汽车新技术的分析(ppt 22页)

酒 泉 职 业 技 术 学 院毕 业设计（论 文） 08 级 汽车检测与维修 专业题 目： 汽车新技术分析 毕业时间： 二O一O年六月 学生姓名： 指导教师： 班 级： 08汽修 2009 年 11月20日汽车新技术的分析 摘要:汽车是改变世界面貌、综合多门学科研究成果、技术密集型的产品。各国政府对保护环境、节约能源及交通安全日益关注, 人们对汽车的性能、品质及功能多样化的要求日益提高, 汽车市场的激烈竞争等都促使汽车技术更加日新月异地向前展。 我国政府确定汽车工业为国民经济的支柱产业, 进入了形成自主开发、大力振兴民族汽车工业的关键时期, 同时也面临合理利用能源, 开发清洁燃料汽车, 降低汽车排放, 保护环境, 提高产品性能的迫切需要。 随着世界汽车发展的趋势，汽车高新技术已成为汽车行业发展的迫切需要，怎样才能把高科技运用到汽车制造领域，这也是各国极度关注研究的问题。本文介绍了现在汽车技术的发展历史，指出了现代汽车新技术的发展趋势。还详细阐述了现代汽车高新技术的应用和影响，同时还提出了未来影响汽车行业的十大高新技术。 总之，现在汽车高新技术对汽修行业有着巨大深远的影响。是推动汽车行业的主要动力。关键词：新技术； 汽车 ；应用 目 录摘要 2一、全世界关注的问题节能、环保及安全4(一)、汽车的有害排放物4（二 ）、废旧汽车4二、 现代汽车的燃料使用技术5 （一）、清洁燃料汽车的应用技术.5（二）、 气体燃料汽车的应用技术8 （三）、氢燃料和生物燃料汽车的应用技术10（ 四）、无燃料汽车的应用技术11三、 现代车用发动机的技术11 （一）、多气门设计及特点11（二）、可变进气系统及配气相位12四、现代汽车产品开发的新技术14 （一）、信息及计算机技术的应用14 （二）、产品开发的新技术16 （三）、产品开发的调研与组织管理18结束语 20参考文献.20一、全世界关注的问题节能、环保及安全 地球是人类赖以生存和发展的地方, 地球环境遭受多种产业及交通工具污染的威胁。汽车工业及汽车对环境的污染是其中的一个重要方面。地球环境遭受的污染愈来愈多, 如不从严防治, 则会对人类及子孙后代造成灾难。于是世界各地“救救地球,救救人类”“; 既要使现代人生活得好; 又要使后代生活幸福”的呼声日益高涨。(一)、汽车的有害排放物当全世界仅有4 亿辆汽车时, 每年就将18 .3 亿t 的CO2 排入大气层中, 加上其它矿物燃料的燃烧, 每年排入大气中的CO2 达55 亿t。现在汽车保有量超过6 亿辆, 排入大气有害物更多, 世界城市约有一半的人是生活在CO2 、CO、NOx 、SO2 或者微粒等超过标准的大气环境中, 每天约有800 人因呼吸污染空气而早亡, 患肺癌等人的比例逐年在增加。过去在伦敦、洛杉矶等城市形成的震惊世界的烟雾、光化学烟雾近几年来在一些城市又出现了, 例如1988年夏天烟雾和热浪夺去了雅典800 人的生命。墨西哥城每年向空气中排放350 万tCO、45 万tSO2 、35 万tHC、27 万tNOx 及43 万t 尘埃微粒等, 市中心不得不设立街头氧气室供行人使用, 城市空气污染物大部分来自汽车的排放。美国拥有1 .9 亿辆汽车, 每天向大气中排放大量有害物, 使几千万人生活在品质不好的大气环境中。（二 ）、废旧汽车 报废旧车的大部分材料是无毒、可以利用的。少量的材料是有毒或对环境有害的, 如铅酸电池、部分塑料、废弃机油及净化处理用的催化剂等。这些有害物质如不回收、妥善处理, 随意丢弃, 则会对空气、水源及土壤等造成污染及破坏, 积累起来就会危及人类的健康及生存。回收利用旧车不仅是保护环境的需要, 也是降低汽车成本、节约地球资源、造福子孙后代的需要。 世界各国对回收利用旧车的工作日益重视, 例如法国雷诺汽车公司与德国6 家废品处理企业达成协议, 合作回收德国雷诺汽车修理厂的报废汽车组件, 并按符合环境保护的要求处理这些废品。雷诺公司认为, 回收利用报废汽车组件不仅有利于保护生态环境, 还可以降低汽车成本, 例如回收利用一块挡风玻璃, 可以节约2/ 3 的成本。相当多的报废汽车组件的回收利用率可达90%以上。