1、21世纪汽车的发展趋势世纪汽车的发展趋势1 1、汽车自质量越来越小、汽车自质量越来越小2 2、向大型化和小型化方向发展、向大型化和小型化方向发展 3 3、向大功率和高速度方向发展、向大功率和高速度方向发展 4 4、向低油耗方向发展、向低油耗方向发展 5 5、采用旋转活塞发动机、采用旋转活塞发动机 6 6、采用燃气轮机用作汽车的动力源、采用燃气轮机用作汽车的动力源 7 7、太阳能汽车、太阳能汽车 8 8、电动汽车、电动汽车 9 9、智能汽车、智能汽车 1010、未来的飞行汽车、未来的飞行汽车 1111、集乘栖于一体的、集乘栖于一体的“家园家园”汽车汽车 1212、网络汽车、网络汽车1 1、汽车自
2、质量越来越小、汽车自质量越来越小因汽车行驶快，受到的冲击负荷大，为了保证因汽车行驶快，受到的冲击负荷大，为了保证各部件工作可靠、不损坏，各零部件都采用各部件工作可靠、不损坏，各零部件都采用一定尺寸和品质的钢材，所以一定尺寸和品质的钢材，所以一般汽车的共一般汽车的共同缺点是自质量太大同缺点是自质量太大。为了提高运输效率、节省燃料，汽车自质量越为了提高运输效率、节省燃料，汽车自质量越来越小。来越小。汽车质量每降低汽车质量每降低100kg，每百公里，每百公里油耗可减少油耗可减少0.7，汽车自重每降低，汽车自重每降低10%，燃，燃油效率可以提高油效率可以提高5.5% 减轻汽车自质量的方法减轻汽车自质量
3、的方法： 现代汽车越来越多地使用现代汽车越来越多地使用轻合金材料，轻合金材料，总的发展趋总的发展趋势是将铸铁件用势是将铸铁件用铝制品铝制品来代替。除铝制件外，汽车来代替。除铝制件外，汽车用用镁合金制件镁合金制件也越来越引起人们的注意，因镁比铝也越来越引起人们的注意，因镁比铝更轻。更轻。 减轻汽车自质量的另一个方面，是减轻汽车自质量的另一个方面，是扩大塑料在汽车扩大塑料在汽车上的应用上的应用。新型塑料，刚度大，耐磨性好，使用寿命长，新型塑料，刚度大，耐磨性好，使用寿命长，但密度只有钢铁的但密度只有钢铁的1814。汽车上的油箱、风。汽车上的油箱、风扇、空气滤清器壳、蓄电池壳等不少零件都可以使扇、空
4、气滤清器壳、蓄电池壳等不少零件都可以使用塑料来制造。用塑料来制造。据报道，美国已实验成功用耐热塑料制造的发据报道，美国已实验成功用耐热塑料制造的发动机，比金属发动机大约轻动机，比金属发动机大约轻50。美国通用汽车公。美国通用汽车公司已研制出车身和车架采用新型增强塑料制造的全司已研制出车身和车架采用新型增强塑料制造的全塑汽车。塑汽车。 2 2、向大型化和小型化方向发展、向大型化和小型化方向发展汽车的用途虽然多种多样，但最重要的仍是承担汽车的用途虽然多种多样，但最重要的仍是承担运输。随着各国工业化的进展，需要的货运量越运输。随着各国工业化的进展，需要的货运量越来越多，给汽车运输提出了载质量大、速度
5、快的来越多，给汽车运输提出了载质量大、速度快的要求。因此，要求。因此，汽车的吨位越来越大汽车的吨位越来越大。 20世纪世纪3040年代，主要运输车辆是年代，主要运输车辆是 24 t， 50年代货运的主力是年代货运的主力是 5 t级的汽车，级的汽车， 60年代主要货运汽车已经是年代主要货运汽车已经是8t的了，的了， 70年代以后则是年代以后则是1012t的。的。据日本调查，载重据日本调查，载重 11t的汽车与载重的汽车与载重 6 t的汽车相的汽车相比，运输成本降低比，运输成本降低30。 随着露天采矿、大型水电工程、土建工程和随着露天采矿、大型水电工程、土建工程和港口工程的需要，重型汽车发展很快，
6、吨位港口工程的需要，重型汽车发展很快，吨位越来越大，目前已达越来越大，目前已达 450 t，产量也越来越大。，产量也越来越大。 随着街道工厂、小型企业、商业网点的增多随着街道工厂、小型企业、商业网点的增多和家用汽车的需要，日本、美国等国近年来和家用汽车的需要，日本、美国等国近年来生产了不少小型化的汽车，即生产了不少小型化的汽车，即2t以下的汽车，以下的汽车，这类汽车由于体积小、质量轻、油耗省、价这类汽车由于体积小、质量轻、油耗省、价格低、小巧灵活和便于操作而深受欢迎。格低、小巧灵活和便于操作而深受欢迎。 3、向大功率和高速度方向发展向大功率和高速度方向发展 目前，汽车一个很重要的发展方向就是目
