汽車的先進技術(shù)論文(2)
汽車的先進技術(shù)論文篇二
試析節(jié)能汽車的綠色汽車制造技術(shù)
摘 要：2007年以來，“環(huán)保・節(jié)能・綠色制造”作為制造業(yè)發(fā)展主題，推動著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。至此，中國的汽車制造業(yè)搭建了汽車制造業(yè)技術(shù)交流平臺，以通過廣泛交流促進汽車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。近些年來汽車的加速普及，給人們的生活帶來了諸多便利，環(huán)境問題隨之出現(xiàn)。汽車制造會導(dǎo)致能源大量消耗，成為了亟待解決的問題。通過科技創(chuàng)新，采用綠色汽車制造技術(shù)，推進環(huán)保節(jié)能促進汽車行業(yè)發(fā)展。該論文針對節(jié)能汽車的綠色汽車制造技術(shù)以探究。
關(guān)鍵詞：節(jié)能汽車 綠色環(huán)保 汽車制造技術(shù)
中圖分類號：F426.471 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2015)06(c)-0110-02
節(jié)能減排作為中國經(jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略思想，已經(jīng)被滲入到汽車制造行業(yè)中，并成為推進汽車業(yè)發(fā)展的重要指標。伴隨著中國城鎮(zhèn)化發(fā)展進程的加快，汽車需求量快速增長，根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，到2020年，中國的汽車產(chǎn)量將突破3500萬輛，如果中國經(jīng)濟進一步增長，甚至可以達到4000萬輛。這樣一個龐大的數(shù)字說明中國的企業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景良好。然而有關(guān)專家預(yù)測，到2020年為止，中國機動車對石油的消耗將達到2.5億噸，與石油消耗總量相比，占據(jù)了3/4的比例。為了降低基礎(chǔ)能源消耗，治理環(huán)境污染，綠色汽車制造技術(shù)應(yīng)運而生，不僅緩解了能源供需矛盾的問題，還有效地改善了環(huán)境。
1 汽油機采用渦輪增壓直噴技術(shù)
將渦輪增壓直噴技術(shù)運用于汽油機設(shè)計中，可以確保動力性不變的情況下，使得一氧化碳的排放量有所降低，提高汽油機的能源使用效率。汽油機如果運用渦輪增壓直噴技術(shù)，相比較于自然吸氣發(fā)動機相比，排放量會大大降低，提高燃油的經(jīng)濟性。經(jīng)過粗略統(tǒng)計，如果中國的汽車普及使用渦輪增壓直噴技術(shù)的汽油機，每年所降低1/5的燃油消耗，二氧化碳的排放量可以降低超過600萬噸。這個數(shù)字相當于1000萬畝的森林在一年之內(nèi)所吸收的二氧化碳量。
2 車身材料采用碳纖維復(fù)合材料制作技術(shù)
