汽车发动机发展趋势

汽车发动机发展趋势（精选6篇）

汽车发动机发展趋势 第1篇

2011中国汽车发动机发展趋势

时间：2011年4月25日至4月27日 地点：上海 出差人：王建萍

出差事由:2011中国汽车发动机高层研讨会 论坛目的：

为了实现汽车产业的转型升级，2011年国家继续加大对节能与新能源汽车发展的支持力度，这为汽车发动机行业的发展开拓了更大的空间。为了加强政府与企业、企业与企业之间的沟通和交流，促进汽车发动机技术水平的提升，中国汽车技术研究中心在上海车展期间举办第八届中国汽车发动机高层研讨会，旨在为整车、发动机和零部件企业搭建信息交流平台，促进行业高层针对相关政策、标准法规、技术走势、市场环境等进行深层次研讨，为企业提供行业权威信息，推动汽车发动机行业的健康可持续发展

论坛的议题：

（1）中国柴油车后处理装置状况

（2）中国汽车燃料消耗标准法规总体情况（3）满足欧V稀燃天然气发动机技术

（4）内燃机燃烧技术研究进展及燃烧数值模拟（5）轻型商用柴油动力的产品技术

（6）“十二五”汽车发动机技术升级发展方向（7）生物柴油在车用发动机上的应用研究（8）煤制油助力汽车工业可持续发展

（9）甲醇燃料动力的技术特点及产业化应用挑战（10）我国汽油机增压技术应用现状与发展趋势 以下对主要内容进行简要说明：

一、在宏观环境方面

会议开始由中国汽车技术研究中心副主任高和生、上海国际汽车城（集团）有限公司总监单春荣分别致辞。1．中国汽车技术研究中心副主任高和生：

在世界汽车产业发展的背景下，未来5到10年，中国汽车产业将呈现四大发展趋势：第一，汽车产销呈现稳定理性增长。预计年均增速保持在5%-10％的增长水平；第二，中国汽车工业将逐渐步入微利时代；第三，汽车市场将向二三线城市和出口市场转移；第四，新能源汽车将成为抢占汽车产业新一轮竞争的制高点。

2．上海国际汽车城（集团）有限公司总监单春荣：

2011年，我国汽车工业发展环境发生了巨大变化，货币政策由“适度”转为“稳健”，购置税优惠、汽车下乡和以旧换新等汽车消费刺激政策集体退出，加之部分城市治堵限购政策和日本地震海啸造成的供应链短缺等诸多不利因素叠加影响，致使我国汽车工业面临着较大的外部环境变化的挑战。同时，国家将继续加大对节能与新能源汽车发展的支持力度，这客观上也为汽车发动机行业的发展开拓了更大的空间。

3．中国汽车工程学会副秘书长张进华：

在新能源技术方面，国外主要整车和关键零部件企业已经开始商业化运营。我国的主要整车企业到2012年均会有电动汽车投入市场，目前动力电池、电机的市场规模还比较小。我国近期即将出台的《节能与新能源汽车发展规划》，《规划》中提出两步走的战略：“十二五”期间，纯电动汽车和插电式混合动力汽车市场保有量达到50万辆以上；中、重度混合动力乘用车保有量达到100万辆。同时，2015年要实现100万辆新能源汽车的生产能力，其中纯电动汽车和插电式混合动力汽车要占50%。在今后10年内，政府财政将投入1000亿元，用以打造新能源汽车的产业链。

二、在节能减排方面

1．中国环保产业协会机动车污染防治技术委员会副秘书长李孟良：

目前国外柴油机后处理技术使用：（1）催化氧化技术（DOC）；（2）微粒捕集技术（DPF）；（3）NOX选择还原技术（SCR）；（4）NOX吸附技术（LNC）。中国后处理装置的技术要求：

（1）随着柴油车排放标准的不断加严，自第二阶段开始，中国部分轻型、重型柴油车就开始加装排气后处理装置；

（2）为了规范装有后处理装置的柴油车排放性能，特别是排放耐久性，中国环保部先后颁布相关标准《GB20890-2007重型汽车排气污染物排放控制系统耐久性要求及试验方法》和《HJ438-2008车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排放控制系统耐久性技术要求（自国四车辆起）；

（3）环保部于2008年进一步颁布产品技术标准HJ451-2008〈柴油车排放后处理装置〉，并据此开展中国环保产品认证。。

2．中国内燃机工业协会副秘书长魏安力：

未来内燃的技术发展趋势是：乘用车用内燃机趋于小型化、微型化。

（1）是源于能源和碳排放的严格要求；

（2）是现代内燃机技术的飞速发展，实现高功率密度的各类技术更加成熟；

（3）是材料工业的不断革命和技术进步；

在中国还应有一个柴油化率的提高趋势；商用车用柴油机趋向于自身的模块化、智能化，以及配套底盘（整车）协同发展形成的总能利用技术。

3．中国汽车技术研究中心标准化研究所副总工程师金约夫：

为了实现2020年在汽车技术上和国际接轨，促进汽车技术革新，推动车辆小型化、轻量化，进一步提高燃料经济性与国外先进水平接轨，我国将在2012年导入、2015年全面实施乘用车燃料消耗量限值标准（第三阶段）》。在中重型商用车燃料消耗标准方面，2010年6月公开征求意见的《中重型商用车辆燃料消耗量测量方法》目前已定稿，《中重型商用车车辆燃料消耗量限值》标准将于2011年开始制定，《中重型商用车辆燃料消耗量标识》标准也列入计划。

三、在替代能源方面

1．同济大学汽车学院教授楼狄明： 生物柴油的来源是：废弃油脂、油料作物（玉米、菜籽、花生、棉花、大豆、向日葵）、木本植物（麻疯树、黄连木、光皮树、文冠果）。

发动机台架试验研究表明：现阶段在不改变发动机结构的情况下，生物柴油采用BD10以内配比燃油（包括BD5配比燃油）是完全可行的。柴油机燃用BD10以内配比生物柴油具有动力性、经济性与纯石化柴油基本相当，有效降低颗粒和烟度排放，具有良好的可靠性耐久性等特点。因此，BD10以内配比生物柴油具备在中国进行推广应用的可行性。

车辆道路试验研究表明：柴油公交车和柴油出租车燃用BD5、BD10后烟度降低。柴油出租车燃用BD10、BD5后的NOX+HC、NOX、CO、PM、CO2排放降低。柴油出租车燃用BD10、BD5运行约10万公里后，柴油出租车运行正常。5万公里试验运行过程中，柴油公交车、柴油出租车均未发现燃油管路漏油、燃油器等异常现象，BD10、BD5对柴油公交车、柴油出租车的可靠性没有影响。2．煤制油化工：

中国神华煤制油化工有限公司是神华集团所属全资子公司，注册资本金146亿元，成立于2008年6月，公司从事以煤制油与煤化工业务为主的与煤炭清洁转化利用相关的业务。目前已经取得成品油批发和销售的资格，主要产品包括0#、10#、-20#柴油，自由品牌加油站正在建设之中。

所谓煤制油是煤加氢液化生成油经过加氢稳定、加氢改质和分馏切割得到的柴油馏分。而通常使用的石油产品是由原油减压蒸馏的直馏柴油、原油二次加工生产的柴油馏分及其加氢精制柴油调和而成。3．甲醇燃料