雷诺汽车公司一些车型的缓冲装置已完全可用回收材料制造, 1995 年重新加以利用的这类回收材料就达100 多万kg。国外在回收利用旧车方面开展了许多实际及研究的工作: （1) 设计、生产中的考虑 在设计、生产阶段就考虑: 优先选用容易回收、处理又能重新利用的材料; 汽车使用期间更换的零件可以回收利用, 或者能燃烧生热作为能源利用; 采用新的装配方法, 使更换或报废的主要零件容易拆卸, 并且便于分类和回收处理。 （2) 使用塑料的处理 为了减轻质量, 现代车辆使用的塑料种类较多, 质量所占比例增大。为了有利于回收, 尽量减少使用的品种, 并加上标志, 以便于识别和分类。 （3) 在维修站及修理厂进行综合的回收工作 对检修、分解报废的材料, 如废机油、轮胎、蓄电池、保险杠、带催化装置的排气管、各种过滤器、各种报废零件等进行综合回收、处理。 （4) 开展有关的研究工作 要制造一辆完全能回收处理的汽车并非易事, 有许多问题要研究解决。例如, 法国雷诺意大利菲亚特汽车公司共同研究从汽车生产阶段到整车报废时的塑料回收、处理及再生技术。又如美国福特汽车公司与南安普顿大学( Southampton University) 合作, 研究成功一种手持式摩擦电鉴别器, 用于鉴别汽车上塑料件属于哪一个塑料家族, 以便于分类回收处理不同家族的塑料。该仪器与塑料摩擦会生成不同大小的静电荷及极性, 并与预先储存在鉴别器微机中数据比较, 相对应于该塑料家族的指示灯便发出亮光。二、 现代汽车的燃料使用技术 （一）、 清洁燃料汽车的应用技术1、 开发清洁燃料汽车的目的及意义 清洁燃料的研究、开发及其应用的规模日益扩大, 这是基于以下考虑: (1 )各国能源情况不一, 为了减少对进口石油的依赖, 需要充分运用本国资源, 或者使汽车燃料多样化; (2 )现有汽车使用汽油及柴油时, 尾气中有害排放物高, 尤其是能形成臭氧及光化学烟雾的氮氧化物及有机烃类物质, 具有致癌潜在可能的有机烃类及能形成温室效应的二氧化碳及甲醛等, 对大气、人类健康及生态环境等的威胁很大, 所以必须开发、应用清洁燃料降低汽车有害排放物。 (3 )从长远着想, 一方面石油也是重要的化工原料, 另一方面矿藏石油资源终究会日益减少, 所以需要为汽车等移动工具寻找新的能源; (4 )石油是战略物资, 汽车能使用多种燃料, 可以提高国防实力。2、 对清洁燃料的要求及基本比较 能成为商品化的、汽车用的清洁燃料需满足以下要求。 (1 )资源丰富, 价格适宜。在汽油、柴油供应还充裕的情况下, 在汽车初始价格、汽车性能、燃料成本、使用维修费用等综合经济效益方面, 能与汽油、柴油竞争。 (2)清洁燃料汽车的排放在整体上比汽油机及柴油机的排放低, 或者有进一步降低的可能, 能满足日益严格的排放法规的要求。 (3)用户能方便地获得燃料, 变动不大就能使用现有供油网点, 或者建设加油站、零配件供应及维修等基础设施的投资规模是可行的。 (4)能满足车辆起动、行驶及加速性能等方面的要求。 (5)能量密度较高, 储存运输较方便, 毒性及安全防火方面的性质是能接受的。 (6)设计、生产及使用该种清洁燃料汽车的技术比较成熟, 汽车的工作可靠性及使用寿命良好。 (7)现有汽车及相关零部件生产厂家能够适应在改动生产线及投资方面的要求。要能全面地、良好地满足上述要求是困难的, 然而基本上满足上述要求, 并有进一步改善、提高的可能性却是可以实现的。3、清洁燃料汽车的性能 （1) 汽车的动力性能及比油耗 汽车的性能首先决定于发动机的性能。醇燃料与汽油的理论空燃比混合气热值较接近,醇燃料的汽化热高, 有内冷及提高容积效率的作用。醇燃料有燃烧迅速及时, 火焰的亮度及燃烧温度较低, 排温也较低, 辐射热、排气及冷却水的热损失少等优点, 使用纯醇M100 及E100发动机的性能比原汽油机高 （2) 清洁燃料汽车的排放性能 国内外近几年大量试验研究结果表明, 清洁燃料汽车放已经达到甚至低于美国加州制世上最严格的低排放法规( LEV ) , 采用优处理技术也能达到更严格的超低排放( ULEV)的要求, 这是传统汽车难以做到的。 （3) 燃料的储存性能 燃料的能量密度、能否便于储存及运输, 对汽车的使用性能有一定的影响。德国大众汽车公司以各种燃料的能量当量于55L 汽油为标准, 对各种燃料应占的体积及质量进行了比较后结果表明：清洁燃料尤其是天然气油箱体积及质量都比汽油、柴油大,储存液态石油气及液态氢气还需要夹层绝热良好的气瓶, 其质量更大。加大的油箱增加汽车自重, 占用部分空间, 在不同程度上要影响汽车一次加油后的续驶里程, 也必然影响商品化的进程。4 、清洁燃料汽车的技术进步 先进的技术已经可以使清洁燃料汽车的性能与传统汽车不相上下, 优化的醇燃料汽车的性能已优于传统汽车。有些气体燃料汽车的性能稍差是由于燃料本身特性所制约, 通过试验研究已有所改善。体现技术进步的另一个重要方面, 是消除了过去难以解决的同时使用液体燃料及气体燃料的问题。现代技术不仅可以同时使用两种以上的燃料, 在汽车行驶中切换使用不同的燃料, 而且还可以用传统的化油器原理及方式, 或者用燃料喷射器及电子全控制方式使用不同的燃料, 包括气态和液态的。当然使用的效果与使用方式、设备及控制技术相关, 差别也较大。5、汽车使用醇燃料的技术 在汽车上使用甲醇及乙醇的方式很多, 掺烧低比例及高比例醇燃料, 或者使用100%的甲醇或乙醇。掺烧醇燃料的方法有机械或化学的乳化法、薰蒸法、双喷口化油器法及双喷油嘴法等。（二）、 气体燃料汽车的应用技术1、 气体燃料的种类简介 作为燃料燃烧能产生热能的气体燃料可分为4 大类: （1） 单组分气体燃料 烃化合物中较轻部分以气态或蒸气状态存在, 如甲烷(CH4 )、丙烷(C3H8 )、丁烷(C4 H1 0 )乙炔(C2 H2 ) 等。 (2) 天然的矿物质气体燃料 在汽车上常用的有天然气( Natural GaS) , 以气态存在。按储存状态分压缩天然气(CNG)及液化天然气( LNG)。由石油矿藏中伴生的为石油气( Pet roleum Gas) , 以液态存在叫液化石油气( LPG) 。煤矿中的可燃气叫煤气。在一些文献中, 常将这些可燃气统称为煤气( Gas) 。 （3） 生物质气体燃料 这是用可再生的生物质原料或废弃物生产出的气体燃料。如将生物质在低于430的温度下进行处理, 生产出以甲烷为主并含有CO2 及H2 的可燃混合体, 其热值约为26MJ/ m3 , 这种混合气也叫热解煤气。又如将农作物废料、垃圾、粪便及污泥等在常温下进行隔绝空气的厌氧处理, 则可生产出含甲烷等的沼气。 （4） 工业生产及加工出的气体燃料 生产气体燃料的基本原料有煤、焦炭、重油及木材等生物质。在一些工业生产中常伴生出一些气体燃料。属于这类气体燃料的如焦炉煤气、蓝色水煤气、发生炉煤气及高炉煤气等。另外, 为了获得较高的燃烧效率及低排放, 也有人为地将某种液体燃料变成气态后再使用。例如将甲醇先在蒸发器中变成气体, 然后送入用铂、铑或者铜等作为催化剂的裂解反应器, 在约500的温度下, 将甲醇裂解为H2 及CO。裂解甲醇气的热值比液体甲醇高20% , 抗爆燃性好, 热效率高, 由于其成分是H2 及CO, 因此内燃机使用时排放较低。但是整个装置较复杂, 目前在汽车上未能推广应用。2、 气体燃料的性质 (1) 一般特性 在常温常压下大都为气态, 有些气体燃料在常温及一定压力下可变为液态, 大多数在低温、高压下变成液压。气体燃料的气相液相体积比值都比较高。例如在15 及一个大气压下, 丙烷的这一比值为273。除了单成分气体燃料外, 大多数气体燃料由多种单组分组成, 其构成及各自的比例随产地及产出时间的不同而不同。可燃气体燃料的密度如果比空气大, 则从容器中泄漏出来后, 会贴近地表面流动, 不易扩散, 形成火灾后的危险较大; 如果比空气轻,则易扩散到上空, 形成火灾的危险较小。丙烷及丁烷相对空气的密度分别为1 .25 及1 .9 , 它们较易沉积在各处缝隙中及地面上。液化石油气的体积膨胀系数较大, 向油箱充油时只能充满90%的空间。 （2 ）天然气及石油气的特性 天然气以气态单独存在或者与原油伴生。从煤矿的排气中, 也可提取部分天然气, 但是由于它是由有机物沉积演变而成, 其中含有较多的高碳分子烃类、惰性氮、二氧化碳及硫化氢。