统可不间断地监测与前方车辆之间所保持的距离,并自动调整车速以便与之保持适当的安全距离。驾驶者只要设置好行车所需的最大速度和与前方车辆的最小“时间距离”之后便可激活智能巡航。“时间距离”指的是按照当前车速本车与前车的接触时间,这项参数可以在1至3秒的范围内变动。假如选定的时间间隔为2秒钟,则对于时速为100公里/小时的汽车来说,安全距离约为56米,而当时速降为70公里/小时的时候,安全距离就随着降至约39米。“智能巡航定速系统”还会把进入车道内实施超车的车辆考虑在内。 

  与这套系统相配合,汽车必须在车前安装一台雷达传感器,它可以不间断地监测本车与前方车辆之间所保持的距离,然后调节油门控制发动机的功率,并在必要时轻柔地激活制动系统来保持与前方车辆之间设定的“时间距离”;而且汽车的变速箱也必须是自动变速箱。这样智能巡航定速系统才能自动地根据交通状况的变化而改变车速,直至车辆完全停稳时为止。 

  自动激活刹车并具有增强制动功能的警告系统是沃尔沃最新的研究成果,主要来预防追尾事故的发生。该系统可在发生事故过程中的不同阶段以多种方式被激活:当汽车接近一个静止的或者运动的障碍物而司机并未作出反应,警示灯就会闪亮并反射在前窗玻璃上,同时激活一个蜂鸣器。

  以上这些新的安全措施将逐步被应用,其中“盲点信息系统”将于2004年投产,并应用在2005年款式的汽车内;至于其他两种设施目前尚未决定首先应用在哪一型号的Volvo汽车内。除此之外,Volvo在后视儿童安全座椅,将气帘倒置在车门内板之内的敞篷跑车安全措施以及孕妇安全车等诸多有关汽车安全方面的研究都可谓超尖端的安全保护科技。

  6、氢气转子发动机

  研制公司:马自达汽车公司

  应用车型:MAZDA “RX-8 

  马自达已经在其使用氢气与汽油两种燃料的“RX-8 Hydrogen RE”上配备了“RENESIS氢气转子发动机”。首先,“RENESIS氢气转子发动机”在RX-8的RENESIS发动机外壳上安装了4个氢气喷嘴。在使用汽油为燃料行驶时发动机与老款RX-8是完全一样,采用两侧进排气;当使用氢气为燃料行驶时,发动机便可通过安装在RENESIS外壳上的喷嘴直接喷射氢气,由于氢气密度小,喷射量比汽油多得多,因此每个转子配备两个喷嘴。 

  使用汽油时“RX-8 Hydrogen RE”的最大输出功率为154kW(210PS),使用氢气时为81kW(110PS)。最大扭矩方面,使用汽油时为222N·m,使用氢气时为120N·m。由于可以使用氢气,该车还备有与氢气相关零配件。在驾驶席上,准备了切换汽油与氢气的切换按钮、储氢罐压力计(最大350标准大气压)、储氢罐温度计(最高80度)。另外,除车身上有氢燃料注入口之外,还在后备箱里放置了加拿大Dynetek Industries公司的储氢罐(最大350标准大气压),为确保安全“RX-8 Hydrogen RE”配备了4个氢气泄露检测仪。马自达还制造出了氢气引擎的改进型。由于现在使用氢气时的最大输出功率较低,只有81kW,因此将来将在氢气引擎上增加马达辅助式涡轮增压器与油电混合装置。马自达涡轮增压器可以在低转速区通过马达辅助涡轮运转提高增压效率。在高转速区,通过普通的排气增压。还配备有油电混合装置,在低转速时辅助引擎运转。

  7、酒精检测车钥匙

  研制公司:Saab汽车公司

  应用车型:测试阶段

  也许今后有一天,交通警察在路边对驾驶员进行酒精检测的情景不会再有了,不是因为大家都不喝酒了,而是车主早一步知道自己酒精值超过标准而不开车上路了,因为有了Saab汽车的妙发明──“Alcokey”酒精检测钥匙。

  据统计,去年欧洲因车祸丧生的肇事中,有高达25%是酒后驾车所引起,而在瑞典这项比率更接近三成。因此,Saab正研发一项独一无二,体积轻巧的酒精浓度感应器,来协助驾驶者遵守交通法规,降低酒后交通事故的机率。Saab所研发的“Alcokey”在2004年8月瑞典所举行的安全研讨会上正式发表,其概念包括了在车钥匙上设计一个小吹管,由一组讯号发射器连接至车上的电子控制组件,如果驾驶者所做的酒精吹气测试样本被发现超过法定允许的标准值,则系统将使引擎维持在静止状态无法启动。

