项目六汽车与科技

项目六 汽车与科技,活动一 发动机与科技活动二 底盘与科技活动三 电气设备与科技活动四 车辆安全与科技活动五 未来汽车,一、涡轮增压发动机（如图6-1所示）涡轮增压是一种提高发动机进气能力的技术，它通过涡轮增压器(Tubro) 利用发动机排出的废气惯性冲力，预先对进入气缸的气体进行压缩，提高进入气缸的气体密度，增大进气量，更好地满足燃料的燃烧需要。在不增加发动机排量的基础上，可大幅度提高功率和扭矩。在宝来1.8T、速腾1.8T、途安1.8T、帕萨特1.8T、奥迪A6 2.0T等车型上，都装有涡轮增压发动机。,项目六 汽车与科技,活动一 发动机与科技,图6-3,二、机械增压发动机（如图6-2所示）机械增压发动机的压缩机直接被发动机的曲轴带动，它的优点是响应性好，但是它本身需要消耗一部分能量，因此机械增压不能产生特别强大的动力，尤其是在高转速时。它响应性好是指没有涡轮的迟滞现象，可以在任何时候都能源源不断的输出扭力，但高转速时会产生大量的摩擦，从而影响到转速的提高，并且噪音大。,项目六 汽车与科技,活动一 发动机与科技,图6-2,三、汽油直喷技术 汽油直喷技术，就是将汽油通过高压(约100个大气压)供油系统将汽油直 接喷到燃烧室内与空气混合、燃烧。GDI在电子喷射和控制技术取得长足发展后，于上世纪90年代后期开始进入市场。 FSI(Fuel Stratified Injection，直译为燃油分层喷射)是大众集团奥迪公司开发的气流引导型(air guided)GDI发动机系列。大众集团最早于2000年底第一次用1.4L/77kW 的FSI发动机配备路波(Lupo)车，百公里油耗低于5L。2004年凭借着涡轮增压汽油直喷的2.0L-T-FSI 发动机，奥迪公司第一次将GDI与涡轮增压技术结合在一起。,项目六 汽车与科技,活动一 发动机与科技,四、共轨柴油喷射系统共轨柴油喷射是近年来工程师们开发的一种新技术，它将喷射压力的产生和喷射过程完全分开。电磁阀控制的喷油器替代了传统的机械式喷油器，燃油轨道中的燃油压力由一个径向柱塞式高压泵产生，压力大小与发动机的转速无关，可在一定范围内自由设定。由于采用了共轨燃油喷射技术，某些在欧洲销售的紧凑型轿车，如：大众的Lupo和奥迪的A2，在高速公路上行驶时，显示了较好的燃油经济性。,项目六 汽车与科技,活动一 发动机与科技,五、可变气门正时技术(VVT) 可变气门正时技术是汽油发动机技术发展的一个里程碑。VVT指的是发动机气门升程和配气相位正时可以根据发动机工况作实时的调节。这一技术使发动 机设计师无需再在低速扭矩与高速功率之间作抉择，实时的气门正时调整使得 同时顾及低速扭矩与高速功率成为可能。可变气门正时技术加上先进的发动机 控制策略，可以巧妙地实现可变压缩比：在大负荷时，发动机容易发生自燃引起爆震，通过推迟进气门关闭时间可达到降低有效压缩比的目的，从而避免爆震。而在中小负荷时，爆震不再是问题，可以通过调整气门关闭时间达到提高有效压缩比的目的，从而使发动机在中小负荷时有较好的热效率。发动机可变气门正 时技术是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中的一种，发动机采用可 变气门正时技术可以提高进气充量，使充量系数增加，发动机的扭矩和功率得 到进一步的提高，同时排放品质也可达到更好的水平。它的特点是在大幅提高 了燃油经济效率的同时增加了发动机的功率，但对油品的要求十分苛刻。本田 雅阁、本田CR-V、丰田花冠、马自达6、新欧蓝德、宝马325等车型上，都装有可变正时气门技术。,项目六 汽车与科技,活动一 发动机与科技,六、可变排量技术可变排量技术就是根据汽车动力的需求来实时决定发动机的有效排量，使作功的气缸总是处于全负荷状态，从而达到节能环保的目的。这一技术适用于中大排量、V型布置的发动机，如本田的V6、通用的V8等。美国福特汽车公司利用最先进的电脑控制技术，开发出可变排量发动机(VDE)，并准备将这种发动机安装在福特汽车公司生产的轿车和卡车上，以改善汽车的燃油经济性。这种发动机技术最适合多气缸的发动机使用。对于12缸发动机来说，采用这种技术，相当于安装了两个独立的6缸发动机，可以根据驾驶的需要让一台发动机运行，而让另一台处于怠速状态。这样，就可以随时调整发动机的排气量，从而减少能源的消耗。图6-4为可变排量发动机结构示意图。,项目六 汽车与科技,活动一 发动机与科技,七、转子发动机 转子发动机（图6-5）壳体的内部空间(或旋轮线室)总是被分成三个工作室。在转子的运动过程中，这三个工作室的容积不停地变动，在摆线形缸体内相继完成进气、压缩、燃烧和排气四个过程。每个过程都是在摆线形缸体中的不同位置进行，这明显区别于往复式发动机。它的特点是发动机结构简单、振动小、燃油经济性好，但耐用性不高，加工成本较高。,项目六 汽车与科技,活动一 发动机与科技,八、启动机-发电机技术首次在本田Insight和丰田Prius等混合动力车上使用的整体式启动机-发电机是一种节油无污染装置，在这个装置里启动机和发电机合为一体。