解析现代汽车的五新.doc

解析现代汽车的“五新” 摘 要：现在的中外名车很多，这些爱车不但样子好、力量大、速度快、坐着还舒服。到底是什么因素使这些汽车这么酷-靠的是科学技术。关键词：要使汽车动力性、经济性及舒适性得以提高，必须有“五新”。 海南是全国最大的经济特区，她不但风景美，在汽车研究制造试验等诸方面也排在全国的前面。坐落在琼海的中国海南汽车研究所，海南汽车试验基地无论从占地面积、规格、设施、科技含量均属全国第一。历史悠久负有盛名的，海南汽车试验场因地跨热带，海洋性气候明显，特别是以整车防锈蚀试验被国外的汽车巨头看好，纷纷踏至而来。我有幸身临其境，对汽车“五新”感受颇深，仅编撰此文，以飨读者，嘉惠后学，贡献社会。 所谓“五新”即汽车的“新技术”“新材料”“新代用燃料”“新结构”和“新工艺”。一、 新技术 首先是以汽车电子技术为主体，而扩及到其它领域中的新型技术。 在50年代，汽车最初采用电子装置就是收音机。 在60年代，汽车开始使用晶体管整流的交流发电机及晶体管电压调节器。 在70年代，微机控制技术在汽车上的应用得到了迅速的发展。 特别是90年代以来，电子技术在汽车上的应用就越来越普遍了，从发动机到底盘各总成以及车身附属装置，几乎都采用了不同程度的新型电子技术，而且发展速度非常快。轿车的电子化程度已成为其档次高低和现代化程度的重要标志之一。 传统汽车的汽油发动机，是通过化油器来完成汽油和空气的混合，再进入气缸进行工作的。随着社会的进步，科学技术的发展。化油器无论在发动机的动力性、经济性、以及排放指标等方面都已达不到技术要求。于是一种新技术-电子控制燃油喷射装置（EFI）产生了。电子喷射装置是以电控单元（ECU）为控制中心，利用安装在发动机不同部位上的各种传感器，测出发动机的工作参数，按照汽车制造厂在电控单元中设定的控制程序，通过控制喷油器，精确地控制喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气，从而使发动机获得良好的燃料经济性和排放性，同时也大大地提高了汽车的使用性。电子点火系也是新技术的一个标志。第一代电子点火系，保留了真空、离心点火提前装置及分火头式配电装置，用点火信号传感器取代了传统点火系中的断点触点，增加了一个电子点火模块。由于取消了断电触点，习惯称“无触点电子点火系”。第二代电子点火系，在无触点点火系的基础上，保留分火头配电装置，用无运动关系的电子控制单元（ECU）取代了离心、真空点火提前装置，在电子控制单元中贮存了发动机任意工况下的最佳点火提前角数据，故称“无机械提前电子点火系”，也称“数字式电子点火系”。第三代电子点火系，在无机械提前装置基础上，取消分火头式配电装置，直接用数个点火线圈或二极管分配高压电控制火花塞跳火，这种电子点火系称“无机械配电器点火系”或“电子配电点火系 中央门锁和防盗装置 所有车门门锁包括行李舱盖锁，可以通过驾驶员侧车门钥匙和锁钮同时关闭和开启，有集中控制汽车门锁的功能。除中央控制装置外，乘客仍可利用各自车门的锁钮控制门锁的开闭。有的车型中央门锁设置有速度传感器，当车速达到设定之后，中央门锁自动关闭。 二、新材料 1、新金属材料 、形状记忆合金（）具有形状记忆特性和超弹效应，即使发生万分之几的微观属性变形，只需除去外力或稍稍加热，就可以使其恢复到变形前的形状，就像有记忆能力似的。