车身是改进的重要部分-汽车工程手册：德国版

在评价汽车技术时规定汽车的重要性能是否都向好的方面变化。如车身的寿命要长（如镀锌车身、保证能防腐12年的防腐性能）、质量好、抗扭刚度高并有一定的摆动自由，还要有良好的人机工程，好的座椅设计以及合理的操纵件的位置和操作方式。特别要改善车内的振动特性和降低噪声。用户对汽车在停车、行驶时反映出来的上述性能的评价特别高。很多细节的优化：分离离合器、摘档、减振、隔振，直至可调空气悬架都有很大的改进，并将继续下去。

车身是改进的重要部分。汽车重量的绝对增加是改善与运输总面积有关的乘员室空间引起的。在过去10年，通过紧凑的车身结构形式，汽车重量减轻10%。扭转刚度也是这种情况：将车身重量分为扭转刚度的那部分重量和支撑面的那部分重量两部分，可使目前车身的重量减轻超过50%。

在这期间还成批地使用了大量的驾驶人辅助系统。这些辅助系统包括图2.1-7列出的各个方面。

图2.1-7 驾驶人辅助系统实例

汽车的燃油消耗是影响用户购车的重要因素。从1978～2003年，在德国由德国汽车生产厂家生产的汽车燃油消耗平均值从6.92L/100km（用NEFZ检测）下降了35%。尽管在过去几年汽车重量平均增加超过300kg，不考虑例外情况，但通过技术创新和技术转让，燃油消耗已有很大降低。

通过有关空气动力学设计的许多精细工作，空气阻力系数c_w或空气阻力明显降低。1960年以来，c_w下降40%，平均值降至0.3^[1]，如图2.1-8所示，目前许多汽车的空气阻力面（为汽车横断面与空气阻力系数c_w的乘积）低于0.6m²。尽管当前汽车设计中，由于外形较长、较宽、较高而形成较大的横断面，但空气阻力和与此相关的行驶阻力还是不断降低。按EG测试循环，中档汽车的空气阻力引起的燃油消耗约占总燃油消耗的40%。c_w×A（汽车横断面积）的值减小10%，对大且重的轿车可节省2.2%的燃油消耗，对小型轿车，如路跑，约可节省4%^[10]。

图2.1-8 空气阻力系数随汽车生产年份的变化（以大众汽车为例）

在降低滚动阻力方面，采用新一代的二氧化硅轮胎技术等措施，滚动阻力系数f_r从1960年的0.02降至目前的0.008。优化汽车上的其他零部件，如轴承、接头、驱动轴等都会进一步降低滚动阻力。

动力装置可最大限度地降低燃油消耗和提高汽车的舒适性。在汽油机方面采用的技术有：燃油系统的多点喷油、无触点点火系统、多气门、可变配气定时、汽油直接喷射（缸内）、汽油泵按需供油、闭缸技术、零部件轻型化、冷却循环优化、机械增压以提高转矩或功率，使最低燃油消耗率达到225g/（kW·h）。在柴油机方面采用的技术有：燃油直喷、可变增压以提高转矩和功率、高压共轨、喷射压力超过1600bar或超过2000bar的泵喷嘴、可变预喷射以降低噪声和减少排放。压电晶体喷射系统优化喷射过程。目前最好的柴油机燃油消耗率低于200g/（kW·h）。

同样，单位变速器重量和单位变速器结构尺寸传递的转矩得到很大的提高。有级换档变速器改进为5个档、6个档变速器。开环和闭环控制的5～8个档的自动变速器显著地节省了燃油消耗。自动换档的机械变速器可由驾驶人选档或自动换档，包括发动机停机过程，为降低汽车燃油消耗作出重要贡献。当然，从对乘员舒适性的要求考虑，换档过程应没有牵引力中断的感觉。为了有良好的汽车加速性能，牵引力也不能中断。可控双离合器变速器^[11]能保证牵引力不中断。连续可变变速器还没有达到预期的市场成功。混合驱动尚需等待一些时间。目前，在差别很大的各种型式的变速器中，自动换档机械变速器所占的份额明显增加。

改进动力装置可弥补由于增加汽车重量而带来的燃油消耗的恶化。图2.1-9为新车每千米CO₂排放值（由燃油消耗换算）随年份的减少情况。对汽油机可大致估算如下：燃烧1L汽油约生成24g CO₂。对柴油机，燃烧1L柴油约生成26.4gCO₂。未来的目标是进一步降低燃油消耗。德国汽车工业和欧洲汽车协会（ACEA）的自愿承诺是新车每百千米燃油消耗平均值可达到低于5.7L（假设汽车中的柴油机汽车占40%）或每千米CO₂排放的平均值可达到140g。

图2.1-9 欧洲汽车工业的CO₂排放/g·km^-1

图2.1-10 大众汽车蓝驱波罗^[12]