新能源汽车中主流是发展电动车，包括纯电动汽车、氢燃料电池，也纳入了油电混合动力、氢舞、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）等各类产品之中。相比之下，甲醇燃料汽车技术更加成熟，被认为是当今最为现实可靠行的车用替代能源。根据石化行业“十二五”规划，甲醇行业在“十二五”期间产能将进一步扩大至5000万吨，推进甲醇作为车用替代燃料。

通过以上高层会议，不仅了解的国家的宏观环境和政策导向，还了解了发动机行业的技术发展现状以及与国外发达国家的差距，对于今后做情报课题提供了信息支持。

汽车发动机发展趋势 第2篇

内燃机的发明，带动了汽车的发展，给世人在“行”上带来极大的便利，使得窨距离缩小，人们的工作速度得以提高。近年来随着电子技术的发展，又使汽车发动机如虎添翼，成为高新技术的集成。

一、世界汽油机技术发展现状

为了适应汽车对节油、环保、安全的需要，车用汽油机主要朝着更节油、更环保的方向发展，因此欧洲己执行欧Ⅳ标准。以下为国外在汽油机方面主要先进技术。

1．多气门技术：每缸3-5个气门（大多为4气门），可提高功率，改善燃烧质量，如捷达王5气门、丰田8A4气门等。

2．双顶置凸轮轴（D.HC）可提高转速、提升可靠性。

3．可变气门正时（VVT）：根据不同转速调节气门时，可节省燃油，改善排放，如本田VTEC、丰田VVT-i等。

4．汽油机增压：可提高升功率，在排量不变的情况下，可提高功率，如帕萨特1.8T轿车。

5．可变进气道长度（VIM）：在不同转速下使用不同进气道长度，保证在任何工况下都有较好的充气效率，如奥迪A6。

6．停缸技术：在输出功率减小时，使一部分气缸停止工作，可节省燃油，如通用开拓者EXT 2005款有8个气缸，需要时可使4个气缸一停止工作。

7．全铝发动机：使用铝缸体、缸盖、活塞等，可减小质量，节省燃油，如日本铃木1.3L、1.4L汽油机。

8．智能驱动气门（SVA）：取代传统凸轮轴，每一个气门挺杆上有一个独立的驱动器，可以减少20%油耗及污染物，如：法国法雷奥公司已设计出样机，2009年可大批量投产。9．可变压缩比汽油机：将传输功率与压缩比控制功能进行整合，压缩比可变。2005年法国MCE-5公司己开发出样机。

10．汽油机直喷（GDI）和稀薄燃烧技术：将高压汽油直接喷射到气缸内，周围为稀薄混合气，实现分层燃烧，可提高燃料经济性，节油约20%，如丰田皇．冠3.0L V6汽油机（国产皇冠无GDI技术）。

11．可控燃烧速率系统（CBR）：两个进气道，有一个是切向进气的，另一个是中性的。喷油器向两个进气道喷入等量的燃油。改变进气口封闭控制阀的位置，可调节气缸内空气涡流强度和混合气浓度，实现稀薄燃烧；

12．发动机控制用ECU已达32位，匹配参数超过6000个。

二、国内汽油机技术现状及发展水平

我国早期汽油机大多是引进和测绘仿制产品，如：一汽解放载货车用CA6102、BJ2020车用BN492Q、南汽轻型货车用6427等。之后随着中外合资企业的建立及技术引进，我国汽车行业已生产多种机型，例如：切诺基BJ498Q、BJ698Q（2.5L、4.0L）；桑塔纳AEE（1.8L）；帕萨特AWL（1.8L）；北京现代伊兰特B4GB（1.8L）；天津一汽夏利TJ376Q（LOL）；长安奥拓JL368Q（0.8L）；广州丰田凯美瑞（丰田2.4L）；广州本田雅阁（2.0L、2AL、3.0L）；广州本田飞度（1.3L、1.5L）；东风日产（1.6L、1.8L、2.0L）；一汽轿车引进技术生产的克莱斯勒CA488（2.2L）；沈阳航天三菱引进的三菱4G63、4664（2.0、2.4L）和4669系列汽油机；东安动力引进的三菱4G1（1.3L、1.6L），4G9（1.8L、2.0L）;东风悦达起亚千里马（1.6L）,以及国内沈阳新光、保定长城等企业生产的491Q（丰田4Y），吉利生产的JL376（LOL）、JL479（1.3、1.50、JL481（1.8L）汽油机等。

在技术应用方面，大多数引进机型和合资企业生产的机型都采用一些国外先进技术。1．天津丰田8A、5A,东风本田，北京现代，奇瑞SQR372（0.8L）、SQR481Q（1.6L），神龙公司爱丽舍（1.6L）等都使用多气门和DOHC技术。

2．东风本田发动机，天津丰田发动机有限公司生产的花冠、皇冠汽油机，东风日产，北京现代等生产的汽油机型都引进可变气门技术（VTEC、VVT-i、CVVT等）。特别是奇瑞公司，在AVL公司帮助下开发的自主品牌1.6LSQR481H和2.0L SQR484H汽油机使用了VVT可变气门技术，吉利也开发出了带可变技术的自主品牌汽油机。

3．汽油机直喷（GDI）发动机国内尚未批量生产，但奇瑞公司在AVL公司帮助下开发的自主品牌2.0L SQR484J汽油机使用了GDI技术。

4．全铝发动机国内产品较多，如长安铃木雨燕1.3L汽油机、东风本田发动机的产品、上海大众POLO发动机等，奇瑞动力1.6L SQR481F（已投产）和SQR481 H及未投产的SQR484J、SQR681 V（2.4L）、SQR684V（3.0L）都是全铝发动机。

5．国内奇瑞公司已投产的自主品牌SQR481H（1.6L）具有CBR系统，奇瑞公司其他样机中不少机型也装有CBR系统。

6．国内引进的已投产机型中已有不少机型采用涡轮增压技术：如PASSAT 1.8T、宝来1.8T等；华晨金杯在德国FEV公司帮助下开发的1.8T汽油机，也是增压机型（配装中华轿车）。

7．停缸技术、智能气门、可变压缩比等技术尚未在国内生产的汽油机中采用。

8．发动机电喷管理系统（EMS）国内主要有联合电子有限公司、北京万源德尔福发动机管理系统公司，分别是中方与德国BOSCH公司和中方与美国德尔福公司的合资企业。同时，还有马瑞利、电装和摩托罗拉等企业生产。

9．汽油机电喷系统中传感器、电控喷油泵等国内己批量生产；汽油机排气系统中三效催化转化器及陶瓷芯等，国内己批量生产，如：大连华克吉来特、天津卡达克高新技术公司等生产三效催化转化器；在苏州的日本独资企业NGK（苏州）环保陶瓷有限公司生产国Ⅲ、国Ⅳ汽油机用三效催化转化器陶瓷芯等。

三、汽车产量持续增加引发系列问题

全球汽车总保有量将从目前的约8亿辆增加到2020年的12亿辆，21世纪中叶，将达38亿辆，其中，发展中国家汽车保有量将增长15倍以上。目前全球每年新生产的各种汽车约6400万辆，按平均每辆车年消耗10到15桶石油及石油制品计算，汽车的石油消耗量每年达85至127亿桶，约占世界石油产量的一半。石油资源的开采每年达几十亿吨，经过长期的现代化大规模开采，石油资源日渐枯竭，按科学家预测，地球上的石油资源如果按目前的开采水平，仅仅可以维持60到100年左右。2007年我国进口石油1.9亿吨，预计到2020年前后我国的石油进口量有可能超过日本，成为亚太地区第一大石油进口国。国务院发展研究中心预测，预计到2010年和2020年，我国汽车消耗石油为1.38亿吨和2.56亿吨，约占全国石油总消耗量的43%和67％。因此能源危机是我们必需面对的重要问题。