中國的汽車車身技術(shù)的研究著重于綠色車身制造，特別是在新能源汽車的制造上，采用了多種創(chuàng)新技術(shù)，以發(fā)揮節(jié)能效益。綠色車身主要采用了輕量化材料，不僅操作方便，而且成本低，可以使車身減輕自重，并降低資源消耗。因此，在車身材料的選用上，選用綠色環(huán)保材料，其所實現(xiàn)的節(jié)能效益不僅在于汽車本身，更在于其所發(fā)揮的可持續(xù)環(huán)保進程?，F(xiàn)代汽車業(yè)競爭異常激烈，雖然汽車消費者逐漸增多，但是能夠真正吸引消費者眼球的汽車很少。其中的一個重要原因就在于，消費者的環(huán)境保護意識增強，且消費觀念也發(fā)生著改變。汽車消費者所考慮的內(nèi)容不再是購買汽車的投入，更多的是考慮到汽車的耐用性和功能性。輕量化材料對于傳統(tǒng)汽車制造技術(shù)構(gòu)成了挑戰(zhàn)，也是未來幾年車用材料的重要發(fā)展趨勢。隨著汽車車身材料品種多樣，就要選擇經(jīng)濟適用材料，更能夠體現(xiàn)出新型汽車的特點。
碳纖維復(fù)合材料制作技術(shù)是將纖維浸潤到樹脂中，使其成為半固化態(tài)材料。然后，采用手工積層，進行干燥處理。成型技術(shù)處理過程中，主要采用了熱壓罐加壓固化技術(shù)，以獲得良好的機械強度。但是，該種材料需要在低溫狀態(tài)下儲存、運輸。對于纖維復(fù)合材料的制作，也可以采用真空負壓下浸潤纖維技術(shù)。在汽車碳纖維復(fù)合材料制作過程中，要對樹脂的用量精確控制，以降低孔隙率，確保沒有氣泡產(chǎn)生，加之均勻的厚度，輕薄的重量，使得材料的力學(xué)性能有所保證。這種技術(shù)適用于汽車門板、頂板和底盤的制作，包括發(fā)罩等等的汽車部件都可以運用碳纖維復(fù)合材料技術(shù)來完成。由于所有的產(chǎn)品的成型都是在封閉狀態(tài)下完成的，不僅降低揮發(fā)物對人體的侵襲，而且還可以提高勞動效率。從制作成本的角度而言，碳纖維復(fù)合材料制作結(jié)構(gòu)件質(zhì)量輕，且可以批量生產(chǎn)，適用于多種車型。相比較于鋼材，使用碳纖維復(fù)合材料可以使得成本降低60%，而且省去了焊接費用。
3 汽車節(jié)能零部件綠色制造技術(shù)
汽車所采用的發(fā)動機為絕熱發(fā)動機、高強度合金制造渦輪增壓式發(fā)動機以及燃氣發(fā)動機，這些發(fā)動機具有良好的運行效果，但是燃燒溫度局限在800℃以內(nèi)。改用結(jié)構(gòu)陶瓷，可以提升打動器熱效率，使得燃燒溫度超過1000℃。從密度的角度而言，結(jié)構(gòu)陶瓷密度較低，僅僅為鐵的一半，因此，不會對環(huán)境造成嚴重污染，且節(jié)約了金屬材料資源，同時獲得良好的節(jié)能效果。
結(jié)構(gòu)陶瓷所運用的是凈成形制造技術(shù)，主要制造是將陶瓷粉末材料混合到進入中，采用粉末冶金技術(shù)，應(yīng)用注塑工藝注射成形。粉末注射成型技術(shù)在經(jīng)濟發(fā)達國家的汽車制造業(yè)已經(jīng)廣為應(yīng)用，可以高效率地生產(chǎn)形狀復(fù)雜的汽車零部件。諸如汽車的渦輪增壓器轉(zhuǎn)、同步環(huán)等等的制造都可以運用粉末注射技術(shù)。此外，被汽車制造行業(yè)廣為利用的還有粉末鍛造連桿技術(shù)，使連桿的質(zhì)量精度可以達到2%，但是技工成本卻可以解決30%之多。
4 汽車制造積極引入精密成形技術(shù)
中國的汽車制造技術(shù)適應(yīng)時代的需要而蓬勃發(fā)展，而綠色汽車制造技術(shù)卻相對滯后。雖然中國近些年來引進了國外先進的制造工藝，但是多數(shù)制造企業(yè)依然采用傳統(tǒng)的切削加工方式進行汽車零部件加工。歐洲、美國和日本是汽車制造業(yè)發(fā)達國家，對于汽車零部件的制造已經(jīng)普遍采用鍛件技術(shù)，并逐漸向近凈成形過渡。這種自動鍛造線在中國的一些汽車零部件制造企業(yè)中也有所應(yīng)用，但是受到設(shè)備和技術(shù)的局限，使得該技術(shù)的應(yīng)用嚴重受到影響。這種運用冷熱溫鍛技術(shù)對零部件進行近凈成形的技術(shù)，不僅可以節(jié)約大量的鋼材資源，而且還大大地提高了制造效率，在制造過程中所消耗的成本也相對降低，堪為是綠色制造技術(shù)。
