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第1章 陆地勇士(1)

汽车是如何加入“绿色运动”的?在21世纪到来之际,科学家们预测了未来汽车技术发展新的突破点。从汽车工业诞生的那一天起,就率先采用科学领域的新技术,并使这些技术更加完美。未来是历史的继续,汽车技术也不例外,汽车未来的发展将以更清洁、更轻便、更安全为出发点。最为重要的是,汽车要减少废气排放物,改善能量利用效率。

目前,世界各国的着名汽车厂家主要通过发动机的电子控制和排放系统的尾气净化装置两种途径来解决废气排放的问题。未来汽车将能自动诊断自身的排放问题,并给维修技术人员提供解决方案。另一个方面,在不远的将来,内燃机将可能被各种新式动力系统所取代,这只是个时间问题。

事实上,美国加利福尼亚州空气资源委员会有关“零排放”的指标已经引发了一场研究和开发新动力系统的热潮。“绿色运动”正在全球兴起,汽车制造商们加入绿色运动,将会大大推进这方面的进展。

给车身减重并使用可循环利用的材料,也是未来汽车发展的一个重要方向。

由于车重与能量利用效率以及尾气排放有着紧密的联系,因而汽车轻量化的进程也在加速。汽车公司努力生产出更轻便的汽车,这种车不但重量轻,而且舒适豪华,运动性能也会超过一般的汽车。不过,有些材料一旦利用,报废后就无法再次利用。所以,对未来汽车“可循环利用”的要求可能会限制某些塑料、复合材料以及难以再生的合金等轻型材料的应用。

改善汽车的安全性是不可忽视的方面。

一些专家认为,减轻车重可能会增大安全性方面的风险。解决的方案并不复杂,主要是要在考虑“耐撞”的同时强调好的操纵性与制动性能。预计这方面的技术会向着汽车智能补偿驾驶者失误操作的方向发展。长期统计的情况表明,安全问题往往是驾驶者自己驾驶不当造成的。

未来的汽车需要提高机动性。21世纪,交通拥挤像“瘟疫”一样,纠缠着每个发达或发展中国家。对于这种“拥挤恐慌”症的良方只有是打破现有的交通思维模式,目前,在欧洲出现的,小型城市轿车就是一个很好的尝试。要使得公路更加通畅,有两种方法。一是通过自动控制的交通管理实现更快、更顺畅的行驶;另一种是推广驾驶窄型汽车,这是因为,决定高速公路容量的是车辆的宽度,而不是长度。从目前看来,自动化管理的高速公路投资巨大,短期内投入使用的可能性不大。

比较而言,后者则可能解决拥挤问题。一项统计表明,美国高速公路上75%的驾车者是在独自驾驶,那么在驾驶座旁边的空位占用的路面宽度则是非常大的浪费。也许不久的将来,我们就可以看到比摩托车宽不了多少的汽车了。

如何评价一辆汽车的性能?一般来讲,汽车的性能主要是指发动机、传动装置的综合性能,同时,还必须考虑汽车的安全性、舒适性和驾驶时的感受。这些性能一般都可以用实测数据来表示,舒适性和驾驶时的感受主要由驾驶员来评价,难免会带有主观色彩。

那么,我们如何评价轿车的性能呢?内燃机的功率与扭力是非常重要的指标,一般的表示方法是这样的,当内燃机的转速为××转/分时,有××马力(或千瓦)的功率。内燃机的功率与转速有关,一般对同一台内燃机来说,转速低时,推动力就大。换句话说,要汽车开得快,就得减少车辆的重量,尽量少载人和货。汽车所能达到的最高时速和加速性能也是衡量汽车性能的重要指标。一般轿车时速都在120千米以上,在试车跑道上有的可达300千米以上。表示加速性能的指标最常用的是从静止到加速到时速100千米所用的时间。

性能优秀的轿车从静止不动到加速每小时100千米时只需要7秒~8秒,高级跑车更厉害,只需要5秒左右。

汽车的转向性能也是一项的重要指标,能平稳地高速转弯的车辆才是好车。这项测试可以在试车场上进行。前面是一排成直线的间隔30米的路标,汽车以高速按“8”字型绕过这些路标,测量此时汽车受到的离心力和最高速度。离心力以重力加速度(单位为克)的倍数来表示,优秀的跑车可以达到0.75克以上。

汽车的刹车性能对安全行车来说是至关重要的。它是以从某种速度到停车为止所滑行的距离来表示的,也就是一般所说的制动距离。目前,新型轿车由时速100千米到停车的制动距离一般为37米~40米。

耗油量也是汽车性能的一项重要指标。一般是以每百千米耗油量来表示。先进车型的平均耗油量都已降到百千米10升左右,显然,这样可以满足日益严重的环保要求。

除了以上我们谈到的几个指标之外,要全面评价一辆车的性能,还必须进行驾驶试验,人们驾驶车辆的实际体会往往是数据测试所不能够真正说明的。

你知道汽车史上的这些人吗?100多年来,有许多杰出的工程技术发明家为汽车的发展作出了巨大的贡献,为世人所敬仰。同时他们的名字也永远载入史册。

德国人K·本茨(1844-1929)和G·戴姆勒(1834-1900)被人们尊称为“现代汽车之父”。他们俩人几乎是同时将发动机装在车辆上,发明了各自的汽车。他们俩人各自创办的汽车公司于1926年合并组成为戴姆勒--本茨汽车公司,以生产高级轿车和商用汽车而着名。这家公司生产的就是大名鼎鼎的奔驰车。