汽车拥有量的增长带来了许多问题，如健康威胁、环境污染、气候变化、能源短缺和交通拥挤等。目前空气污染在城区已经成为非常严重的问题，汽车的有害物排放对人类的生存环境形成了一种公害性的破坏，据资料显示，市区的大气污染物60%来自于汽车尾气。全球变暖、气候变化正在吸引人们更大的注意力，与之相对应的二氧化碳排放将成为汽车制造商要解决的主要问题。2010年左右，发展中国家能源的供需平衡问题将会导致世界石油价格的波动，在保证环保的同时，使用替代能源的汽车将成为汽车制造商开发的重点。2008年，欧盟要求轿车CO2排放达到140克/公里，对于汽油车，对应油耗将达到6升/100公里以下；2012年，CO2排放要求达到120克/公里。因此，降低油耗、降低排放将是汽车行业目前急需解决的问题。

四、汽油机技术的发展趋势

由于汽油机的燃油经济性比柴油机差，所以降低汽油机的能耗已经成为汽车界当前必须要解决的一个问题。具有理论空燃比的均质混合气的燃烧理论在火花点火发动机上被广泛使用，它的最大优点是可以实用三效催化器来降低CO、HC和NOx等废气的排放。不足之处是不能获得较高的燃油经济性，为了提高发动机的热效率和降低废气排放，燃烧技术在不断地发展。汽油机经历了由完全机械控制的化油器供油为主到采用电控喷射、缸内直喷、电辅助增压和电动气门、可变压缩比、停缸等技术的变化，汽油机发展的最终方案将采用综合汽油机和柴油机优点的燃烧控制技术。

目前最有代表性的三大汽油机技术是：

a.汽油直喷技术。开发车用具有汽油机优点同时具有柴油机部分负荷高燃油经济性优点的发动机是主要的研究目标。汽油缸内直喷是提高汽油机燃油经济性的重要手段，近些年来，以缸内直喷汽油机(Gasoliine Direct Injection, GDI)为代表的新型混合气形成模式的研究和应用，极大地提高了汽油机的燃油经济性。以日本为代表的非均质直喷技术面临燃烧稳定性和后处理等问题，同时以欧洲为代表的均质直喷技术正在兴起。

b.电动气门与无凸轮发动机。发动机可变气门正时技术(Variable Valve Timing, VVT)是针对在常规车用发动机中,因气门定时固定不变而导致发动机某些重要性能在整个运行范围内不能很好的满足需要而提出的。VVT技术在发动机运行工况范围内提供最佳的配气正时，较好地解决了高转速与低转速，大负荷与小负荷下动力性与经济性的矛盾，同时在一定程度在一定程度上改善了排放性能。随着环境保护和人类可持续发展的要求，低能耗和低污染已成为汽车发动机的发展目标。VVT技术由于自身的优点，日益受到人们重视，尤其是当今电子技术的飞速发展，促进了VVT技术从研究阶段向实用阶段发展。电动气门具有与电控喷射同等重要的意义，它将给发动机空气系统控制和循环过程管理带来一系列技术变革，如取消节气门、可变压缩比、部分停缸等。

c.燃烧方式的混合。传统的火花点火发动机的燃烧过程在火焰传播中，火焰前锋的温度比未燃混合气高很多。所以这种燃烧过程虽然混合气时均匀的，但是温度分布仍是不均匀，局部的高温会导致在火焰经过的区域形成NOx。柴油机的燃烧过程是扩散型的，燃烧过程中燃烧速率由混合速率决定，点火在许多点发生，这种类型的燃烧过程混合和燃烧都是不均匀的，NOx在燃烧较稀的高温区产生，固体微粒在燃料较浓的高温区产生。在均质充量压缩点燃(Homogeneous Charge Compression Ignition, HCCI)过程中，理论上是均匀的混合气和残余气体，在整个混合气体中由压缩点燃，燃烧是自发的、均匀的并且没有火焰传播，这样可以阻止NOx和微粒的形成。这种汽油机均质与柴油机压燃混合的燃烧方式，以燃料技术和控制技术为基础，综合汽油机和柴油机两种燃烧方式优点的均质压燃HCCI内燃机技术正在兴起。

汽车发动机发展趋势 第3篇

1 活塞所要求的性能

减轻曲轴、活塞、连杆等运动件的质量, 从减少摩擦的角度来看观点是非常重要的。发动机往复质量 (包括活塞、活塞环、活塞销及连杆小头的质量) 的降低可直接导致往复惯性力的降低, 同时减轻了曲轴、连杆的负荷, 而进一步的效果会发生连锁反应, 对减轻发动机的整体质量和缩小体积以及减少发动机整机的摩擦损失都有很好的效果。据相关文献介绍, 活塞、活塞环的摩擦损失占发动机整体摩擦的40%~50%, 所以降低这些零部件的摩擦损失对降低燃油消耗很重要。此外, 由于高功率发动机提高了爆发压力、惯性力和热负荷, 还要求活塞具备避免发生疲劳破坏、烧损、咬死的高可靠性。

2 活塞结构

在气缸内的活塞暴露在高温、高压的燃烧气体中做高速的往复运动, 要求其具有充分的承受交变爆发压力的强度和高耐磨性, 且质量要轻。

(1) 汽油机活塞

欧洲公司典型的汽油机活塞的K值 (将活塞的质量除以活塞直径的三次方的表征比重) 见图1。从图1中可看出, 在开发汽油发动机新机型时应积极地推进活塞减重技术。

活塞的压缩高度与活塞质量的关系很大, 减少活塞的压缩高度, 活塞的质量便可以得到减轻。在一般情况下活塞压缩高度以上部分的质量要占活塞总质量的80%之多。降低顶环高度、优化二环和油环的环岸高度、减小活塞销直径是传统的减轻质量的措施。随着顶环岸高度的上移, 活塞环远离水套, 活塞的热量不易被散出, 这样顶岸环槽的温度上升, 易使机油焦结, 导致顶环卡死, 因此气缸体结构设计时应采用开式顶面结构。另外, 对环槽表面进行阳极氧化处理, 这种处理除防止活塞环槽结焦外, 对防止活塞顶面热开裂也很有好处, 顶环岸高度与活塞直径的比值一般为5%左右。

为了进一步减轻活塞的质量, 近年来欧美的一些活塞设计公司, 除了采取以上措施外, 还在活塞的结构上作出了如下创新设计。

a.采用推力侧与反推力侧非对称的设计。由于活塞在气缸内上下运动的过程中, 推力侧受力大于反推力侧, 因此在设计活塞的过程中, 便可以将反推力侧的面积设计的小一些, 从而达到降重的目的。

b.优化活塞销形状, 减少活塞销长度, 改变活塞销座为楔形形状, 从而使活塞销座的总长度最短。

c.对于活塞销座上面部分, 优化其壁厚, 以达到减轻质量的目的。

典型的降重活塞与传统设计的活塞对比见图2。

以某发动机活塞降重改进设计为例, 经过减轻质量设计, 一款活塞压缩高度为30.3 mm, 缸径为84 mm的传统结构的活塞, 经改进设计后活塞压缩高度降为27.9 mm, 采用降重结构活塞其质量从原来的的300 g降到280 g, 而总体的往复质量也由541 g降到479 g, 降低约11%。不同结构的活塞降重效果比较见图3。

