低碳、环保、安全是引领近中期汽车技术发展的三大主题——未来5～10年主流汽车技术及流行趋势预测

低碳、环保、安全是引领近中期汽车技术发展的三大主题——未来5～10年主流汽车技术及流行趋势预测 低碳、环保、安全是引领近中期汽车技术发展的三大主题——未来5,10年主流汽车技 术及流行趋势预测 4汽车业界UTOlNDUSTRY 低碳环保安全是引领近中期 汽车技术发展的三大主题 未来5,10年主流汽车技术及流行趋势预测 一 个现代化的社会如果没有汽车是不可思议的,汽车已渗透到现代社会活动的各个方面,从生产活 动到日常生活,从体育竞技到军事活动,哪里都离不开汽车.现代人对汽车的追求可以说是如痴如醉.就 像歌迷追求歌星,球迷追求球星,科学家追求新发现一样.各汽车企业为此不断推出新的车型,从性能 到外观,从艺术造型到内部装饰部精益求精,款式纷呈,就像时装那样吸引着现代人的购买欲.然而,现代 汽车又给现代人带来诸多困扰,市区的堵车和停车难,频繁的交通事故,汽车废气和噪声造成的环境污 染,尤其是汽车排出的CO气体业已成为地球温室效应的主要元凶,这些均已成为现代汽车技术发展急 需解决的难题.在可以预见的未来5,10年内,无论是按重要度排序,还是按迫切程度来排序,笔者认 为,低碳,环保.安全将是引领汽车技术发展的三大主题. 文/汪泽 低Z, .. 碳 oz,o(二,'0 众所周知,CO气体虽然对人体无 害,但却是地球温室效应的元凶.所谓 温室效应是指天上的太阳光照射到地球 面,地表吸收了一部分红外线又把 其余的红外线反射到大气层,大气中的 CO吸收了这些红外线.形成温室效应 气层,抑制了地球的散热.致使地球大 气温度日积月累地上升.如果这种气温 上升得不到抑制.地球将会天灾频繁, 冰川融化,海平面上升,洪水滔天.最 终人类将面临灭顶之灾. 于是,联合国行动起来.1992 年6月.在里约热内卢召开会议.通 过气候变化条约:1995年4月.在柏 林缔结《联合国气候变化框架公约》 (COP1):1997年12月,在日本 京都通过了着名的京都议定书》 (COP3)2008年12月,在印尼 巴厘岛,通过了巴厘岛路线图 (COP13)构筑了后京都议定 书"的框架;2009年12月,在哥本哈 根,联合国气候变化大会第十五次缔约 方会议召开,虽然此次大会最终未达成 约束性.但各国2020年前碳减排 的量化目标已提上议程. 据数据测算.目前全球汽车的碳 排放量已达到各种碳排放总量的25%. 因此,对低碳汽车技术的研究开发业已 成为未来5,1O年内汽车技术发展的首 要任务.目前.无论是国际还是国内, 业界已形成共识,低碳汽车技术的研究 开发主要围绕以下两个方面: 针对传统燃油汽车的节能技术 据权威专家预测.在未来至少20 年以内,石油燃料仍将是汽车的主要燃 料.初步预计.2020年传统石油燃料 在汽车燃料中的比重仍将占~JJ60%或更 高.因此.加快各种汽车节油技术及产 品的研发与应用依然是未来5,1O年甚 至更长时间内降低汽车碳排放量的首要 选择. 根据技术成熟程度和推广应用的 条件,以下节能技术或产品将可能是发 展重点. 0发展小型乘用车.加快小型汽车 的技术升级提高其安全性,舒适性 等.增加小型车的市场份额. 0发展柴油乘用车.尽可能增加柴 油乘用车的市场份额,尤其是提高出租 车,SUV与MPV的柴油车比例. 0发展高效汽油机技术.全面推广 多气门技术,可变气门技术的应用.适 度采用增压和汽油直喷技术. 0发展混合动力技术.首先在乘用 车上推广使用具有怠速停车功能和起 动电机,发电机一体化的轻度混合动力 轿车技术,将其应用到使用率较高的 领域如城市出租车;其次是在城市 公交车辆上推广应用具有制动能量回 收功能的混合动力,逐步扩大其应用 范围. 0发展高效变速器技术.在乘用车 上发展双离合器自动换档机械变速器 (DCT).在重型商用车上发展自动换 档机械变速器(AMT). o推广使用瞬时油耗仪,低能耗车 轮(含绿色轮胎),加快轻量化(特别 是发展应用高强度钢)等通用节能技术 的研发与应用. 