7、前，汽车一个很重要的发展方向就是增大发动增大发动机的功率，提高行驶的速度机的功率，提高行驶的速度。 要提高车速，就必须首先增大发动机的功率。要提高车速，就必须首先增大发动机的功率。总质量一定的汽车，发动机的功率越大，汽车总质量一定的汽车，发动机的功率越大，汽车的动力性能就越好，汽车的加速性能、爬坡能的动力性能就越好，汽车的加速性能、爬坡能力就强，最高车速就大。近年来，考虑到汽车力就强，最高车速就大。近年来，考虑到汽车安全、空气污染和节省燃料等因素，各国对车安全、空气污染和节省燃料等因素，各国对车速都有一定的限制。速都有一定的限制。 为了减小自质量，提高车速，人们希望发动为了减小自质量，提高车速
8、，人们希望发动机功率大、体积小、质量轻。机功率大、体积小、质量轻。 早期采用的最有效的办法是早期采用的最有效的办法是提高压缩比提高压缩比。因为将可燃混合气在气缸内压得越紧，爆发后因为将可燃混合气在气缸内压得越紧，爆发后产生的力气也越大。但目前由于排气污染和产生的力气也越大。但目前由于排气污染和汽油品的限制，压缩比一般控制在汽油品的限制，压缩比一般控制在89范围范围内。内。 另一个提高功率的办法是另一个提高功率的办法是缩短活塞行程缩短活塞行程，提，提高转速。但转速过分增加后，发动机的机械高转速。但转速过分增加后，发动机的机械负荷提高很大，磨损随之加剧，工作过程变负荷提高很大，磨损随之加剧，工作过
9、程变坏。所以转速的增加不能不受到限制。坏。所以转速的增加不能不受到限制。 4、向低油耗方向发展 汽车运输成本中燃料费占到汽车运输成本中燃料费占到2530。据。据估计，目前世界石油储备量只够维持使用几十估计，目前世界石油储备量只够维持使用几十年了。汽车是用油大户，因此，如何使汽车节年了。汽车是用油大户，因此，如何使汽车节省燃料，是一个迫在眉睫的重大问题。目前节省燃料，是一个迫在眉睫的重大问题。目前节油的方法与技术主要有：油的方法与技术主要有： a）在汽车制造方面，从结构设计、选用材料）在汽车制造方面，从结构设计、选用材料等方面减轻汽车的自质量；等方面减轻汽车的自质量； b）改进发动机，减少油耗；
10、）改进发动机，减少油耗； C）采用效率更高的传动装置，减少功率损失；）采用效率更高的传动装置，减少功率损失； d）采用制动蓄能器，设法使制动消耗的能量储）采用制动蓄能器，设法使制动消耗的能量储存起来，再用于使车辆行驶；存起来，再用于使车辆行驶；e）在汽车使用方面，及时正确地维护汽车、合）在汽车使用方面，及时正确地维护汽车、合理地驾驶汽车，以及因地制宜地采用各种节理地驾驶汽车，以及因地制宜地采用各种节油器等；油器等；f）为了更省油，采用柴油发动机，因为柴油机）为了更省油，采用柴油发动机，因为柴油机的热效率比汽油机约高的热效率比汽油机约高30，而且柴油比汽，而且柴油比汽油便宜，燃烧后废气毒性少，污
11、染轻油便宜，燃烧后废气毒性少，污染轻。 5、采用旋转活塞发动机 传统的发动机都是活塞在气缸内来回直线运动传统的发动机都是活塞在气缸内来回直线运动完成工作循环，所以称为往复活塞发动机。这完成工作循环，所以称为往复活塞发动机。这种发动机活塞运动时，速度的快慢和方向都在种发动机活塞运动时，速度的快慢和方向都在变，要产生很大的惯性力，其数值可达几吨的变，要产生很大的惯性力，其数值可达几吨的力量。所以，发动机的转速不能太高。此时要力量。所以，发动机的转速不能太高。此时要增加发动机的功率，就必须提高气缸内的燃烧增加发动机的功率，就必须提高气缸内的燃烧爆发压力，这样就必须增大发动机的吸气量，爆发压力，这样就
12、必须增大发动机的吸气量，结果导致发动机的尺寸增大，质量增加结果导致发动机的尺寸增大，质量增加 这是往这是往复活塞式发动机的一个致命弱点。复活塞式发动机的一个致命弱点。 为克服这一弱点，人们想到了用旋转运动来为克服这一弱点，人们想到了用旋转运动来代替往复运动。这样转速就可以提高了。德代替往复运动。这样转速就可以提高了。德国工程师于国工程师于20世纪世纪50年代研制成功了一种三年代研制成功了一种三角活塞旋转式发动机，它只要转子和转轴两角活塞旋转式发动机，它只要转子和转轴两个运动零件，结构紧凑，体积小、质量轻，个运动零件，结构紧凑，体积小、质量轻，转速可以大大提高。目前，世界上有转速可以大大提高。目
13、前，世界上有20多家多家公司生产转子发动机，美国通用汽车公司已公司生产转子发动机，美国通用汽车公司已有有 2 000辆汽车装上了转子发动机。辆汽车装上了转子发动机。 与往复活塞式发动机相比，转子发动机的优与往复活塞式发动机相比，转子发动机的优点是体积约少点是体积约少13，质量和零件数减少一半，质量和零件数减少一半，排气毒害小。缺点是油耗高，密封性较差，排气毒害小。缺点是油耗高，密封性较差，寿命不算很长，各国正在研究改进转子发动寿命不算很长，各国正在研究改进转子发动机。机。 一般发动机是往复运动式发动机，工作一般发动机是往复运动式发动机，工作时活塞在气缸里做往复直线运动，为了时活塞在气缸里做往复
