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汽车工业带来现代文明的同时,也带来了污染噪声等一系列的社会问题。因此汽车技术发展的主题将是环境保护、提高安全性和节约能源。现代汽车是一种机电一体化产品,是各种先进技术的集成,与高新技术有很强的融合性和兼容并蓄性。现在国外的载重汽车已包容了轿车技术,有些技术要求甚至比轿车更高、更先进。如日本的五十铃、德国的奔驰阿克托斯等载重汽车,可以保证在恶劣环境中行驶和工作而不出故障。考虑到重型汽车未来运输方式将向长途化、高速化、专用化、集装箱化发展,国内重型汽车生产企业应注重发展大功率、重吨位、低排放、舒适性、人性化的重型汽车精品。
l 发动机
提高发动机功率及采用现代柴油机随着经济生活水平的提高,基础设施的完善及高速公路的扩展,未来重型汽车的功率将越来越强劲,载质量也愈来愈大。20世纪50年代,世界载重车的最大功率已达到272kw,90年代末提高到816kw,在40年内提高了3倍。21世纪载重车的最大功率可望提高到951kw以上。载重车的吨公里指标也将会大幅提高。随着发动机技术的进步,较小规格发动机发出更强劲的功率是有可能的。现代柴油机热效率高,可靠性、耐久性好,燃油经济性好,其耗油普遍比汽油机低15%～30%,综合有害排放量,除微粒值外也低于汽油机。因此重型汽车普遍采用现代柴油机。
2 底盘
2.1 离合器将依靠电子技术发展为全自动调节
2.2 变速器
重型汽车变速器的发展方向是自动换档,从而保证柴油机能够稳定地在高转矩的经济转速下工作,大大简化了驾驶员的频繁换档操作。国内吉林工大等单位研究开发了电控机械式自动变速器(AMT),它既有液力自动变速器(AT)的自动变速长处,又保留齿轮变速的效率高、易制造、成本低的优点,是适合我国国情的机电一体化的高科技产品,且前正处产品化阶段。目前欧洲各大公司如奔驰、斯堪尼亚、沃尔沃和雷诺公司的重型汽车变速器都自成体系自己生产。多为由主箱及副箱组成的12档或16档,带同步器。其中以奔驰公司的EPS(电子气动换档)和EF公司的Ecosplit(经济插人式)最为有名。在奔驰公司最新上市的ACTROS车上,已由EPS发展为“TElIIGENT”的电子换档机构,其电子阀、传感件(含变速器行程传感器)和换档件均系电子控制。电子控制单元能够根据当时的车速、汽车负载工况、行车踏板的位置、发动机的转矩及汽车加速工况等选择最佳档位,从而在电子换档后使汽车处于发动机的最佳转速、最佳特性曲线以及最适宜的油耗区,不仅缓解了驾驶员负担,而且节油,又满足排放法规。
2.3 悬挂系统
欧美的载重汽车80%使用空气悬挂弹簧,它是通过空气弹簧中的气压随载荷和道路条件进行自动调节,由橡胶气囊、减振器、金属导向支架、高度阀等组成。空气悬挂弹簧的固有频率较为稳定,安装空间小,可以直接安装在原来钢板弹簧的位置上。它的优点是:改善行驶平顺性,乘坐更舒适、更安全;延长轮胎和制动蹄片的使用寿命;减少电气、空调、车身、底盘的维修成本,延长汽车寿命。空气悬挂弹簧的初始成本高于钢板弹簧,但空气悬挂弹簧的总使用寿命一般比钢板弹簧长约10倍。进一步发展为空气电子调节悬挂,是电子控制的主动或半主动车高自动调整装置和减振器衰减力自动调整系统,可根据承载质量情况,通过改变空气悬挂弹簧刚度,对汽车的高度和形态进行修正,极大地改善汽车的舒适性。
2.4 转向系统
在整体式动力转向器的基础上,转向系统向电子控制方向发展,即液压助力由电子泵提供,并随时提供恰为所需的转向助力,电子单元使转向力与车速相匹配,传感器可把瞬时车速传输给电子单元。当车速较高时,动力转向装发出的辅助转向力较小,提高行车路感,增加安全性。当车速较低或停车时,使动力转向装置发出的辅助转向力增大,使转向容易。这类电子控制的液压转向还有许多优点,如转向轴主动回位,提高弯道行车时的安全性和速度。
2.5 制动系统
2.5.1 电控防抱死制动系统(ABS)
ABS是提高汽车主动安全性的配套装置,可防止制动时车轮被抱死、跑偏、甩尾,能缩短制动距离,增加制动时的稳定性,提高制动时的转向操纵能力,减轻轮胎磨损。目前国外重型汽车的制动系统一般多采用双回路或多回路的电控气制动,加装感载比例阅、ABS、ASR等。
