发动机和传动系技术的最新发展及应用简析
发布时间：2010-12-2 17:39
发布者：conniede
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中国汽车工程学会名誉理事长张兴业在南汽举办的“中国汽车产业自主创新暨南汽发展战略高峰论坛”上发表了题为《发动机和动力传动系的科技创新》的讲话，对最近半年内的汽车工业发展状况进行了详尽的描述。 在传统内燃机的科技创新方面，首先应迅速普及现代绿色柴油机。张兴业说：“欧盟于上世纪90年代率先推广，2006年新汽车销售中绿色柴油机轿车已经达到半数以上，而1991年时还不到15%；采用直喷、增压、中冷技术，采用高压泵喷嘴或共轨喷油技术，采用废气再循环或液态尿素还原技术以及颗粒过滤器等新技术，热效率可达50%，升功率65~70kW，升扭矩170~180Nm，使用低硫柴油排放可达欧Ⅴ标准（零排放）；现已采用第3代共轨，喷油压力提高到1800bar以上，泵喷嘴压力达到2050bar；发展了压电喷油器，具有7个135μm喷孔，喷油速度更快，有预喷、主喷和后喷，一般每行程喷油5次，最多的可喷油7次。近年来，正加速发展各种型式的双级增压及可变涡轮几何尺寸的涡轮增压技术；PSA、福特和霍尼韦尔联合开发了双级增压器，减小发动机尺寸，提高发动机动力。” 大力发展减小尺寸、变气门相位和升程的VVT-i汽油机成为传统发动机科技创新的另一个趋势。张兴业说：“形式多样，但共同特点是减小尺寸、缸内直喷、增压、火花点火、分层稀薄燃烧、变压缩比、变排量、变气门相位和变气门升程，不仅效率高，排放可达欧Ⅳ和欧Ⅴ水平；法雷奥开发了无凸轮轴的气门升程（SVA）机构，可简化气门升程结构。现在，丰田生产的汽油机已经全部是VVT-i变气门相位，并开发出变气门升程的双VVT-i汽油机；本田也已经普及，第8代Civic的1.8升汽油机已经是第3阶段的变气门相位和变气门升程的i-VTEC。大众公司用伊顿的罗茨M24增压器和涡轮增压器，开发出1.4升双增压汽油机，125kW/6000rpm和240Nm/1750~4500rpm，分别装于运动型高尔夫GT和途安，百公里油耗仅7.2升和7.5升，优良路况中降低到5.9升和6.2升，CO2排放173g/km，以前2.3升发动机才能达到。” 在发展新兴动力系统方面，张兴业指出，首先要加速发展混合动力驱动系统，其发展趋势有以下几方面：“混合动力已经成为通用技术，并开始成为发展的主流趋势，汽油机、柴油机、天然气、燃料电池发动机都可发展混合动力。日本混合动力轿车在2004年的保有量达19.7万辆，主要是丰田Prius第三代、本田Civic第二代，现品种已有20多个，年产能力25万辆，燃料经济性提高30%~50%，排放达到美国加州部分零排放。插入式（Plug-in）混合动力，是高能锂电池纯电动行驶与低功率混合动力集成在一起，通用将发布Volt概念车，动力传动系136kW锂电池堆、53kW发电机、120kW电动机、1.0升三缸汽油机，单靠电池可行驶64.4公里，装一个54.6升油箱，可行驶1030公里，对上下班族，可用纯电动行驶。美国正加速发展柴油混合动力，伊顿正发展液压混合动力驱动系统，由储能器、液压泵、液压马达驱动后桥的串联式，包括制动再生和发动机自动停开，用于商用车，可降低燃料消耗70%。” 张兴业指出，燃料电池汽车正加紧实现商业化是发展新动力系统方面的第二个趋势。他说：“采用大功率锂离子电池纯电动车，加上很小的低成本的燃料电池发动机作为里程延长器，可能发展出可承受零排放的电动汽车，燃料电池汽车投产时间有可能大大提前。 动力传动系的科技创新方面，张先生认为，值得关注的首先是多挡位（6挡以上）变速器的发展趋势，其次是线驱动（x-by-wire）将迅速发展。在变速器发展方面，张先生认为有几个特征：“电子控制的机械自动变速器将取代液压自动变速器，传动效率大大提高；电子控制的手动、手自一体化变速器发展迅速，正在普及；电子控制的连续换挡的CVT变速器，正由小排量轿车向中大排量轿车发展；双离合器变速器将迅速发展，由于分别控制1、3、5和2、4、6挡，换挡时间减少50%，可达100毫秒，提高效率，降低排放，可以方便地使手动变速器厂实现现代化，对我国有现实意义；据博格华纳公司预测，欧洲变速器技术中，双离合器变速器2009年将达4%，2014年将达25%。” 在线驱动（x-by-wire）方面的成果主要表现在：“电子控制电动执行机构取代传统的机械连杆机构和液压机构而实现自觉、快速的传动，这一创新将引起汽车底盘结构的重大变化；电动助力转向正在推广，既方便操作又可节约能耗；电动转向也正在迅速发展；电动制动技术已经成熟，并开始在一些汽车上采用。” 由于汽车电子业发展迅猛，张先生介绍说：“控制系统重点用于发动机和动力传动系，微处理器的规模越来越大，数量越来越多，并采用了CAN、LIN等总线和网络控制。远距离通讯Telematics、车内通讯无线化Bluetooth迅速发展；汽车主动安全的电子稳定控制（ESC）或电子稳定程序（ESP），将广泛用于普通轿车，每年可拯救上万人的性命。大陆公司正发展主动安全和被动安全的集成趋势APIA，当出现事故苗头时，所有主、被动安全装置都被激活，首先主动安全装置千方百计消除和避免事故；如事故一定要发生时，被动安全装置立即发挥作用保护乘员。另外，娱乐在家用和车用数字革命将连在一起，MP3、MP4、咖啡店的Wi-Fi将进入汽车。 |
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