当汽车停车灯亮时，发动机关闭，施加的制动力使装置转入发电机工作状态，电流输入蓄电池；当驾驶员踏下加速踏板时，该装置在几秒钟之内重新启动发动机。据有关方面预测，美国的所有汽油电力混合动力汽车最终都要装上这种整体式启动机发电机装置。据估计，通用2004年在其全尺寸的皮卡上装备这种启动机-发电机整体装置使其燃油经济性提高15%。,项目六 汽车与科技,活动一 发动机与科技,项目六 汽车与科技,九、天然气驱动技术 天然气驱动技术具备了较高的经济性能，已经广泛应用于许多车型中，例如欧宝汽车推出的赛飞利CNG，便是以天然气作为主要燃料。以欧宝赛飞利CNG为例，其燃效为18.9km/kg。目前的天然气价格为每公斤0.76欧元，成本比柴油发动机款减少大约30%，而比汽油发动机款则可减少大约50%。天然气汽车与普通车辆相比，着火的危险性更低。这是因为车上的天然气罐由高强度钢制成，其天然气传输管线也由不锈钢制成；因冲撞导致天然气泄漏的事故率较低，而且天然气比汽油易燃性低。,十、乙醇混合燃料技术 目前，以具备有可再生特性的乙醇燃料为代表的生物能源已成为近期汽车能源发展的趋势之一。所谓车用乙醇汽油，就是把变性燃料乙醇和汽油以适当比 例 （我国目前实行10%的乙醇参混比例）调配而成的一种新型清洁车用燃料。采用该技术的车型，具备较高的燃油经济性以及低排放的特性。其中美国通用萨博汽车更是推出了一款SaabBioPower混合动力概念车，该车较目前已量产的使用E85(85%生物乙醇，15%汽油)作为燃料的Saab9-5BioPower2.0T更进一步，它首次混合使用了电力与纯生物乙醇燃料，在未来生物能源科技领域获得了新的 突破。 乙醇是以高粱、玉米、小麦、薯类、糖蜜等为原料，经发酵、蒸馏而制成的。将乙醇液中含有的水进一步除 去，再添加适量的变性剂（为防止饮用）可形成变性燃料乙醇。,项目六 汽车与科技,活动一 发动机与科技,十一、氢燃料电池驱动技术 氢燃料电池驱动技术具有一种潜在的魅力，如果科学家们能够将这种洁净 蓄能系统真正地应用于汽车，那么大多数汽车上使用的内燃发动机将成为历史。燃料电池通过化学反应将氢转化成电能，电能供应给电机来驱动汽车。该项技术依靠氢和氧的化学反应释放能量，相对于内燃机驱动，燃料电池驱动的效率更 高，污染更低，甚至是没有污染，它排出的仅有纯净的水蒸气。从60年代起，航天工业就已经使用这种燃料电池了。该技术已应用于部分试验车辆和为某些建筑物提供电能。但由于氢燃料电池动力汽车成本高，而且给电池补氢的“补给站”数量很少，目前商业化推广还为时过早。,项目六 汽车与科技,活动一 发动机与科技,项目六 汽车与科技,汽车工业目前面临的挑战是如何向燃料电池供给大量的氢。通用汽车公司相信自己已经找到了一条捷径可将其燃料电池汽车推广。他们采取了从汽油中提取氢的方法，这样可使驾驶汽车的人利用国家现有的燃油供给基础设施。通用汽车公司正在研究设计一条实用的汽油改造线，估计，该项目将耗资数10亿美元。其他一些汽车制造厂 商，如：福特、戴姆勒-克莱斯勒、本田等公司也正在抓紧研制氢燃料汽车和甲醇燃料汽车。这两种燃料都需要新的供应基础设施。只有完善这两种燃料供应的基础设施，才能使人们广泛地接受并使用氢燃料汽车和甲 醇燃料汽车。,十二、纯电力驱动技术 使用了该项技术的车型将以纯电力作为动力源，这类车型具备极高的环保 性能，但它的维护费用极高，在短期内难以普及。其中，最具代表性的便是由法国Venturi公司开发设计的Fetish跑车，而且该车目前已经投入量产。Fetish跑车采用了动力系统中置的形式，虽然电动马达的电压还不到60千瓦，但是它却能达到14000转/分的高转速，并能输出241匹的最大马力。一次充电能够行驶350公里，电池充电时间也非常快，充10分钟电就能跑上16公里。,项目六 汽车与科技,活动一 发动机与科技,项目六 汽车与科技,十三、液态空气发动机 美国华盛顿大学的研究人员已经研究开发出一套空气发动机技术用来推动汽车。空气发动机汽车的原理并不复杂，它是将空气中的氮气分离，然后经过 -160的低温进行液化，液体氮便成为空气发动机的燃料。空气发动机汽车装有类似汽车水箱散热器的热能交换器，当液体氮经过热能交换器时，便会因遇热而迅速变为气体，容积在瞬间膨胀达700倍。氮气在膨胀时，便可以将空气发动机内的活塞推动，原理犹如汽油燃烧时产生的爆炸作用。研究人员认为，氮气取自大气，不含毒性，空气发动机汽车比电动汽车更具有环保优势，原因是制造电池的物质含有毒性。,一、制动防抱死系统（ABS）ABS(Antilock Braking System)防抱死制动系统就是在汽车制动时，使车轮始终处于即将抱死又未能完全抱死的状态。即保证汽车获得最大的附着力，同时又能保持相应的侧向稳定性。汽车制动时，如果车轮抱死滑移，车轮与路面间的侧向附着力将完全消失。如果只是前轮制动到抱死滑移而后轮还在滚动，汽车将失去转向能力。