活塞裙部在活塞往复运动时起导向作用, 裙部的长度和刚度是根据活塞销以上部分的质量等因素来决定的, 故降低活塞的压缩高度, 短裙活塞已经成为活塞设计的主流。短裙活塞除了具有质量轻的优点外, 由于裙部的面积小而具有良好的减摩效果。但由于短裙活塞的稳定性差, 造成活塞在发动机上止点附近做换向运动时的敲击变大, 从而引起噪声变大, 为了将这种敲击降至最低, 要对活塞裙部型线和裙部刚度的分配进行细致的优化。而这种优化仅仅建立在设计经验的基础上还往往不够, 今年AVL公司和RICARDO公司开发了专门的分析软件用来优化活塞的裙部和刚度分布, 以达到最佳的设计效果。AVL公司专业软件GLIDE的计算模型及部分分析结果见图4。

另一方面, 随着接触表面的比压增大, 活塞拉缸的倾向变大, 以往镀锡的方式已经不能满足防止初期拉缸的设计要求, 为了达到减摩及抗拉缸目的, 裙部表面处理以喷涂石墨及二硫化钼等固体润滑材料为主。几种常用的润滑材料及其相关参数见表1。

(2) 轿车柴油机活塞

车用柴油机的气缸爆发压力比汽油机高的多, 其结构与汽油机有很大的不同。由于工况和燃烧系统的差异导致了柴油机活塞在设计的过程中考虑的重点与汽油机有所不同。有关轿车柴油机与汽油机的相关主要参数的比较见表2。

从表2可以看出, 柴油机由于负荷及工况的要求, 结构尺寸和质量都比汽油机大得多。随着柴油机的爆发压力越来越大, 结构要求越来越紧凑, 柴油机活塞从结构设计和材料上都有新的发展。在过去十年中, 轿车柴油机升功率由30 k W/L发展到现在的60 k W/L, 气缸的爆发压力由13 MPa发展到18 MPa。在这种条件下, 轿车柴油机活塞的一切设计都是围绕着降低活塞销座应力, 降低活塞温度, 特别是燃烧室喉口及一环槽温度, 加强活塞冷却等方面进行。因此, 对于轿车用柴油机来讲有以下发展趋势。

a.由于爆发压力的增加, 活塞销座处的应力也随之提高, 而活塞销座开裂是活塞的重要失效形式之一, 为降低活塞销座处的应力, 活塞销座采用楔形结构和阶梯形结构。为了进一步保证销孔的安全, 销孔中加衬套的设计实例在逐年增加。而活塞的异形销孔也由以前的单边异形销孔演变为双边异形销孔。

b.活塞的冷却已经由冷却活塞内腔发展到内冷油道, 最新的进展是为了达到更好的冷却效果而开发出波浪型的内冷油道。也有个别设计实例, 即为了加强对活塞一环槽的冷却, 将活塞环槽的耐磨镶圈与冷却油道设计成一体, 极大地降低了活塞一环槽和活塞顶面的温度。

c.为解决燃烧室喉口因爆发压力及火焰的冲刷而产生的开裂, 燃烧室喉口采用陶瓷镶圈设计实例已经出现。另外, 活塞顶面进行阳极氧化而在销孔方向保留相应的面积不氧化, 从而产生拉应力, 用来抵消一部分因爆发压力产生的压应力, 降低燃烧室喉口的应力幅, 从而达到避免燃烧室开裂的目的, 也是一项重要的设计措施之一。图5是一个典型的轿车柴油机的设计实例。

(3) 重型车用柴油机活塞

随着道路的发展, 重型柴油机的功率、扭矩不断提高, 爆发压力已经从过去的14 MPa发展到了20MPa以上。为了适应高爆发压力, 除了采取与轿车柴油机相同的加强强度及冷却的措施外, 钢顶铝裙的铰接活塞和整体锻钢活塞便成为高功率重型柴油机的重要选择。整体锻钢活塞具有冷却性好、强度高、配缸间隙小等铝活塞不具备的优点, 最重要的一点是它能满足高爆发压力及高可靠性 (100万km) 的要求。

北美市场重型柴油机的活塞设计方案随爆发压力和年份的变化见图6, 不同排放要求及爆发压力及活塞设计趋势的变化见图7。从图6中可以看出, 随着爆发压力的不断提高, 整体锻钢活塞将是重型车用柴油机的首选。

塞头部和裙部焊接起来, 内部形成内冷油腔。最近的报道表明F-M公司已经改进了工艺, 采用激光焊接的方法, 进一步优化了结构。F-M公司

就锻钢活塞而言, MAHLE和F-M公司分别申请了相应的设计专利, MAHLE公司采取整体锻造结构, 具体结构见图8。

而F-M公司的锻钢活塞采用分体焊接形式, 用摩擦焊接的方式将活锻钢活塞的结构见图9。

目前, 我公司新开发的CA6DL-35系列发动机, 采用MAHLE公司生产的整体锻钢活塞。经试验表明, 整机振动、可靠性等指标均优于铝活塞。

3 活塞的材料及热处理

随着发动机的强化和整机轻量化的要求, 对活塞材料的高温疲劳强度和导热性能的要求也有了进一部的提高。各活塞专业公司积极地研发新型的活塞用硅铝合金, 下面以MAHLE公司为例简要地介绍活塞材料的发展。为了满足高爆发压力的要求, MAHLE公司在MAHLE142材料的基础上最新开发了MAHLE145和MAHLE174材料, 与MAHLE142相比, 后两种材料在力学性能和高温力学性能方面有一定的提高, 为目前铝活塞中最高的材料牌号。MAHLE145由于拥有出色的耐磨性能, 一般应用于高速强化的汽油机, 而MAHLE174由于其高的力学性能而应用于高强化的柴油机, 这3种材料的成分及相关性能对比见表3。

另外, 目前利用陶瓷纤维增强原理而发展起来的铝基复合材料在高强化的发动机上也屡有应用。整体锻钢活塞的材料有36Mn VS非调质钢和42Cr Mo4调质钢2种, 36Mn VS非调质钢材料的应用逐渐增多。

4 未来发展方向

汽车发动机的现状及发展趋势 第4篇

关键词：汽车发动机；发展现状；发展趋势

在汽车节能、环保技术开发中，性能先进、稳定、良好的发动机起着非常重要作用。汽车质量的关键措施提升重点集中在优良的汽车发动机方面。现如今，受到经济因素与其他各因素的功用影响，汽车与发动机的发明已经开始逐渐朝着低能耗的方向发展。高效能、低排放发动机将成为主流。因此，节能环保发动机将有可能成为未来发展趋势。

1 汽车发动机发展现状

我国发动机主要是以外资、合资品牌，由于受到历史原因的限制，我国自主发展品牌非常缓慢。我国汽车发动机生产起步相对较晚，技术力量相对较为薄弱。即使目前自主品牌，特别是轿车、微型车与商用车的发动机销量持续增长，在市场中占据的份额逐渐扩大，但是研发发动机的核心技术，如高压共轨技术、燃油电喷技术仍旧由国外提供，在改革开放以后，我国轿车发动机从引进与合资开始。如，一汽与德国大众、一汽与日本丰田等。而自主品牌如吉利、华晨以及奇瑞等，都是最近十年才研发出来的，尤其是最近的5年，才进入到发展时期[1]。