2.5.2 驱动防滑控制系统(ASR)
ASR是一种新型的主动安全性控制技术,是继ABS之后又一新发展。ASR在驱动过程中(特别是起步、加速和转弯等过程)可防止驱动轮发生滑转,提高汽车在驱动过程中的方向稳定性、转向操纵能力、牵引性、安全性和舒适性等。ASR主要是稳定地将车轮滑转率控制在理想值附近,使汽车获得较大的侧向力。它能有效地防止车轮空转,大大降低油耗,减轻轮胎磨损,延长轮胎的使用寿命。尤其是在附着条件比较差的路面上,更能体现它的作用。
2.5.3 气动盘式制动器和电子制动系统(EBS)
20世纪90年代末期,一些欧洲汽车公司开始在载重汽车上使用气动盘式制动器,并装配在前后车桥上。盘式制动器在制动响应和制动控制方面优于鼓式制动器。从长距离的坡路上驶下(如下山),盘式制动器在固定的制动压力下,完全不失去初始性能。相反,装有鼓式制动器的汽车,为保持速度,须逐渐增加制动压力。盘式制动器由于采用简单且相当成熟的操作机构,因而具有特别高的效率。其提供的制动灵敏性使EBS系统能够实现一些强而有效的控制作用,用以缩短制动距离,提高汽车的稳定性。在ABS和ASR的基础上又开发研制了电子制动系统(EBS),这是一种全自动化的制动控制装置,省去传统制动系的阀门和管线,代之以电控元件和电线,大大提高制动系统的响应速度和减少制动系统的故障率。
2.5.4 电制动器
电制动器又称为电磁缓速器,可安装在驱动轴上、变速箱出口处或差速器上。其工作是完全独立的,由电磁感应电流完成。与传统制动器不同,电制动器不依赖于任何形式的摩擦力。它有16个强力电磁铁,能产生强大吸力使连接于驱动轴上的转子减速。可在踩制动踏板时启动,或用安装在仪表板上的控制开关启动。它的优点是:增加安全性、降低消耗、免维护、提高主制动器的寿命。
3 汽车电子电器技术
汽车电子技术。汽车电子技术已发展到广泛采用智能功率元件、智能传感器和超大规模存储电路的阶段。汽车电子产品主要用在以下方面:节能与辅助驾驶、安全系统、环境保护、信息交换、舒适与娱乐。采用先进的电子技术有利于汽车总体性能的提高和各种功能的完备,并能避免汽车重量的增加。汽车电子化的进一步发展,将促使各控制系统由分散转向集中,逐渐形成一个庞大的整车电控系统,由中央计算机集中控制大量的微处理器、传感器及执行部件。今后汽车技术的发展将主要取决于电子技术的发展及其在汽车上的应用程度。美国德尔福德科汽车电子系统在汽车电子产品的研究开发中处于世界领先地位。
l 发动机
提高发动机功率及采用现代柴油机随着经济生活水平的提高,基础设施的完善及高速公路的扩展,未来重型汽车的功率将越来越强劲,载质量也愈来愈大。20世纪50年代,世界载重车的最大功率已达到272kw,90年代末提高到816kw,在40年内提高了3倍。21世纪载重车的最大功率可望提高到951kw以上。载重车的吨公里指标也将会大幅提高。随着发动机技术的进步,较小规格发动机发出更强劲的功率是有可能的。现代柴油机热效率高,可靠性、耐久性好,燃油经济性好,其耗油普遍比汽油机低15%～30%,综合有害排放量,除微粒值外也低于汽油机。因此重型汽车普遍采用现代柴油机。
2 底盘
2.1 离合器将依靠电子技术发展为全自动调节
2.2 变速器
重型汽车变速器的发展方向是自动换档,从而保证柴油机能够稳定地在高转矩的经济转速下工作,大大简化了驾驶员的频繁换档操作。国内吉林工大等单位研究开发了电控机械式自动变速器(AMT),它既有液力自动变速器(AT)的自动变速长处,又保留齿轮变速的效率高、易制造、成本低的优点,是适合我国国情的机电一体化的高科技产品,且前正处产品化阶段。目前欧洲各大公司如奔驰、斯堪尼亚、沃尔沃和雷诺公司的重型汽车变速器都自成体系自己生产。多为由主箱及副箱组成的12档或16档,带同步器。其中以奔驰公司的EPS(电子气动换档)和EF公司的Ecosplit(经济插人式)最为有名。在奔驰公司最新上市的ACTROS车上,已由EPS发展为“TElIIGENT”的电子换档机构,其电子阀、传感件(含变速器行程传感器)和换档件均系电子控制。电子控制单元能够根据当时的车速、汽车负载工况、行车踏板的位置、发动机的转矩及汽车加速工况等选择最佳档位,从而在电子换档后使汽车处于发动机的最佳转速、最佳特性曲线以及最适宜的油耗区,不仅缓解了驾驶员负担,而且节油,又满足排放法规。
