汽车技术将驶向何方

心海桥枫 2016-11-27 20:46:00 802人围观

  
  
  汽车技术将驶向何方

  没有人能一次造出一个完美的器物,汽车作为一台复杂的机器更是如此。性能优异、功能强大的当代汽车,理所当然的大量集成了众多前人开创性的劳动成果。
  继往才能更好的开来。尽管当代汽车用燃气而不用蒸汽做功,尽管人们把内燃机汽车发明的时间、看做是汽车的诞生时间;但汽车这一名称沿用至今没有改变;且蒸汽机汽车时代就出现了的:发动机前置、差速器半轴结构、齿轮变速机构、方向盘、V形发动机等技术,沿用至今也没有过时;因此,说到汽车,就不得不从蒸汽机汽车说起。

  蒸汽机汽车

  1712年,英国的纽科门发明了世界上第一台蒸汽机。这是一个划时代的创举,将人类带入蒸汽机时代。
  1763年,法国的古诺首创世界上第一辆配置蒸汽机的汽车。该车车架及车轮均为木质,速度每小时4千米左右。他用实际行动证明了当时的蒸汽机技术还不能适应汽车的工况。
  1765年,英国的瓦特对蒸汽机进行了改进,把效率提升了5倍左右,使蒸汽机得到了广泛应用,将人类真正带入了蒸汽机时代。人们为了铭记他的贡献,把功率的单位命名为瓦特。打开发动机罩、找到发动机铭牌就能看到瓦特了。
  后来,英国的特雷维西克对瓦特的蒸汽机做了进一步的改进,让蒸汽机更能适应汽车的工况。1802年,特雷维西克获得高压蒸汽机的专利。他的这种蒸汽机应用的更广泛了。他不仅制造出了高压蒸汽机和高压蒸汽机汽车,而且他还造出了能载70名乘客或10吨货物的有轨高压蒸汽机汽车,又叫火车。
  1828年,法国的佩瓦尔制造了一辆发动机前置、后轴驱动、前轮独立悬挂的蒸汽机汽车。驱动轴采用了差速器半轴结构,传动为链条传动。该车的出现对于汽车技术来说是一大飞跃。佩瓦尔的发动机前置、链条传动、差速器半轴结构、独立悬挂等一系列技术,至今仍在广泛的使用,这也充分体现了他技术创新的价值。特别是他的差速器技术没有一辆内燃机汽车能够不用,就连电动汽车里大名鼎鼎的特斯拉也不能例外。
  1872年,法国的伯利造出了配置V型蒸汽机的蒸汽机公共汽车,并且装配了齿轮变速机构和圆形方向盘。这又是一个沿用至今的技术。
  蒸汽机和蒸汽机汽车技术的不断提高和进步,为内燃机(相对蒸汽机而言,蒸汽机为外燃机)的出现,做了很好的铺垫。
  由于蒸汽机本身固有的缺点:自重较大,导致其效率不高和转向及制动困难,因此人们没有停止寻找新型发动机及新型汽车的脚步。