14、直线运动，为了把活塞的直线运动转化为旋转运动，必把活塞的直线运动转化为旋转运动，必须使用曲柄连杆机构。转子发动机则不须使用曲柄连杆机构。转子发动机则不同，它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化同，它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比，转为驱动扭矩。与往复式发动机相比，转子发动机取消了无用的直线运动，因而子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。优势。 转子发动机黄色：新鲜气；黄色：新鲜气；红色：压缩、点火；红色：压缩、点火；灰色：废气灰色：废气黄
15、色：新鲜气；黄色：新鲜气；红色：燃烧做功；红色：燃烧做功；灰色：废气灰色：废气 转子发动机的运动特点是：三角转子的中心转子发动机的运动特点是：三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时，三角转子本身又绕输出轴中心公转的同时，三角转子本身又绕其中心自转。在三角转子转动时，以三角绕其中心自转。在三角转子转动时，以三角转子中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为转子中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合，齿轮固定在缸体上不转动，中心的齿轮啮合，齿轮固定在缸体上不转动，内齿圈与齿轮的齿数之比为内齿圈与齿轮的齿数之比为3：2。上述运动。上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹（即汽缸关系使得三角转子顶点的运
16、动轨迹（即汽缸壁的形状）似壁的形状）似“8”字形。三角转子把汽缸分字形。三角转子把汽缸分成三个独立空间，三个空间各自先后完成进成三个独立空间，三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气，三角转子自转一周，气、压缩、做功和排气，三角转子自转一周，发动机点火做功三次。由于以上运动关系，发动机点火做功三次。由于以上运动关系，输出轴的转速是转子自转速度的输出轴的转速是转子自转速度的3倍，这与往倍，这与往复运动式发动机的活塞与曲轴：的运动复运动式发动机的活塞与曲轴：的运动关系完全不同。关系完全不同。6、采用燃气轮机用作汽车的动力源 在古代，人们就已经开始使用轮机。用水力在古代，人们就已经开始使用轮机。用
17、水力推动涡轮的，叫做水轮机，用蒸汽推动涡轮推动涡轮的，叫做水轮机，用蒸汽推动涡轮的，叫做汽轮机。后来又发明了用燃烧气体的，叫做汽轮机。后来又发明了用燃烧气体来推动涡轮的，叫做燃气轮机。来推动涡轮的，叫做燃气轮机。 燃气轮机的优点是结构简单、体积小、质量燃气轮机的优点是结构简单、体积小、质量轻、转速高、功率大。但它只适宜在一定负轻、转速高、功率大。但它只适宜在一定负荷和转速下工作，输出高功率，所以燃气轮荷和转速下工作，输出高功率，所以燃气轮发动机只适应在大客车和大型载货汽车上使发动机只适应在大客车和大型载货汽车上使用。用。20世纪世纪60年代末，美国已约有年代末，美国已约有4万辆燃气万辆燃气轮机
18、载货汽车和公共汽车。目前，国外对汽轮机载货汽车和公共汽车。目前，国外对汽车用燃气轮机的研究很多。车用燃气轮机的研究很多。 7、太阳能汽车 世界上第一部光电池是世界上第一部光电池是20世纪世纪50年代制造出年代制造出来的。阳光电池有好多种，其中最常用的是来的。阳光电池有好多种，其中最常用的是硅电池。近年来，装有高效太阳能电池，把硅电池。近年来，装有高效太阳能电池，把太阳能转化为汽车的动能，已成为全世界各太阳能转化为汽车的动能，已成为全世界各国研制的课题。其中最关键的问题是研制具国研制的课题。其中最关键的问题是研制具有高效、低成本的太阳能蓄电池。因为只有有高效、低成本的太阳能蓄电池。因为只有足够大