天然气的主要成分为甲烷, 含量变化范围为80%99% , 其它含有乙烷、丙烷及丁烷等, 或者统称为非甲烷成分, 还含有少量的惰性气氮及二氧化碳等。3、 气体燃料汽车的改装布置及性能 目前气体燃料汽车主要是指使用天然气及石油气的汽车。早在本世纪30 年代, 前苏及意大利等国就研制、使用天然气汽车, 第二次世界大战中也有较多应用。特别是70 年代的石油危机及环境保护的要求日益强烈以后, 气体燃料汽车的研究及使用有了很大发展。据资料统计, 目前全世界共有天然气汽车125 万辆, 液化石油气汽车400 万辆, 加液化石油气站7 万座。如前苏联约有100 多万辆气体燃料汽车, 340 座加气站; 意大利有132 万辆、240 座; 荷兰有47 万辆等。美国各大汽车公司从1992 年就开始生产天然气汽车, 约有4 万辆以上, 加气站730 座。并要求联邦政府车队带头使用清洁燃料汽车, 继续投资研究改进等。4、 气体燃料汽车的改装 在气体燃料汽车研究开发初期及过去一段时间, 大多数是在原来汽油机或柴油机汽车的基础上, 经过必要的结构变动及参数调整后, 使用气体燃料或双燃料的。目前世界上一些大的汽车公司已经在生产线上, 装配新的气体燃料汽车出售。这在汽车性能、质量及价格等方面都要比分散、零星地改装成气体燃料汽车优越。在改装汽车使用气体燃料时, 首先应明确要达到的目标, 然后根据目标制定改装的技术方案。发达国家首先要求改装后的汽车能达到某一具体的排放限制标准。而在满足排放要求下, 尽可能提高汽车的其它性能要求。从使用燃料方面分析, 目标也有如下几种: （1）要能恢复使用100%的汽油或柴油, 或者能同时使用两种燃料; (2)只使用气体燃料, 但为了简化改装工作, 降低成本, 并不要求最佳地使用气体燃料; （3）要能最佳地使用气体燃料。目标不同, 改装的技术方案、复杂程度、使用性能及所需改装费用也不同。（三）、 氢燃料和生物燃料汽车的应用技术1、 氢燃料汽车的技术及性能 氢燃料汽车技术特点主要根据储存氢及混合气形成的方法而不同。目前在汽车上储存氢的方法有高压氢瓶、金属氢化物及液态氢油箱, 而混合气形成的方法有机外与空气混合、向缸内直接喷射高压气态氢或冷态氢。混合气形成方式与储存方法密切相关, 高压及金属氢化物储氢既有机外混合, 也有直接向缸内喷射高压氢气的; 如用液态储氢法, 则通常是向气缸内喷入冷态氢。 理论分析、试验结果及实践经验都表明, 采用缸内形成混合气的氢燃料汽车的动力性、热效率及燃油经济性都明显地优于使用石油燃料的汽车氢燃料汽车的排气对大气污染极少。氢本身燃烧后的排放物只有水及NOx , 采取一些技术措施可使NOx 排放很低。 氢燃料汽车的性能主要特点包括国内外很多试验研究结果表明, 汽车全部使用氢或者掺烧少量氢燃料后, 不仅有害排放物只有NOx、排放率较低, 而且动力性能及效率都有明显的提高。2 、氢气发动机的工作过程 在氢与空气着火前化学反应与燃烧过程中, 氢原子与氧分子反应的活化能最大, 成为影响整个燃料化学反应速度的主要因素, 因此需要使氢气与空气尽量混合良好, 以求燃烧完善。氢的沸点低, 在任何发动机工况下, 氢都是以气态参加工作的。在标准压力及温度下氢的扩散系数(0 .61cm2/ Sc) 比烃燃料约大8 倍。这些性质有利于混合气的形成, 不会像汽油混合气在拐弯处产生分离现象, 也不会因温度低在进气道壁上形成液态油膜。3、 影响氢气发动机工作过程的主要因素 影响氢气发动机工作过程的主要因素有混合气的空燃比、点火提前角及发动机转速等。由于氢气发动机工作过程的基础研究没有石油燃料发动机广泛深入, 随着时间的推移, 对氢气发动机工作过程的了解必然更加透彻。（四）、 无燃料汽车的应用技术1 、电动汽车 1873 年在英国出现了第一辆电动汽车, 比1885 年出现的第一辆内燃动力汽车还早12年, 1899 年法国人杰那茨驾驶的电动汽车创造了105 .9km/ h 的最高车速记录, 1900 年在美国生产的4192 辆汽车中, 有28%是电动汽车。然而当时一些技术问题难以解决, 而内燃动力汽车日趋成熟, 蓬勃发展, 电动汽车的开发便趋于低潮。