中國的汽車制造技術(shù)依然普遍采用的“三高”制造模式，即“高耗能、高耗材、高污染”，不僅工作效率低，而且還會對環(huán)境造成嚴重的污染。將汽車鍛件技術(shù)引入到汽車制造技術(shù)當中，雖然一些制造企業(yè)已經(jīng)采用，但是，從鍛件質(zhì)量上來看，與世界鍛造大國之間依然存在著很大的差距。鍛件技術(shù)上，中國汽車制造技術(shù)只要使用摩擦螺旋壓力機進行加工鍛造，而世界鍛造大國，諸如德國、日本、意大利等國家已經(jīng)基本采用了熱模鍛壓力機和電液錘等等鍛造設(shè)備。 5 汽車自動變速器的運用
在汽車總成中，自動變速器是非常關(guān)鍵的。中國的品牌汽車所使用的自動變速器通常會依賴于進口，由于汽車設(shè)計往往與自動變速器之間缺乏和諧度，導(dǎo)致裝車率很低。中國的自動變速器產(chǎn)業(yè)相對落后，導(dǎo)致有關(guān)零部件的制造技術(shù)長期以來都沒有突破性進展，而且自動變速器的裝備技術(shù)也相對落后。造成這種現(xiàn)象的主要原因在于自動變速器被部分跨國公司所壟斷，使得中國無法獲得資助研發(fā)技術(shù)，加之中國相關(guān)技術(shù)的研究人員匱乏，導(dǎo)致零部件設(shè)計、研制和加工都難處于落后狀態(tài)。汽車裝備的落后必然會影響到汽車制造業(yè)的發(fā)展，特別是目前主張節(jié)能環(huán)保技術(shù)的運用，汽車行業(yè)也大力倡導(dǎo)綠色汽車、節(jié)能汽車的制造，使得自動變速器的配置成為推進國際級別機車研制的重點。世界上的一些國家和地區(qū)，諸如亞洲的日本和韓國，歐洲汽車以及美國和德國汽車等等，都已經(jīng)采用了技術(shù)先進的自動變速器，使得自動擋汽車的普及率已經(jīng)超過了汽車生產(chǎn)總量的一半以上。美國出產(chǎn)的汽車自動擋比例已經(jīng)達到了汽車生產(chǎn)總量的90%以上。中國近些年來所出產(chǎn)的汽車雖然也采用了自動擋配置，但是相比較于國外的自動擋汽車，技術(shù)上明顯落后。其中的一個主要原因就在于，中國的多數(shù)品牌汽車無法購置到適合于汽車設(shè)計的自動變速器，依賴于進口的自動變速器，就會導(dǎo)致自動擋與汽車設(shè)計難以匹配，且在中國的乘用車中，自動擋汽車僅僅占有所車產(chǎn)的汽車總量的1/3。比如，中國在2013年汽車出產(chǎn)總量超過了1500萬輛，其中的自動擋汽車的占有率還沒有超過33%，進入到2014年，中國汽車需求量明顯增多，乘用車需求量大幅度增長，預(yù)計2015年，乘用車銷售量將超過2000萬輛，其中中國自主品牌的汽車需求量會占有其中的六成。自動擋汽車越來越受到中國汽車消費者歡迎，在2015年所銷售的乘用車中，自動擋汽車的需求量將超過一半以上，中國自主研制的品牌汽車如果超過500萬臺，那么所需要的自動變速器會超過1000萬臺。從自動變速器的投資來看，中國要建造可以年產(chǎn)超過10萬臺的自動變速器生產(chǎn)企業(yè)，能夠滿足現(xiàn)有的零部件需求，零部件制造裝備的投資成本將達到3.5億元。
6 微納制造技術(shù)以及精密制造裝備
