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世界汽车巨头开始实施新的“百年大计”

http://www.sina.com.cn  2006年01月21日 10:13  中国经营报

  汽车将不再是一架复杂的钢铁机器,它越来越像一件有生命、有感知的IT产品;汽车将不再是一个与世隔绝的狭小空间,它是一个充满乐趣、包容一切的生活场所。

  这不仅仅是一种假想和比喻,而是一个正在发生的现实。刚刚在美国底特律闭幕的北美国际车展,这种变化着的趋势令人瞩目。

  动力改进:高效、节能、环保主导技术:直喷、变缸、混合动力、氢动力

  汽车动力技术的改进是一个永远的主题。但是对于厂商来说,他们面临这样一个难题:节能、环保可以,但损害汽车的动力人们却不愿意。因此在动力系统的改进方面,厂商必须考虑两方面问题,在燃料上,要摆脱对石油的依赖和寻找可再生新能源;在动力上至少要保证不能有大的损失。

  传统内燃发动机技术趋势:节能而不“减效”

  近期,就现有内燃机的动力技术来讲,涡轮增压(Turbo)、机械增压(Super Charge)以及缸内直喷是三个主要的发展动向。这三种技术各有千秋,但最终目标都是促进油、气更充分地混合和燃烧。

  涡轮增压是一项源自航空业的动力技术,它利用发动机排出的废气驱动涡轮,涡轮带动同轴的叶轮旋转,新鲜空气在叶轮的作用下,被压缩后进入发动机汽缸,从而增加了发动机的充气量,使燃油更加充分地燃烧,可提高发动机的输出功率接近40%。

  缸内直喷技术是利用分层次稀薄燃烧使燃烧更充分,因此可使引擎产生更多动力,同时保持较低的燃油消耗水平。

  变缸技术应用于6缸和8缸(V6/V8)发动机,目前比较主流的趋势是被称为Active Fuel Management的主动式变缸技术。采用此项技术后,汽车行驶中可以根据动力需求调节排气量,即通过控制喷油和点火调节使一半的汽缸间歇,实现6缸/3缸或8缸/4缸的切换,从而达到随选排量(Displacement on Demand)的目的。

  “混合”出的动力

  除了对发动机机械性能所做的突破之外,在汽车动力来源的革新领域内,混合动力推进技术已是今天全球汽车行业的大势所趋。目前,通用汽车、丰田等跨国公司都出台了具体的混合动力技术普及方案,而且各具特色。

  比较基本的是单模式的油电混合动力(Hybrid),即通过在传统发动机之外加装电力驱动系统,以两者之合力推动汽车前进,达到省油的目的。该技术现在已经逐渐成熟并有了产品,如新上市的丰田普瑞斯(Prius)和本田思域(Civic)。

  比单模式混合动力更为先进的则是“双模式”(Duel-Mode Hybrid)的混合动力技术。它比普通的单模式混合动力车具有更好的动力性能,且兼具燃油经济性。

  双模式混合动力技术采用燃油发动机和电力发动机互补的工作模式。第一种“输入分离模式”适用于车辆起步、加速行驶,并能为车辆提供卓越的加速性能;第二种“混合分离模式”主要用于车辆定速行驶时,并能为车辆提供高效的燃油经济性。“双模”完全混合动力系统可以在两种工作模式之间实现无缝切换。

  该系统适用于不同驱动方式的车型,也适用于不同类型的发动机,包括燃料电池、汽油或柴油发动机,在当前混合动力研发领域内,是通用性最强、兼顾高性能需求、性价比最高的系统之一,被誉为是“适用于各种车型的多面手”,也是未来油电混合动力车的主要技术方向。

  目前,该技术在成本和适配方面的进步对促进其商业化起到了极大的作用。以今年即将上市的通用汽车新开发的土星(Saturn)VUE Green Line车型为例(见图1),通过技术革新,其混合动力系统所新增成本已经缩减至2000美元左右;而本田以及丰田的部分混合动力车型则实现了与普通车型共用底盘及电机系统。这些都大大促进了未来混合动力车型的普及和量产化的光明前景。

  零污染的氢能源动力

  在能源与动力科技的中长期规划中,最受关注的是氢燃料电池(Hydrogen Fuel Cell)技术。这是一种完全清洁的能源动力,以氢氧化学交换产生电流,从而驱动汽车行驶。

  目前,丰田、本田、戴-克以及通用汽车等大的厂商都在积极地推动该技术的研发与投入使用。

  从整个行业来看,不管是去年东京车展中登场的奔驰F600 Hygenus、本田FCX,还是通用汽车的氢动3号和Sequel概念车(见图2),这些代表性产品的面世都在传达一个强烈的讯号——氢燃料电池动力(Fuel Cell)是未来汽车的理想模型,因此众企业都在争先赶上这一未来十年内的主流趋势。

  据号称世界氢动力第一人的通用汽车公司研发及战略规划副总裁波立达预测,氢动力技术到2010年可以完全成熟,耐久性会满足要求,不仅性能上不输于传统发动机,成本也会大幅度下降,2015年可以得到广泛应用。

  据悉,为赢得“氢经济”时代的制高点,西欧和美国等一些国家和地区正大力投资进行氢能源制取和应用研究。美国已经斥资12亿美元用于“氢能和燃料电池研发计划”,日本则已经排出了从2002年到2010年期间的具体研发计划。1月15日,中国也宣布同济大学承担的“863”电动汽车重大专项燃料电池项目已通过科技部专家组验收,氢动力整车即将进入试用阶段。

  整车改进:减轻重量、增大空间主导技术:线传操控、伺服电机

  随着清洁能源技术的出现,汽车的控制和传动系统都必须做出相应的变革以适应动力系统的变化。现阶段,汽车主要面临着三个方面的改进:一是减轻自身重量;二是最大限度地增大乘员和货物可使用的空间;三是减低排放和污染。而氢动能+线传操控(Drive by wire)+伺服电机(Motor-in-wheel )正是实现这三点改进的最佳组合。其中,线传操控和伺服电机技术集中体现了未来汽车电气化的趋势。

  线传操控技术也是从航天科技中引入的,其核心是智能机电传动装置,以电线和制动器来代替机械及液压系统。线传系统把来自驾驶员的命令(例如踩下刹车踏板或转动方向盘)转变为信号,用于驱动电机进行所需的操作。同时该系统也通过电子信号向司机提供动态的反馈信息。而车轮电动机则取代了原有的传动装置,将动力直接作用于车轮,从而大幅减轻了汽车的负荷,同时提高了汽车的空间利用率。

  从目前来看,线传操控技术至少具有四方面的优点:第一,方向盘转向柱和脚踏板取消后,为汽车设计提供了更大的车舱内空间;第二,省却机械和液压连接装置减轻了车身重量并简化了维护工作;第三,线控系统无须使用液压液体进行转向和制动,使得汽车更为环保;第四,由于通过软件确定汽车的驾驶特性,如刹车、拐弯和加速,驾驶调整就如同启动新程序一样简单便捷(见图3)。

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