直至1973 年能源危机以后, 很多国家为了开发新能源汽车以及保护环境, 实现汽车零排放的要求, 又重新重视开发电动汽车, 在一些国家掀起了研究电动汽车的热潮。现代汽车除了使用传统的内燃动力及汽油、柴油外, 还采用新型动力, 这就是电动汽车, 并且出现了多种方案。传统动力也使用了多种清洁燃料。三、现代车用发动机的技术（一）、多气门设计及特点 现代无论是车用汽油机还是柴油机都是采用多气门的缸盖。下面介绍有关设计问题。1、 多气门的布置 在气门垂直布置的平顶缸盖设计中, 由于在气门座与气门座之间以及气门座与缸盖壁之间要布置冷却水道。因此气门面积被限制得很小。如果将进、排气门倾斜布置, 如图7-5 所示, 缸盖底平面形成屋顶状。随着气门中心线夹角的加大, 气门座及气门面积也能够加大。 二轴线间的夹角常在2070之间, 过大的倾斜则会使火焰传播距离加长, 散热面积变大,对改善燃烧不利。2、多气门的传动 现代车用发动机大都由曲轴上的齿轮通过齿轮皮带传动两根顶置凸轮轴( DOHC)分别直接驱动进、排气门, 每个气门对应一个凸轮。当然也可以在缸盖上设置摇臂轴, 各用一个凸轮通过整体式摇臂驱动多个进气门及多个排气门。为了降低噪声, 免除调整气门间隙的需要, 在凸轮与气门之间采用液压装置。在一些发动机的气门机构中还采用了电控液压机构,通过这种传动机构, 可以根据汽车不同工况的需要, 实现对气门正时的灵活控制。可以改善发动机的转矩特性, 降低比油耗, 但也会使成本增加一些。（二）、 可变进气系统及配气相位1、 可变进气系统 可变进气系统有两类: ( 1) 多气门分别投入工作; ( 2) 可变进气道系统。其目的是为了改变进气涡流强度、提高充气效率; 或者为了形成谐振及进气脉冲惯性效应, 以适应低速及中高速工况都能提高性能的需要。 (1) 通过凸轮或摇臂控制气门按时开或关; (2 )在气道中设置旋转阀门, 按需要打开或关闭该气门的进气通道。这种结构比用凸轮、摇臂控制简单。当发动机在节气门部分开度工作时, 涡流控制阀关闭, 混合气通过主要螺旋进气道进入气缸。节流的气道促进混合加速, 并沿着切线方向进入气缸, 这样可以形成较强的进气涡流, 对于低速工况及燃烧稀混合气是有利的。当发动机转速及负荷增加时, 仅由主气道进入气缸的混合气不能满足发动机的需要, 于是263多气门分别投入工作副进气道中的阀门开启, 增加进入缸内的混合气, 而且抑制了进气道中进气涡流强度, 这对于提高发动机高速工况时的容积效率及燃烧效率、减少能量损失是有利的。2、 可变配气相位及升程 可变配气相位机构有多种方案, 在产品中实际应用的有两类: 可变凸轮轴相位。相对于曲轴的凸轮轴相位是根据发动机运转工况而变化的。如本茨、日产、丰田及宝马等车型采用。该种机构的主要目的是在维持怠速性能情况下, 改善全负荷性能。采用外形不同、配气相位不同的双凸轮机构。如日本本田公司的可变气门定时电子控制系统( VTEC & VTEC-E )、三菱公司的多模式可变配气相位电控系统(MIVEC)。这种系统既可以改变配气相位, 也可以同时改变气门升程, 比只能改变配气相位要复杂些, 但效果也会更好。除了上述两类可变配气相位以外, 近几年美国福特公司开发了一种双等相位的可变气门定时方案, 原来进气及排气的配合相位角不变, 只是推迟了30。主要目的是为了改善部分负荷的油耗及排放。由于这种进、排气过程相位角是不变的, 可以适应任何发动机及顶置凸轮轴、顶置双凸轮轴及推杆等型式的配气机构, 而且原则上只要一种配气相位。3、 双等相位可变气门定时 近几年美国福特公司提出双等相位可变气门定时方案。这是使原来的进、排气相位不变,双等相位可变气门定时的比较只是在部分负荷时, 将整个配气相位推迟30, 或者是将气门重叠时间推迟到进气冲程中, 为美国排量为2L 的发动机的可变配气相位图。原来标准配气相位: 进气门在上止点前10开, 在下止点后54关, 总进气相位为244。排气门在下止点前58开, 上止点后10关, 总排气相位248, 在部分负荷时将整个配气相位推迟30, 但是原来进、排气相位不变, 只是进、排气门重叠期推迟到进气冲程中。