19、的太阳能蓄电池，才能发出足够的能足够大的太阳能蓄电池，才能发出足够的能量驱动汽车。但是，目前太阳能电池成本还量驱动汽车。但是，目前太阳能电池成本还太高，蓄电池体积过大，太阳能汽车离实用太高，蓄电池体积过大，太阳能汽车离实用阶段还很远。另外，由于蓄电池的容量有限，阶段还很远。另外，由于蓄电池的容量有限，所以太阳能汽车在无太阳的情况下，连续行所以太阳能汽车在无太阳的情况下，连续行驶是有一定限制的。驶是有一定限制的。 8、电动汽车 电动汽车和内燃机汽车同样历史悠久。电动电动汽车和内燃机汽车同样历史悠久。电动机和铅蓄电池早在上个世纪中叶和末期就产机和铅蓄电池早在上个世纪中叶和末期就产生了，在人们为车辆
20、寻求经济、高效动力的生了，在人们为车辆寻求经济、高效动力的漫长过程中，很自然地想到用蓄电池供给电漫长过程中，很自然地想到用蓄电池供给电动机产生动力的方案。但是，由于蓄电池质动机产生动力的方案。但是，由于蓄电池质量太大，充电时间长，每一次充电后的行车量太大，充电时间长，每一次充电后的行车路程太短，这些问题未能得到很好的解决，路程太短，这些问题未能得到很好的解决，所以电动汽车竞争不过汽油汽车。但是，由所以电动汽车竞争不过汽油汽车。但是，由于电动汽车不消耗石油燃料，不污染空气，于电动汽车不消耗石油燃料，不污染空气，所以多年来人们对它的研究活动从未停止过。所以多年来人们对它的研究活动从未停止过。 美国
21、、欧洲和日本的汽车厂家都在加紧开发燃料电美国、欧洲和日本的汽车厂家都在加紧开发燃料电池技术，预计池技术，预计3至至4年后，燃料电池将达到批量生产年后，燃料电池将达到批量生产阶段并投放市场。世界各大厂商已结成两大集团，阶段并投放市场。世界各大厂商已结成两大集团，以丰田、通用汽车公司为一方，以戴姆勒以丰田、通用汽车公司为一方，以戴姆勒克莱斯勒、克莱斯勒、福特及三菱汽车公司为另一方，展开了激烈的燃料福特及三菱汽车公司为另一方，展开了激烈的燃料电池车技术开发竞争。电池车技术开发竞争。 燃料电池车最大优点是清洁、无污染，所排出的唯燃料电池车最大优点是清洁、无污染，所排出的唯一废弃物为水分。各大汽车厂商都
22、认为近期内有可一废弃物为水分。各大汽车厂商都认为近期内有可能取代传统汽车的清洁交通工具只有燃料电池车。能取代传统汽车的清洁交通工具只有燃料电池车。为此，它们纷纷敦促本国政府制定相关的产业政策，为此，它们纷纷敦促本国政府制定相关的产业政策，美国能源部已制订了美国能源部已制订了“氢计划氢计划”，提出要在，提出要在2010年年让燃料电池车在汽车市场上占让燃料电池车在汽车市场上占25的份额，日本不的份额，日本不久前提出的发展目标是在久前提出的发展目标是在2010年前要把汽车用燃料年前要把汽车用燃料电池的价格降低到普通汽油发动机的水平，并且要电池的价格降低到普通汽油发动机的水平，并且要首先从政府机关开始
23、普及燃料电池车。首先从政府机关开始普及燃料电池车。 9、智能汽车 随着电子计算机的广泛应用，汽车不要人驾驶随着电子计算机的广泛应用，汽车不要人驾驶且能够自动行驶的日子已经到来了，这种汽车且能够自动行驶的日子已经到来了，这种汽车就是智能汽车。就是智能汽车。 日本已研究出智能汽车，当智能汽车在试验线日本已研究出智能汽车，当智能汽车在试验线路上行驶时，能够自动加速和减速，自动躲避路上行驶时，能够自动加速和减速，自动躲避障碍。若遇道路阻塞不能通行，便自动停在障障碍。若遇道路阻塞不能通行，便自动停在障碍物前，旁观者完全想不到是无人驾驶的。唯碍物前，旁观者完全想不到是无人驾驶的。唯一用人的地方是汽车启动时
24、须按一下启动开关。一用人的地方是汽车启动时须按一下启动开关。 智能汽车的关键是计算机代替了人的一切操智能汽车的关键是计算机代替了人的一切操作。因为它附带有道路识别系统、信号接收作。因为它附带有道路识别系统、信号接收系统、自动导行系统、自动制动系统和自动系统、自动导行系统、自动制动系统和自动变速系统等。所有的系统有多个计算机控制变速系统等。所有的系统有多个计算机控制并相互连机协调，当人们给予汽车目的地的并相互连机协调，当人们给予汽车目的地的信号后，汽车将启动向目的地行驶，在行驶信号后，汽车将启动向目的地行驶，在行驶过程中，它不仅能平稳地行驶在正确的路线过程中，它不仅能平稳地行驶在正确的路线上，而
25、且能在紧急情况下自动制动停车，或上，而且能在紧急情况下自动制动停车，或转向走到另一条畅通无阻的路线。转向走到另一条畅通无阻的路线。 10、未来的飞行汽车 制约汽车发展的主要因素有两个：制约汽车发展的主要因素有两个：一是公路，一是公路，一个是能源。一个是能源。如果没有汽车的飞速发展，很难想象会有今天四如果没有汽车的飞速发展，很难想象会有今天四通八达的公路网，而公路尤其是高速公路的普通八达的公路网，而公路尤其是高速公路的普及又促使汽车行驶速度大幅度提高。目前，随及又促使汽车行驶速度大幅度提高。目前，随着汽车工业的发展，全世界的汽车拥有量正以着汽车工业的发展，全世界的汽车拥有量正以每年每年6的增长率