如果只是后轮制动到抱死滑移而前轮还在滚动，即使受到不大的侧向干扰力，汽车也将产生侧滑(甩尾)现象。这些都极易造成严重的交通事故。为了保证汽车制动时的安全，现在绝大多数车型都已装备了ABS。ABS是常规制动装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮抱死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏。,项目六 汽车与科技,活动二 底盘与科技,项目六 汽车与科技,二、汽车电控制动系统（EBS）EBS(E1ectric Braking System)是在ABS的基础上，用电子控制取代传统的机械传动来控制制动系统，以达到良好的制动效果，增加汽车制动安全性。EBS系统比ABS系统增加了各种传感器，包括三维力传感器、制动器摩擦片磨损传感器等。制动时，制动踏板位置信号传给电控单元，同时各力传感器把载荷、地面附着力和制动气压信号传给电控单元，由电控单元自动调节制动压力，形成闭环控制。该系统用电子控制取代机械传动，减少制动系机械传动的滞后时，缩短制动距离，在低强度时，使摩擦片磨损最小；中等强度时，利用ABS达到最佳的道路附着系数利用率；高强度时，施加最大的制动压力，从而获得最佳的控制制动力。摩擦磨损传感器可以监测得各制动片的摩擦情况，控制各制动器压力分配延长使用寿命。,EBS系统可以与其它电子控制系统一起由一个电控单元进行集中统一控制。实现各种不同要求的控制功能。三、牵引力控制系统（ASR）牵引力控制系统（ASR），其全称是Acceleration Slip Regulation，即牵引力控制系统或驱动防滑系统，其目的就是要防止车辆尤其是大马力车子，在起步、再加速时驱动轮打滑现象，以维持车辆行驶方向的稳定性。ASR与ABS的区别在于，ABS是防止车轮在制动时被抱死而产生侧滑，而ASR则是防止汽车在加速时因驱动轮打滑而产生的侧滑，ASR是在ABS的基础上的扩充，两者相辅相成。ASR只安装在一些高档车上面，但是因为ASR与ABS包含着性能及技术上的贯通，所以有望近几年ASR变得与ABS一样普及。,项目六 汽车与科技,活动二 底盘与科技,四、车身电子稳定系统（ESP）车身电子稳定系统（ESP），是一种可以控制驱动轮，也可以控制从动轮的，包含ABS（防抱死刹车系统）及ASR（防侧滑系统）的汽车防滑装置。ESP是英文Electronic Stability Program的缩写，中文译成“电子稳定程序”。它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，然后向ABS、ASR发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。ESP系统由控制单元及转向传感器（监测方向盘的转向角度）、车轮传感器（监测各个车轮的速度转动）、侧滑传感器（监测车体绕垂直轴线转动的状态）、横向加速度传感器（监测汽车转弯时的离心力）等组成，如图6-6所示。,项目六 汽车与科技,活动二 底盘与科技,五、电动助力转向系统（ CEPS ） 电动助力转向系统利用电动机产生的动力协助驾车者进行转向。如图6-7所示，此类系统一般由转矩传感器、电控单元(微处理器)、电动机、减速器、机械转向器和蓄电池电源所组成。,项目六 汽车与科技,活动二 底盘与科技,六、四轮转向系统 (4WS) 四轮转向系统是一个电子控制后轮操纵系统。该系统有4个主要部分：前轮定位感应器、可操纵的固定偏轴伞齿轮后轴、电动机驱动的执行机构、控制单元。 转向盘位置和车辆速度传感器不断将数据传输给控制单元，控制单元据此确定后轮的转向角度。该系统有3种基本状态正相、中间和负相。在较低速度为负相，后轮与前轮方向相反；中速时，后轮保持直行；高速时为正相，后轮与前轮方向相同。 高速时后轮与前轮保持相同的方向，可保证更高的稳定性，减少汽车在完成一项操纵动作时产生的偏摆和转动，使汽车即使在恶劣路面条件下也能在直行、转向或闪避时保持稳定的操纵响应。,项目六 汽车与科技,活动二 底盘与科技,项目六 汽车与科技,拖车使用该系统，高速行驶时的牵引稳定性也得到提高。后轮的正相状态会减小主车和拖挂车之间的铰接角度，减小拖车作用在主车后轮上的侧向力，避免主车和拖车的摇摆。 四轮转向系统同时改善了低速行驶时的操控性，与使用两轮转向系统相比，拖车更接近主车的行驶轨迹。在一些特殊行驶状态下，如市区交通堵塞、拖带挂车倒车和泊位时，四轮转向系统大大提高了操控性。,七、电控空气悬架 （ECAS）在国外，空气悬架系统在重型货车上的使用率超过80%，在高速客车和豪华城市客车上已100%采用，部分轿车也安装了这个系统。电控空气悬架引入空气悬架原理和电子控制技术，将两者完美结合。电控空气悬架系统主要由电子控制单元（ECU）、电磁阀、高度传感器、气囊等部件组成。