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专访张兴业:世界汽车工业发展一日千里
作者:[ 史天舒 ] 来源:[ 经济参考报 ]

  今年以来,中国汽车工业取得了历史性突破,但与发达国家相比还有很大差距。时值岁末,本报记者就世界汽车工业的最新发展趋势采访了中国汽车工程学会名誉理事长张兴业。

  记者:请您介绍一下当前国际汽车工业的发展形势。

  张兴业:据统计,2001年世界汽车产量为5577万辆,比上年减少3.9%。其中北美自由贸易区(含美国、加拿大、墨西哥)下降10%;欧共体和南美各增长1%;欧洲其他国家和土耳其下降8%;日本下降4%;韩国下降5%;其他亚非和大洋洲增长3%,总体处于不景气时期。但去年我国汽车产量达到234.2万辆,增长13.2%。据预测,今年世界汽车销量将下降2.5%,而我国汽车销量预计将超过310万辆,增长30%以上,并将进入年产300万辆以上的世界六个汽车大国行列。

  在汽车科技方面,世界发展却是日新月异,以电子和信息技术为核心的技术革新、技术发明大量涌现。预计未来十年,人们看到的技术创新将比过去一百年还要多,汽车工业的科技进步将由量变到质变,发生新的技术革命。这其中,节约燃料和降低排放是汽车技术创新的主题。在节约燃料方面,经济型轿车将达到百公里3升,2005年德国将生产百公里油耗一升的轿车,这将大大提高汽车燃料的经济性。同时,有害气体及二氧化碳的排放将大幅度降低,欧洲将执行欧Ⅳ标准,并向欧Ⅴ进军;美国将执行Tier2标准,达到超低排放;加州2003年起,加大零排放和接近零排放标准汽车的销售比重。

  记者:节能和环保标准的提高对汽车的发展意味着什么?

  张兴业:降低油耗和排放将对汽车的驱动系统提出更高的要求。预计未来十年中,在技术上取得突破的主要有现代小型直喷柴油机、混合动力驱动系统、氢燃料电池、复合火花点火汽油机和均匀充气压燃发动机等。

  目前,小型高速柴油机的技术已经成熟。如大众汽车公司的3缸1.2升TDI柴油机,采用泵喷嘴供油技术,热效率达到45%,功率45kw,扭矩140Nm,装于Lupo和奥迪A2轿车上,百公里油耗仅为3升,排放达到欧Ⅳ标准,在欧洲已率先进入商业生产。欧洲1999年新购汽车中,约有30%为柴油车;法国达到48%;德国只有22.4%。近年来日本正迅速赶上,如丰田ES3轿车,采用四缸1.36升共轨直喷增压柴油机和CVT带一个高效变扭器,后者驱动一台发电机,在减速时发电储存于电容器中,经变压器充入12V铅酸电池给汽车附件供电。该车比典型的小型轿车的效率改善40%,同时排放达到日本超低水平。可以说,现代小型直喷柴油机进入了推广应用阶段,而轿车柴油机已经发展成为清洁、平顺、安静的动力。增压器、高压燃料喷射系统和清洁、低硫的柴油燃料已经改进得和汽油机一样好。柴油机使汽车具有更高的燃料经济性,同时也使制造者获得合理的利润。

  面对柴油机和代用燃料发动机的激烈竞争,一些最新式的概念型和生产型汽油机技术有了突破性发展。这将使汽油机的生命比人们原来预计的要长,其中合火花点火内燃机是汽油机发展的新趋势。缸内直喷技术、增压技术、低压缩高膨胀循环、可变气门开关及升程、可变压缩比、可变排量、减速时部分汽缸失效、双火花塞顺序点火以及集成的起动发电机等,使发动机的热效率有很大提高,排放也大大降低,同时可降低油耗。先进的气门系统是各种先进汽油机的共同主题,本田的i-VTEC、保时捷的变凸轮升程和宝马的气门电子发动机等都已进入应用阶段。

  此外,均匀充气压燃发动机正在加紧研究开发中。这种发动机既不同于典型的汽油机又不同于柴油机的燃烧过程,其能量释放不是发生于火焰推进。为了使燃料氧化,将燃料和空气预先混合成稀薄气体充入发动机的汽缸,随后将其压缩到较高的压力和温度直到发生类似汽油机敲缸现象的反应。这种反应的温度比火焰传播低很多,但仍可以在活塞式发动机允许的时间内完成燃烧过程。该过程发生的温度和压力取决于所有燃料的燃烧特性。如果使用高辛烷值燃料如天然气,则过程的指示效率能接近柴油机。如使用低辛烷值燃料如柴油,则燃料经济性与标准的汽油机类似,但不发生通常的污染。

  记者:日本汽车公司是否已凭借技术优势在混合动力车市场上赢利?