它应用于自动控制，如水箱恒温器、散热器的百叶箱、化油器自动阀门等自动控制设备中。、纳米材料，利用纳米材料制成的纳米材料电池，具有体积小，能量大，自放电少，存储时间长等优点。在实践中得到广泛应用。、硅铝合金，它具有良好的铸造性能，力学性能和耐蚀性，在一定温度下线膨胀系数较小，硬度、强度较高，广泛用于制造发动机活塞、风扇、离合器壳体、气缸盖等部件。、特殊黄铜，即在铜中加了铝、硅、锡等，可提高该合金的强度、耐磨性、耐腐蚀性。主要用于化油器配置针、化油器本体、进气阀、转向节衬套、行星齿轮等。2、非合金材料 除金属外，汽车非合金材料也有了很大的发展，对汽车的性能也产生了巨大的影响，下面为几种非合金新材料。A、 工程陶瓷 优点：1、 耐热性好，相当于最高级耐热合金的强度。2、 耐腐蚀性好。3、 热膨胀系数小，热变形小。4、 硬度好，耐磨性好。5、 相对密度小。6、 承受负荷时变型小，无塑性变形。 缺点: 其缺点是较脆，成型加工困难。 应用： 适用于活塞、活塞环、气缸套、气门座等零件。 B、 功能性陶瓷 用于汽车控制传感组件，如排气温度和冷却水温度传感 器等。C、 轿车用微孔聚氮酯减震缓冲块 具有重量较轻、噪音小、抗氧化腐蚀性能好等诸多优点，已逐渐被采用。现在奥迪、桑塔纳、捷达、富康、赛欧等车已经采用该材料制成的缓冲块。D、 空气弹簧 在电子控制的悬架系统中，空气弹簧将取代传统的螺旋弹簧。空气弹簧能改善汽车的乘坐舒适性，使前轮和后轮符合自动分配。为调解汽车高度，使之方便运送或拖拉重物，可装空气减震器，减震器内空气压力的大小决定了汽车的高度。减震器内空气压力可用外部空气或汽车空压机来改变。空气弹簧重量轻，有一定的刚度，缓冲作用好，在今后的汽车上将逐渐被采用。 三、代用燃料1、 气体燃料 有天然气、石油气、氢气等。天然气和石油气丰富的地区可以采用此两者为燃料。氢气是一种即清洁又节能的理想气体，将来汽车燃料将向氢气发展。2、 乙醇及车用乙醇汽油 我国早在2002年就完成对车用乙醇汽油的可行性研究。结果表明：燃料已醇作为汽车燃料具有辛烷值高，抗爆性能好，含氧量高，降低尾气排放等优越性。但对有的汽车金属部件容易产生腐蚀，对一些汽车橡胶件容易产生溶涨，车用乙醇汽油在储运和销售过程中易吸水产生相分离等缺点，但以上负面影响经技术攻关，现已被克服。至2006年，我国的河南、黑龙江、吉林、辽宁、江苏、河北、山东、湖北等九省逐步用乙醇汽油代替无铅汽油。我国生产已醇102万吨/年，按1/9（体积比）的比例加入汽油中，乙醇汽油的产量将达到1020万吨/年，目前我国的汽油量在4500万吨/年左右。换言之，至2015年乙醇汽油将占全国汽油总量的1/4。 随着油价的不断上涨，世界能源的日益危机，除我国之外还有澳大利亚、英国、印度、日本、南非等国纷纷对乙醇汽油表示出浓厚的兴趣。目前，美国制造乙醇汽油的原料以玉米为主，巴西则以甘蔗为原料，巴西每年有32万台新车使用乙醇汽油，占全国总量的40%，节约费用是纯汽油燃料的35%，提供56万个间接就业机会，减少二氧化碳排放量6500万吨。四、新结构1、 汽车防滑控制系统（ABS、ASR）汽车防滑控制系统包括制动防抱死系统（ABS）和驱动防滑转系统（ASR）。制动防抱死系统在制动过程中防止被控车轮发生抱死；驱动防滑转系统在驱动过程中防止驱动车轮发生驱动滑转。