它具备车辆升降功能：当车辆行驶时，ECAS维持正常底盘高度，在特殊路况和行驶条件下，可通过控制开关提升或者降低车辆的底盘高度，方便车辆轮渡或者通过隧道，ECAS还允许ECU设置车辆速度，通过车速控制整车高度。ECAS同时具备侧倾功能：此功能是用于城市公交车的专用功能。当车辆到站时，车门侧气囊放气，使踏步高度可自动降低，便于婴儿车、轮椅车的上下，方便老、幼年乘客和残障人士乘车。,项目六 汽车与科技,活动二 底盘与科技,项目六 汽车与科技,八、主动悬架系统（CATS） 主动悬架是近十几年发展起来的、由电脑控制的一种新型悬架。它汇集了力学和电子学的技术知识，是一种比较复杂的高技术装置。主动悬架具有控制车身运动的功能。当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时，主动悬架会产生一个与惯力相对抗的力，减少车身位置的变化。例如德国奔驰2000款Cl型跑车，当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度。电脑根据传感器的信息，与预先设定的临界值进行比较计算，立即确定在什么位置上将多大的负载加到悬架上，使车身的倾斜减到最小。,九、主动横向稳定器（ARC）当汽车进行弯道行驶时，离心力会对汽车车身产生一个侧倾力矩。这个侧倾力矩一方面引起车身侧倾，另一方面使车轮的载质量发生由内轮向外轮的转移。主动横向稳定器则可以根据具体情况对每个横向稳定杆施加一个可连续变化的初始侧倾角或者初始侧倾力矩。主动侧倾稳定杆有两种不同的结构形式：一种是将被动侧倾稳定杆从中间分开，通过一个旋转马达把稳定杆的左右两部分连接起来。旋转马达能让左右两部分进行相对转动，旋转马达的转矩可以调节。另一种是在被动稳定杆的一端安装一个差动液压缸机构。差动液压缸机构一端与稳定杆连接，另一端与同车轮的横向摆臂连接，差动液压缸机构两端的距离可以调节。,项目六 汽车与科技,活动二 底盘与科技,ARC的工作原理是主动让稳定杆的左右两端作垂直方向的相对位移，平衡车身的侧倾力矩，使车身的侧倾角接近零，提高了舒适性。由于汽车前后两个主动稳定杆可以调节车身的侧倾力矩的分配比例，从而可调节汽车的动力特性，提高了汽车安全性和机动性。十、无级变速技术(CVT) 无级变速箱是通过降低动力损耗达到节能目的的变速箱技术。和传统自动档变速箱采用液力耦合的传动方式不同，无级变速箱可以实现传动比的连续改变，这就使车速变化更为平稳，因此坐在装有无级变速箱的车里，人们丝毫感觉不到换挡时的顿挫感。此外，CVT还有重量轻、体积小、零件少的特点，加上这种传动形式的功率损耗小，这样就为车带来省油的好处。国外某权威机构曾做过实验证明，配置无级变速箱的车型甚至比同排量手动档车型油耗还低。图6-8所示的为无级变速器的结构。,项目六 汽车与科技,十一、全时四轮驱动系统(quattro) 全时四轮驱动车型不同于一般的四驱车型，它是一个永久的四轮驱动系统，是一个高度智能化的电子、机械一体化装置，而且它还是一个免维护的系统。全时四轮驱动系统通常包括有带自动锁止装置的Torsen中央差速器和带有制动力作用于全部驱动轮上的电子差速锁止装置(EDL)，以及全时驱动的四轮。,项目六 汽车与科技,活动二 底盘与科技,十二、电子车轮控制技术 将驱动系统放置在车轮上的概念始于1982年。如今，车轮驱动技术M4已经具备了从一般设计投入实际使用的条件。这一技术将米其林公司的PAX跑气保用技术与驱动和控制系统相结合，已用在电动车和混合动力车上。 车轮驱动技术是一个非常柔性化的系统，可作为2轮或4轮驱动的燃料电池动力车、电动车、串联和并联混合动力车(公共汽车、轻卡、观光车和重型卡车等)的辅助动力源。它带有自载电器，不管扭矩大小，都能瞬时分配到各车轮。由于操控力是分配到各个车轮的，而且各车轮直接驱动，因此车轮在加速和制动过程都能完全独立控制。其结果是可以对正常驱动、减速、防抱死制动和完全滑行等各种状态很好地控制。如图6-9所示的即为电子车轮控制技术的结构组成。,项目六 汽车与科技,活动二 底盘与科技,一、线控节气门（DBW）DBW是线控节气门的英文缩写，也可称之为电控节气门，即发动机的节气门是通过电子控制的。传统的节气门控制方式是驾驶员通过踩加速踏板，由节气门拉索直接控制发动机节气门的开合程度，从而决定加速或减速，驾驶员的动作与节气门动作之间是通过拉索的机械作用联系的。而DBW将这种机械联系改为电子联系。驾驶员仍然通过踩加速踏板控制拉索。但拉索并不是直接连接到节气门，而是连着一个加速踏板位置传感器，传感器将拉索的位置变化转化为电信号传送至汽车的大脑ECU，ECU将收集到的相关传感器信号经过处理后发送命令至节气门作动器控制模块，节气门作动器控制模块再发送信号给节气门作动器，从而控制节气门的开合程度。也就是说驾驶员的动作与节气门的动作之间是通过电子元件的电信号联系的。虽然从构造上来看，DBW比传统节气门控制方式复杂，但节气门的控制却比传统方式精确，发动机能够根据汽车的各种行驶信息，精确调节进入气缸的燃油空气混合气，改善发动机的燃烧状况，从而大大提高了汽车的动力性和经济性。