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2017-12-05

汽车工程师 2017年1期

福特开发出3缸发动机用气缸间歇功能

美国福特汽车宣布，从2018年开始，其排量1.0 L的3缸“Eco Boost”发动机上将具备气缸间歇功能。在惯性行驶和巡航行驶时，3个气缸中会有1个气缸停止燃料供应和气门工作，使燃效最大提高6%。气缸间歇中需要发动机输出功率时，可在14 ms内重新启动间歇的气缸。

该气缸间歇系统的设计十分简易，气门在1 s内开关近40次，发动机转速最高在4 500 r/min下也能工作。气缸间歇时，使用发动机油压驱动特殊的气门摇臂，断开间歇气缸的气门和凸轮轴的连接。利用软件决定速度和节流阀开度，并根据发动机负荷等决定气缸间歇的最佳瞬间。气缸间歇中，为了保持重新运行时的燃料效率，会关闭进气门和排气门，以防气缸内的温度下降。

2个气缸工作时，通过利用新的双质量飞轮和减振离合器片来缓和低速旋转下的发动机振动。发动机为了应对气缸间歇功能带来的负荷，采用了新凸轮链条和利用高度金属射出成型方式制成的气门摇臂，提高了耐久性。

丰田新款2.5 L发动机热效率达到41%

作为支持TNGA（丰田新全球架构）的动力传动系统，丰田发布的新款2.5 L发动机的热效率达到41%，超过了此前丰田实现了最高效率（40%）的“普锐斯”用1.8 L发动机。

以往的发动机在缸头吸气阀的阀座上设置了耐热合金。由于采用这种结构，进气口的形状受到限制。要想高速燃烧，就要增加滚流（垂直涡流），改善空气与燃料的混合。新款发动机在增加滚流的同时，实现了吸入效率不会降低的进气口形状。此外还实现了略微的长冲程化，将“缸径×冲程”变更为87.5 mm×103.4 mm，冲程/缸径比约为1.2。阀门夹角及冲程/缸径比等各项规格还将作为通用架构用于其他发动机。

新款2.5 L发动机与平行轴式新款混合动力系统组合使用时，与以往发动机和系统的组合相比，中间加速时间缩短10%，JC08模式燃效改善20%。另外，与新开发的8速自动变速箱组合使用时，与以往发动机和6速自动变速箱的组合相比，中间加速时间缩短12%，JC08模式燃效改善20%。

奔驰推Digital Light大灯技术

梅赛德斯奔驰正式发布了Digital Light大灯技术。该技术采用LED作为光源，能通过摄像头和雷达等收集路面数据，识别其他道路使用者并自动调整光线，防止因自身强光而导致他人产生眩目效应。此外，Digital Light大灯技术还能识别路上交通标志，通过前大灯向汽车前方路边投影人行道及路标等图形，加强与其他驾驶员或行人等之间的沟通，提高夜间行车安全性。

英国研发双电层电容器容量密度提高至100倍

英国开发出可实现以往100倍容量密度的双电层电容器的电解质材料。预计能将纯电动汽车（EV）的续航距离延长到600 km以上，几秒钟就可以为智能手机充满电。

双电层电容器是通过在正负电极和电解液的界面聚集正负电荷，如同形成双层电容器一样来存储电力。典型的特性正好介于普通电容器与锂离子电池（LIB）之间。不过，这种特性不高也不低，用途有限。

此次开发的材料是由软性隐形眼镜使用的高分子材料构成的凝胶。通过作为双电层电容器的电解质使用，预计可将能量密度提高至以往的100倍。与现有LIB的能量密度相比也高出好几倍。输出密度高以及充放电循环几乎不会劣化等特性与以往的双电层电容器相同。将该双电层电容器用于EV，可实现与汽油车不相上下的续航距离。

捷太格特将量产齿条并联式EPS

捷太格特将扩充以齿条轴辅助方向盘操纵力的齿条式电子助力转向系统（EPS）的产品线，并开始量产齿条并联式EPS。

齿条并联式EPS采用的配置方式是，使对转向器操纵力提供辅助的电机及减速器与齿条轴平行。与已投入使用的使电机和减速器与齿条轴同轴配置的齿条同轴方式相比，具有可灵活配置电机及减速器的优点。