排气门的开的时间需要在膨胀功及泵气功之间采取折中处理的方案。在一定的气门正时情况下, 排气门迟开可以增加膨胀功, 而排气门早一点开, 却可以在高速及下止点前有更多的时间扫气。膨胀功由于排气门早开的损失可以用平均指示压力的百分数表示。为四气门发动机在转速为1500r/ min 时, 排气门在下止点前58及50打开时膨胀功损失情况的比较。排气门早开比排气门晚开膨胀功损失大, 发动机负荷较大时, 两种排气开启时间引起的膨胀功损失的差值基本保持不变。排气门迟开对减少未燃烃的排放也有一定的作用, 这是因为排气门迟开可以让未燃烃在气缸中多停留一点时间, 让它们进行化学氧化反应。另外因为排气过程后期的排气中未燃烃含量高, 让它停留在缸内进行氧化反应对减少HC 有利。将上述可变配气相位方案用于福特4 .6L 发动机上。在质量为1800kg 的汽车上, 试验结果表明, 将配气相位推迟38, 燃油经济性提高2 .8% , HC 及NOx 排放分别降低12%及8%。可以相当于在中高负荷时, 代替小于10%或10%的外部排气再循环的作用。4、排气管的设计 在发动机设计中, 有时会忽略排气管的设计。实际上排气管的设计和进气管的设计同样重要, 排气管设计品质的优劣一方面会影响气缸换气品质及充气效率的提高; 另一方面会影响增压发动机排气能量的利用。车用发动机采用增压技术的日益普遍; 摩托车的应用日益普遍,也都需重视排气管的设计。从发动机燃烧室中将排气排除干净的重要机理, 是在排气冲程的最后阶段, 利用排气的动力, 形成压力波。紧接着在气缸排气处形成一个膨胀波, 使排气压力在排气门出口处下降, 形成负压, 从而对气缸中残余气体能起抽空作用。在膨胀冲程末期, 排气门打开, 压力高的排气以较高的流速从气缸内流入排气管。其动能以压力脉冲波形式传向前边的管内气柱, 气流前峰的压力上升, 而在气流后方的压力则下降。随着排气过程中活塞向上止点移动, 压力波达到排气管的另一端。压力脉冲波的速度远大于活塞向上移动将排气推出气缸外的气流的速度, 在排气门外边排气管口处, 将形成一个负压力波。这种现象如出现在进、排气门开启的重叠期内, 有助于将气缸中残余的排气抽得干净些, 有助于新鲜的空气由开启的进气门更多地进入气缸内。如果各缸排气支管较短, 其长度不足以让压力波向前传递, 并使其后方形成负压力波, 则会防碍进气冲程初期较多的新鲜空气进入缸内。然而如果过长, 则会使排气阻力增加, 可能会产生反弹压力, 也会影响换气过程及充气效率。四、现代汽车产品开发的新技术（一）、信息及计算机技术的应用1、 信息技术的应用 信息技术的重要性： 长期以来, 我们逐步理解到掌握信息的重要性。但是当今世界汽车制造行业将“信息”提高到更高的地位认识。首先将信息收集扩大为“ 信息技术”看待, 已不是过去的口头或书面的消息、情报及资料等的交流; 而是与计算机技术、先进的通讯设备、宽频带的电话线网络以及计算机网络联系在一起。信息技术已成为提高自主开发能力及水平、提高产品品质、降低成本的重要手段之一。世界级汽车公司将信息看成企业的战略资产, 成立专门的信息技术部进行工作。运用信息技术的能力是企业核心技术实力之一。当代世界汽车工业发生巨大的变化: 新产品的开发要实施同时工程(CE) , 公司内各部门与分布在国内外的零配件制造企业, 要同时在同一产品上工作, 相互间要及时地通过信息网络取得联系; 企业跨出了国界, 分布在全球各地的子公司、设计中心及工厂等, 必须作为一个整体运作。能够通过先进的通讯设备及网络, 讨论产品的开发问题, 对产品进行评估; 销售工作全球化, 方式及方法也发生变化, 例如汽车的销售服务与其他产业的销售服务联系在一起, 形成全球性的销售网络, 各销售点更加注意掌握信息及市场行情的变化; 销售点之间能进行商品供应的相互调配; 顾客及市场希望企业对变化的需求能作出快速反应, 那些及时地掌握信息, 尽快地做好准备及拿出商品的公司将获得成功, 而对需求反应迟钝的将失去机会。上述这些变化都充分说明, 对信息的需求不断增大, 信息的传递日益重要。