  内燃机汽车

  1801年,法国的勒本提出煤气机理论。
  1838年,英国的亨纳特制出内燃机点火装置(内燃机失败点火装置很成功)。
  1859年,比利时的勒诺瓦赫制作了世界上第一台煤气二冲程内燃机并获得专利。
  1861年,法国的罗夏发表四冲程内燃机理论。
  1876年,德国的奥托造出世界上第一台煤气四冲程内燃机。
  1883年,德国的戴姆勒和迈巴赫合作制出了世界上第一台汽油四冲程内燃机,简称汽油机。
  内燃机的出现,使世界进入了内燃机时代。
  内燃机相比蒸汽机,结构更加紧凑,体积和自重都较小,效率更高。
  1885年,德国的奔驰造出了世界上第一辆汽车(虽然早已出现蒸汽机汽车,但人们习惯把内燃机汽车发明的时间看作是汽车的诞生时间)。该车为三轮汽车,发动机是奔驰首创的一台小型汽油两冲程内燃机,皮带传动。此外,该车还首创了金属车架和车轮。
  也是1885年,德国的戴姆勒造出世界上第一辆摩托车(可近似看做两轮内燃机汽车),接着又做出了四轮内燃机汽车。
  鉴于奔驰和戴姆勒的贡献,他们一同被称为汽车之父。
  1892年,德国的迪塞尔造出了效率更高、结构更加简约的柴油四冲程内燃机,简称柴油机。发明家的初衷都是自己的发明能被大规模应用,但直到1924年,美国的康明斯公司才将柴油机配置在卡车上。虽然命运和迪塞尔开了个玩笑,但他的贡献应和其他成功的发明家一样,不应该被我们遗忘。尤其是柴油机在节能减排方面比汽油机更有优势、更有潜力。

  各种发动机及汽车陆续试制了出来,接下来的工作就是对其进行优化了。

  首先,我们看看对发动机的优化。

  发动机试制时都是单缸,为了让汽车跑的更快些,缸数一直在增加,常见的缸数有3、4、5、6、8、10、12。缸数越多,一字排开的直列布置就越困难,所以就有人采用两列。直列布置又叫L型发动机,缸数多为3、4。两列布置又叫V型发动机,常见的缸数为5、6、8、10、12。至于W和H型发动机,多数人认为是对V型发动机的变化,可归入V型发动机。
  后来,有人弄了个涡轮增压技术,利用发动机废气动能带动涡轮以增加进气压力,从而提高进气量。该技术在不增大气缸的气缸的情况下,提升功率两到三成。
  发动机功率优化完了,那就再优化效率。
  因此,出现了多气门技术,常见为两进两排。
  因此,出现了电脑控制内燃机喷油量的电喷技术。以节省燃料和减轻排放,然而此技术更多的表现在纠正不良驾驶习惯上。
  因此,出现了本田公司的电控气门技术,控制气门的正时和升程。
  效率优化完了,那就再优化排放。
  于是,就出现了双火花塞技术。
  于是,就出现了三元催化技术,把排放的废气中的三种主要有害气体催化为无害气体。
  排放优化完了,那就再给发动机增加防盗功能。
  电控点火的发动机防盗锁止技术应运而生。
  防盗也增加完了呢,有人搞了更为大胆的优化方案,优化整个发动机。
  随着内燃机越造越复杂,可靠性下降。人们发现电动机结构较简约,更易操控。就有人把电动机作为汽车的动力。于是,电动汽车又死灰复燃了。
  说死灰复燃,是因为在汽车的发展史上,电动汽车和蒸汽机汽车一样,是内燃机汽车的哥哥,后又和蒸汽机汽车一样,因性能不佳而被内燃机汽车取代。
  如今复出的电动汽车可不是对早先电动汽车的复制,而是以优秀的电机技术、电控技术、电源技术所组成的性能更加优异汽车技术面市的。电动汽车名气最大的当属特斯拉,专有技术是通过串并联很多节小电池,组装成一个超级蓄电池。
  从汽车的发展来看,未来电动汽车必能大行其道。当下因车载电源的瓶颈还难成气候。
  既然电动汽车距普及尚待时日,那就把发动机优化成混动,电动机和内燃机有串联或并联混动工作的两种模式。
  为降低使用成本,还出现了把内燃机的燃料优化为石油气和天然气等可燃气体的发动机。
  至于把发动机能源优化为太阳能或原子能或其他的技术,目前还不着边际,此处从略。