26、迅速增加，但公路的增长率的增长率迅速增加，但公路的增长率远远低于汽车，这就不可避免地带来了交通的远远低于汽车，这就不可避免地带来了交通的拥挤。拥挤。 为了从根本上解决公路拥挤问题，人们就开为了从根本上解决公路拥挤问题，人们就开始研制不占用公路、能在空中行驶的汽车。始研制不占用公路、能在空中行驶的汽车。这种汽车不同于一般意义上的飞机，它可以这种汽车不同于一般意义上的飞机，它可以垂直起降，同时在安全性、行驶灵活性、油垂直起降，同时在安全性、行驶灵活性、油耗和价格等方面又与一般豪华轿车相当。因耗和价格等方面又与一般豪华轿车相当。因此，给它起了个名字叫此，给它起了个名字叫“空中汽车空中汽车”。 目前，
27、美国已研制出这种目前，美国已研制出这种“空中汽车空中汽车”，它，它可乘坐可乘坐4 人，最高航速为人，最高航速为 675 kmh，续驶，续驶里程达里程达1000多多km，采用，采用 8台汪克尔发动机作台汪克尔发动机作动力，百公里体积油耗将近动力，百公里体积油耗将近 17L，使用普通，使用普通车用汽油，其价格为几万美元。车用汽油，其价格为几万美元。 穆勒的空中汽车穆勒的空中汽车（SKYCAR ） 2001年，美国的穆年，美国的穆勒研制出了名为勒研制出了名为MX400空中汽车。最空中汽车。最高飞行时速超过高飞行时速超过600多公里，比直升机快多公里，比直升机快2倍，可载倍，可载4人，飞人，飞行最大高
28、度行最大高度9000米，米，航程航程1500公里。飞公里。飞行本领毫不逊色一般行本领毫不逊色一般的飞机。有了它，人的飞机。有了它，人们可从家里直接出发，们可从家里直接出发，12小时能从北京小时能从北京飞抵上海。飞抵上海。 前加州大学力学和空气动力学教授保尔穆勒前加州大学力学和空气动力学教授保尔穆勒(Moller) 于于1983年创建穆勒国际公司，研制空中年创建穆勒国际公司，研制空中汽车汽车(SKYCAR)。28年来花费了年来花费了4,000多万美元。多万美元。有包括研究生在内的有包括研究生在内的900多人投入研制工作，费时多人投入研制工作，费时60万人时。经过无数次实验，终于进入成功者行万人时
29、。经过无数次实验，终于进入成功者行列。列。1989年推出的年推出的M200X首次试飞，升空高度为首次试飞，升空高度为21.33米。米。1992年在世界上首次申请了专利。穆勒年在世界上首次申请了专利。穆勒将他的空中汽车描述为将他的空中汽车描述为“可以从驾车道上升空，可以从驾车道上升空，能够运送到希望到达之处，并且能够准确着陆的能够运送到希望到达之处，并且能够准确着陆的个人化运输工具。个人化运输工具。” 科学家卡力夫科学家卡力夫(Kalif)将空中将空中汽车称为汽车称为21世纪的计算机之梦。世纪的计算机之梦。 Aerobot是穆勒的专是穆勒的专利利,其最大功能是实其最大功能是实现垂直起降。独特现垂
30、直起降。独特之处是将翼扇置于之处是将翼扇置于管道内。对人、物管道内。对人、物和其他部件的损害和其他部件的损害可能性降低。也可可能性降低。也可以显著减少通过热以显著减少通过热和雷达检测被发现和雷达检测被发现的概率。的概率。Aerobot 另一项核心技术是汪另一项核心技术是汪克尔克尔(Wankel)发动发动机机 。重量很轻但能。重量很轻但能够提供很大的功率。够提供很大的功率。MX400共有共有8个汪克个汪克尔尔(Wankel)旋转发动旋转发动机，功率为机，功率为720马力，马力，设置在两边的设置在两边的4个金个金属车架里。其中属车架里。其中4台台发动机供正常飞行用，发动机供正常飞行用，另外另外4台
31、备用。任何台备用。任何一台发动机出现故障，一台发动机出现故障，其他的发动机都可以其他的发动机都可以使汽车继续在空中行使汽车继续在空中行驶。空中汽车的发动驶。空中汽车的发动机比一般的发动机小，机比一般的发动机小，但功率却不比后者小。但功率却不比后者小。 一旦汽车重量、乘员增加一旦汽车重量、乘员增加时，风扇的升力会显得力时，风扇的升力会显得力不从心。此时，不从心。此时，MX-400空中汽车前后空中汽车前后4个发动机个发动机会向上倾斜会向上倾斜45度，便可提度，便可提供约一半的升力。供约一半的升力。MX-400在发动机转动在发动机转动45度时，度时，位于发动机舱内的风扇可位于发动机舱内的风扇可顺着气