L·雷诺(1877-1944)是法国人,他在1898年自己制造的汽车上安装了万向节等装置,为提高汽车转弯和传动性能作出了不小的贡献。他还研制出世界第一辆可折叠式军用汽车,创建了法国最大的汽车公司--雷诺汽车公司。

亨利·福特(1863-1947)是美国人,是世界上第一位大规模生产汽车的商人,他创建了福特汽车公司。

福特在生产中采用流水线作业,大幅度降低了生产成本。福特T型车开始投产时价格为900美元,后来降到300美元。同时他还给工人增加工资,既刺激了劳动生产率,又扩大了工人对汽车的购买力,使汽车进入到普通工人家中。

A·雪铁龙(1878-20世纪30年代)是法国雪铁龙汽车公司的创建者。他在20世纪30年代推出了世界上最早的批量生产的前轮驱动和承载式车身的轿车--雪铁龙7型,是当时最受欢迎的车型之一。最后,我们还必须提到德国人P·汪克尔。

他是汪克尔发动机的发明者,他与R·狄塞尔(他发明了压缩点火式内燃机)、R·博施(他发明了新型火花塞)都被称为德国汽车发动机之父。

汪克尔发动机重量轻,活动部件少,性能良好,因此被广泛应用在汽车和飞机上。汪克尔1954年完成了这种发动机的设计,1957年制成了第一台样机。100多年的汽车发展史表明,德国人在机械学方面为汽车发展贡献了巨大力量,而汽车的大规模生产则是在美国实现的。

你知道汽车的外形是怎么变化的吗?最早的汽车,外形看上去与马车差不多,不同的是前面安装了发动机,人们称它为马车型汽车。1908年,美国福特公司开始生产的T型车就是这类汽车的佼佼者。

这种汽车结构精巧,结实耐用,容易驾驶,价格低廉,受到人们的广泛欢迎,成为最着名的马车型汽车。不过,今天看起来,这种汽车多少有些笨拙可笑。随着汽车的普及和生活节奏加快,人们要求更高的车速。要提高车速,一方面要提高发动机的功率,另一方面减小行车的阻力。人们首先想到了的是降低车身的高度,减少空气阻力,随即出现一种仅有1.9米高的“长头”的箱型汽车。这种车比马车式汽车矮了许多,比今天的轿车还是高了很多,它在20世纪30年代曾风行一时。研究表明,箱型汽车的阻力还是太大,由其是车窗、车顶,特别在车后,都会产生空气涡流,这大大影响了汽车的前进速度。这时候,飞机技术已经有了新的进步,人们吸收了飞机设计的经验。

1934年,克莱斯勒公司研制出崭新的流线型汽车--“气流”牌。此后其他汽车公司先后推出了自己的流线型汽车。最有代表性的当属德国“大众”牌的甲壳型车,它是一种历史上最流行最畅销的车型,“甲壳”在汽车史上留下了光辉的一页。1949年,美国福特公司再次推出了具有历史意义的新型V8小轿车,由于整个造型像一只船,故被称之为“船型汽车”。这种汽车的设计很巧妙,发动机位于驾驶室之前,车的重心前移,汽车就不会在行驶中因横向风而晃动。这种车型一直沿用到现在,我国在20世纪90年代引进的奥迪100型,就是典型的一例,它是船型车中空气阻力最小的一种。不过,万事有利有弊,船型车的车尾较长,在高速行驶时还是会产生较强的空气涡流,人们对此加以改进,又设计出“鱼型轿车”。美国于1952年生产的“别克”牌小轿车是最早的鱼型轿车。

鱼型车内乘坐相当舒适,司机视野广阔,车的正面和侧面阻力小,深受人们的喜爱。鱼型车也还有缺点,即在高速行驶时,侧面像机翼那样会产生一种使车子离开地面的升力,驾驶时有发飘的感觉,虽然不至于发生危险,但如果有侧向风吹来,就会影响汽车行驶中的稳定性。

彻底解决这一问题的办法是采用楔型外型,这种车型的车身很低,车头尖尖的,车尾逐渐升高然后陡然下切。现在宝马系列的汽车就是这种车型的代表。

说了这么多,亲爱的读者们,你们的心里已经有数了。汽车经过近100年的发展,轿车的外形发生了不少变化。未来汽车的造型将会进一步减少阻力,而且更加美观。“绿色汽车”指的是绿颜色的汽车吗?使用可以反复充电的蓄电池作为动力装置的汽车称为蓄电池电动机车,可以说是一种真正达到“零排放”的绿色汽车。它所用的电能可能来自风能、水能、核能或太阳能的转化,与目前使用汽油、柴油燃料的常规汽车相比,电动汽车的能源利用率可提高70%左右。这就意味着蓄电池电动汽车可以节约很多能源。蓄电池电动汽车可利用夜间充电,这样,从发电系统的工作原理来讲,可以解决晚间电能浪费的问题。