从相关数据了解到，在2011年的时候，我国累计发动机销量就超过1671台，自主销量增长最快要数五菱，最小的则为北京现代。发展至今，汽车行业发展的速度非常快，发动机销量前景非常广阔。但是在发动机的销量中，合资品牌仍旧占据着较大分量，在市场销量份额不断创造出新高。

另外，自主品牌轿发动机销量不断提高，在资金投资与技术方面进步非常明显。根据资料显示，2011年国内汽车销量就超过了1841万辆，特别值得关注的一项就是在2013年中国汽车产业进入相关政策退出进行调整的时候，汽车产量并没有受到调整因素的影响。自主品牌交叉销量超过550万辆。从实际中可以了解到，不仅销量持续增长，我国自主品牌汽车发动机技术水平也在大幅度的提高。

从某种层面上来说，我国发动机制造企业江淮汽车整合全球资源，与国际知名设计公司合作，为达到低排放与油耗的目的，投入资金，成立专门的研发中心。研发中心研究开发的新产品在节能方面处于国家领先水平。

2 汽车发动机发展趋势

从汽车发动机发展的现状可以了解到，相较于过去，汽车发动机已经获得长远的发展。根据汽车发动机发展的现状，就可以了解到汽车发动机发展趋势。首先，节能、环保发动机随之研发。从全球发展的趋势来看，汽车发动机将朝着节能、环保的方向发展。绿色发动机的出现不仅体现出人与自然的和谐相处，同时也是人们节能环保的重要措施。在绿色发动机中，绿色柴油发动机将成为主要的绿色、环保发动机。无论是从发动机的动力方面来说，还是从节能环保的角度，绿色柴油机的节油率将高出许多。由此可见，在以后的发展趋势中，绿色柴油发动机将成为汽车发展的主流。从调查中了解到，西方发达国家的绿色柴油机销量持续增长。从汽车发动机销量可以了解到柴油发动机在欧洲的销量已经超过了一半，并且所销售的发动机都已经打到节能的标准。据统计，每三辆销售的车辆中，有一辆是柴油发动机[2]。在其他地方，这种发动机受到人们的喜爱。之所以如此，主要在于相比较汽油机能量消耗已经降低到了60%左右。低速运转的情况下，柴油发动机具备极强的驱动力，并且采油燃料相对较少。相对汽油机来说，对大气污染更少，这种情况深受国外人们喜爱。其次，新能源市场发展良好。环境保护已经成为世界全球人们关注的重点，实际中燃油发动机的替代性方案越来越普遍，促使未来汽车发展朝着新能源的方向发展，最为常见有氢能源、太阳能汽车与燃料电池等，这些汽车发动机废气排放量低，节能环保目的就可以达到。目前汽车石油逐渐替代生物燃料与燃料电池，并在汽车发展中发挥良好状态。

另外，在汽车发动机技术发展方面，汽油机发动机技术的发展包括以下几种：

①等λ闭环控制+高EGR率燃烧技术。等λ闭环控制下的汽油机比较容易符合欧洲排放标准，并引进高EGR率燃烧技术，可以减少废气排放，降低氮氧化物的排放量，有利于汽车达到超低排放标准，具有较广阔的应用前景。但是这项技术在使用的时候会受到最大功率指标的影响，通过对发动机进行改进，可以取得较好的应用效果。

②汽油缸内直喷发动机GDI技术。这种发动机可以在部分荷载下，会随活塞向下运动，可以边喷油边燃烧。汽油缸内直喷技术可以提高汽油机的燃烧效率，其燃烧更加完全，但是由于柴油机的逐渐发展，该项技术逐渐退出市场。

③闭缸技术。闭缸技术的应用可以有效的减少排量，降低节气门损失，能够有效的提高燃烧室的容积率，减少燃烧消耗量。从结构角度分析，闭缸技术与GDI技术比较，更加简便，其可以在普通的电喷发动机上使用，更具有广泛性。例如，在我国广本雅阁汽车中就是应用闭缸技术，在50-90公里/小时的范围内，其汽车耗油量最少。并且，闭缸技术在排放污染气体处理方面具有显著的优点，因此，该项技术的发展前途较广阔。另外，在柴油机方面，通常采用的控制有害排放物技术包括：高压共轨喷射技术、废气再循环技术、增压中冷技术等。

3 结语

在人们环保意识不断增强、人与自然和谐相处，进一步提高了人们的生活质量，而汽车发展建设将朝着节能环保的方向发展，并在汽车发动机方面予以创新，提高发动机健全性能、增强使用性能，降低耗油量，促使汽车发展成为环保的主流力量。

参考文献：

[1]郭俊才.汽车发动机的现状及发展趋势[J].武汉汽车工业大学学报，2012，10（04）：23-24.

[2]莫明立.GTAW焊修汽车发动机连杆疲劳裂纹残余应力和变形的

有限元预测[J].热加工工艺，2013，42（7）：177-179.

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汽车发动机材料技术发展动态 第5篇

发动机技术发展趋势

伴随汽车产销量快速增长带来的是大气污染和石油消耗。目前，中国已成为仅次于美国和日本的第三大石油进口国。而汽车的石油消耗又占了中国石油年消耗量的50%。无疑，先进的发动机技术在汽车节能、环保技术开发中起着关键的决定性作用。

自20世纪末期以来，汽车排放法规日益严格。与美国上世纪90年代中实施的联邦排放法规相比，于2007年全面实施的新联邦排放法规将要求汽车氮氧化物排放降低幅度高达95%，碳氢排放物降低幅度高达84%。2007年美国联邦排放标准中第五分组碳氢排放极限约为欧Ⅳ排放极限的一半。

这越来越严格的排放法规和人们对节能认识的加深，使得低排放、低油耗、高功率密度、代用燃料(压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)、二甲醚、甲醇、乙醇汽油、生物柴油等)等车用发动机技术的开发受到高度的重视，从而促使传统的内燃机技术不断创新。如汽油机直喷技术、可变气门定时技术、可变进气管、燃烧速率控制滑片、可变排量技术、高压共轨直喷柴油机等等。

关键零部件材料技术

随着汽车工业的发展，对汽车零部件的要求越来越高，需要满足更高的机械载荷、更高的温度、更强的腐蚀环境、更苛刻的润滑条件，因此，对材料的要求也日趋严格，高强度、轻量化、耐热、耐磨、减摩、耐蚀等成为如今的发展方向。如下以缸体与缸盖、曲轴、连杆等为例介绍零部件材料技术。

缸体与缸盖

缸体与缸盖选择材料的主要出发点在于高强度、优良的热疲劳性能，轻量化。轿车发动机的汽油机已普遍从灰铸铁到铝合金，现在正逐步发展到镁合金材料。以宝马6缸镁铝复合发动机缸体为例，缸套及缸体的内芯部分为AlSi17Cu4Mg铝合金，外壁与基座为AJ62镁合金。复合缸体中镁合金重18kg。与铸铁缸体比较，铝缸体减重幅度约26％，而镁铝复合缸体可达44％。2005年宝马3系列、5系列和7系列，以及2006年上市的Z4Roadster和Z4Coupe均已采用这种镁铝复合缸体的发动机。