2.3 悬挂系统
欧美的载重汽车80%使用空气悬挂弹簧,它是通过空气弹簧中的气压随载荷和道路条件进行自动调节,由橡胶气囊、减振器、金属导向支架、高度阀等组成。空气悬挂弹簧的固有频率较为稳定,安装空间小,可以直接安装在原来钢板弹簧的位置上。它的优点是:改善行驶平顺性,乘坐更舒适、更安全;延长轮胎和制动蹄片的使用寿命;减少电气、空调、车身、底盘的维修成本,延长汽车寿命。空气悬挂弹簧的初始成本高于钢板弹簧,但空气悬挂弹簧的总使用寿命一般比钢板弹簧长约10倍。进一步发展为空气电子调节悬挂,是电子控制的主动或半主动车高自动调整装置和减振器衰减力自动调整系统,可根据承载质量情况,通过改变空气悬挂弹簧刚度,对汽车的高度和形态进行修正,极大地改善汽车的舒适性。
2.4 转向系统
在整体式动力转向器的基础上,转向系统向电子控制方向发展,即液压助力由电子泵提供,并随时提供恰为所需的转向助力,电子单元使转向力与车速相匹配,传感器可把瞬时车速传输给电子单元。当车速较高时,动力转向装发出的辅助转向力较小,提高行车路感,增加安全性。当车速较低或停车时,使动力转向装置发出的辅助转向力增大,使转向容易。这类电子控制的液压转向还有许多优点,如转向轴主动回位,提高弯道行车时的安全性和速度。
2.5 制动系统
2.5.1 电控防抱死制动系统(ABS)
ABS是提高汽车主动安全性的配套装置,可防止制动时车轮被抱死、跑偏、甩尾,能缩短制动距离,增加制动时的稳定性,提高制动时的转向操纵能力,减轻轮胎磨损。目前国外重型汽车的制动系统一般多采用双回路或多回路的电控气制动,加装感载比例阅、ABS、ASR等。
2.5.2 驱动防滑控制系统(ASR)
ASR是一种新型的主动安全性控制技术,是继ABS之后又一新发展。ASR在驱动过程中(特别是起步、加速和转弯等过程)可防止驱动轮发生滑转,提高汽车在驱动过程中的方向稳定性、转向操纵能力、牵引性、安全性和舒适性等。ASR主要是稳定地将车轮滑转率控制在理想值附近,使汽车获得较大的侧向力。它能有效地防止车轮空转,大大降低油耗,减轻轮胎磨损,延长轮胎的使用寿命。尤其是在附着条件比较差的路面上,更能体现它的作用。
2.5.3 气动盘式制动器和电子制动系统(EBS)
20世纪90年代末期,一些欧洲汽车公司开始在载重汽车上使用气动盘式制动器,并装配在前后车桥上。盘式制动器在制动响应和制动控制方面优于鼓式制动器。从长距离的坡路上驶下(如下山),盘式制动器在固定的制动压力下,完全不失去初始性能。相反,装有鼓式制动器的汽车,为保持速度,须逐渐增加制动压力。盘式制动器由于采用简单且相当成熟的操作机构,因而具有特别高的效率。其提供的制动灵敏性使EBS系统能够实现一些强而有效的控制作用,用以缩短制动距离,提高汽车的稳定性。在ABS和ASR的基础上又开发研制了电子制动系统(EBS),这是一种全自动化的制动控制装置,省去传统制动系的阀门和管线,代之以电控元件和电线,大大提高制动系统的响应速度和减少制动系统的故障率。
2.5.4 电制动器
电制动器又称为电磁缓速器,可安装在驱动轴上、变速箱出口处或差速器上。其工作是完全独立的,由电磁感应电流完成。与传统制动器不同,电制动器不依赖于任何形式的摩擦力。它有16个强力电磁铁,能产生强大吸力使连接于驱动轴上的转子减速。可在踩制动踏板时启动,或用安装在仪表板上的控制开关启动。它的优点是:增加安全性、降低消耗、免维护、提高主制动器的寿命。
3 汽车电子电器技术
汽车电子技术。汽车电子技术已发展到广泛采用智能功率元件、智能传感器和超大规模存储电路的阶段。汽车电子产品主要用在以下方面:节能与辅助驾驶、安全系统、环境保护、信息交换、舒适与娱乐。采用先进的电子技术有利于汽车总体性能的提高和各种功能的完备,并能避免汽车重量的增加。汽车电子化的进一步发展,将促使各控制系统由分散转向集中,逐渐形成一个庞大的整车电控系统,由中央计算机集中控制大量的微处理器、传感器及执行部件。今后汽车技术的发展将主要取决于电子技术的发展及其在汽车上的应用程度。美国德尔福德科汽车电子系统在汽车电子产品的研究开发中处于世界领先地位。