,项目六 汽车与科技,活动三 电气设备与科技,二、CAN总线网络CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。此后，CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化，在欧洲已是汽车网络的标准协议。为防止汽车在使用寿命期内由于数据交换错误而对司机造成危险，汽车的安全系统要求数据传输具有较高的安全性。如果数据传输的可靠性足够高，或者残留下来的数据错误足够低的话，这一目标不难实现。从总线系统数据的角度看，可靠性可以理解为，对传输过程产生的数据错误的识别能力。,项目六 汽车与科技,活动三 电气设备与科技,三、汽车巡航控制系统（CCS）巡航控制系统是使汽车工作在发动机有利转带范围内，减轻驾驶员的驾驶 操纵劳动强度，提高行驶舒适性的汽车自动行驶装置。巡航控制系统全称为cruisr control system，缩写为CCS。巡航控制系统自1961年在美国首次应用以来，已经广泛普及。在美国大多数轿车上均装用了巡航控制系统，日本和欧洲生产的轿车装用巡航控制系统的比例也越来越高。我国一汽大众生产的奥迪A6、上海大众帕萨特以及广州本田雅阁等车型也装了巡航控制系统。轿车装上巡航 控制系统后，当车速在40km/h以上时，该装置可自动按照驾驶员所要求的速度行驶，并保持这一恒定速度，驾驶员不用踩加速踏板。此功能特别适用于在高速公路上行驶的车辆。巡航控制系统如果在安装有自动变速器的汽车上使用，更能发挥其优点。汽车巡航控制系统的主要优点是:,项目六 汽车与科技,活动三 电气设备与科技,（一）保持车速稳定。无论由于风力和道路坡度引起汽车的行驶阻力怎样变化，只要在发动机功率允许范围内，汽车的行驶速度便可保持不变。（二）提高汽车行驶时的舒适性。汽车在郊外或高速公路上行驶，舒适性体现得非常明显。驾驶员不需频繁地用脚踏踩加速踏板，故疲劳强度大大减轻。（三）提高经济性和环保性。巡航控制系统中使用速度稳定器后，可使发动机燃料的供给与功率之间处于最佳的配合，降低了燃油消耗率，大大减少了排气中有害气体成分。,项目六 汽车与科技,活动三 电气设备与科技,四、自适应巡航控制（ACC） 自适应巡航控制系统，是一种智能化的自动控制系统，它是在早已存在的巡航控制技术的基础上发展而来的。在车辆行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器（雷达）持续扫描车辆前方道路，同时轮速传感器采集车速信号。当与前车之间的距离过小时，ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。自适应巡航控制系统在控制车辆制动时，通常会将制动减速度限制在不影响舒适的程度，当需要更大的减速度时，ACC控制单元会发出声光信号通知驾驶者主动采取制动操作。当与前车之间的距离增加到安全距离时，ACC控制单元控制车辆按照设定的车速行驶。,项目六 汽车与科技,活动三 电气设备与科技,项目六 汽车与科技,五、汽车导航系统（GPS）GPS为全球定位系统，是美国继阿波罗飞船和航天飞机之后的第三航天工程。开始它只用于军事方面，但随着电子技术的发展，GPS也逐渐应用于汽车导航。装有导航系统的汽车，在驾驶室内有一显示屏。上面显示着某个城市的交通图(称为电子地图)，以及当时汽车在图上所处的位置。如果驾驶员输入目的地的地名、在图上的位置，那么图上就会显示一条从汽车所处位置到目的地的最佳路线和行驶方向，引导汽车行驶，起到导航作用。,六、乘员感知系统（OPDS）当轿车装备了前排侧气囊，在前排乘客座位相应地配备乘员感知系统。乘员感知系统的作用是：当前排座椅上坐着小孩或者小孩侧着头打瞌睡时，乘客座椅侧气囊将自动关闭，从而减小侧撞事故发生时，安全气囊对儿童的伤害。座椅内安装了7个传感器，座椅靠背内的6个传感器负责观察乘员的坐姿高度，来判断坐着的是儿童还是大人，或者饮料瓶等其它东西；靠背侧边的一个传感器则专门检查儿童是不是侧着头打瞌睡，判断儿童的头部是不是处于侧气囊展开的范围内。OPDS传感器是根据乘员的导电体量来做出这些判断的，座椅在出厂之前已经设定了一个座椅自身的导电体量，座椅安装到车上并坐了人后，OPDS系统检测出一个总体的导电体量，总导电体量减去座椅的导电体量就是乘员的导电体量，如果乘员导电体量低于系统初始设定的判断临界值，则OPDS系统认为坐着的是儿童或儿童的头部处于侧气囊引爆的范围中，从而自动关闭安全气囊，同时仪表板上的“SIDE AIRBAG OFF”黄色指示灯亮起，告诉驾驶员侧安全气囊已经关闭。有了OPDS这样一个关怀备至的“看护人”，儿童就可以在旅途中尽情地享受自己的梦乡了。,项目六 汽车与科技,活动三 电气设备与科技,七、现代汽车照明系统中的新技术汽车照明系统是汽车的3大安全部件之一，是最主要的主动式安全装置。