今后需继续研究的课题有：

耐热镁合金材料开发。

材料性能测试：静态机械性能、高周与低周疲劳性能、蠕变抗力、耐腐蚀性能、螺栓摩擦性能及载荷保持能力。

结构优化设计。

铸造工艺。

毛坯检测技术。

未来重型柴油机缸体、缸盖材料，灰铸铁、合金灰铸铁有逐渐被蠕墨铸铁替代的趋势。蠕墨铸铁有两大优点：第一、它的强度高，意味着气缸可以在更高的压力下工作，从而满足日益严格的尾气排放要求；第二、如果工作压力不变，设计师可以减轻发动机的重量，改进其紧凑性。

如今，考虑到轻量化能达到减排的效果，铝合金成为中小型柴油机缸体与缸盖材料的发展方向。梅塞德斯－奔驰公司最近成功开发出了世界第一台全铝3L直喷式柴油机，并投入了批量生产。铝合金缸体的重量较铸铁减少了35kg，其它铝零件还有缸盖、缸盖罩、水泵活塞、油底壳、加压分配器等。其功率密度达0.97kW/kg，较原设计提高了20％。

本田公司开发出了所谓的“先进半固态铸造技术”，并成功地用于其最新的2.2L轿车柴油机铝合金缸体的生产。该柴油机为四缸共轨直喷式，对缸体的性能要求很高。“先进半固态铸造技术”是一种新的喷射铸造工艺，它除了具有普通压铸生产效率高的优点外，独特之处在于可使用砂芯并消除气孔，因而可采用固溶处理大幅提高缸体的强度。它较同尺寸的常规铸铁缸体减轻了15kg，而刚度却显著增加。

曲轴

选材的主要出发点是考虑疲劳强度及耐磨性。

钢

调质钢：

45、40Cr、35CrMo、42CrMo。

非调质钢：48MnV、C38N2、49MnVS3、43MnVS、38MnSiV。

球墨铸铁

珠光体球铁：QT700－

2、QT800－

2、QT800－

6、QT900－

2、QT900－5。

以下是对多种强化工艺的分析：

表面感应淬火

强化机理：表层材料硬度提高，圆角形成残余压应力。

强化效果：零件弯曲疲劳极限提高幅度，锻钢曲轴在80％以上，球铁曲轴在20％左右。

钢＋轴颈及圆角表面感应淬火是目前承载能力最高的一种曲轴材料工艺组合，为重型及高爆压发动机所广泛采用，但其工艺难度较大(变形、淬硬层均匀性、圆角表面光洁度等)。

圆角滚压

强化机理：圆角形成大的残余压应力场，表层材料冷作硬化。

强化效果：零件弯曲疲劳极限提高幅度，锻钢曲轴在80％以上，球铁曲轴在100％以上。

球铁＋轴颈表面感应淬火＋圆角滚压是目前性价比最高的一种曲轴材料工艺组合，虽然其疲劳强度较同等圆角淬火钢曲轴低15％左右，但它具有以下优点：成本约下降40％~50％；减重8％以上；耐磨性好；减振降噪。

圆角滚压球铁曲轴广泛应用于轻型车和轿车发动机，它在相当程度上可取代锻钢曲轴用于中等增压的柴油机(已有小批量应用于160bar发动机的实例)。

氮化 强化机理：表层形成硬化层，圆角产生残余压应力。

强化效果：零件弯曲疲劳极限提高幅度，锻钢曲轴在大约30％~60％；球铁曲轴在大约20％~40％。

氮化属于一种整体表面处理工艺，因其能耗高、效率低、成本高、强化效果有限、对环境造成污染等缺点，将逐步被淘汰。

连杆

连杆的选材主要出发点是材料需具有疲劳强度，轻量化的特征。现今连杆材料技术有：

铸造连杆

球墨铸铁－QT700-2

可锻铸铁－GTS-65

锻造连杆

调质钢－

45、55，40MnB、40Cr、45Mn2、53CaS、42CrMo

非调质钢－有35MnVS、35MnVN、40MnV、48MnV，C70S6，粉末冶金连杆

连杆的制造工艺有粉末锻造和常规粉末烧结。粉末冶金连杆有技术经济性的优点。与锻钢连杆相比有较好的机械性能和重量精度，由于配粉时的精确称量及采用闭式模锻技术，零件重量误差很小，以致无需分级配重。尺寸精度也较好，尺寸公差可控制在普通连杆的1/5以内。除此之外，连杆的整体质量减轻10％以上，材料可节约40％，机加工工序减少约47％，能源消耗可节约50％，零件生产成本可降低10％。

上世纪八十年代初开始应用在日本丰田公司1981年建成粉锻连杆生产线，用于Camry轿车1.8L发动机。到本世纪初粉锻连杆生产已累计超过5亿支，目前广泛应用于轿车发动机。

连杆分离面断开工艺是利用低塑性材料在应力集中条件下的脆性断裂特性加工分离面的一种新工艺，利用断口的高度啮合特性定位，极大地简化了连杆结构，连杆加工也更加简单。

裂解工艺适用于铸造连杆、锻造连杆、粉冶连杆。连杆裂解工艺与传统加工方法相比，胀断技术优越性体现在：改善连杆结合面定位；使连杆由分体加工变为整体加工，取消杆、盖结合面的切削、拉削与磨削等工序；降低了螺栓孔的加工精度和加工成本；简化连杆及连杆螺栓结构；节省投资25%；减少刀具费用35%；节省能源40%；生产成本可降低15%~30%。

目前，连杆裂解工艺已应用于国外多个厂商，国内也已开发出胀断连杆品种，上海大众、一汽大众、东风本田、上海通用都已采用了胀断连杆技术。

裂解工艺的应用将在未来越来越广泛，粉末冶金连杆所占低比例将稳步增长，铝基复合材料连杆的研究开发力度将加大。

活塞

活塞的选材主要出发点是须有高温强度高，抗氧化、耐蚀，轻量化的特性。目前活塞材料技术采用：

铝合金＋表面处理，其中铸造铝合金应用在汽油机、中重型柴油机；锻造铝合金主要用于高级轿车及赛车发动机。

锻钢－调质钢、非调质钢，应用于重型柴油机。

钢－铝组合，应用于重型柴油机。

铸铁－灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁，在大、中缸径的中、低速柴油机中应用。

活塞顶部的处理方法主要有阳极氧化处理、镀铬、陶瓷喷镀、微弧氧化；活塞裙部的处理方法主要有镀锡、涂石墨、涂二硫化钼。

锻钢活塞的特点：

强度高－可承受最高的爆压达250bar。

强热稳定性，高刚度，长寿命－满足可靠性100万km。

尺寸紧凑－可以实现压缩高度仅为气缸直径的一半。

配缸间隙小－具有极好的导向性能。

重量与铝活塞接近。

整体锻钢活塞是重型柴油机未来的发展方向，铝基复合材料和碳基复合材料是活塞新材料。铝基复合材料是以铝合金为基体，添加了纤维、晶须、颗粒等增强材料而制成的一种金属复合材料，它具有单一材料所无法达到的综合性能。用于制造活塞整体或局部增强(燃烧室口边缘、环槽、销孔等部位)。它的优点是重量轻、动载荷小、耐磨性好，与基体合金相比其高温强度和抗热疲劳性能明显提高，并具有较低的线膨胀系数。碳纤维增强碳基复合材料的性能有：①热膨胀系数低(1~5×106/℃)，约是铝合金的1/10；②热导率高(150~180W/m·K)；③密度小(约为1.80g/cm3)，是陶瓷的1/2~1/3；④摩擦性能好(摩擦系数为0.2~0.3)，且具有自润滑作用；⑤热冲击性能优良；⑥最优异的高温性能。碳基复合材料活塞优点有：

