带来多一分绿色 2014年十大热门汽车技术

2014年12月12日 加拿大汽车之友


2014年广州车展,新能源车型有了专属主场,虽然展馆内人气相对冷清,但此举无疑把“新能源”这一关键词上升到了自成一派的高度。眼下已是一年中的尾声,从量产到概念,2014年诞生的混合动力、纯电等车型比比皆是,而相关领域技术升级也日益完善。就算没把矛头直指新能源,针对引擎或传动系统的技术革命也是为了绿色事业出谋划策,节能减排,已经成为本年度热门技术的集中发力点......

  Passat GTE三组离合器实现传动

  在新能源领域,目前而言插电式混合动力技术要成熟于纯电技术,Passat GTE是海外刚刚发布的第八代Passat的插电混动版,其搭载一台1.4TSI发动机与一台电机,并使用一块锂电池储存电量。在发动机与电机共同驱动下,其续航里程可以达到1000km。这样的续航里程意味着Passat GTE可以在加满燃油,电池充满电的情况下,不需要二次能量补给便能完成一次长途旅行。

  Passat GTE使用了三离合变速箱,它在传统的双离合器基础上,多添加了一组离合器,用于切断或耦合1.4TSI发动机的动力。在车辆处于巡航模式或滑行状态时,第三组离合器将会切断发动机与变速箱之间的动力传递,让车辆通过惯性进行滑行,从而达到节省燃油与增加续航里程的作用。

  这台Passat GTE为了在车辆处于纯电动行驶状态时,制动系统与空调系统能够正常工作,特意搭载了电子线传制动与电子空调压缩机。虽然现在没有更详细的信息,但通常来讲其电子线传制动系统可能通过两种形式达到制动目的,一种是通过ESP系统,另一种则是在制动卡钳上装配独立的制动电机。

  在Passat GTE之前,大众便已经发布过XL1、e-up!、e-Golf、Golf GTE等新能源车型,此次Passat GTE的发布似乎显示出了大众对于混动车型的开发决心。大众官方表示,Passat GTE的百公里油耗仅为2.0L,在加满油和充满电的情况下巡航里程为1000km,其0-100km/h加速时间在8秒之内,最高时速为220km/h。

 无需分动器,电子四驱能满足越野所需?

  我们可以期盼纯电/插电混动车型节省能耗,但越野?!越野自然离不开四驱系统,从硬派分时四驱到高精尖的全时四驱,各有所长也各有局限,但电子四驱您可能闻所未闻。于2014年亮相的比亚迪混动SUV唐,便因搭载了电动四驱技术而受到关注,这套技术是在秦的驱动模块添加电动后驱动桥以及综合控制系统而来,其功效或许能媲美大多城市SUV的分时四驱系统。

  唐的后部动力由一台电动机构成,直接作用在后差速器内为后轮提供动力,可以将唐的驱动形式看作是一台车安装了两套相对独立的驱动系统:前轮混动后轮电动。这种架构最大好处是省去了复杂的机械四驱系统(前差速器、前传动轴、分动器、后传动轴),但却要在电池组件放电效率以及前后桥轮速差等方面做到毫无差错。

  这套四驱系统通过电动机控制装置实现前后轴的动力分配,有了之前的“秦”作为加速与油耗方面的参照,或许搭载电子四驱的新车问世之后会更具诱惑,只是未来车辆行驶姿态系统对四驱系统的掌控是否可靠将是一大考验。其实类似的技术很早以前便曾出现在哈弗品牌中,只是哈弗更愿意把它当成技术储备,而从未量产。

  哈弗基于横置前驱结构打造的混合动力平台,通过电驱动后桥设计实现了适时四驱、混合动力及纯电动驱动的方式。工程师为哈弗的前驱动桥加入了一套BSG系统,用大功率的起动/发电一体机(皮带传动)代替了传统的起动机和发电机;后驱动桥则为电驱动设计,当前后桥联合驱动时进入四驱模式,也是混合动力驱动模式。