  接下来我们看看对驱动相关装置的优化。

  早先的汽车,都是把发动机放在座位下方,驱动汽车前行。
  19世纪末,法国的帕纳尔—勒瓦索公司将发动机放在汽车前部,通过离合器、变速器把驱动力传到后轮,这种方案被称为帕纳尔系统人们常常称它为常规方案,该方案得到了广泛应用。
  后来,法国的雪铁龙首创前驱前转向,拿掉了往后轮去的传动轴,提高了传动效率,同时也提高了操控稳定性。现代轿车几乎无一例外的都采用了前驱前转向。
  为了减少驾驶操作,同时也为了更好的销量,手动变速器被优化为各种自动变速器。如此还有嫌麻烦的,开发出了适合汽车的定速巡航技术,巡航主要靠车载雷达技术实现。
  再后来出现了盘式制动技术,或叫碟式制动技术。使制动的可靠性大为提高。
  人们对制动还不满意,又搞出了电控制动防抱死技术,所谓防抱死就是断续制动;还有各种各样的制动稳定车身的技术,稳定车身多采用汽车级陀螺仪作为传感器。
  以及后来对制动显示也进行了优化,因此出现了高位制动灯。
  有人为使制动更加可靠,开发出了电制动技术。主要分为涡流式和电磁式。
  为了将驱动相关装置的优化进行到底,有人为有些车轮装入了监测压力和温度的传感器。此纯属卖点,不需要的功能。车都有备胎,且四个车轮不可能同时出现问题。

  我们再来看看对车身的优化。

  早期汽车车身沿用马车车身,是一种不用马拉的马车。只要求行使,其他皆可忽略。
  1915年,美国福特公司设计生产了一种新型车。它的乘员舱很像一个大箱子,装有门和窗,被称为箱形汽车。因其造型酷似古代轿子,轿车成了这种汽车的新名称。封闭的车身让人们不用再受天气的影响。
  箱形汽车空气阻力大,于是人们又开发出了流线形汽车。其中最为著名的是德国大众汽车公司的甲壳虫汽车。该车的设计者波尔舍经过长期观察,发现甲壳虫能爬能飞,其形状空气阻力很小。于是就如实的运用到了车身造型上。开创了甲壳虫时代。美中不足的是横风不稳定。
  为了消除横风不稳定,1949年,福特汽车公司推出了具有历史意义的新型V8型福特汽车,被人们称为船形轿车。福特公司的那种具有行李箱的四门四窗的设计,现在已被全世界确认为轿车的标准形式,这同时也是三厢轿车的首创。缺点是尾部涡流。
  1952年,美国通用汽车公司的别克型鱼形汽车,消除了尾部涡流,开创了鱼形汽车的时代,同时也产生了尾部升力的问题。
  1963年,司蒂贝克公司推出世界上第一辆楔形轿车阿本提。完美解决了车身的空气动力学问题。成为汽车车身的经典形式,风靡全球。
  为了标新立异,进入20世纪80年代以后,克莱斯勒汽车公司推出了造型酷似子弹头的汽车。
  现在,绝大多数轿车车身都是采用船形加楔形。
  兼顾乘用空间、空气阻力和升力,现在车身的变化空间很小了。
  车身除外形在变外,布置高度也在变化。1900年,车身的普遍高度与马车相仿,为2.7米。1910年降低到2.4米,1920年降低到1.9米。而现在轿车的车身高度为1.1至1.3米左右。重心不能再低了,再低成赛车了。
  还有为了最大限度的减小碰撞时,车身前部挡风玻璃对人的伤害,都把挡风玻璃优化成了安全玻璃,以钢化玻璃和夹层玻璃的安全玻璃最为常见。
  另外,为降低车身重心,有车架的非承载式车身优化成了取消车架的承载式车身;再对承载式车身进行优化,就有了加强乘员舱的安全车身。
  车门开启方式也在不断优化,从以车门前端为圆心转动打开的直开式优化多种多样,有水平滑移式、有鸟翼式、有蝶翼式、剪刀式、对开式、整体旋转式。
  行车时车门关不严可能会造成不良后果,为此,开发了行车自动锁车门功能,此功能也用于防盗方面。
  有人为了驾乘更加舒适,有的车把座椅优化成了电动座椅、更有甚者则把独立悬架优化成了电控主动悬架。
  为把车身的优化进行到顶,有人把雨刮优化为,由雨量传感器控制雨刮次数的雨刮。又是一个卖点,华而不实;因为雨刮使用率不高,雨刮价值也不大。
  除了对发动机、驱动相关装置、车身进行优化外,人们对车载设备也进行了优化。