32、流再转顺着气流再转45度。两个度。两个45度的组合便产生了垂直度的组合便产生了垂直向上的升力，且升力为两向上的升力，且升力为两个力的合力。于是，空中个力的合力。于是，空中汽车便能轻盈飞起。汽车便能轻盈飞起。 1975年的样机 1989年年M200X样样机的飞行照片机的飞行照片 这时的样机需要飞行员。1995年生产了10架样机，到1997年一共生产了200架。价格开始为89.5万美元，到1997年底为75万美元。1995年美国政府批准空中汽车为实验性飞行器。限于政府机构以及商业及个人拥有者使用，不能出租。美国以外的国家比美国的批准手续要快，只要应用地面控制设备以及经过批准，就可以购买。1997年
33、开始进入轻型飞机市场。 1998-1999年期间每年生产年期间每年生产1000架，价格为架，价格为50万美元。万美元。这时的型号为载客这时的型号为载客4人的人的M400。 11、集乘栖于一体的“家园”汽车 纵观近年来各汽车厂商不断推出的汽车新品，纵观近年来各汽车厂商不断推出的汽车新品，人们不难发现：将音响、空调、电话和电脑人们不难发现：将音响、空调、电话和电脑等家电悉数搬进汽车里，追求家一样的轻松等家电悉数搬进汽车里，追求家一样的轻松舒适感正逐渐成为汽车设计和制造的新趋势。舒适感正逐渐成为汽车设计和制造的新趋势。 装有全面功能的装有全面功能的“家园家园”汽车设备，且是汽车设备，且是“信息家电信
34、息家电”。例如电话可以直接上网，电。例如电话可以直接上网，电视的遥控器被电脑取代，可以上网下载资料视的遥控器被电脑取代，可以上网下载资料和选节目等等和选节目等等 正如汽车业一个著名的企业家说过，正如汽车业一个著名的企业家说过，20世纪世纪是汽车改变了人类社会，而是汽车改变了人类社会，而21世纪将是人类世纪将是人类社会改变汽车的时代。社会改变汽车的时代。 12、网络汽车 所谓网络汽车，是传统汽车技术与现代信息所谓网络汽车，是传统汽车技术与现代信息技术高度结合的产品，汽车与网络的高度整技术高度结合的产品，汽车与网络的高度整合是网络汽车最显著的特征。合是网络汽车最显著的特征。“网络汽车网络汽车”一般
35、都装有声音辨认系统和卫星接收器。为一般都装有声音辨认系统和卫星接收器。为保证安全驾驶，人们无法在同一时间内既注保证安全驾驶，人们无法在同一时间内既注意路况又操作键盘和鼠标。因此声控软件是意路况又操作键盘和鼠标。因此声控软件是最好的解决之道。最好的解决之道。 网络技术在汽车上的高度应用，不仅可以大网络技术在汽车上的高度应用，不仅可以大大提高汽车的综合性能，提高行车质量，减大提高汽车的综合性能，提高行车质量，减轻驾驶者的操作负担，而且还可以使驾驶者轻驾驶者的操作负担，而且还可以使驾驶者始终保持与外界的紧密联系。始终保持与外界的紧密联系。 睡眠报警装置 德国宝马汽车公司目前正在测试一种自动报警装置，
36、该装置可降低司机在驾驶途中“进入梦乡”的风险。 这种报警系统的设计原理是通过一台摄象机，对司机的眼睑活动情况进行检测，并将数据汇总后传递到装置内，以确定司机在驾驶中的清醒程度，继而适时发出光警报信号。 据一家保险业机构GDV的调查显示，约四分之一的交通事故是在司机打瞌睡时发生的，另有14%的车祸是由于司机注意力不集中引起的。 第二节第二节车上网络技术概述车上网络技术概述2.1 现场总线（现场总线（Fieldbus）简介）简介 现场总线现场总线当今自动化领域技术发展的当今自动化领域技术发展的热点热点自动化领域的计算机局域网。自动化领域的计算机局域网。 总线总线：传输信号或信息的公共路径，是遵：传
37、输信号或信息的公共路径，是遵循同一技术规范的连接与操作方式。循同一技术规范的连接与操作方式。 现场总线：现场总线：应用在生产现场、在微机化测应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统。通信的系统。称为开放式、数字化、称为开放式、数字化、多点通信的多点通信的底层控制网络底层控制网络。 应用：制造业、流程工业、交通、楼宇等应用：制造业、流程工业、交通、楼宇等汽车电子技术发展的特点：汽车电子技术发展的特点： 汽车电子控制技术从汽车电子控制技术从单一的控制单一的控制逐步发逐步发展到展到综合控制综合控制，如点火时刻、燃油喷射、，如点火时刻