  使用电驱动后桥对于传统的横置前驱布局的SUV来说,有诸多优势:省去了前桥取力器、传动轴和后桥动力分配机构,同时电驱动后桥在动力输出上控制更加灵活,不受前桥动力影响。不过,由于前后桥的动力输出不同,所以后桥只能发挥适时四驱的作用,即满足一些基本脱困需求,而在通过性上无法和硬派越野车相媲美。

 其实本质并不神秘,全方位解读无线充电技术

  关注汽车赛事的朋友一定对电动方程式有所耳闻,亮相于电动方程式的无线充电技术来自于“高通”,这是一家以半导体技术而闻名的高科技企业,在很多人眼中,高通就好像是移动通讯的Intel一般;但事实上,高通不仅在半导体芯片行业中全球领先,还是一家顶尖的集无线互联、射频IC以及卫星导航等技术于一身的科研公司。

  深究这项技术的原理,车用无线充电就是利用磁共振效应来对电池组进行非接触式充电,充电过程无需使用传统的电缆即可进行,需要充电时,车主仅需要将车辆停放在充电板上方即可。无线充电技术在小型电器上的应用已经有一段时间,相比之下其在汽车上的应用还并不广泛。

  由于磁共振过程中能量的损失低于电流在传统线缆中的损耗,因此无线充电的效率非常高,可达到90%以上。其可以根据用户需求调整充电功率,此外充电板可以在50mm-200mm的距离内完成对车辆的感应充电,因此不论是MODEL S这样的轿跑,还是底盘较高的SUV都可方便使用。

  提到磁共振,人们很容易想到电磁辐射,同时免不了对其安全性产生疑虑。一方面,很多人会担忧电磁辐射对人体的伤害,而另一方面,也有人关注设备运行时是否会产生诸如火灾之类的危险隐患。面对人体健康方面的质疑,高通表示无线充电工作时的磁感应强度符合相关标准。

  未来无线充电将用于更加广泛的环境中,以实现车辆的半动态及动态充电。想要实现这个目标,需要在城市道路中埋设大量充电板,当车辆在充电板上方驶过时,便可以进行连续的充电。当然,想要实现这个目标,还需要在技术、安全、成本以及政策等方面进行更加深入的努力。

 紧随福特脚步的通用1.0T Ecotec引擎

  看过了新能源车型,再来聚焦传统内燃机动力领域。虽然“涡轮增压”不是什么新技术,不过近几年其风头可谓正劲,且这股增压旋风正不断朝着更小排量的发动机推进,大众、福特等品牌都推出了自家的1.0T发动机,而通用自然也不会“坐视不管”。前不久巴黎车展,通用便展示了自家的1.0T Ecotec发动机。

  这台1.0T发动机未来将拥有两个动力版本:最大功率91Ps(66kW)的低功版和最大功率117Ps(85W)的高功版,两个版本的最大扭矩均为166牛米。从数据上来看,其稍逊于福特1.0T EcoBoost发动机的125Ps(92kW)和170牛米,不过如此排量生生榨出117马力已经足够令人叹为观止。

  目前主流的全铝缸体、缸内直喷、可变气门正时系统均出现在这台发动机上,为减少涡轮迟滞现象,这台1.0T特意采用小惯量涡轮,其使用的电子节温器相比石蜡节温器电子阀门开启时间与精度更准确。此外,该发动机搭载了可独立控制的循环水泵,可在发动机冷却液低温的情况下不参与工作,提高热车速度的同时也可以降低一些燃油消耗。

  为克服三缸机的天生弱点,工程师在油底壳加入了与发动机曲轴同速反向转动的平衡轴,以改善其振动问题。随着不少国家不断利用政策对汽车的排量和排放进行紧缩,各厂家之间也展开了一场小排量之战,而最近几年战火已经蔓延至1.0L左右级别。此次巴黎车展,搭载这台1.0T发动机的欧宝Corsa已经亮相,这台发动机究竟何时引入国内不禁令人遐想。