2、 计算机技术的应用 美国福特公司将CAD、CAM、CAE 及PIM 概括为C3P, 这是一个计算机技术合成的工具集, 将零件形状设计、制造数据以及其它信息联系在一起, 用来支持和优化汽车新产品开发系统。C3P 的发展前景就是通过全球性的产品信息管理、先进的CAD、CAM、CAE 的工具和方法, 将产品的开发系统加以优化。美国福特公司认为, 要实现C3P 的目标成为产品设计、制造的优化系统, 必须掌握下列关键要素: 在公司范围内采用统一的高技术“语言”; 从概念到制造全部电子化; 在全球范围内能同时取得最新的工程设计和制造信息; 实施同时工程; 用数字化的产品模型取代大量的实体模型; 建立“ 数字化的虚拟工厂”来模拟生产过程和实际操作。C3P 要实现先进的、重要的技术目标之一是使数字化的样车装配成为可能, 也就是要使下列各点成为可能: 取消实际样车和其他实样的设计辅助; 瞬时直观评审最新的几何形状设计; 达到当前参考水平的整车特性CAE 分析; 可在静态和动态下检查吻合与间隙; 形成制造过程和装配分析的基础。（二）、产品开发的新技术 过去传统的产品设计、开发的方法已不适应时代的要求, 各发达国家都已采用了新方法、新技术, 还在继续创新。产品开发新技术的最终目标是要缩短开发时间, 提高产品的品质、降低成本, 最大限度地满足市场及顾客的需要。为了更好的理解: 产品开发新技术与传统方法的不同; 新技术比老方法体现出多大的先进性及优越性。先简单地介绍一下传统的设计方法。零、部件传统的设计、开发的方法及步骤如下: 根据总体设计要求收集资料及参考机型 构思及设计草图 提出设计方案及总图 进行强度校核及可靠性分析设计零件图试制及实验考核修改原先设计产品设计、工艺设计及批量生产。尽管在传统设计中也会使用计算机, 但是设计周期是长的, 也往往难以保证产品的品质是优良先进的。1、产品开发的基本程序 产品的含义很广, 小的零件、部件、系统的总成直到整车都是产品, 为了叙述的方便, 以整车开发的对象。当然, 比较重大的、复杂的部件及总成也包含在其中, 也是需要采用新技术开发的。一般来说, 新车开发项目可按其设计要求、改变项目的多少, 分为新车项目及重大改进项目。新车项目是指动力系、底盘及车身等都是采用新的; 而重大改进项目是指保持原有的动力系及底盘, 或者对它们进行部分改进, 而车身则是重新设计、采用新的。当前开发的新车有3 大类型: 满足中、长期需求的、实现一定战略目标的。例如2010 概念车, 新能源车, 电动车及低能耗车、安全车等。满足国内或国外市场近期需要的, 例如多功能车、经济型家庭用车、旅游车等。满足特种需求的车辆, 例如赛车, 高越野性能车、特种功能车辆、特别客户订制的车以及各种新型专用车辆等。由于发动机及底盘的开发周期较长、费用高, 而且往往与公司的中、长期战略目标有关, 一般都列为先进开发的项目。近几年, 国际市场变化趋势之一是用户的要求多样化及个性化, 变化的速度也较快, 因此以改进的新车开发为主。为了以较快的开发速度及较低的价格满足市场的需要, 往往采用原有的动力系及底盘, 只是在车身外形、色彩及内饰件等方面进行变化; 或者采用现有的标准总成以及满足客户新要求的部分设计, 完成新车的开发。新车开发的基本程序如下: 产品计划总体设计设计工程投入生产。产品计划的核心问题就是要确定开发、生产什么样的车辆, 市场的需求如何, 预测年产量及目标成本多少等。在世界范围内, 各大公司产品在技术性能上的差异正在缩小, 用户的要求则变得多种多样。因此, 产品计划中的重要工作是要进行全面、深入的调查研究。调查的内容包括消费者及市场的调查, 竞争公司及竞争车辆的调查及评估, 政策、法规及技术动向、国内及公司内部情况及能力的分析等。通过调查研究, 能否正确地掌握用户的需求及各方面的变化趋势, 将符合这些变化要求的产品迅速地投放市场, 已成为产品开发能否成功的关键所在。在调查研究时, 要充分利用计算机信息技术(CIT)及产品信息管理(PIM)的作用。在产品计划阶段, 要选择与开发产品较相近的参考汽车, 分析其特征及弱点, 提出开发产品的技术特点。