38、、燃油喷射、怠速控制、排气再循环。怠速控制、排气再循环。 电子技术从电子技术从发动机发动机控制扩展到控制扩展到汽车的各汽车的各个组成部分个组成部分，如制动防抱死系统、自动，如制动防抱死系统、自动变速系统、信息显示系统等。变速系统、信息显示系统等。 从从汽车本身汽车本身到融入到融入外部社会环境外部社会环境。 现代汽车电子技术的分类：现代汽车电子技术的分类： 单独控制系统单独控制系统：由一个电子控制单元（：由一个电子控制单元（ECU）控制一个工作装置或系统的电子控制系统，控制一个工作装置或系统的电子控制系统，如发动机控制系统、自动变速器等。如发动机控制系统、自动变速器等。 集中控制系统集中控制系统
39、：由一个电子控制单元（：由一个电子控制单元（ECU）同时控制多个工作装置或系统的电子控制系同时控制多个工作装置或系统的电子控制系统。如汽车底盘控制系统。统。如汽车底盘控制系统。 控制器局域网络系统控制器局域网络系统（CAN总线系统）：由总线系统）：由多个电子控制单元（多个电子控制单元（ECU）同时控制多个工）同时控制多个工作装置或系统，各控制单元（作装置或系统，各控制单元（ECU）的共用）的共用信息通过总线互相传递。信息通过总线互相传递。二、车用网络发展原因二、车用网络发展原因 电子技术发展电子技术发展-线束增加线束增加 线控系统（线控系统（X-BY-WIRE） 计算机网络的广泛应用计算机网络
40、的广泛应用 智能交通系统的应用智能交通系统的应用汽车发展带来的问题汽车发展带来的问题（1）汽车电子技术的发展）汽车电子技术的发展汽车上电子装置汽车上电子装置越来越多越来越多汽车的整体汽车的整体布置空间缩小布置空间缩小 （2）传统电器设备多为点到点通信）传统电器设备多为点到点通信导致了导致了庞大的线束庞大的线束 （3）大量的连接器导致可靠性降低。大量的连接器导致可靠性降低。粗大的线束粗大的线束与汽车中有限的可用空间之间的与汽车中有限的可用空间之间的矛盾越来越尖锐，电缆的体积、可靠性和重矛盾越来越尖锐，电缆的体积、可靠性和重量成为越来越突出的问题，而且也成为汽车量成为越来越突出的问题，而且也成为汽
41、车轻量化轻量化和和进一步电子化进一步电子化的最大障碍，汽车的的最大障碍，汽车的制造和安装也变得非常困难。制造和安装也变得非常困难。（4）存在冗余的传感器。）存在冗余的传感器。 Vo l v o 汽车近三十年来线束增长的情况汽车近三十年来线束增长的情况Vo l v o 汽车近三十年来线束汽车近三十年来线束增长的情况增长的情况 1970年：线束长度年：线束长度200米米 1980年：线束长度年：线束长度600米米 1990年：线束长度年：线束长度1000米米 1995年：线束长度年：线束长度1200米米 2000年：线束长度已达年：线束长度已达1500米米 车用网络车用网络：通过总线将汽车上的各种
42、电：通过总线将汽车上的各种电子装置与设备连成一个网络，实现相互子装置与设备连成一个网络，实现相互之间的信息共享，既减少了线束，又可之间的信息共享，既减少了线束，又可更好地控制和协调汽车的各个系统，使更好地控制和协调汽车的各个系统，使汽车性能达到最佳。汽车性能达到最佳。汽车网络化的优点汽车网络化的优点 布线简单，设计简化布线简单，设计简化，节约铜材，降低成本。节约铜材，降低成本。 可靠性提高，可维护性大为提高可靠性提高，可维护性大为提高 实现信息共享，提高汽车性能实现信息共享，提高汽车性能 满足现代汽车电子设备种类功能越来越多的满足现代汽车电子设备种类功能越来越多的要求要求 总之，使用汽车网络不
43、仅可以总之，使用汽车网络不仅可以减少线束减少线束，而且，而且能够能够提高提高各控制系统的运行各控制系统的运行可靠性可靠性，减少冗，减少冗余的传感器及相应的软硬件配置，实现各子余的传感器及相应的软硬件配置，实现各子系统之间的系统之间的资源共享资源共享，便于集中实现各子系，便于集中实现各子系统的在线故障诊断。统的在线故障诊断。 车用网络特点车用网络特点 成本低成本低 性能非常可靠性能非常可靠 具有容错能力具有容错能力 实时性好实时性好 可扩展性好可扩展性好汽车网络的特点汽车网络的特点 移动平台移动平台 资源共享资源共享 实时性实时性条件恶劣条件恶劣 可靠性可靠性稳定稳定性性潮湿、震动、尘土、潮湿、
44、震动、尘土、油污、温度变化范油污、温度变化范围大围大 系统复杂系统复杂 功能繁多功能繁多信号容量差异大信号容量差异大速率级别不等速率级别不等实时性要求不同实时性要求不同 网络结构、网络结构、协议多元化协议多元化总线总线型的结型的结构是最构是最适合车适合车用网络用网络体系的体系的 许多国外汽车制造和汽车电器制造厂家充分认许多国外汽车制造和汽车电器制造厂家充分认识到汽车网络的重要性，并依据自身的情况开识到汽车网络的重要性，并依据自身的情况开发了多种汽车网络，如发了多种汽车网络，如CAN、VAN、ABUS和和SAEJ1850。 CAN CAN 可通过简单的协议，实现在电磁干扰环境可通过简单的协议，实