目前，汽车照明系统正在经历着重要变革，不仅HID和LED光源得到了更广泛的应用，而且汽车照明系统也日益智能化，并且在智能化的范围内不断延伸。另外，汽车内部的照明系统对汽车内环境也有重要影响，设计工程师们也正努力使这一系统与内环境更加的融合。1.主动式旋转头灯奥迪先进的头灯照明系统（AFS）在汽车上的应用被寄予厚望。事实上，这一技术最基本的照明系统（角灯照明系统）已经用在奥迪 A8豪华汽车和其他的一些汽车上。其特点是：在汽车拐弯之前就已经可以照到周围的拐角。在奥迪系统中，侧面照明主要取决于转向角，不过，它同时还与汽车的速度有关。例如：当汽车行驶在高速公路或市区时，相应的输入信号进入系统（包括GPS），前灯自动的改变光束宽度、角度和范围。,项目六 汽车与科技,活动三 电气设备与科技,2.LED前大灯在北美国际车展登场的福特概念车中，其中有一辆车结合了环保科技，采用太阳能作为照明系统的电力来源，在日间有阳光时摄取能量，加以储存之后，夜间便可提供灯光照明；而另一辆概念车则使用发光二极管LED取代传统灯泡，因为LED拥有高亮度、反映时间短与寿命长等优点。以往LED通常应用在尾灯，此次福特工程师将这种技术巧妙地应用到汽车前灯上。2007款林肯Aviator也全面采用此全新的照明系统，可以预见未来福特旗下的所有车型皆有可能采用该系统。在全新的照明系统中，除了将AFS主动式转向照明系统加以运用外，同时采用高亮度的LED光源，没有HID的炫目，加上LED的辅助照明，使得车辆能拥有全方位的照明能力。,项目六 汽车与科技,活动三 电气设备与科技,项目六 汽车与科技,3.氙气大灯氙气大灯的成本比卤素灯高，由于其在亮度、色温、防眩目和耐用等方面比卤素灯好,因此在汽车上日益受到重视，已经有越来越多的中高级乘用车使用氙气大灯。卤素灯与普通灯一样有灯丝，而氙气大灯则没有灯丝，这是氙气大灯与传统光源最重要的区别。这种氙气大灯的色温与太阳光相似，含较多的绿色与蓝色成份，因此呈现蓝白色光。这种蓝白色光大幅提高了道路标志和指示牌的亮度。氙气大灯发射的光通量是卤素灯的2倍以上，同时电能转化为光能的效率也比卤素灯提高70%以上，且运行电流仅为卤素灯的一半。,4.尾灯通过采用LED矩阵，尾灯的形状和亮度可以相应的改变。这种方法还提供白天和夜间的model-to-model改变及软件驱动改变。当LED矩阵用于尾灯，尾灯已确定的形状将来可能不会再延续下去。制动灯与倒车灯可以由软件命令变成各种不同形状，但绝不是随心所欲，它的改变要符合法律的规定。制动灯的照亮范围也可以由汽车行驶速度的快慢决定。BMW概念车X-Coupe已经采用了该技术，在开始制动时，制动灯只有外围亮。随着踏板压力的不断增加，照明的范围逐渐的向光圈内延伸，全制动时，整个区域被照亮。目前，红色LED已经开始被用在一系列的汽车制动灯上，低功耗、快速启动和较长的使用寿命使它们具有了比传统灯更多的优点。5.内部照明随着消费者对汽车舒适性要求的提高，汽车制造商不断开发新技术以缓解汽车行驶中驾驶者和乘客的心理压力，内部照明技术也随之更加先进。奥迪A8在门套、把手（内、外）、门饰及驾驶者的搁脚空间等地方都安装了相应的照明灯。,项目六 汽车与科技,活动三 电气设备与科技,八、环保喇叭 “环保喇叭”（图6-10）专利技术，采用语言压缩技术，由集成电路制成，是一种无噪声污染、低分贝、声音轻细柔和、音质悦耳动听、门铃式的发音装置。它结构简单、制作容易，耗能少，成本低。“环保喇叭”不需要更改汽车线路，直接并联到前警示灯上即可。有关人员对城市禁鸣后的交通事故进行调查，发现有一部分事故原因是在行人毫无思想准备的情况下，突然冒出汽车，使人惊慌失措造成的。可见预先发出提示声，是行车必不可少的安全措施。安装有这种产品的汽车在城市要鸣喇叭时，只要按警示灯开关，就有声音、灯光双重提示，既完善了汽车警示功能，又解决了城市禁鸣汽车喇叭后的交通安全难题。,项目六 汽车与科技,活动三 电气设备与科技,一、事故预防技术 1.磕睡警告系统 由干高速公路的发达和公路网的不断完善，增加了长时间的驾驶机会，而且舒适、单调的驾驶状态不断延长，使驾驶人员极易疲劳和注意力不集中，由此而引起的交通事故约占整个车辆事故的50%。为了解决这一问题，人们研制出了啧睡预测方向盘传感器系统(如图6-11 ).该系统可提前发现驾驶员打吨，并且通过驾驶员手中的附带传感器的方向盘测量其率，以此来判断驾驶员是不是想打啧睡，一旦发现就会改变车载音响的音乐或者通过车载导航仪将车辆引导至附近的休息处。此前也有利用传感器来通过驾驶员眼皮的变化和车辆晃动情况来检测驾驶员是不是在打啧睡的系统，但与此相比，磕睡预测方向盘传感器系统可以在驾驶员本人还没有发觉的时候就提前发现，可以更早地防止事故的发生。,项目六 汽车与科技,活动四 车辆安全与科技,图6-11,2.胎压监视系统 在胎压不足的情况下上路，会给人们的出行造成不必要、不大却相当棘手的麻烦。