捷太格特在齿条并联式EPS方面起步较晚，但该公司表示，其产品与其他公司的竞争产品相比，不仅提高了操纵感，还将凭借减速机构的小型化等展现优势。

大发配立体摄像头避免与行人碰撞

大发工业宣布开发出全新驾驶辅助系统“智能辅助III”。新系统已配备在轻型汽车“Tanto”上。

原来的“智能辅助II”利用单眼摄像头和激光雷达监控汽车前方，通过紧急自动制动功能避免与其他车辆碰撞。而新系统仅利用立体摄像头就可避免与车辆及行人碰撞。这样，就能应对日本和欧洲的汽车评估程序“NCAP”中避免与行人碰撞的测试。在与行人的相对速度为4～30 km/h时可避免碰撞，在相对速度为30～50 km/h时可减轻碰撞伤害。

新系统的立体摄像头左右镜头的间距为80 mm。由于摄像头本身实现了小型化，因此还可轻松配备在尺寸比Tanto更小的车辆上。

奥迪普及车辆-基础设施互联技术

奥迪官方正式宣布在拉斯维加斯使用车辆-基础设施互联系统（V2I），意味着只要搭载了该项技术的奥迪车型在拉斯维加斯就可以与交通设施进行互联。而在第1阶段，车辆仅会同当地的交通灯相联。奥迪希望通过该系统帮助减少拥堵，提升道路的流通能力。

目前，奥迪 A4、奥迪 A4 allroad及奥迪Q7 3款车将可首先搭载这套系统，该系统可以通过4G通讯与交通灯信息互联，然后将交通灯状态及红/绿灯时间等信息显示在车内仪表盘或者抬头显示系统上。未来，该系统还将与发动机启停功能及导航系统相连，后者可以进一步优化导航的最佳路线选择。

丰田中型HEV将采用2种电池

丰田汽车公司公开了支持跨级别实现部件通用化的TNGA（丰田新全球架构）的动力传动系统群。

作为与2.5 L排量汽油发动机搭配使用的混合动力车（HEV）用电池，丰田准备了锂离子电池和镍氢电池。预计将配备于丰田近期全面改进的中型车“凯美瑞”。

现行“普锐斯”除了以往的镍氢电池外，还配备了锂离子电池。此次发布的2种电池组的电池单元均与普锐斯相同，但面向中型车，将锂离子电池的单元数量由56个增至70个，镍氢电池由168个增至204个。因此，电池组的电压方面，锂离子电池由207.2 V提高至259 V，镍氢电池由201.6 V提高至244.8 V。然后利用逆变器升压至电机所需的650 V驱动电压。锂离子电池的载流量为4.0 A·h，镍氢电池为 6.5 A·h。

中型车用底盘比普锐斯用底盘宽，能够配备更多的电池单元。电池组的配置也与普锐斯一样，设置在后排座椅下方。HEV车型也不会牺牲行李舱容量。通过改进电池组的结构和布线等，与2.5 L发动机配套使用的混合动力系统用镍氢电池组的容积比上一代减小了11%。

通用全新巡航控制系统将加入面部识别功能

通用下一代半自动巡航控制系统将会结合面部识别技术。一般的巡航辅助功能会要求驾驶员全程紧握方向盘，但通用的具备面部识别功能的巡航模式将允许驾驶员双手离开方向盘。可一旦检测到驾驶员驾驶过程中走神甚至睡着，巡航系统会发出红色警告信号灯，驾驶员座椅将会振动，最后会播放预录制的声音去提醒驾驶员做出适当的操作。万一这些警告都不能让驾驶员做出反应，通用安吉星后台将会有服务人员尝试直接与驾驶员联系，以防在紧急情况下驾驶员需要医疗救助。

此外，如检测到前方道路有连续的急弯，巡航系统将会再次发出警告，提醒驾驶员及时重新操控汽车。如果驾驶员未能及时做出适当反应，汽车将会自动开启警示灯并减速，紧急情况下甚至会停止行驶。