①不但减轻了活塞的重量，而且因级联效应可减轻如连杆、曲轴、飞轮等零件的重量，由此可大大提高内燃机的热效率和机械效率。

②提高了活塞的使用温度，如活塞顶覆盖CVR硅基涂层，其使用温度可提高到1400℃。

③如果气缸套也用碳基复合材料制造时，气缸套与活塞之间的间隙很小，甚至无需活塞环和活塞裙，从而进一步地提高了内燃机的机械效率。

具有轻量化潜力的零件

汽车轻量化技术无论对传统燃油汽车还是新能源汽车，都是一项共性的基础技术，是一项涉及汽车产品设计、安全、材料、制造、回收再利用等领域的复杂系统工程。研究显示，乘用车的重量减轻10％，油耗将降低6％~8％。这只是轻量化汽车节能的一方面，此外，重量减轻还减少了原材料在生产过程中的能耗，节能的同时实现了减排。

论文-未来汽车的发展趋势 第6篇

作者: 温福聪

（重庆工贸职业技术学院 汽车与电子工程系 2017届汽车检测与维修3班）

摘要:本文从以下三方面简要介绍与未来汽车发展趋势有关的内容：

一、车身造型的未来发展趋势：气动最优化、个性化、人性化、虚拟化、全球化。

二、全球节能环保汽车技术的发展趋势。

三、安全技术发展趋势： 防抱死制动系统（ABS）、电子制动力分配、牵引力控制系统、电子稳定程序、预紧式安全带、智能安全气囊、乘员头颈保护系统、智能行人保护系统等。

关键词:汽车文化；未来汽车；发展趋势

第1章、车身造型的未来发展趋势

自1886年第一辆汽车诞生以来，汽车造型开始了其漫长的进化之路。依次经过了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼型汽车、楔形汽车、子弹头型汽车；进入21世纪后，从世界各大汽车博览会推出的多款新概念车看，造型更是 千奇百怪、更具个性化和特色。车身造型的未来发展趋势综合起来主要有以下：

1、气动最优化

一部汽车车身造型发展史，从某种意义上说就是一部不断追求具有最佳气 动造型的历史人们一直在努力研究能够减小气动阻力且气动稳定性好的车身造 型，今后这将仍是未来车造型追求的目标之一，但更主要的工作是在研究气动 行驶稳定性上。未来的气动造型最优应满足以下几点:(1)最佳气动性能的车身外形只能通过计算机辅助设计和部分实验得出;(2)车身所受的气动纵倾力矩和气动横摆力矩理论上为零;(3)车身所受的气动升力理论上为略小于零;

(4)减少气功阻力虽然不再是主要目标，但气动刚力系数不应大于0.2.2、个性化

车身气动最优化是否会导致未来汽车外形的雷同，从而失去个性化，其实汽车车身造型的发展过程己经揭示了这个问题的答案。在车身造型的历史发展时期，可能会由于追求气动造型的优化而使得某一种车型成为一个时期内的主 导车型，但决不是唯

一、就是同一主导车型，也由于气动特性非唯一评定指标 而形成不同风格，随着社会发展，社会意识和美学观念，造型过程中会起到越来 越大的作用，现代人对汽车式样个性化要求也会越来越高。不同层次不同行业、不同种群的审美意识也会大不相同。随着人类物质文化水平的提高和生活环境 的变化以及生活方式的多样化，作为大众化商品的轿车无疑将出现各式各样更新颖更奇特的新车型。

3、人性化

汽车是人的代行工具，与人在日常生活中息息相关，己形成独特的汽车文 化。“一堆冰冷的钢铁”是无法满足现代人精神和文明需要的。车身造型设计必须以人为本，体现人机协调，使用操作方便、舒适，使汽车适应人的各种生理和心理要求，从而提高工作效率、保障安全、维护健康。未来的车身造型设计将在车身外观设计、人机工程以及室内环境等方面更加注意人性化的发展。

4、虚拟化

随着虚拟现实技术在车身造型中应用，使得造型设计中可采用计算机模拟色彩、纹理、质感、背景、阴影及运用三维视觉效果生成虚拟汽车车身造型并实施漫游。通过仿真设备和虚幻环境的动态模型创造出人能够感知的虚拟现实，完全替代传统的实体模型和造型效果图的平面表述方式，甚至能做到未出实车而能体验实车的感觉，使车身造型技术发生了实质性的变革。

5、全球化

20世纪90年代以来，面对市场和用户对新技术扣新产品日益提高的要求，制造厂商必须在最短的时间内使产品更新换代，这就使得各公司不得不建立合作伙伴关系，以弥补资金和技术力量之不足，通过整合资源、优势互补以达事半功倍的效果。这样汽车造型设计就逐步摆脱国家和地域的束缚，日渐走向全球化。

第2章、全球节能环保汽车技术的发展趋势

能源和环境正在成为影响世界汽车产业发展的两大决定性因素。进入新世纪以来，以混合动力、燃料电池、先进柴油、醇类汽车等为代表的新能源汽车技术呈现出突飞猛进的发展态势。各国政府和各主要汽车厂商均不约而同地将新清洁环保汽车技术视为未来全球汽车产业竞争的制高点。

未来节能环保汽车技术应用前景的基本判断是，燃料电池技术是内燃机技术最好的替代物，代表了汽车未来的发展方向。但如果将发展燃料电池汽车的几个制约因素考虑进来，则会发现燃料电池汽车目前和今后一段时间尚不具备商业化的条件。最乐观的预测，以纯氢为燃料的燃料电池汽车的商业化生产至少还需15年以上的时间，即使在一定程度上实现了商业化，也会是以一种高成本的方式。

在环保意识不断高涨、油价涨多跌少、消费者追求高性价比的大形势下，融合了纯电动汽车和燃油汽车优点的混合动力汽车，较好地满足了汽车低排放、低油耗、高性价比的综合要求，较好地解决了汽车节能与环保问题，因而逐渐成为世界各大汽车生产企业开发的热点。中国能源比较紧缺，环境保护压力很大，而且大城市交通普遍拥堵，汽车必须频繁制动，混合动力车比较适合中国的国情，在中国市场的前景也被看好。但考虑到若干制约因素，特别是成本和价格因素，对尚属于发展中国家的中国来说，混合动力车在中国市场的成长还需要一个时期的培育。

柴油车由于有很好的节油效果，成本和价格也比较适中，在国际上是已经大规模商业化的成熟技术，国内的产业基础也比较好。因此在混合动力汽车和燃料电池汽车无法大规模商业化之前，柴油车将是实现中国汽车节能非常现实的技术选择。即使将来混合动力汽车和燃料电池汽车进入商业化阶段，柴油车仍是中国实现汽车节能的重要途径。

总之，在今后的国内外汽车市场上，纯电动汽车由于造价高、能量低、重量大、体积大、续行里程短、还需要建设地面充电检测设施等缺点，其适用范围十分有限；先进柴油汽车将是混合动力和燃料电池汽车取得优势地位之前的过渡时期的佼佼者，近、中期有很大的增长空间，但并不是最理想的长远解决方案；混合动力汽车将在未来15年左右的时间内逐步呈现出较强的发展势头，但其增长过程将是缓慢而曲折的；燃料电池汽车代表着未来汽车新能源技术的发展方向，但受多种因素影响，15年内难以完全商业化。