新能源汽车技术 毫无疑问,无论是从减少CO:排放 方面讲.还是从解决石油资源短缺方面 讲,寻找低碳排放或零碳排放的新能源 都是未来5,10年甚至更长时间内汽车 技术发展的重点.目前新能源汽车技 术已成为国际汽车业界投资力度最大的 研发项目. 新能源汽车按照其燃料种类和动 力系统的不同可以分为:天然气汽车, 液化石油气汽车,醇醚类燃料汽车,生 物柴油汽车,合成燃料汽车以及具有新 型动力系统的纯电动汽车,混合动力汽 车燃料电池汽车. 在以上各种新能源汽车中,乙醇 2010年第1O期(5,eJ-F)《交通世界》99 汽车业界 UTOiNI~USTRY 燃料,天然气和液化石油气汽车已经十 分成熟并获得广泛应用,其中天然气汽 车在我国由于气源来源有一定的保障. 正处于高速发展的阶段.混合动力汽车 与纯电动汽车随着动力电池技术的快速 提高.在可靠性,安全性实用性方面 都取得突破性进展,在特定领域已得到 推广应用.其他新能源技术或产品都处 于研发和产业化准备的前期阶段,正是 未来5,10年的攻克重点. 随着技术的不断被攻克.笔者预 计2020年前后,国际上30%以上 的汽车将会采用混合动力驱动型式. 这里要特别说明,混合动力是驱动形 式,不是燃料形式.一般的混合动力 汽车(发动机烧柴油或汽油)属于节 能汽车.不是新能源车,只有采用了 天然气,氢气等才是.如果一个混合 动力车烧的是天然气.就既是节能汽 车.也是新能源车. 从低碳,节能及环保的最终发展 来看.电动汽车.尤其是其中的燃料电 池汽车(如氢燃料电池汽车),太阳能 汽车等才是终极解决. 汽车使用电能本是内燃机汽车出 现前就有的事,现在作为未来汽车能源 的发展主流提出来既是形势的需要,也 是当今的技术发展已提供了电动汽车超 越内燃机汽车的可能性.电能是一种二 次能源,它可由水能,风能,太阳能, 原子能等非化石燃料中获得,不仅清洁, 而且资源十分丰富.因此,从能源利用 的角度看电动汽车的优越性是无可争辩 的.此外,电动车属于零污染汽车,不排 放废气,噪声也极低,加之操纵方便,使用 维修方便,极具吸引力. 由此可以预判.各种型式的电动 汽车将是未来5,1O年新能源汽车产品 研究发展的重点. 饰et?,I卜on,e卜c疋eC之lon 如果从广义环保概念上来讲,尽 管CO气体对人体无害.但其大量排出 会造成温室效应,故上节的低碳及其减 排技术也属于环保之列.不过.本节的 环保内容主要针对传统狭义环保概念, 即针对传统燃油汽车的降低有害气体排 放和降低噪声污染. 降低汽车有害气体排放 随着汽车工业的快速发展,汽车的 生产量和保有量急剧增加,燃油汽车的 有害气体排放严重地危害着人类的健 康.据研究,目前大气中38.5%的一氧 化碳(CO),21.7%的碳氢化合物(HC), 87.6%的氮氧化物(NOx),6.2%的二氧 化硫(SO),32%的微粒物(PM)均来自 汽车废气排放,这些气体均对人体有 毒害.而城市大气中,61%的Co,87% 的HC,55%的NOx均来自汽车废气排 放.因此解决汽车排放对人类的危害, 已成为世界各国汽车业多年来研究的最 重要课题之一. 正因为如此世界各国制定了限 值不一的排放法规.可以不夸张地说. 正是排放法规的日益严格.促进了世界 汽车技术,尤其是柴油机技术突飞猛进 的发展.美,日,西欧等发达国家和地 区,在汽车排放控制技术的研究与应用 方面,已远远走在我国的前列.如欧 盟国家.早在2000年对柴油车就实行 了欧3,相当于中国现在实行的排 放标准,而欧洲2008年实行的欧5号标 准,中国则要等到2013年才有可能实 施.美国由于汽油价格便宜,目前轿 车大多还是采用汽油机,但这并不意 味着美国在柴油机技术开发上不愿意 花力气.事实上,与很多人的想象不一 样美国的排放标准比同年代的欧洲标 准要严格得多.