通过CNF新材料实现汽车轻量化

电装、丰田纺织和京都大学等将通过日本环境省的“NCV项目”，利用源自植物的新材料“纤维素纳米纤维（CNF）”推进汽车部件开发。此次的项目预定在2020年之前验证将CNF用于汽车部件能在多大程度上提高燃效等。

CNF是通过对木材等的植物纤维进行化学和机械处理，获得最小直径为3 nm的纤维。将CNF与树脂混合成型，能制成轻量高强度的CNF强化树脂。目前在汽车领域，对于利用CNF强化树脂来减轻内外装部件的开发非常活跃。

东丽新石墨烯技术电池输出功率提高1倍

东丽将采用自主技术制造的多层石墨烯用于正极的导电助剂时，发现锂离子充电电池的输出密度提高了约1倍，能量密度提高了20%。

以往导电助剂采用碳黑的电池快速放电12 min时的放电容量会降至缓慢放电1 h时的1/2以下。而导电助剂采用东丽的多层石墨烯时，即使放电12 min，放电容量也只降低1%左右。这种效果还会随着碳黑与多层石墨烯的比例而改变。当碳黑与多层石墨烯的比例为1∶1时，输出功率提高了约1倍，导电助剂全部采用多层石墨烯时，能量密度提高了约20%。

为解决制备石墨烯时的凝集问题，东丽将石墨氧化并剥离多层石墨烯后，使其吸附多巴胺（C8H11NO2），然后还原，从而防止其在溶剂中凝集，使其稳定地分散开，得到约10层的石墨烯，厚度（3～5 nm）只有原来还原石墨烯的1/4～1/3。由于凝集少且各层石墨烯都很薄，所以表现出了很强的导电助剂性能。

福特可变发动机舱盖图案专利

福特申请了一项能在汽车发动机舱盖上形成特定图案的专利。为了实现在发动机舱盖上显示特定的图案，福特在发动机舱盖上安装了温度及湿度传感器等。当外部温度低时，这套系统会通过特定的管道（管道与呈现的图案是对应的）输送热空气，融化特定位置的冰雪或者蒸发雨水，形成图案；而在外部温度较高时，管道中则会通入温度低的空气，最终在发动机舱盖上形成冷凝的图案效果。

专利显示其还将会在发动机舱盖上使用可变色的涂料，这种涂料会受到温度的影响而改变颜色。这样，当内部管道的温度发生变化时，发动机舱盖上会形成不同颜色的图标。

大陆打造多功能无线智能充电终端

大陆集团为奔驰E级轿车研发了一款多功能智能设备终端（MFST），其主要功能是让车主可以在车内安全方便地为智能手机及其他设备进行无线充电。

手机通过无线技术连接到汽车上，车主只需将手机放置在操作台中间的隔间上。此外，任何移动设备都可以以这种方法充电，但唯一的要求就是智能手机必须满足无线电力协会（WPC）的Qi标准，该标准可以保证USB在连接之后充电电流的相同性，以及每个移动设备充电时间的一致性。

在奔驰E级车当中，MFST也支持手机与汽车外置天线及音响通过蓝牙自动无线连接技术。车主只需激活近场通讯（NFC）功能即可。该终端还支持无线天线连接技术，因此，在驾驶过程中，手机接收的信号会得到进一步优化。

奥地利研发超长续航电动车

奥地利公司Johammer研发了一款具有超长续航电池的电动车。

该车充电一次可行驶超过300 km，当前版本配备有几乎静音的高功率电机，最高车速可达119 km/h。其电池含超过1 200个部件，电量可达12kW·h，与特拉斯的 Powerwall电池电量（14kW·h）相当接近。当该车闲置时，能用来当作太阳能蓄电池，甚至可以给家庭供电。

此外，这款电动车淘汰了传统的计量器，其后视镜装备高分辨率显示器，用来显示车速和幅度等信息。同时，其操纵杆和脚踏板皆可自由调节。

多家车企联手打造高速充电网络

宝马集团、戴姆勒股份公司、福特汽车公司以及包括奥迪和保时捷在内的大众汽车集团，联合签署了一份意在欧洲打造具有最大功率充电网络的合作谅解备忘录。备忘录计划快速建立一定数量的超快速充电桩，为纯电动车用户的长途旅行提供便利。