为更好地掌握车胎压力情况，科研人员研制出了在每条轮胎上安装配有传感器的不锈钢气嘴，并使用原气嘴固定系统。传感器将信息发送到最近的接收导线接收导线再将信息传递给接收机。当出现轮胎气压高于基准胎压1. 2倍、当轮胎气压低于基准胎压25,当轮胎温度高于75等情况时，轮胎安全监控器会采取声、,光形式自动报警，明确提示驾驶员异常情况出现在哪条轮胎上，要求驾驶员停车检查、充气。,项目六 汽车与科技,活动四 车辆安全与科技,3. 障碍探知系统配置有传感器的障碍探知系统，在感觉到前方的障碍物之后，利用数据系统传输给车内的摄影机，从而利用前方和左、右后视镜来判别车辆与障碍物的相对距离、然后通过数据传输系统算出相对速度，及时提醒驾驶员注意。4.防驾驶员危险操作系统该系统利用一台电脑和安放在方向盘、加速踏板和制动踏板上的传感器来监控驾驶员的驾驶模式。其能够根据驾驶员的行为，判断是否准备拐弯、改道、加速、减速或者超车。如果驾驶员准备进行的操作有可能导致意外发生，该系统将启动报警系统或者自动取消该项操作。通过驾驶模拟实验表明：此系统能够提前12秒预测驾驶员的驾驶行为，其准确率达95%。,项目六 汽车与科技,活动四 车辆安全与科技,项目六 汽车与科技,5.行人监视系统在夜间由于不能够及时发现步行者而发生车祸是常有的事。该系统使用红外线单元和传感器技术来判别步行者和他们的位置或与车辆之间的距离，该系统在预感车前方有行人后，通过数据系统，将感知到的情况及具体方位告知监视系统，监视系统发出提醒信号，通知驾驶员潜在的危险，协助驾驶员避开行人，避免由于夜间视觉死角误撞行人。,二、事故避免技术1.制动辅助系统制动辅助系统是在已经应用的一系列产品的基础上发展而来的，安装有这种系统的车辆装配有雷达传感器，它配合自动车距控制系统使用。传感器作用是提供前方车辆或者其他一些障碍的距离信息，如果系统认为通过制动操纵可以减少碰撞事故发生的可能，它就会开始紧急制动以使得事故发生的可能性降至最小。2.紧急制动先期警告系统装有压力传感器的紧急制动先期警告系统在感应到紧急制动的先期动作后，会提前亮起制动灯，可提醒后方车主，以免追尾。,项目六 汽车与科技,活动四 车辆安全与科技,项目六 汽车与科技,3.高适应性快速系统该系统加装了对前方路况感知的激光传感器，会根据前方车辆车速与跟车的距离，自动减速或加速。4.车距保持警报系统该系统利用传感器测定跟踪车辆到前车的距离信号，当两车的距离小于设定距离时，系统报警，同时跟踪车辆自动制动，使前后车辆距离保持不变，以免车辆发生追尾事故。,三、减少人员损伤技术1.乘员保护系统 安全气囊问世20多年来，在车辆正面撞击减少人员伤亡方面发挥了重要的作用。从初期的驾驶座安全气囊，到副驾驶座安全气囊，又发展到乘客座安全气囊，并且安全气囊的容积也从3045 L，增大到6080 L，防护效果不断改善。为了提高汽车侧面的防护能力，除了车身、车门的结构加强外，高级汽车上已安装了防侧撞气囊。它是在车身侧面车门内侧安装有撞击传感器、膨胀器、安全气囊等。当侧面受到强烈撞击的时候，气囊膨胀，以保护乘客安全。2.行人伤害程度降低系统 为了减轻车外被撞人员的伤亡程度，日本茨城大学正在研究一种车外碰撞防护安全气囊，以便在车速为100 km/h，到障碍物距离为3.5m时，或系统在撞前0.1s内触发气囊，以减少行人与车辆相撞后头部的伤害程度。,项目六 汽车与科技,活动四 车辆安全与科技,四、碰撞后易救助及确定事故成因技术1.紧急事件自动通报系统该系统包括碰撞感知器、车辆坐标器、车内乘员情况输入器以及无线电对讲机等，与基地电台保持密切联系。当发生意外事故时，基地便可立即为该车辆提供急救措施。2.门锁紧急施放系统当车辆发生碰撞事故后，为使乘员迅速从被撞车辆中救出，车门应能容易打开。丰田和三菱公司研制了感受碰撞的自动门锁施放系统。其特点是，当碰撞传感器确认已发生碰撞，系统立即施放门锁。,项目六 汽车与科技,活动四 车辆安全与科技,项目六 汽车与科技,3.全球定位系统(GPS)当车辆发生碰撞后，为了快速救助伤员，必须准确确定事故地点。全球定位系统（图6-14）利用卫星导航定位，能很快确定车辆方位，缩短了救助时间，降低了伤员的伤害程度。4.驾驶员操作记录系统 该系统与飞机飞行记录仪相似。它可监视和记录车辆碰撞前后的瞬间以及行车途中各种传感器信号的变化情况，以便准确分析故障的成因。日本丰田汽车公司驾驶员记录系统，可以记录事故发生前后车辆和驾驶环节等方面的信息，并能再现故障的全过程。,五、车辆防盗技术（一）人体识别科技钥匙1.指纹钥匙德国科学家利用指纹图形一人一样的特征制成了一种汽车电子锁。制作时先在锁内安装车主的指纹图形，当车主开启汽车门时，只要将手指往门锁上一按，指纹图形相符，车门即开。 2.眼睛钥匙瑞士科学家发明了一种利用视网膜图纹来控制的汽车门锁。这种锁内设有视网膜识别和记忆系统，车主开锁时只需凑近门锁看一眼，视网膜图形与记录相吻合时，车门会自动打开，否则就会将人拒之门外。据介绍，该系统虽然对陌生人“铁面无私”，但对正牌主人则“体贴备至”。