不过,目前蓄电池汽车在技术上还不太成熟,充电时间过长,行驶里程短,电池组也过于沉重,尤其是整车售价昂贵,因此很难为大多数用户所接受。作为世界上第一种面向市场生产的电动汽车,美国通用公司的EVI电动汽车曾轰动一时,但销售业绩很不理想,据报道,1998款EVI已将原来的铅--酸电池改为通用公司新研制的镍--氢电池,每次充电后的行程也由原来的110千米~140千米增加列250千米,同时,通用公司宣布将EVI电动动力系统价格由近万美元降至2500美元。

如果价格上能够和普通汽车相差不远的话,市场前景还是很好的。丰田公司也成功研制了RAV4、E.COM等小型汽车,一次充电可连续行驶100千米,这个距离还有些短。除了通用、丰田两家公司以外,福特、克莱斯勒、奔驰、雪铁龙和宝马汽车生产商也都争先恐后投入巨资发展电动汽车,看来,谁都想在前途无量的电动汽车市场中占有一席之地。我国的电动汽车项目也已起动,电动汽车已被列为国家“九五”重大科技产业项目,为21世纪电动汽车的产业化奠定了基础。蓄电池汽车乘坐舒适安全,操纵非常方便,噪音很小,无污染,使用寿命长,已经赢得了人们的广泛信赖。在21世纪,电动汽车必将导致汽车产业和电力产业发生结构性的变化。

据英、美专家预计,2001年全世界将有250万辆以上的电动汽车的生产能力。2l世纪20年代到30年代,电动汽车的年产量将占各类汽车部产量的20%~30%,达到1000万~2000万辆的水平。到那时,电动汽车的性能将会更好,乘坐会更加舒适。太阳能汽车能跑多远?太阳不断为人类送来光明和温暖,它是一个取之不尽、用之不竭的能源聚宝盆。将太阳能变成电能,是利用太阳能的一条重要途径。将光电池装在汽车上,用它将太阳能不断地变成电能,使汽车开动起来,这种汽车就是新型的太阳能汽车。早期的太阳能汽车是在墨西哥研制成的。这种汽车外形像一辆三轮摩托车,在车顶上架有一个装备太阳能电池的大棚。在阳光照射下,太阳能电池供给汽车电能,使汽车的速度达到每小时40千米。但是这辆汽车每天所获得的电能只能行使40分钟。不过,这种怪怪的太阳能汽车还是给人们带来了希望。目前,日本、德国、美国、法国等一些国家已研制出太阳能汽车,并在特定的场合进行交流和比赛。1987年11月,在澳大利亚举行了一次世界太阳能汽车拉力大赛,赛程全长3200千米,几乎纵贯整个澳大利亚。结果,美国的“圣雷易莎号”太阳能赛车以44小时54分的成绩跑完全程,夺得了冠军。

“圣雷易莎号”太阳能赛车,虽然使用的是普通的硅太阳能电池,但它的设计新颖,采用了像飞机一样的外形,可以利用行驶时机翼产生的升力来抵消车身的重量,而且安装了新研制成功的超导磁性材料制成的电机,因此使这辆赛车在大赛中创造了时速100千米的最高记录。不过,从造价上讲,这种赛车属于那种只能远观、不能近玩的娇贵类型。标志太阳能汽车技术水平的是光电能的转换效率。通常硅太阳能电池可以将10%~15%的太阳能转变成电能。太阳能电池使用方便,经久耐用,不污染环境,是比较理想的一种能源。近年来,美国已研制成功光电转换率达35%的高性能太阳能电池,这是目前国际上光电能转换率的最高水平。

这些都为光电池在汽车上的应用开辟了广阔的前景。值得一提的是,1996年11月我国研制成功了零污染的“中国1号”太阳能汽车。该车一次充电可行驶150千米~220千米,最高时速为80千米~88千米,填补了国内空白。一般来讲,目前太阳能汽车连续驾驶里程达200千米,已满足日常生活中人们对汽车交通的要求,可以说它是适应于未来发展的。在21世纪,太阳能汽车将在汽车的潮流中独领风骚。

混合动力汽车会大放异彩吗?混合动力汽车由电动机和汽油或柴油发动机联合驱动的汽车,与同级制的普通汽车相比,能耗减少90%以上,大大提高了燃料效率。混合动力汽车结合了燃油发动机和电动汽车各自的优点,明显减少了尾气排放。有关专家认为,未来10年中,世界新生产的汽车中至少有40%为混合动力车。由丰田公司推出的混合动力汽车,其混合动力系统由一台汽油机和一台电动机并联而成,并与一组蓄电池组相连。其最大的特点是不需要外部充电,电能完全靠自己供应,车主只需像以往那样往油箱加注汽油即可。

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