美国今年开始实施的 USEPA10超低排放标准,其排放限值 约为2002年的1/g,是上世纪70年代的 1门O0.说得更通俗些,这意味着超低 排放的发动机必须要达到这样的, 即排出的尾气比吸进的空气还要干净. 为了实现上面目标.未来5,1O年 主要研发和应用的排放控制技术有: O后处理技术及相应超高性能催化 剂.要实现欧4及以上排放标准.采用 后处理技术是惟一的选择.对柴油机而 言,迫切需要开发能与汽油机的清洁率 相似的催化剂,尤其是开发高性能捕捉 器,过滤器这样的装置来消除对人体健 康有危害性的颗粒物质. 0燃料的改良.为了开发高性能的 催化剂,有必要把燃料中的硫含量(会大 大降低催化剂的耐用性)降到接近零. 0继续改进发动机燃烧控制技术. 过去.大学实验室已经完成这方面高 水平的研究工作,但汽车企业对这一领 域的介入不多.由于控制技术中需要 应用尖端处理器,因此,今后院校与研 究所必须继续深入进行研究.企业应 积极配合. 降低汽车噪声污染 随着噪声法规的日趋严格,对汽车 噪声已采取了一系列控制措施.然而, 发动机缸体,活塞敲击以及冷却和进气 系统等均有进一步改进的潜力. 具体说来.为了实现美国,日本 等发达国家制定的在2025年前后将汽 车噪声级降至目前水平的70%左右.未 来5,10年应优先考虑以下技术的研发 和应用: |睁一些大中型汽车上已安装了发动 机罩盖和底壳,这些装置的应用领域应 进一步扩大并同时开发其它抑制装置: 进一步改进轮胎花纹和轮胎结构以减少 轮胎噪声为了降低动力噪声.减小排 气系统表面辐射噪声和提高激光消声能 力是下一步的研究重点. 0控制道路环境如:采用双层防 水路面;在高速公路两侧建高隔声壁. 更为先进的隔声壁和交叉路口加建隔声 壁均可进一步降低噪声级. )7'已 汽车是为人服务的,而人的生命 至高无上,因此.汽车自发明的第一天 起,安全与环保两个方面便成了汽车技 术发展的永恒主题,其它方面的技术, 如节能,方便性,舒适性,使用寿命等 均应服从这两大主题. 中国公安部交通管理局今年1月 11日通报.2009年,全国共发生道路 交通事故238351起,造成67759人死 亡,275125人受伤,直接财产损失9.1 亿元.这样的数字让人惊心动魄,每 一 个事故现场都是血淋淋的.由此显 见,先进汽车安全技术的研究依然任 重而道远. 汽车安全技术分为主动安全和被 动安全.被动安全就是在发生撞车时. 尽最大可能保护乘员,比如安全带,气 囊,安全车身等.主动安全技术就是 尽量避免碰撞发生.比如ABSESP 等.长期以来,人们比较重视被动安全 技术.被动安全技术可以减少损伤和死 亡.但并不能避免伤亡.因此未来汽车 安全的重要发展趋势是主动安全,防患 于未然. 从目前的研究成果看,未来5, 10年将重点研发和应用的主动安全技 术有: 驾驶员警示控制技术 有关调查显示80%,90%的交 通事故是由于驾驶员的判断失误造成 的,因此汽车专家近年将关注点转向驾 驶员警示控制技术,如自适应巡航控制 系统,距离警示系统,车道偏离警示系 统等.一般的巡航系统为定速,而自适 应巡航系统发现前车的速度减慢时,会 自动调整车速以保持相应的安全车距. 当关闭自适应巡航时.距离警示系统通 过中控台上的一个开关被激活.可预先 设定与前车的时间间隔.当两车迅速接 近,时间间隔低于预先设定值时,驾驶 员将在前风挡上看到警示,从而避免或 减少疲劳驾驶事故的发生. 车间通信系统 未来汽车都配备专用通信车载 器,可以自动交换行驶中的车辆位置及 方向等信息.即使在十字路口等对方难 以看到的位置也可通过将各自的车辆 信息传达给对方驾驶员.防止碰撞事故 的发生. 智能电子动态控制系统 预见周边环境并能立即做出反 应.无论是避让穿越马路的行人或是 迎面而来的车辆,并在需要时自动接 管方向盘的控制权——这种汽车技术 即为智能电子动态控制系统据悉, 美国所有新款车将在2012年左右配备 该系统. 2010年第1O期(5,q-F)《交通世界》401