其作用都是将被控车轮的滑动率控制在峰值附着系数滑动率的附近范围内，使被控车轮获得尽可能大的纵向附着力和较大的横向附着力。 2、 电控安全气囊系统（SRS）汽车在行驶过程中发生碰撞时，首先由传感器接收到碰撞信号，只要信号达到规定的强度，传感器即产生动作，并向电子控制器发出信号，若达到气囊展开的条件，则由驱动电路向气囊组建中的气体发生器送去启动信号。气体发生器接到信号后引燃气体发生剂，产生大量气体经过滤、冷却后进入气囊，使气囊在极短的时间内突破衬垫迅速展开，在驾驶员和乘员的前部形成弹性气垫，及时泄漏、收缩、吸收冲击能量，从而有效地保护人体头部和胸部，使之免于伤害或减轻伤害程度。 3、电子巡航控制系统（CCS）汽车巡航控制系统英文CruiseControlSysterm，缩写为CCS。根据其特点，巡航控制系统也称为巡航行驶装置、速度控制系统、自动驾驶系统等。汽车巡航控制系统可以使汽车工作在发动机有利转速范围内，减轻驾驶员的驾驶操纵劳动强度，提高驾驶舒适性的汽车自动行驶装置。其作用是按驾驶员所要求的速度闭合开关之后，不用踩油门踏板也可以自动地保持车速，使车辆以固定的速度行驶。 4、 VTEC可变配气正时及气门升程电子控制系统 采用以上机构可以解决低转速转矩、高转速动力、排放和全范围燃油经济性的平衡问题。发动机后支座控制系统的主要作用是减少发动机在怠速工况下的震动。VTEC英文全文为“VariableValveTiming andValve Lift Eleetronic Control”，中文名称为“可变气门正时和气门升程电子控制”。此技术解决了高转速动力、低转速转矩及全范围的燃油经济性问题，具有高功率输出、低油耗、低排放以及良好的怠速稳定性等优点。在低速工况时，主进气凸轮的升程较大，主进气门的升程也较大；而次进气门则较小。因此，由于主次进气门升程的巨大差异，可以在燃烧时形成涡流效应，以提高燃烧效率以及改善燃烧的稳定性。在高速工况时，通过增大进气门的升程和开启持续时间来增大进气量，已获得高的功率输出。此外，VTEC技术也可以改善发动机的排放指标，以达到环保的目的。 5、 汽车导航装置汽车导航装置又称汽车导向行驶装置（APS），它通过设置在汽车内的显示器显示地图、汽车位置、运动轨迹、目的方向和距离等，从而为引导汽车行驶提供大量的信息。该系统还能将以汽车行驶方向为主的交通流信息等反映到显示屏幕的移动地图上，为车辆继续行驶指示最佳路线，从而达到指导车辆行驶的目的。a、 全球定位系统（GPS）确定汽车在地球上的确切方位。GPS系统在地球上空六条轨道上，等间隔地配置了24颗卫星，在地球上的任何地方都能同时收到至少4颗卫星发出的信号，导航电控单元根据该信号便可计算出汽车在地球坐标系统中的位置。B、方向传感器 它用来测定汽车的方位，是一种能固定指向一方位的装置（或称罗盘）。当汽车转弯时，通过方向传感器能测出转角，与汽车速度传感器相配合，既可测出汽车的运动轨迹。C、地面无线电固定导航台装置 是利用道路信标进行导航定位的。信号机安装在交叉路口，发射机沿着道路布设，在城市相隔2000米设置一个（装在路灯杆上），在郊外相隔10000米设置一个。当汽车到达时，车内导航接收系统根据接收到的信号，便可确定汽车所在的位置。驾驶员驾车时，利用车内的显示器可在屏幕上观察到汽车所在地区的地图和汽车在任意时刻的位置。