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随着电子技术的引入和发展汽车变得更高智能、更节能。

 所属分类:行车电脑  2013-10-19 15:06:21  推荐指数:
随着电子技术的引入和发展汽车变得更高智能、更节能。
  汽车电子化
  马达是汽车省油的功臣
  人类和其它动物最大的区别是什么?对于这个问题,从古至今有各种各样的观点。其中具有代表性的一个观点就是“人会使用工具”。但是,实际上也有其它能使用石子儿或树枝来获取食物的动物。不过,只有人类会为了使用方便而对工具进行加工,也就是说,只有人类能制作出加工工具的工具。
  不管怎样,人类文明社会是随着工具的发展、改良而不断发展的,这一点是没错的。
  而且,如今工具的绝大多数是随着电子技术的引入和发展而变得更便利、更高性能、更方便。
  汽车和电气原本就是不可分离的关系
  汽车,如果没有电子部件的话就不能称之为汽车。汽油发动机要由火花塞发出电火花引燃燃料才能发动;若没有安全启动马达,仅仅是发动机启动的话,是不能行使的。如果没有前照灯或雨刷,晚上或雨天就不能行使;如果没有刹车或方向指示灯,交通事故一定会增多。下面,我们将这些“汽车行使必须的电装品”进行分类。
    一方面,随着空调、音响、导航等这些提高乘车舒适度的电装品的使用,汽车的商品价值得以提升。最近,发动机等各部位的电子控制程序以更容易让人理解的方式传达给驾驶者必要的信息,驾驶更为方便。
  能直观反映燃油量消耗的“瞬时计油器”对实现环保驾驶非常有用。能提醒机油更换时间的装置对维持汽车正常运转有帮助。室外温度计——室外温度“如果达到3度以下,防止路面冻结”的提醒一目了然。最近一部分汽车制造商在汽车上搭载“行使诊断装置”,这对实现安全环保行使起了引导作用。
  还有,轮胎气压报警装置、防抱死系统(ABS系统)、车体横向滑动防止系统(ESC系统)、防冲撞装置等这些为积极实现安全·安心的装置也正实施标配。
  另外,这20年间新电子技术的重要性越来越明显。从地球环境·资源保护的角度来看,随着降低油耗成为紧要命题,与汽车性能直接相关的汽车电子技术受到瞩目。这个领域首先从1970年代后期的点火系和燃油系电子化控制开始的。在此之前,点火系和燃油系是机械控制的。自从变更为电子控制后,向发动机输送的燃油量以及点火时机变得更为灵活自由。由此,发动机的输出性能以及排放废气的清洁度都得以提升。
  大概在10年前,排气量2000cc级别的普通汽车在街上行使时,1升汽油能行使10km。而如今,同级别的汽车能行使15~20km以上都不是什么稀罕事儿。之所以要如此降低油耗,其最大的原因是世界各地都在实施CAF?(各企业平均油耗)的燃油限制规定。
  所谓CAF?,是指汽车厂商销售的所有汽车的平均油耗量若不能满足基准值,厂商名将会被公示,处以罚款,并且将被限制汽车销售数量的制度。那么,耗油量大的大型车和高级车的销售数量越多对汽车厂商越不利,因此改善油耗成为了汽车厂商的当务之急。
  帮助降低油耗的电子技术
  降低油耗的方法大体可分为4种。首先,提升发动机本身的燃油性能。其次,采用某些装置来协助发动机不擅长的领域。再者,降低行驶过程中的阻力。最后就是车体本身的轻量化。这其中的两种就与电子技术有着密切的联系。
    首先是发动机本身燃油性能的提升。为实现这个目的,能做的其实也不多。左思右想其实就只有3种途径:“改善燃烧”、“降低阻力”、“减少损失”。不管是其中的哪一种,电子技术都是有效的解决手段。
  为改善燃烧效率,其具代表性的有效技术就是“可变气门升程&时机装置”。发动机是这样工作的:空气和燃料在气缸内混合形成混合气,再进行压缩使之燃烧产生动能,燃烧结束时气体排出。在压缩和燃烧行程中,气缸必须处于密闭状态,吸入空气时必须打开“吸气阀门”,排气时必须打开“排气阀门”。吸入排出的空气量由阀门开闭时机以及阀门升程量来决定。最合适的阀门开闭时机和升程量根据汽车行使条件的不同发生很大的变化。
