1、. 汽车的发展及新技术的应用汽车工业代表着一个国家的工业化程度。从发达国家的情况看，汽车工业占整个国民经济的比重在 10%20%,而我国 2005 年汽车产业仅占 GDP 的 2%. 2009 年中国国产汽车产销分别为 1379.10 万辆和 1364.48 万辆，首次成为世界汽车产销第一大国。然而无论从车辆研发、技术革新等各个方面都与强国差距甚远。汽车对国民经济影响巨大。汽车工业在国民经济中具有不可动摇的地位。汽车工业的发展将有力地带动交通、能源、冶金、制造、化工、电子等一大批相关产业的发展。在德国，大约 1/7 的就业岗位和 1/4 的税收收入来源于汽车工业和相关行业。中国汽车产业和上下游
2、产业加在一起，每年产值超过了 4 万亿人民币，从业人员超过了 3000 万。而美国 9个工人中就有 1 人与汽车制造、驾驶或者维修有关，我国十大支柱产业中汽车产业列第二位。汽车正在改变着人们的生活方式和消费理念。汽车改变了人们的生活方式和生活节奏。使人们脱离了对公共交通工具的依赖，更自主地把握时间，生活更加便捷与舒适，提升了生活品质。在汽车出现以前，人们尝试利用机械作为动力来驱动运输工具。1765 年，英国人瓦特发明了蒸汽机，工业时代正式到来。1769 年，法国陆军工程师古诺发明了一台蒸汽汽车。1865 年，英国颁布了世界上第一部机动车安全法规红旗法。1866 年，德国工程师奥托成功研制出在动
3、力史上有划时代意义的“活塞式四冲程奥托内燃机” ，他的发明是继蒸汽机出现之后，对人类的又一巨大贡献，为汽车的发明解决了最关键的技术难题，为汽车的诞生奠定了坚实的基础。1885 年，德国人卡尔.本茨用一台两冲程单缸 0.9 马力汽油机研制成第一辆三轮机动车，这被公认为世界上的第一辆现代汽车。此车具备了现代汽车的 一些基本特点：火花点火、水冷循环、钢管车架、弹簧悬架、后轮驱动、前轮转向和制动手柄。与此同时，德国人戴姆勒与迈巴赫合作，在 1886 年研制成世界上第一辆汽油发动机驱动的四轮汽车。人们把1886 年作为汽车元年，本茨和戴姆勒则被尊为汽车工业的鼻祖。1926 年 6 月 29 日，戴姆勒和
4、本茨的公司合并成戴姆勒奔驰汽车公司，所生产的汽车都命名为梅赛德斯奔驰。1891 年，法国人勒伐索使汽车的设计脱离马车的设计，奠定了现代汽车的设计雏形，揭开了汽车时代的序幕。本哈德又加装了风挡玻璃，设计了后厢和车篷。(现在“标致”的前身） 。1999 年， “世纪之车”评选委员会宣布，福特 T 型车当选为“世纪之车” （25 名为，路虎的 MINI,雪铁龙的 DS19，大众的甲壳虫，保时捷 911） 。1933 年希特勒要求大众公司生产一种大众化汽车，保时捷博士便设计了一种外形类似甲壳虫的汽车，由于二战的原因，直到 1949 年才真正批量生产并畅销世界各地。 1972 年 2 月 17 日，第
5、15，007，034 辆甲壳虫出厂，打破了福特公司 T 型车保持的生产纪录。 1973 年成为全球销量最高的汽车。1978 年 1 月 19 日，德国本土生产的最后 1 辆甲壳虫汽车在 Emden 下线。 1981 年 5 月 15日，第 2000 万辆甲壳虫汽车。在百余年的汽车发展史中世界汽车业经历了三次巨大变革。第一次变革:美国福特汽车公司推出 T 型汽车，发明了汽车装配流水线，使世界汽车工业的发展从欧洲转向美国第二次变革：欧洲通过多品种的生产方式，打破了美国汽车公司在世界车坛的长期垄断地位，使世界汽车工业的发展从美国又转回欧洲。第三次变革：日本通过完善生产管理体系形成精益的生产方式，全力
6、发展物美价廉的经济型轿车，日本成了世界第三个汽车工业发展中心，使世界汽车工业的发展从欧洲转到日本。20 世纪末期，世界各大汽车厂商为抵御市场风险，扩大市场占有率，纷纷采用强强联合的方式进行横向的并购重组。进入 21 世纪，为占领未来的汽车市场，许多公司把各种先进的新技术、新设备、新材料广泛应用于汽车工业中，在这种市场背景下，企业也开始给予越来越多的关注汽车燃油经济性，事实上，有一些车企已经开始将汽车燃油经济性作为自己研发的主要方向了。1.目前有以下几种技术：一、稀薄燃烧技术所谓稀薄燃烧，是指通过提高发动机内混合气的空燃比，让混合气在空燃比大于理论空燃比数值的状态下燃烧。说得直白一些，就是让很少