不用担心自己的眼睛不够大，或戴隐形眼镜，因为此系统可将眼球分成36个部分读取，只要和30%的部分匹配即可放行。为配合主人的高度，系统还可自动上下倾斜，方便“对眼”。,项目六 汽车与科技,活动四 车辆安全与科技,3.面容钥匙英国科学家发现人的面容也是一把安全的汽车钥匙，因为世界上没有面容长得一模一样的人。于是，利用人的面容作为电子记录系统的汽车钥匙诞生了。当车主进车时如果电子锁“认识”你，自然好说，可如果它“不认识”你，就休想进入汽车。4.手指钥匙美国科学家发现人的手指长短各异，这一意外的发现很快出现了用手指作为汽车钥匙的电子锁。该锁由解码器和编码器两部分组成。,项目六 汽车与科技,（二）VIN条形码系统VIN是由17个数字组成的车辆识别代码，它能够全面、准确、规范地反映车辆信息，保证30年内在全世界范围内不重号。VIN条形码的普及，使车辆使用与管理的各个环节能快速、方便地采集数据，检索车辆信息，有效地协助追踪涉嫌及犯罪案件和打击车辆盗窃、拼装、伪冒等违法活动。（三）汽车玻璃防盗识别系统所谓汽车玻璃防盗识别系统，是在每一片汽车玻璃上，通过高科技研发的纸膜，配以特殊的药水，将车主独一无二的车牌号、车架号永久性的刻在玻璃上(永不磨损)，达到永久防盗的效果。因为刻在玻璃上的防盗码无法除去，唯一的办法是换掉玻璃，这样偷车贼不但会有更麻烦的手续和高昂的成本，而且还会对以后警察的破案留有一定的线索。从而迫使有经验的偷车贼将目标转向没有做汽车玻璃防盗辨识的车辆。当然，车主也不必担心这样做会影响车子的美观性，刻在玻璃上的防盗码呈半透明，不但不会影响车子的“容貌”，还非常漂亮。,项目六 汽车与科技,活动四 车辆安全与科技,一、概念车概述概念车由英文 Conception Car 意译而来。概念车不是将投产的车型，它仅仅是向人们展示设计人员新颖、独特、超前的构思而已。概念车还处在创意、试验阶段，很可能永远不投产。因为不是大批量生产的商品车，每一辆概念车都可以更多地摆脱生产制造水平方面的束缚，尽情地甚至夸张地层示自己的独特魅力。别克 Yjob 是汽车工业界公认的世界第一辆概念车，它于 1938 年由美国通用汽车艺术和色彩部首任主任、美国汽车造型之父哈利杰厄尔发明。概念车是时代的最新汽车科技成果，代表着未来汽车的发展方向，因此它展示的作用和意义很大，能够给人以启发并促进相互借鉴学习。因为概念车有超前的构思，体现了独特的创意，并应用了最新科技成果，所以它的鉴赏价值极高。概念车有两种，一种是能跑的真正汽车，另一种是设计概念模型。第一种比较接近于批量生产，其先进技术已步人试验并逐步走向实用化，一般在5年左右可成为公司投产的新产品。第二种汽车虽是更为超前的设计，但因环境、科研水平、成本等原因，只是未来发展的研究设想。,项目六 汽车与科技,活动五 未来汽车,二、安全概念车、 堪称世界最安全的VOLVO SSC安全概念车(图6-15)在上海第十届汽车工业展览会媒介日上亮相。该车配置新开发的EYECAR安全系统，可使不同身材的人的驾驶视线都保持在相同高度，视野不受任何限制，并可根据驾驶员眼球的所在位置自动安排驾座位置，夜视系统、撞碰警示传感器和四点式安全带等汽车安全科技新成果尽显其身。,项目六 汽车与科技,活动五 未来汽车,三、环保概念车 （一）克莱斯勒在美国底特律举行的2008年北美国际汽车展上，克莱斯勒公司首次推出的ecoVoyager（图6-16），吉普 Renegade 和道奇ZEO三款概念车，均以电力或混合动力为驱动能源，体现了未来汽车的环保趋势。 克莱斯勒ecoVoyager概念车不仅是克莱斯勒展现原创设计精神的作品，更是一个展示公司科技实力的平台。新车完全由电力驱动，其所配电动机的功率为200kw(268hp)，前轮驱动，0-96km/h加速少于8秒，能量来自于一个锂离子电池组，一次充足电可连续行驶64公里，足够满足大多数用家日常上下班所需的行驶里程，同时装备有制动力能量回收系统。如果需要长途行驶，则要靠一套燃料电池系统来为电动机持续供电，此时，ecoVoyager的总行驶里程可超过480km，与一部传统汽油车别无两样，而排放物除了水蒸气之外，别无它物。,项目六 汽车与科技,活动五 未来汽车,项目六 汽车与科技,活动五 未来汽车,(二)菲亚特“ 菲亚特展出了500Aria概念车(图6-17)。这台利用可重复材料、环保的小车是基子普通的Fiat 500改造的，突出了低燃油消耗以及最新的排放削减技术，预计200，年正式投产。 菲亚特500Aria概念车搭载一台能满足欧洲五号排放标准的1. 3.升直列四缸16气门柴油发动机，排气系统配备了最新研发的微粒过滤器，百公里二氧化碳排放控制在98克。与其相配的是菲亚特dualogic 手自一体变速器，并且配有Start and stop系统，该系统能在短暂停驶时自动关闭发动机，踏下油门后又能自动启动发动机。此外工程师进一步降低了整备质量，再换上一套耐力的低阻力轮胎，直公黑油耗因此降低了10。