第3章、安全技术

汽车安全技术分为主动安全技术和被动安全技术。

1、主动安全技术

主动安全技术用于提高汽车回避事故的能力，如防抱死制动系统（ABS）、电子制动力分配（EBD）系统、加速防滑调节（ASR）系统、电子稳定程序（ESP）系统等。

1.1防抱死制动系统（ABS）

安装ABS就能解决制动时车轮抱死的问题。ABS装置能够使车轮始终维持在有微弱滑移的滚动状态下制动，而不会抱死，达到提高制动效能的目的。德国Bosch公司在1978年成功地开发出世界上首套ABS系统。据统计，2004年欧盟生产的新车ABS装备率已达85％，而欧洲汽车生产协会保证2004年7月起生产的新车100％装备ABS系统。2004年中国生产的新车ABS系统装备率也达到了66％，可以预计在不久的将来，中国生产的新车ABS装备率也将提高到100％。

1.2电子制动力分配

电子制动力分配（electronic braking distribution，简称EBD）系统EBD系统能够根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS提高制动稳定性。EBD系统用高速计算机在汽车制动的瞬间，分别对4只轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出不同的摩擦力数值，使4只轮胎的制动装置根据不同的情况用不同的方式和力量制动，并在运动中不断高速调整，从而保证车辆的平稳、安全。国内一汽大众奥迪A6、广本奥德赛、海南普利马、神龙毕加索、南京派力奥等车都配有EBD系统。

1.3牵引力控制系统

牵引力控制系统（traction control system，简称TCS）汽车行驶时，驱动力主要取决于发动机的转矩，但又受到驱动轮附着力的限制，而附着力的大小又取决于路面的附着系数。对于雨雪、湿滑的路面，发动机过大的输出转矩将会引起驱动轮打滑，从而破坏了车辆的行驶稳定性而引发不安全因素。同样，汽车起步、加速也容易出现驱动轮打滑的现象，转矩再大也发挥不了作用。而制动时，总希望汽车驱动轮能同步地切断动力，以便缩短制动距离。为了实现上述要求，一些中高档轿车，如别克君威、奥迪A6等，已配备了牵引力控制系统，又称为加速防滑调节（accelerate slip regulation，简称ASR）系统。TCS是在ABS基础上发展而成的，它遵循车轮的滑转率介于10％～30％之间时，车轮的附着力最大这一原则进行设计。TCS与ABS相辅相成，从而使轿车能发挥更优异的性能。

1.4电子稳定程序

电子稳定程序（electronic stability program，简称ESP）ESP是在ABS和TCS的基础上，增加汽车转向行驶时横向摆动的角速度传感器，通过ECU控制内外侧车轮、前后车轮的驱动力和制动力，确保汽车行驶的横向动力学稳定状态如图所示。ESP系统按照每秒25次的频率检测驾驶员的行驶意图和车辆的实际行驶情况。如果发现有紧急情况，它迅速反应，通过液压调节器，调节每个车轮的制动压力，如有可能，还会干预发动机和传动系统。ESP能降低车辆侧滑的危险，从而降低事故的发生。2004年，中国新车的ESP系统装备率还只有3％，而同期，欧盟地区的新车ESP装备率已达35％，美国达到11％，日本也达到了7％。随着人们对车辆安全性的要求日益提高，相信ESP将如同ABS系统一样，成为车辆的标准装备。过多转向条件下的ESP功能

2、被动安全技术

被动安全技术是减轻事故发生后对人体的伤害，如在车体内部采用侧门防撞杆、安全玻璃、预紧式安全带、智能安全气囊、乘员头颈保护系统等以减少对乘员的伤害。此外，人们越来越关注车外行人的安全保护，如在相对柔软的车前部以及发动机与护罩间留有足够的变形空间，以减轻碰撞伤害程度，甚至采用智能行人保护系统。

2.1预紧式安全带

预紧式安全带也称预缩式安全带。这种安全带的特点是当汽车发生碰撞事故的一瞬间，乘员尚未向前移动时它会首先拉紧织带，立即将乘员紧紧地绑在座椅上，然后锁止织带防止乘员身体前倾，有效保护乘员的安全。预紧式卷收器的控制装置分为两种，一种是电子控制装置，这种预紧式安全带通常与辅助安全气囊组合使用（见只能安全气囊图）；另一种是机械控制装置，由传感器检测到汽车加速度的不正常变化，控制装置激发预拉紧装置工作，这种预紧式安全带可以单独使用。由于预紧式安全带是靠急速回拉的方式保护乘员，里面装置有气体引发剂和气体发生剂，因此在使用中要注意它与普通安全带的不同之处。它有一定的使用时间，有效期满必须更换；预紧式安全带只允许安装在为其设计和制造的汽车上，不允许随意改装在其他汽车上；上车要佩戴预紧式安全带，如果未佩戴预紧式安全带，一旦汽车发生碰撞不但不受到安全带的保护，反而会因安全带产生误回拉动作而增加自己受伤的可能性。

2.2智能安全气囊

安全气囊的工作原理是：当汽车前部遭受一定力量的撞击后，安全系统就会引发某种类似小剂量炸药爆炸的化学反应，隐藏在方向盘内的安全气囊就在瞬间充气弹出，在车内人员的身体由于惯性作用向前冲撞即将撞上车上设备之前起到铺垫作用，以减轻身体所受到的撞击力。由于在事故发生的一瞬间必须完成铺垫功能，因此气曩必须以极快的速度弹出。据技术人员计算，安全气囊弹出的瞬间时速高达40km左右。这样也就带来一些问题，诸如身材较小的驾驶员，由于身体比较靠近方向盘，若是车速不是特别快时发生事故，这类人员很容易被迅速弹出的气囊击伤，而并不是由于事故本身而受伤，以致产主了安全气囊是否真正安全的争论。智能安全气囊就是在普通型的基础上增加传感器，以探测出座椅上的乘员是儿童还是成年人，他们系好的安全带以及所处的位置是怎样的高度。通过采集这些数据，由电子计算机软件分析和处理控制安全气囊的膨胀，使其发挥最佳作用，避免安全气囊出现无必要的膨胀，从而极大地提高其安全作用（如图所示）。智能安全气囊比普通型主要多了2个核心元件，即传感器及其与之配套的计算机软件。

2.3乘员头颈保护系统

乘员头颈保护系统（Whiplash Protection System，简称WHIPS）一般设置于前排座椅。当轿车受到后部的撞击时，头颈保护系统会迅速充气膨胀起来，其整个靠背都会随乘坐者一起后倾，乘坐者的整个背部和靠背安稳地贴近在一起，靠背则会后倾最大限度地降低头部向后甩的力量，座椅的椅背和头枕会向后水平移动，使身体的上部和头部得到轻柔、均衡地支撑与保护，以减轻脊椎以及颈部所承受的冲击力，并防止头部向后甩所带来的伤害（如图所示）瑞典沃尔沃汽车公司于1998年首次推出WHIPS头颈保护系统，作为标准配置安装在当时推出的volvo S80型汽车内。2000年以后，所有型号的沃尔沃汽车把WHIPS系统列为前排座椅上的标准配置。2.4智能行人保护系统