  张兴业:当前的混合动力驱动系统技术已经成熟,日本的汽车公司领先进入商业化生产,并自2001年以来进一步扩大领先优势,丰田和本田公司都有新型混合动力轿车投放市场。

  虽然混合动力技术节省汽油,但这是一个赔钱的计划,而且几乎是一项短期的解决方案。本田和丰田没有在混合动力车的销售中赚一分钱。2001年6月,丰田公司将THS-C混合动力系统装于Previa,投产了四轮驱动的EstimaHV多用途车,传动系由2.4升汽油机、电动机、CVT变速箱和四轮驱动系统组成,并采用了电子控制的制动,燃料效率是常规的2倍;2001年8月,丰田公司将THS-M混合动力系统装于皇冠轿车,在日本上市;今年3月,本田公司在美国投放5座CIVIC混合动力轿车,传动系由1.3升I-DSI汽油机、10kw永磁电动机、5速手动变速箱或CVT构成,售价20000至22000美元,预计今年在美国销售24000辆。但本田公司人士说,即使按计划全部售出,本田也不能在这个车上盈利。他们认为这主要是柴油机技术超过混合动力技术,柴油机比汽油电动混合动力更加简单、高效、制造费用较低,因此混合动力车在价格上竞争不过柴油车。在美国,由于炼油公司不愿在提炼柴油时除去硫,使得柴油机的效率得不到应有的发挥。若是福特的Focus、大众的奥迪A2、戴克的A级车等欧洲柴油轿车在美国市场上适用的话,本田的CIVIC、丰田的Prius汽油电动混合动力轿车将无法生存。

  记者:燃料电池汽车近来颇受关注,是否已进入商业生产阶段?

  张兴业:近年来燃料电池技术发展迅速,特别是氢燃料电池技术已有所突破,许多概念车陆续出现。目前有不少品种已经是第4代或第5代,有些正在进行道路试验,各大公司正在加紧商业生产的准备。

  加州燃料电池伙伴计划于2003年前投放70辆燃料电池轿车、客车,进行使用试验。今年1月在北美国际汽车展览会上,通用汽车公司展出了AUTOnomy燃料电池概念汽车,引起了人们的轰动。目前美国政府坚定地支持燃料电池的发展。今年1月,一项政府背景的《自由合作汽车研究》(FreedomCAR)计划出台,以鼓励燃料电池技术的开发。该计划瞄准开发可承受的氢燃料电池汽车技术及氢气供应基础设施,以降低燃料消耗和极大地改善环境,其目标是加快实现汽车燃料经济性的技术步伐,早日进行商业销售。丰田公司原计划2003年上市,因进展顺利决定今年以租赁方式试销20辆。本田仍计划明年起每年制造300辆,在日本和美国试销。此外今年戴克将在德国大城市试销燃料电池大客车。

  记者:请问还有哪些重大新技术值得关注?

  张兴业:近期有两项新技术发展迅速,一个是线控制系统,另一个是智能汽车运输系统。

  线控制系统将取代传统的机械连杆机构而采用自觉、快速的、以信息技术为基础的计算机控制,这将引起汽车结构的重大变化。发动机的控制技术日益先进和复杂,电子气门控制器、伺服电机、传感器可与一台发动机主计算机形成网络,来控制改变气门升程大小,一系列发动机控制系统与其它控制系统连接在一起,可形成总线控制。电子控制的自动变速箱已经开始用于生产,液压自动变速箱开始向电子换挡的手动变速箱发展,并越来越多的采用单速连续换挡的CVT,而燃料电池汽车将完全不用变速箱。目前,线控制的制动业已开始在生产中采用,并实现了制动的智能化。电子控制的电动助力转向正在推广,将来到了线控车轮转向的时候,转向机本身也就没有了。

  智能汽车运输系统内容很广,包括汽车的智能化,公路的自动化,卫星导航等等。而汽车的智能化方面又包括指示系统、警告系统、辅助操作系统、信息收发系统以及自动交费等服务功能,其最高境界应是无人驾驶。自动公路系统,作为智能运输系统原定义最终目标之一,曾在20世纪90年代初风行一时。当时美国加州圣地亚哥1-15公路上,20辆全自动汽车进行了试运转,使数千ITS专家和公务员尝试了未来技术。从1997年以来,国家自动公路系统及其伙伴的自动汽车和转运车的发展令人吃惊。2000年美国政府再次提出开发智能汽车的倡议,重点是改善汽车的安全设计,采用警告司机注意险情的新技术,对司机的操作提出建议,并部分地参与对汽车的控制,以避免汽车碰撞。采取此项措施,可以减少75%的因司机的操作差错而导致的汽车碰撞,可以减少一半的汽车变线事故,可以减少49%的追尾事故。在澳大利亚,一所大学宣称研制出世界第一辆智能汽车,车内装有车载计算机综合中央处理器,帮助和代替司机处理各种问题。2001年1月,日产公司已经将装备了车道保持系统的新型西马(Cima)轿车推向市场,这种车可以实现无人驾驶。该车的后视镜上装有一台小型摄像机,引导汽车自动保持在行车线内,同时通过装在车前的雷达测量前车速度、控制与前车的距离,使汽车保持在自动行驶状态,使司机从繁忙的加速、制动、转向等操作中解脱出来,可以增加2至3倍的汽车流量,改善高速公路的拥挤状况。

  

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