進入21世紀，隨著電子技術(shù)的崛起，汽車產(chǎn)業(yè)也伴隨著進入到電子產(chǎn)品的研制領(lǐng)域中，形成了的第三次汽車技術(shù)革命，即汽車制造進入到汽車電子發(fā)展時期。汽車的重要零部件都是電子產(chǎn)品，其特點是設(shè)計精密而復(fù)雜，小型化發(fā)展。運用微納制造技術(shù)所制造的小型微機械，被運用于汽車裝配中，特別是微納級精密制造裝備，給汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)帶來了新的發(fā)展途徑。其中，最為難以突破的技術(shù)就是電控發(fā)動機噴油器制造技術(shù)，在精密加工領(lǐng)域中，柴油高壓共軌噴油器已經(jīng)成為了攻關(guān)項目。要使這些機械設(shè)備裝備到汽車中后，使用過程中發(fā)揮應(yīng)有的性能，就要對于其功能性加以完善。比如，要確保電控發(fā)動機噴油器以及柴油高壓共軌噴油器在使用的過程中處于良好的運行狀態(tài)，就要在制造的時候著重于研究其密封性和滑動性，設(shè)計中的配合間隙要保持在3 um左右?？椎膱A柱度和軸的零件圓柱度要保持1 um，制造設(shè)備還對表面的粗糙度和錐面圓度以詳細規(guī)定，要求表面粗糙度為0.05 um時，密封錐面圓度為0.5 um。電控發(fā)動機噴油器以及柴油高壓共軌噴油器的加工和制造，對于零部件規(guī)格的要求很高，也是重點突破的內(nèi)容，在中國的機床工業(yè)中將獲得更大的發(fā)展。
7 節(jié)能汽車采用新型綠色汽車驅(qū)動電機微控制器
汽車主要消耗的能源是石油，作為不可再生資源，正面臨枯竭。因此，在流行色汽車制造技術(shù)中，要積極采用節(jié)能技術(shù)。隨著電動汽車被不斷地研制出來，節(jié)能機車驅(qū)動電機控制成為重點研究項目。比如，富士通體就發(fā)布了32位顯存嵌入式控制器，該產(chǎn)品可以對電動汽車的驅(qū)動電機發(fā)揮控制功能。其控制功能對混合式動力汽車能夠發(fā)揮很好的作用。
嵌入式控制器安裝有電動汽車專用的計算機電路，對于R/D轉(zhuǎn)換器所檢測到的電角度檢測出來之后，可以直接運算正弦值和余弦值。電動機所反饋回來的信息主要由硬件所生成。如果電動機的驅(qū)動控制需要高轉(zhuǎn)矩相應(yīng)，則需要一些外設(shè)功能。將外設(shè)設(shè)功能的器件內(nèi)置，可以使系統(tǒng)運行的成本大大降低，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)高速反饋控制，使得電動機的能量消耗有所降低，電動機運行效率大大提高。
為了提高電動機運行效率，且使能量消耗有效降低，就要利用內(nèi)置外設(shè)的方法，將在FPU內(nèi)置在高性能CPU內(nèi)核中，其中的的專用浮點運算單元可以對于生成的信息進行處理，并進行PID控制運算。除此之外，為了降低整體系統(tǒng)成本，可以通過對電動機的CPU有效控制，以對于系統(tǒng)以有效控制。
8 結(jié)語
綜上所述，現(xiàn)代的汽車生產(chǎn)模式已經(jīng)趨向于柔性化方向發(fā)展，如果依然采用傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)，很難滿足汽車行業(yè)發(fā)展需求，而且不符合目前的節(jié)能環(huán)保理念。隨著綠色汽車制造技術(shù)的興起，中國要推進汽車行業(yè)向前發(fā)展，就要引進先進的汽車節(jié)能技術(shù)，以對于擴展汽車市場發(fā)揮作用。
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