美国和日本等国家已经开始使用汽车导航装置。日本已在全国各地普遍使用汽车导航装置，并建造收集、发射路况信息的专用无线电导航台。汽车驾驶员通过导航台可迅速了解各种交通信息。在美国，汽车导航装置已产品化可直接装在轿车上供用户使用。 6、 电控液力自动变速器（EAT）它是利用计算机控制技术， 而实现自动换档的新型液力自动变速器。主要通过各种传感器，将发动机转速、水温、车速、节气门开度以及自动变速器液压油的温度等参数转变为电信号，并输入电控单元。ECU根据这些电信号，按照设定的换档规律，向换档电磁阀、油压电磁阀等发出控制指令，换档电磁阀和油压电磁阀再将电控单元的指令转变为液压控制信号，然后阀板中的各个控制阀再根据这些液压信号，控制换档执行机构元件（离合器和制动器）的动作，从而完成自动换档的全过程。 五、新工艺1、刷镀 ，又称涂镀，是近几十年发展起来的零件修复工艺，它是利用电化学的原理，在金属表面局部有选择地快速沉积金属镀层，以达到恢复零件表面性能的目的。刷镀的基本原理： 将接在电源正极的刷镀笔周期性的锓蘸或浇注专用刷镀液与接在电源负极的工件表面接触并相对运动。镀液中的金属离子在电场力的作用下向工件表面迁移，不断还原并沉积在工件表面而形成镀层。随着时间的延长和通电量的增加，镀层逐渐增厚，直至达到需要的厚度， 刷镀的特点 a、刷镀在低温下进行，基体金属性质几乎不受影响，热处理效果不会改变。镀层具有良好的力学和化学性能，它与基体金属结合强度，高于常规的槽镀和金属喷涂。 b、由于不需要槽镀，所以工艺适用范围大，工件尺寸不受限制，可以现场刷镀，设备简单，操作安全，对环境污染小。 C、在大电流密度及高离子浓度下，仍能获得均匀、致密的镀层。沉淀速度快、耗电少、成本低，一台设备可镀多种金属和合金，同一零件又可获得不同程度的镀层，镀层的厚度可控制在正负0.01，适用于精密零件。 d、刷镀适用于局部修复，一次只能修复一个零件。对大面积和大批零件的修复不如槽镀。2、喷涂以某种热源将粉末或线状材料加热到融化或熔融状态后，用高压、高速气流将其雾化成细小颗粒并喷射到经过准备的零件表面上，以形成一层覆盖层的过程，称为喷涂。喷涂可以喷金属或非金属，生产中多为金属材料，通常称为金属喷涂。金属喷涂的主要方法有氧-乙炔火焰粉末喷涂、氧-乙炔火焰线材喷涂、电弧喷涂、离子喷涂等。金属喷涂是近年来发展较快的新技术，被国家列入重点项目，金属喷涂主要用于填补铸件的裂纹、制造和修复减磨材料以及轴瓦等。 3、零件的表面改进技术 零件的表面变形强化是零件的一种典型的表面的改进技术，它是利用金属的塑性变形特点，在外力作用下使金属组织结构改变，而又不破坏金属整体的加工方法。表面变形强化的原理，是预先用外力使金属表面产生塑性变形，在零件表面预加一定的压应力，以抵消工作时，再交变应力作用下，产生拉应力的作用。表面变形强化的主要方法有射丸、滚压、挤压等几种形式。a、射丸表面强化 射丸有喷丸和抛丸两种形式，喷丸是用400-500KPa压力的压缩空气，将小铁丸高速的喷向零件表面。抛丸是用旋转的圆盘将小铁丸抛向零件表面。喷丸适合于单件或小批量生产，多用于零件的内孔、圆角、键槽的局部强化。抛丸适合于大量的自动化生产。曲轴上的曲柄圆角、连杆、气门弹簧、片状钢板弹簧、半轴等都可以采用射丸法强化，以延长它们的使用寿命。b、滚压强化 滚压是用很硬的磙子对零件表