主要尺寸及初步考虑的外形, 提出技术开发可行性研究报告及产品计划。总体设计要解决两个主要问题: 车身的造型设计, 从客户的需求、美学、空气动力特性、车身内部的宽敞程度及安全性等, 综合分析考虑车身的造型问题。车身的外形将给用户直观的第一感觉, 同时又与汽车的总体布置及性能密切相关。因此, 有些汽车公司是以车身造型为中心进行汽车的开发工作。决定汽车的总体布置及主要性能参数及尺寸, 决定各系统总成的性能要求、结构形式及尺寸, 解决各总成相互之间的配合及电控问题。产品计划及总体设计都需要使用计算机技术进行工作。设计工程是将产品开发具体化的阶段, 运用CAD、CAE 及CAID 等先进技术, 在图纸还未正式出来, 产品还未试制出来以前, 对各总成及整车的各种性能、强度及可靠性等进行计算分析及“试验”, 根据计算分析及“ 试验”结果, 对产品的设计进行修改。进一步运用先进的CAID技术, 可以形成与真实的车辆一样的三维立体可动“ 模型”, 供专家用户进行评估, 还可以减少试制样车的工作量。2、先进的CAID 技术 传统的汽车设计方法在造型时, 根据设计意图用合成粘土制作模型, 对模型进行评议, 并进行多次修改。然后用三坐标测量设备, 对实体模型进行测量, 以测量结果作为图纸设计的依据。这是将粘土模型作为车身设计的主模型进行工作的。工程师们利用计算机, 分析粘土模型的工程可行性, 然后将结果及需要修改的地方用普通语言描述, 反馈给设计师, 工程师与设计师采用不同的语言进行工作。现代的汽车设计方法不是以粘土模型为主模型, 而是以CAD 主模型作为设计的重要手段。设计师在设计, 制作“ 模型”时, 也是用计算机进行, 与工程师分析模型时一样, 都是采用计算机语言为共同的语言。包括CAD、CAE 及CAM 在内的先进的CAID 技术, 使产品开发工作发生了一次重大变革, 不仅采用的主模型及语言不同, 而且使传统的绘图及制作模型的方法及工具都变为过时的, 或变成非主要的。利用CAID 技术, 可以直接将CAD 系统计算分析的结果输入, 并以此为基础建立三维模型。美国福特公司及法国雷诺公司初期开发的三维模型是带投影的图像, 然后采用高密度电视( HDTV) 进行动画处理; 解决了摄像机与计算机虚拟照相机之间移动的实时连惯性等先进技术。使三维立体图像可涂不同色彩, 逼真得像实际汽车一样。它可以投影到周围有专家评议的环境中, 并且可以旋转。“ 虚拟汽车”可以在实际的城市街道上“ 行驶”, 而且在虚拟汽车驾驶座位上安排了“真”驾驶员。这些动画中的虚拟汽车都如同真的汽车一样。利用CAID 技术就可以不要制作实际模型, 就可以对这种逼真的彩色三维立体可动的模型进行评议。而且可以利用先进的卫星通讯技术及设备, 将虚拟模型传送到只要有接受设备的世界上任何地点去,让有关人员可同时在不同的国家, 对开发的产品进行评议, 提出修改的建议。这样不需要有关人员作长途旅行参加评议会议, 也不需要将实体模型在世界上运来运去。如果需要, 当然也可以根据计算机设计的结果, 利用数控铣床加工出实体模型, 铣床的精度可达0 .1mm。这种模型已被看成是CAID 的一种输出结果, 而不是产品开发中必不可少的关键步骤。在产品开发过程中, 不仅是利用CAID 技术, 对车身进行造型设计研究, 得出立体模型, 而且利用先进的CAE 的模拟技术, 进行车体的结构特性、气流特性及各部件配置等的设计分析。此外, 运用CAE 技术对各系统, 总成的多种性能、结构设计及优化等进行计算及分析的工作。近几年, 同样利用CAID 技术对汽车的安全性进行研究, 在计算机上模拟碰撞试验, 使用一台CRAY 超级计算机进行计算, 并将计算及试验结果用高度写真图像显示出来。（三）、产品开发的调研与组织管理 产品开发除了需要先进的开发技术外, 还需要良好的产品开发计划及组织管理。制订产品开发计划的第一步就是要进行消费者及市场的调查研究等。进行了深入细致的调查研究,才可能正确地判断市场的需求, 使开发的产品适合消费者的需要。有了良好的组织管理, 才可能提高工作效率, 加快产品开发的进程, 降低成本。1、调查研究 在计划经济时期, 往往以少数人的