  对车载设备的优化主要表现在增加车载设备的种类。
  首先在汽车里安装了收音机,随后与时俱进的陆续装置了录音机、空调、电视、DVD,这些基本都是标配。。
  现在,导航也是非常普及的一款车载设备,加装了导航,让人们出行到陌生的地方如同轻车熟路。
  从汽车诞生那天起,安全就成为人们关注的问题。如今,为使驾乘更加安全,很多车加装了安全气囊,发生严重碰撞时打开。严重程度在加速度计信号处理电路设定,也可由车载雷达探测。
  汽车价格不菲,对于私有财产价值来说,除了房子就是汽车了,所以车用防盗技术更是普及。比较便宜的是振动防盗技术,有多挡灵敏度可以设定。由于其误报率太高和装配量太大,报警噪音扰民成为一大问题。由于其对于车身恶意刮划有报警功能,目前还不能淘汰此类产品。比较高级的是具有滚码的发动机防盗锁止技术。
  还有少数比较高档的车装备了,能对道路和交通信号识别且能碰撞预警的视频摄像机。
  至于更高档的车载雷达,可用于巡航、安全气囊、倒车、防盗等方面。这里的雷达是指无线电雷达,不是常见的倒车雷达,很好区别,常见的倒车雷达多是由几个压电陶瓷片布置在尾部,属于超声雷达。而多功能的车载雷达布置在车上部。

  至此,可以看出:汽车技术的发展主要围绕行驶这个基本功能。动起来后就向着高速、节能、安全、舒适、环保方向发展了。
  还可以说汽车技术由机械技术向机电一体化技术发展。此外,汽车的制造工艺也是如此,从机床制造技术向计算机辅助制造技术发展。

  过去和现在的汽车技术发展如上所述,那么,未来呢,汽车技术将驶向何方?
发表评论
  • 视网如命 2015-11-27 09:42:55
      自动驾驶 指日可待
      
  • 心海桥枫 2015-11-27 10:16:32
      感谢讨论

      汽车不同于飞机和舰船的地方主要是路况,因而自动驾驶对技术要求更高:上坡时雷达波射向空中。。。还有区分有生命障碍和无生命障碍问题。。。

  • 视网如命 2015-11-28 09:30:10
      google在加州的实际路况无人驾驶测试 使用改装的雷克萨斯rx 行驶100万公里无主动事故
      
  • laozhuzuan 2015-11-28 10:04:55
      实行还早着了
  • 只逗神车托 2015-11-28 10:54:59
      安倍晋三说:“在2020年的东京奥运会和残奥会期间,将会有自动汽车行驶,希望在座的各位也能搭乘。”
  • 心海桥枫 2015-11-29 21:38:14
      @视网如命 2015-11-28 22:30:10
      google在加州的实际路况无人驾驶测试 使用改装的雷克萨斯rx 行驶100万公里无主动事故
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      创新无极限 跨界很好玩 无独有偶 特斯拉在搞自动驾驶。。。
  • 心海桥枫 2015-11-29 21:46:36
      @laozhuzuan 2015-11-28 23:04:55
      实行还早着了
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      认同且感谢讨论。。。
  • 心海桥枫 2015-11-29 21:50:59
      @只逗神车托 2015-11-28 23:54:59
      安倍晋三说:“在2020年的东京奥运会和残奥会期间,将会有自动汽车行驶,希望在座的各位也能搭乘。”
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      愿景。。。
  • 彩色长尾蝶 2015-11-29 23:47:10
      汽车会不会消失?
      
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