  20多年前的发动机,阀门开闭时机是由机械构造决定的。因此,在平常较多使用的行使条件,也就是在发动机低速运转领域设定恰当的阀门开闭时机。这样的话,发动机就不能高速运转,因此也被烙上了“阳痿发动机”的烙印。
  而“可变气门时机装置”就很好地解决了这个问题,它可以根据发动机的运转数来调节阀门开闭时机。最初是油压2段替换式简单装置,后来在可变机构中追加了利用马达等的连续化装置,这样可以对阀门开闭时机进行细微调整,这就是所谓的“连续可变气门时机装置”,也渐渐得以普及。可以说,如今的大动力低油耗发动机没有这个装置根本行不通。
  现在不仅可对阀门开闭时机进行调节,同时对阀门升程量可调节的装置也出现了。这个称为“连续可变阀门时机&升程量”的装置,其构造因汽车厂商的不同而五花八门。其中,通过步进马达控制摆动凸轮的构造装置成为主流。
  另外,为了在最合适的时机开闭阀门,准确掌控发动机各部分状况是很重要的。因此在发动机各相关部位安装温度、压力等传感器,以便协助可变机构在最合适的时机运作。而且这些情报有利于点火时机和燃油喷射时机的把握,通过ECU综合掌控。通过这些传感类的高机能化和控制机构的高机能化,实现了发动机大功率低油耗的目标。
  其次是“降低阻力”。最有效的手段是提高发动机构成部品的精度,将原本利用发动机动力驱动的部件变为电动驱动。其代表就是在发动机和热交换机之间的冷却水循环水泵。之前是利用发动机的一部分动力驱动,电动化驱使后降低了发动机驱动阻力。
  辅助器类的电动化,可以在仅仅是必要的时候才驱动,也就是“On Demand”,这对“降低损耗”有帮助。机械式的水泵不能自行调节流量,边运作边依靠恒温器调节水温。电动水泵的话,水温仅在必要的时候进行调节,这样避免了多余的热量被冷却水带走。另外,为了使配置了怠速停止装置的汽车在发动机停止时产生一定的油压,而配置了专用电动油泵,这有助于提高燃料燃烧效率。
  智能混合动力
  最后,从发动机以外的装置来提高燃油效率。汽车在从停止到启动以及急加速时需要很大的动力,一般情况下都是以一定速度行驶的状态。那么,如果最大动力是30km的话,是绰绰有余了。因此也就出现了这样一种“混合动力车”——降低发动机排气量提高燃油燃烧效率,大功率仅在必要的时候由电动马达协助完成。
  之前的混合动力装置大体可分为“在驱动发动机工作的区域使用马达”和“在发动机动力弱的领域借助马达动力”。最近出现了更为复杂的混合动力装置,但是通过马达和发动机的互助来提高燃油效率这一点没变。加上“减速能量回生”“怠速停止””电动行使”这些也是混合动力车提高燃油效率的原因。
    在不久的将来,结构更简单的混合动力车将出现。特别是发动机横置前轮驱动汽车,最终减速装置部分成为发动机输出动力一部分的混合动力车装置将会普及。这种装置在便宜的车种比较容易应用,能将重量控制到最低限,优点多多。
  今后,汽车用发动机与马达的联系会越来越紧密。比如,号称马达运动顶点的F1用发动机,2014年开始采用了称之为MGU-H(Motor Genarator Unit-Heat)的装置。MGU-H是在涡轮增压机上组装马达兼发电机的装置,发动机运转数减少、排气小的状态下,采用马达动力提高涡轮运转数。
  一旦涡轮运转数“满格有盈”,就可以作为发电机给附属驱动力的蓄电池充电。这样,既可以进一步提高燃油燃烧率,又可以获得大动力,一举两得。由此它成为新世纪赛车发动机的标志,世界为之瞩目。
    如今,汽车离开马达、传感器、微电子将不会得到进步。而且这些装置互助作用,实质上也可以称之为“机器人”。只有更高级的汽车电子技术,才能提升汽车的智能化,同时也是向新领域踏出去的原动力。

2013年11月22日

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