计划在建的高功率充电网络允许的最大充电功率高达350 kW，充电速度显著快于当前的充电系统。该充电网络将基于联合充电系统（CCS）技术，并将交流充电和直流充电的现有技术标准提升至一个新的高度。与当前纯电动车相比，凡能满足该充电桩最大功率的任何品牌的纯电动车型，仅需很短时间便可完成充电。同时，该充电网络将适用于所有采用CCS技术的车辆，以推动纯电动车在欧洲的普及。

高功率充电网络的构建工作于2017年启动，首批将在欧洲建立约400个充电桩，到2020年将有数千个充电网点可供用户使用。

大陆集团AdBlue系统促使NOx排量减半

德国大陆集团为新发动机产品系列提供了整套AdBlueR剂量系统，其主要部件包括喷嘴及油箱凸缘模组（包括泵及其自带的电控单元）。该电控单元与发动机控制单元耦合，其不仅能控制喷嘴，还能够调节泵压并诊断AdBlueR油箱的注油油位。

该系统主要用于测量AdBlueR油箱内液体所含的尿素浓度。位于油箱凸缘模块上的尿素浓度传感器能够帮助系统探测到油箱是否已注水，或是否注入浓度极低的溶液。

大陆集团将SCR（选择性催化还原）技术应用于尾气后处理系统中，通过喷嘴将AdBlueR尿素喷入排气管，进而在催化转换器内触发化学反应（选择催化还原），最终实现NOx排量的大幅下降。

中国科学家研发甲醇替代柴油

天津大学机械学院科研团队研发出柴油甲醇组合燃烧技术，突破了甲醇难以压燃的应用障碍，用生产原料丰富的甲醇替代柴油，替代率达到45%以上。

研发团队开发了整套甲醇喷射系统的关键部件，建立了完整的自主开发体系。通过自主研制的电控系统，在发动机达到一定温度后，通过安装在进气总管的甲醇喷嘴向进气道喷射甲醇，使甲醇与空气形成均质混合气后在气缸内和柴油共燃。该技术同时降低了NOx和碳烟颗粒物的排放量，不需尿素辅助就可满足国Ⅳ和国Ⅴ排放要求。

该技术与柴油机现有发动机生产体系兼容，只需要在进气总管安装甲醇喷嘴，在底盘安装甲醇油箱及电控系统就可完成改装。一辆车的改装成本在2万元左右。根据目前12个省市100多辆重型车的运行情况统计，按照现在柴油和甲醇的价格计算，使用柴油甲醇组合燃烧技术的重型车可节约20%～25%的燃料成本。

激光喷涂形成气门座丰田开发新工艺

丰田自主开发了铜系合金与硬质颗粒的混合材料，确立了通过激光喷涂该材料，使其直接堆焊到气缸头上，从而设置气门座的新工艺。

原来一直采用将事先做好的气门座压入气缸头的方法。此次丰田在吸气气孔上采用了新工艺，这样便可将空气高效吸入燃烧室内。另外，凭借新开发的材料，气门座的耐磨损性和耐热性也得到改善，使发动机寿命得到提高，并且采用新工艺的发动机的整体制造成本与原来的工艺为同等程度。

日立开发出续航400 km纯电动车用锂电池

日立制作所开发出充电一次可行驶约400 km的纯电动汽车用锂离子电池技术。电池正极材料以易于存储锂离子的镍为主要成分。另外，将电极的厚度增至原来的2倍，增加了可以存储的离子。负极没有使用通常的碳类材料，而是以易于存储和释放锂离子的硅为主要成分。通过这些改进，能够存储更多的电。显示电池性能的“能量密度”有望达到原来的约2倍（320 W·h/kg），接近锂离子电池可以达到的最大值。

以前的电池持续使用后，因与电解液发生反应等，电极表面会形成覆膜导致性能降低，而新电池正极通过在材料表面包覆氧化物，负极通过在电解液中添加氟系添加剂等，抑制了覆膜的产生。经测试，反复充放电100次之后，容量仍能维持在最初的90%以上。