7、的汽油在很稀的混合状态下燃烧。我们知道，理论空燃比是发动机的一个基本参数，普通发动机是不能随便改变空燃比的，那如果要让发动机实现稀薄燃烧，就必须具备两个条件：首先，稀薄燃烧技术需要很强的点火能量。这一点很好理解，混合气里面汽油的比例小了，混合气被点燃就需要更大的能量。其次，稀薄燃烧技术需要空气能跟汽油充分混合。汽油在混合气中的比例减小了，对于空气与燃油的混合要求就更高了。如果燃油不能与空气充分混合，当火花塞点火的时候，遇到混合不均匀的混合气中汽油更少的部分，点火将更加困难。2、缸内直喷技术发动机根据发动机负荷工况，基本上可以自动选择两种运行模式。在低负荷时为分层稀薄燃烧，在高负荷时则为均质燃烧
8、。在低负荷时（分层稀薄燃烧） ，油门为半开状态，燃油系统在发动机压缩冲程喷注燃油，特别的活塞顶设计使吸入的空气和喷入的燃油形成滚流，仅在火花塞周围形成达到理论空燃比的足以燃烧的空燃混合气，来引燃整个燃烧室内的混合气；而在燃烧室的其他地方则为富含空气的高空燃比混合气，所以形成稀薄燃烧。在全负荷时（均质燃烧） ，根据吸入空气量精确控制地燃油的喷注量，燃油与空气同步注入汽缸并充分雾化混合，使符合理论空燃比的混合气均匀地充满燃烧室，即，形成匀质燃烧，充分的燃烧使发动机动力得到淋漓尽致的发挥。而燃油的蒸发又使混合气降温去除了爆震的产生。也就是说在均匀燃烧情况下，在获得高动力输出和扭矩的同时付出了较低的燃
9、油消耗。3、电动力技术这个就是纯粹的用电池驱动发动机了，一般用的都是锂电池，但是由于锂离子电池化学的特性，几十分钟内的快充往往只能充到电能的 50左右。如果试图实现在高速上行驶，意味着每隔一段距离便须进站充电。 “还没有充几次电，电池就坏了。 ”在快充 15 分钟的条件下，电池受损非常严重。可以说，电池技术的不够成熟，将使充电站发展受相当程度的制约。真正实现“零”排放、 “零”耗油的全电动汽车时代，还有很长的路要走。随着能源问题的紧迫和对环境保护要求的不断提高,汽车能源动力技术的发展已经呈现了多重混合化的特点,主要表现在内燃发动机混合化、动力传动系统混合化和燃料电池系统混合化 3 个方面。在内
10、燃机子系统范围内,先进内燃机技术的发展在燃料、燃烧方式和输出功率上呈现了混合化特征。内燃机的混合化是连接现有汽车节能环保技术与新能源汽车技术之间的桥梁。燃料电池作为未来汽车发展的方向之一受到各国政府和各大汽车制造厂商的极大重视,纯燃料电池动力系统存在价格昂贵、使用寿命短等缺点,混合动力系统则可以有效改善这两方面性能。2 . 汽车能源动力的多重混合化1.1 内燃发动机混合化(1) 燃料供应的混合 常规汽油柴油与代用燃料混合。以常规汽油柴油为主, 将各种代用燃料,包括醇醚燃料与汽油柴油掺混并进行适当设计将会成为主流燃料技术。(2) 燃烧方式的混合 汽油机均质充气与柴油机压燃点燃混合。以燃料混合技术
11、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。配合可控气门技术实现 Miller 循环、Atkinson 循环等先进热力学循环,进一步提高发动机循环效率。(3) 输出功率的混合 内燃机与电机功率的混合。通过利用新型集成化大功率集成启动发电机( ISG)与新型电源系统技术对发动机工作状态进行优化,从而进一步提高燃油经济型和减少污染物排放。这既是内燃机电控技术的扩展和深化,也是复杂混合动力传动系统的基础模块技术。1.2 动力传动系统混合化通过在传动系统中加入机械能电能转换装置(电动机/ 发电机) ,机械能被转换为电能进行储存或传送,并通过驱动电动机将
12、电能转换为机械能驱动车辆行驶。与机械传动相比,电传动系统使用电缆替代了传动轴。通过行星齿轮等动力分配装置不仅可以实现动力在电传动与机械传动间的灵活分配, 还可以控制机械系统转速从而实现电子无极变速( eCVT)功能。1.3 燃料电池系统混合化燃料电池系统中辅助动力设备可以是蓄电池或超级电容,根据不同的匹配关系,可以有如下 3 种混合动力构型。(1) 燃料电池+蓄电池 两者输出电压范围不同,需要增加直流直流变换器(DC-DC)来实现电压匹配。根据 DCDC 所在的位置不同,可以细分为能量混合型和功率混合型。能量混合型中的蓄电池直接连在动力系统总线上,燃料电池则通过 DC-DC 与总线电压匹配。此