  “Alcokey”酒测钥匙的概念也是一套精密的自动防盗系统。当驾驶者按下遥控器上的“开门”按钮,酒精浓度感应器也随之启动,然后驾驶者对着小管口吹气,让气体通过吹管内部所含一组如同针头般大小的感知器,气体在经过判读后,结果会经由感应器上的小绿灯或小红灯显示出来。当显示绿灯时,钥匙将传送“all-clear”讯号至车辆的电子控制系统,也就是通过酒测,可以上路了;但是如果测试结果为红灯,“all-clear”讯号则不会送至电子控制系统,因此车辆将维持在锁定状态,即使钥匙插入钥匙孔也无法发动车子。车内电子控制系统的immobiliser(启动禁止装置)软件可视各国不同的酒测值而予以调整。 

  现阶段“Alcokey”酒测钥匙的原型与Saab的遥控车钥匙是独立分开的。未来真正量产后的产品将可能更为小巧甚至整合为一,以方便携带或置于口袋内。当然,对于那些对安全和生命看得都很淡的人,什么样的钥匙都锁不住驿动的心。

  8、会自动泊车的丰田Prius

  研制公司:丰田汽车公司

  应用车型:TOYOTA“Prius”

  丰田去年推出了全面改进后的新款油电混合车“Prius”。作为新款Prius的选配功能,辅助纵向列队停车和车库停车的“智能停车助手”功能广受关注。该功能是通过采用电动操纵系统和基于CCD摄像机的后视监视器而实现的。将汽车开到停车位置的前方,然后在车载导航系统画面上指定停车位置后,电动操纵系统就会自动工作,一边往后倒,一边将车引导到停车位置。基本上只需操作刹车,即可将车停到指定位置。 

  安装在尾部的CCD摄像机可利用捕捉到的图像数据计算出与目标间的距离。距离计算的基点是后轮的车轴中间位置。首先计算出连接当前位置与目标位置两点的最佳路径曲线,然后将信息传输至操纵系统的控制电路。再根据此信息起动操纵系统。用于信息传输的车内网络采用了“HARRIER”等车所采用的CAN(控制器局域网络)。当汽车进行刹车以外的操作时,辅助动作就会自动暂时关闭。

  丰田已完全将该功能定位于“辅助”功能。援引丰田公司对此作出的解释就是“对周围物品和人的注意与过去的停车操作完全相同”(丰田)。

  9、采用棱镜的汽车前灯

  研制公司:日本小丝制作所

  应用车型:宝马M5

  日本小丝制作所在2004年5月19日于日本横滨开幕的“汽车技术展——人与车科技展2004”上,展出了采用棱镜的前射灯——“Prism PLUS车前灯”。利用树脂棱镜将前射灯过去损耗的下射光线反射到车前方。 

  这种前射灯能够改善前方10至30m范围内的光照度,亮度提高25%左右。尤其容易识别前方的行人等。不过,其结构却变成了纵长设计。另外,现场展示的样品还在灯上面设置了一个棱镜。这个棱镜只是设计上的装饰物,其光线不射向前方。

  10、双刹车盘的“最大扭矩刹车”

  研制公司:德尔福

  应用车型:试验阶段

  德尔福(Delphi Automotive Systems)日前发布了使用两个刹车盘提高制动力的“最大扭矩刹车(Maximum Torque Brake)”。除加大制动力外,还可控制重量、NVHv噪声、震动、粗糙及发热。 

  通常情况下,为了提高制动力,会加大制动盘直径,或者使用新材料刹车盘,而最大扭矩刹车的特点是使用了两个能够沿轴向移动的“活动刹车盘”。双刹车盘的刹车钳还是一个,而两个刹车盘内侧和外侧则使用了4个磨擦面。与普通刹车相比,扭矩功率达到了1.7倍,由于使用4个摩擦面,因此散热性也提高了。 刹车片尺寸为225~345mm的产品目前已经投产,据称2005年将配备于市售车。采用两枚刹车片以后,重量就会增加。为了解决这一问题,在不改变刹车片口径的情况下,缩小了制动汽缸活塞的尺寸。在试驾车辆“X5(德国宝马)”上将通常57mm口径缩小到了51mm,“嘉年华(福特)”上则由54mm缩小到了48mm。而且嘉年华还将制动汽缸活塞与前悬架的接头部位进行了集成,整个车身重量比通常情况下减轻6kg。另外,刹车盘尺寸如果相同,按动刹车垫的压力也只需一半,因此还能够将真空助力器设计得更小、更轻。另外,由于使用了活动刹车盘,刹车盘和刹车垫接触均衡,因此还具有抑制防震和防刹车尖叫声的作用。 

  在德尔福使用高级SUV进行的试验中,不仅最高工作温度降低了100多度,而且由于减少了刹车液,因此可将刹车踏板的移动距离缩短25mm,从而不仅能够减轻助力器的重量,而且整个刹车系统也减轻了7kg。

编辑:吕海英 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/newproducts/car/200804/article_17908.html
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