45、现在电磁干扰环境下远距离实时数据的可靠传输，且硬件成本较下远距离实时数据的可靠传输，且硬件成本较低。由于低。由于CANCAN总线的高可靠性及其独特的设计，总线的高可靠性及其独特的设计，使其越来越受到人们（尤其在汽车领域）的重使其越来越受到人们（尤其在汽车领域）的重视。视。 就像汽车电子技术在就像汽车电子技术在20世纪世纪70年代引入集成年代引入集成电路、电路、80年代引入微处理器一样，数据总线技年代引入微处理器一样，数据总线技术的引入也将是汽车电子技术发展的一个里程术的引入也将是汽车电子技术发展的一个里程碑。碑。 国外统计数据表明，如果一辆中型以上国外统计数据表明，如果一辆中型以上的汽车中大量
46、地采用的汽车中大量地采用CAN总线技术，那总线技术，那么大约可以平均减少么大约可以平均减少300个接插件、个接插件、1 mile长的线束，共能够减少约长的线束，共能够减少约35kg的的质量。质量。CAN总线的另一个突出优点是全总线的另一个突出优点是全数字化通信，便于实现灵活的网络互连数字化通信，便于实现灵活的网络互连系统。与传统接线技术相比，这一点是系统。与传统接线技术相比，这一点是CAN总线技术最深刻的变革。总线技术最深刻的变革。 基于基于CAN总线的汽车电器网络结构总线的汽车电器网络结构发动机ECU自动变速器ECUABS/TCSECU安全气囊ECU电控悬架ECU巡航控制ECU动力转向ECU
47、电机控制ECU电池管理ECU灯光控制ECU刮雨洗涤控制ECU电动座椅ECU门锁防盗ECU电动车窗ECU后视镜喇叭ECU气候控制ECU警告信号ECU仪表显示ECU整车控制器ECU（网关）整车控制器ECU（网关）高速总线低速总线故障诊断ECU 目前汽车上的网络连接方式主要采用目前汽车上的网络连接方式主要采用2 2条条CANCAN： 一条用于一条用于驱动系统的高速驱动系统的高速CANCAN，速率达速率达到到500kb/s500kb/s。主要面向实时性要求较高主要面向实时性要求较高的控制单元，如发动机、电动机等的控制单元，如发动机、电动机等 另一条用于另一条用于车身系统的低速车身系统的低速CANCAN
48、，速率，速率是是100kb/s100kb/s。主要是针对车身控制的，主要是针对车身控制的，如车灯、车门、车窗等信号的采集以及如车灯、车门、车窗等信号的采集以及反馈。其特征是信号多但实时性要求低，反馈。其特征是信号多但实时性要求低，因此实现成本要求低。因此实现成本要求低。 国外发展现状国外发展现状 国际著名汽车制造商和零部件供应商于二十世国际著名汽车制造商和零部件供应商于二十世纪八十年代就致力于汽车网络技术的研究与应纪八十年代就致力于汽车网络技术的研究与应用，迄今已推出多种网络标准，如用，迄今已推出多种网络标准，如J1850 、VAN 、CAN 、ABUS等。等。 在各种汽车网络中，在各种汽车网
49、络中，CAN 以其独特的设计，以其独特的设计，优异的性能和极高的可靠性得到了最为广泛的优异的性能和极高的可靠性得到了最为广泛的应用。尤其在欧洲，应用。尤其在欧洲，Daimler Chrysler 、BWM 、Vo l k s wa g e n 及及Vo l v o公司公司等都将等都将CAN 作为他们电子系统控制器网络化作为他们电子系统控制器网络化的手段。美国的制造商也正逐步将他们的汽车的手段。美国的制造商也正逐步将他们的汽车网络系统由网络系统由J1850 过渡到过渡到CAN 。 最初车用网络只有高档汽车中才采用，而且最初车用网络只有高档汽车中才采用，而且多为各厂商自行研制的通信协议。多为各厂商
50、自行研制的通信协议。 当汽车的发展要求性能价格比尽可能高的当汽车的发展要求性能价格比尽可能高的时候，工业生产的标准化和新技术普及化的时候，工业生产的标准化和新技术普及化的进程已是不可阻挡。在这样的形势下，车用进程已是不可阻挡。在这样的形势下，车用网络协议的标准化研究在国外迅速的发展起网络协议的标准化研究在国外迅速的发展起来。来。 到到90年代初，协议的研发到了相对成熟的阶年代初，协议的研发到了相对成熟的阶段，从车身舒适性控制部件到动力系统控制段，从车身舒适性控制部件到动力系统控制部件都成为车用网络包罗的对象。部件都成为车用网络包罗的对象。 几年前汽车网络控制的应用还局限于几年前汽车网络控制的应