13、构型中燃料电池输出功率比较平稳。功率混合型中的燃料电池直接连在总线上,此构型中燃料电池输出功率变化较大。(2) 燃料电池+超级电容 超级电容具备非常优秀的瞬间充放电能力,可以提供加速时的过载功率,也可以吸收制动能量回收功率。但其能量密度不大,这种构型需要燃料电池的额定功率较大。(3) 燃料电池+蓄电池+ 超级电容 燃料电池和蓄电池提供系统持续运行所需要的平均功率,超级电容和蓄电池提供系统加速时的过载功率并吸收制动能量回收功率,但系统结构复杂、成本增加并有可靠性下降的问题。3 . 混合动力发展趋势混合动力技术将伴随市场的成熟和大众接受程度的提高不断得到发展,从而成为车辆动力系统的主导技术。其发展
14、过程将呈现功能模块化和多能源平台化两大发展趋势。功能模块化趋势：根据车辆对成本敏感、系统布置紧凑等特点,动力系统的混合化应从部件层次以模块的形式逐步实现。通过电机与部件的紧密结合,构成混合动力模块,通过部件模块的混合化逐渐实现整车动力系统的混合动力化。(1) 微混合动力发动机 通过结合并联构型 中的 BSG 技术使发动机具备自动启停、高效率发电等功能。系统成本低,结果简单。(2) 轻混合动力发动机 使用并联构型 中的 ISG 技术,加大混合比。从微混合过渡到轻混合,增大混合动力效果。(3) 深混合动力传动系统 使用并联构型 、构型中的 DCT (双离合器变速器)等基于变速器的混合动力技术,在变
15、速器中加入功率较大的电机,构成混合动力变速器。再将此混合动力变速器和前述混合动力发动机结合,构成混联混合动力系统。可灵活实现纯电驱动、纯内燃机驱动和混合驱动 3 种车辆工作模式。(4) 全混合动力系统 车辆将完全由电驱动 ,在串联混合动力平台上最大可能地对车辆经济性、动力性和排放进行优化。4. 结论对于上述 3 种混合化,其能量混合构型是一个共性问题。基于串联、并联和混联的 3种基本构型,决定了混合动力系统的功能、性能和平台扩展能力。混合动力技术伴随市场的成熟和大众接受程度的提高将呈现功能模块化和多能源平台化的发展趋势,最终实现汽车能源技术的油电( 汽油、柴油、酒精等) 、气电(天然气等) 、
16、电电( Plug-in 电网电能等) 多能源一体化。在不缩减汽车的动力的情况下，我想混合动力技术是目前最有效的既节能又不保的方案。对此，我也看到了有风力发电给汽车供电的发展前景，不过这项技术还没成熟，有太多的阻碍，风力发电对风能的控制比较困难，如果能很好的控制风能，那么想想，高速行驶的汽车风力是很大的，这将会是一个一边充电，一边放电的循环系统，真正实现了零排放而且还不用花钱买电给汽车充电！这是一个多么美好的理想境界，但是大家也都知道，仅凭电池给汽车驱动，那个驱动力是限的，所以从性能方面来讲，大部分用户仍希望有强大的驱动力来驱动汽车，比如当汽车上坡，盘山，越野的时候，仅靠电池供电是远远不够的！不
17、管是太阳能，风能，混合动力，都需要依靠畜电池供电，只有用使用电池才能迎合现在的节能，减排，可持续发展政策。然尔还是需要强大的动力驱动才能满足用户的需求。未来在汽车动力的发展趋势，依我看燃油动力还是不能缺少的，但电力驱动也不能缺少，这个可以为我们节约很多能源，所以混合动力系统仍然是目前最有效的汽车动力解决方案。持续增长的汽车消费、稳步增长的石油消费和日益严峻的环保压力;迫使未来汽车向节能化发展。纯电动车、混合动力汽车以及燃料电池汽车将是超低排放的长期有效解决方案。三者相比较而言:混合动力汽车技术较为成熟、市场规模正在逐渐扩大,是目前解决我国汽车环保最为有效的方法之一。从长远来看,纯电动车、燃料电池汽车将是解决汽车环保的最终解决方案。但是由于其价格过于昂贵、技术尚未完全成熟以及缺乏相应配套设施等因素的限制,目前还未大规模商业化生产。混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车,三者将是未来环保汽车的主体。