  雷诺Energy TCe 90发动机将排量再拉低

  不要以为在刚刚提到的小排量涡轮增压战中,1.0L已经是排量下限,日前亮相于巴黎车展的雷诺Energy TCe 90发动机排量仅为0.899L,最大功率为91Ps,峰值扭矩为135牛米,在1650rpm时就能够输出峰值扭矩的90%。相比同等动力的自然吸气发动机,Energy TCe 90发动机百公里油耗少约1L,每公里二氧化碳排放量减少30g。

  考虑到排量太小,雷诺Energy TCe 90发动机采用了超低惯量涡轮,涡轮壳体上集成了电控进气泄压阀,其排气旁通阀采用电机直接控制,好处在于能精确控制排气旁通阀开度,更精确地控制进气增压值及涡轮转速。此外,该发动机采用了带有特氟龙涂层的低阻力正时链条,并具备可变气门正时技术。

  与大众EA111 1.4TSI发动机一样,这款雷诺引擎也采用了集成在进气歧管内的水冷式中冷器,使得本身体积就不大的引擎结构更为紧凑。此外,这款发动机倾斜角度达到49°,这对降低发动机的重心和高度有所帮助。别忘了新赛季F1红牛赛车使用的便是来自雷诺的1.6L V6涡轮增压引擎,雷诺在打造小排量增压引擎方面的实力毋庸置疑。

  雷诺Energy TCe 90发动机的0.899L排量已接近传统废气涡轮系统所需最低排量的极限,故该发动机的动力参数并不突出。排量再小的话,发动机在低转速工况下将难以驱动涡轮以获得足够的增压值。在未来一段时间,各涡轮生产商将在电动涡轮技术上寻求突破,届时排量更小,油耗更低的发动机将会与我们见面。

 为实现完全零迟滞!浅析电动涡轮技术

  即便废气涡轮增压技术发展至今已有百年历史,但因增压系统而生的响应迟滞问题始终未被根治,它并没有因为工程师花费大力气研发出来的技术而消散,而是小心地隐藏在看似线性的动力曲线背后。为实现动力零迟滞输出,电动涡轮的解决方案赫然在目,与上述电动四驱相比这并非一项新技术,只是其普及起来无疑更困难。

  这里的“电动涡轮”可不是网上能买到的鸡肋玩意,以奥迪柴油发动机为例,其一整套增压系统可以被分为两部分,即电动涡轮增压器来为进气提供增压效果以及由废气驱动的涡轮增压器来为进气提供增压效果。这也可以理解为工程师设计了两套方案,显然,区分这两套方案的临界点是废气驱动的涡轮增压器开始发力的一刻。

  虽然这一整套增压系统有两种增压方式,但它们相互之间还是存在着紧密的联系,比如中冷器之前的空气为二者共享(空气从唯一空滤进入)。而进气量则通过位于安装在电动涡轮后方的进气压力传感器实时监测并把信号传递至电脑进行分析计算后得出,随后,电脑再根据具体情况对电动涡轮的转速进行调整以修正增压数值。

  当转速攀升至足以使废气涡轮发挥作用时,位于中冷器后方的旁通阀就会打开,由废气涡轮增压器增压后的空气顺着较粗壮的进气管路抵达节气门处。从结构上看,电动涡轮与废气涡轮的协同工作可以进一步改善发动机在低转下的动力响应,但在废气涡轮介入瞬间会不会有突兀感就要看电动涡轮与废气涡轮的衔接是否顺畅了。

  电动涡轮的意义在于可消除传统涡轮增压器的动力响应迟滞问题,此前,人们愿意使用机械增压器来做这件事,但对于小排量车来说,依靠曲轴直接带动的机械增压器会消磨掉一部分动力,这确实是动力稍弱的发动机比较在意的一个问题,因此对机械增压的使用变得越来越慎重。这样来看,电动涡轮则是去其糟粕取其精华了。