降低CO₂需要做很多工作：扩大代用燃料的使用，如生物燃料、压缩天然气（CNG）、合成燃料和挖掘柴油机乘用车和汽油机乘用车潜力，包括混合动力。图2.1-10是低CO₂排放柴油机（3缸、1.4L）实例，它配备在VW Polo蓝驱（Blue Motion）汽车上。波罗轿车的标准燃油消耗为3.9L/100km，相当102g CO₂/km^[12]。与燃油消耗低于3L/100km的路跑轿车相比要高。其原因在于用户习惯驾驶蓝驱这款轿车。另一个例子是丰田的普锐斯Ⅱ，它的标准燃油消耗是4.3L汽油，相当104g CO₂/km^[13]。无论是汽油机轿车还是柴油机轿车，为降低燃油消耗需要一个智能的能量管理系统，这样在所有批次生产的乘用车上的混合动力的各部件都是标准的。另外一个重要观点是间接观察用户对一些改进措施的反应。用户可以接受无铅汽油、低硫燃油、生物燃料，接受降低排放和防腐处理等措施。改进措施也包括提高电气与电子器件、执行器、传感器等的质量和寿命，它们在保证技术进步上占有重要的份额。汽车的所有零部件取得了可观的成果。在所有的创新中，超过80%来自电子、电气部件，如图2.1-11[14]所示。如果还有更多的驾驶人辅助系统和混合动力成批使用，则电气、电子部件还可随意扩大。图2.1-12是具有里程碑意义的开环和闭环控制随年份的进展^[15]。人们可以很高兴地看到汽车电气、电子技术的日益发展。电子技术也不断用于监控汽车各部件的功能，如安全气囊、发动机机油液面高度和质量、保养间隔以及车载诊断系统（监控影响排放的各部件）。

利用信息系统和通信系统，目前可以更好地将汽车集成几个系统。还可通过改进逻辑方法、通信技术、动态目标跟踪或通过与交通的其他一些系统相连接，达到汽车的创新与技术进步。还有一些全新的与用户通信的潜能，如常规的服务能力、接待和筹办各种活动的信息等。

用户的期盼如下。

1.旅游信息

旅游计划、交通工具选择、交通工具衔接的行驶路径计划、服务、订票和预订、行人的路线计划、旅游信息、道路特征、提供的停车地、交通工具的连接、道路地图、个人通信、个人信箱、紧急情况报告、紧急呼叫。

图2.1-11 汽车上的电气与电子系统^[14](www.xing528.com)

2.近程公共交通管理系统

静动态管理系统、个人公共交通旅游计划、出售车/船/飞机票或代用票。

3.停车场管理

预订停车位、停车场动态信息、停车场推荐。

4.交通信息

导航、个人和集体的交通事故动态信息、路径导向、交通状况（拥堵、修路）、天气预报、环境状况、特别的活动、地区限制（驶入限制、通过限制）。

5.交通查询管理

存车（car-pooling）、与货运的连接、城市物流、过路费。

在汽车技术创新的同时，生产厂家向用户供应的汽车品种也有了改变，如扩大服务能力供应各种车型、提供新型的厢式载货汽车、提供拼车用汽车，直至建立另外一些销售机构。每个联合企业（Konzern）力图提供尽可能吸引用户的众多车型（一个汽车品牌的多种车型和联合企业内的其他各种品牌）。通过用户诊所（Kundenkliniken）与用户联系、内外询问、消费者满意度指数、车间检测、消费组织，如全德汽车俱乐部（ADAC）和德国技术监督协会（TÜV）的耐久性试验、碰撞试验和专业杂志的直接信息。与早期相比，当前的汽车用户关心的是产品和品牌，用户也可从因特网上查阅信息。

图2.1-12 汽车工业在开环和闭环控制系统中的一些重要里程碑

图2.1-13 汽车制造业的革新浪潮

这期间已建立了汽车回收链，具有前面所提到过的再循环能力。特别重要的是要有环境保护意识，使可再次利用的材料重新利用。在布鲁塞尔的汽车再循环线已为欧盟在法律上确定生效。

在欧洲区域内汽车的年销售额已超过1万亿欧元。经销处和车间的附加销售额也占有相当的份额。汽车所面临的、日益增多的挑战必须由汽车工业和供应商解决，如：全球化、国际竞争、提高生产率、不断改进工艺、模块化、在与供应商和科学研究机构合作中的变化、汽车开发伙伴、重新定位产品设计过程等挑战。解决这些挑战也包括早期加入的参与产品设计过程的各个部门。为减少成本和降低开发成本，常采用相同零部件、工厂特有的和扩展的零部件及在最佳成本组成中采用大量变型模型等策略。

在未来，也期盼汽车工业的创新设计。通常，只有更大的改进与创新设计被用户接受时才会推出来。图2.1-13是两类创新改变了汽车：左边是外部的变化，对汽车的影响很大，如石油危机、立法者的立法；在右边，更多的是技术推动，如微电子、模糊控制、神经元控制器。在20世纪与21世纪更迭之际加快了汽车创新技术的速度。突出了新型汽油机和柴油机、代用动力、燃料电池、混合动力、利用传感技术的交通事故预防（包括“电子辅助驾驶人”的导向辅助系统）、优化汽车电气与电子部件和零部件轻型化等创新技术。

当所有参与汽车创新的经济、政策和工业方面的工作者对标准有一致的认识，并有共同的目标，则遇到的各种技术挑战总是可以克服和掌握的。

参考文献

普通文献