博世将推电动车多挡变速箱

  决定汽车动力性能的因素中,发动机只是其中之一,如何有效传递发动机输出的动力也至关重要。自内燃机汽车发明至今,厂家投入精力最多、技术积累最深的,不外乎动力和传动两大系统,然而电动车却摒弃了这两部分。由于电动机只需要对输入的电流进行调整,便可以完成对动力输出的控制,因此在传动方面,大部分电动车只需要一台单级减速器便可通过半轴完成从电动机到车轮的动力传递。

  不过尽管使用单级减速器便可以正常行驶,但车辆高速行驶时电动机需要保持极高的转速,对噪音控制和续航里程方面都不利;而如果使用多级减速器,增加速比范围、并可以根据不同工况进行速比的改变,就可以在车辆起步时拥有更好的加速,并在高速时降低发动机转速,从而降低噪音和电能消耗。

  不论内燃机拥趸们是否愿意承认,电动车越来越风靡是事实,它是应对能源危机最好的解决方案之一;不过人类的欲望总是无尽的,在对电动机的研究中,博世认为可通过为传动系统增加挡位来增强电动车的经济性和可靠性,也许在不久的将来,电动车主们会以相互“攀比”各自爱车的档位数量为乐。

  其实特斯拉在早期研制Roadster车型时,由于采用了单电机驱动后桥的结构,该车需要一台多级变速器与电动机相连,不过直到车辆面世特斯拉的多级变速器也没有研制成功。而在研制MODEL S时,碍于采用双电机驱动后桥的结构,空间布局受到限制,使得为两台电动机分别安装多级减速器较为困难。

  电动车没有挡位,这似乎已经成为人们对电动车的普遍认知,但博世的最新产品即将打破这种观点,毕竟电动车起步阶段的突兀加速感并非每位消费者都乐意消受。不过,目前博世并没有透露该减速器的核心结构,究竟是采用与AT类似的行星齿轮架构,抑或是双离合、CVT,目前还不得而知,唯有静待。

 搭载于全新Passat,大众10速DSG细节公布

  记得有段时期,大众+DSG这两个关键词闹得满城风雨,消费者更是犹如惊弓之鸟;但仔细想来,双离合变速器半离合本就不好控制,半离合时间长了容易发热,所以本田前段时间研发了带液力变矩器结构的双离合变速箱,这样走走停停时便不用靠半离合控制,说不定双离合结构在低速时的硬伤能因此解决。

【本页图片仅作示意】

  至于本田如何才能令液力变矩器不拖双离合换挡速度优势的后腿,那是本田技术部门的事,而对消费者来说,他们最起码可以开始期待另一种双离合结构。本田已经有所行动,大众便不能示弱,其实早在2013年,就已经传出大众正研发10速DSG双离合变速箱的消息,但细节并未公布,直到最近才有了新消息。

  这台10速DSG变速箱可以支持横置和纵置两种布局形式,另外,其最高可承受约500牛米的扭矩,可与更多发动机匹配,现有的6速和7速DSG将被替代。更多挡位意味着在保证动力的同时还能提升整体燃油经济性,事实上,这台变速箱是大众布局未来的一项重要技术,大众计划在2020年将燃油经济性提升15%。

  此前,人们确信更多挡位能在日常驾驶时被充分利用,但从装配有9AT变速箱的Jeep自由光来看,更多反馈是最高挡的使用几率非常低,这不禁会让人对高挡位的使用程度产生质疑。至于大众10速DSG变速箱是否也存在类似问题,现在下定论为时过早,只希望这是一项切实造福消费者的技术,而不是空有噱头。

  目前,很多厂商都公布了正研发多挡位变速箱的消息,比如通用和福特联手开发9速和10速变速箱,现代也有研发10速变速箱的消息。10速DSG将有望率先搭载于全新Passat,ZF出产的9AT仅用4组行星齿轮就实现了动力传递,而大众10速DSG会在结构上有何奥妙,我们也将在相关信息公布之后进一步深入解读。

 详解本田8速双离合结构

  在双离合变速箱领域,我们最常见的一般都是6速和7速两种,比如福特的6速湿式双离合变速箱、大众的7速干式双离合变速箱等,都是我们最常见的双离合变速箱。而本田这次不仅成为了全球首次推出8速双离合变速箱的车厂,也是该品牌首次推出这种规格的变速箱。

  不同于传统的双离合变速箱离合器直接与传动轴相连,这款双离合配有AT变速箱才有的液力变矩器,这样的设计无疑会使换挡动作更为平顺,在舒适性上会有更值得期待的表现,而由于与传动轴连动的工作改由液力变矩器承担,因此离合器可以做得更小,磨损也会变得更小。

  这台变速箱是为横置式发动机设计的,而据本田之前所发布的消息称,这款变速箱的油耗表现要比本田之前的5AT变速箱节省8%,加速表现提升10%,这样的表现也足以说明这款变速箱所要传达的理念,那就是更加节省燃油、更多的驾驶乐趣,这也比较符合思铂睿的运动定位。

 不仅是触摸操作!爱特梅尔展示未来中控

  看过了太多存在于汽车内部的技术,不妨在结尾聚焦一下可以“摸”到的未来。汽车中控台是平时驾车时都会接触的部分,采用一整块触摸显示屏代替传统按钮、旋钮控制空调、多媒体系统的特斯拉MODEL S令车迷窥视到了未来车辆中控台的发展方向。但难道这就是未来车辆中控发展的全部趋势?答案是否定的......

  爱特梅尔是一家车载网络、电机驱动、屏幕触控系统供应商,之前谈到特斯拉MODEL S使用一块触摸显示屏代替传统的按钮、旋钮、多媒体控制系统,不过深究起来,其仅仅是将控制方式由传统的旋钮、按键控制变为了虚拟按键控制,暴露出了占据空间过大的缺点,而应用曲面屏幕则可以在相同的空间内显示更多的内容。

  特斯拉MODEL S中控屏幕类似平板电脑的造型还有变得更美的潜力,爱特梅尔给出了曲面屏幕的解决方案,相比于直板屏幕其显示区域更大,可视角度更优秀。此外,爱特梅尔的控制方式更前卫,即非接触式控制,简单说就是系统识别人手的各种手势,驾驶者可以用手做出移动、点选等操作,就像是利用人手代替了鼠标。

  此外,针对不同使用习惯,方案中还可以提供多点触摸操作,甚至包含屏幕带水状态识别、佩戴手套识别等。此次展示的仅仅是一台概念机,具体是否需要使用曲面屏幕、屏幕分辨率、系统软件架构、软件开发等需要同供应商、车企沟通后进行独一无二的“定制”,这台处于概念阶段的演示用机更多是用来显示研发实力。

  未来的发展总是超乎想象,“直挺挺”的屏幕可以变得更“柔美”、多点触摸式的操控也可以被手势操作所取代。未来中控绝非只是支持触摸操作那么简单,不过没有实体按键、旋钮的反馈问题如何解决同样重要。目前这套系统还处于概念阶段,屏幕供应商的选择、是否需要弯曲屏幕等问题均需与车企沟通进行专属开发。

  总结:服务于操控的DAS线控转向技术、各类主动/被动安全技术,甚至能为混合动力车型充电的电磁悬挂技术,漫长12个月中,我们没能提及的亮点汽车技术还有很多,只是相比节能减排趋势,它们无法制造太多影响力。有了这些技术作为基础,或许未来电动车可以续航更远、能源利用率更高,而常规内燃机动力可以用更小排量换来同等动力以及更低油耗,当然,这其中也少不了更先进传动系统的帮助......


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