多燃油汽车的电子技术

    多燃油汽车的优势

    众所周知,汽车制造商生产销售大型四轮驱动卡车和SUV车赚了不少钱。在美国,对于那种大吨位车,制造商每卖一辆净赚10000美元。而在小型车辆上可就不那么乐观了。于是会让人迷惑不解,既然赚不到钱,为什么汽车制造商还在生产销售小型轿车和卡车呢?

    这其中至少有两个方面的原因。第一是汽车制造商们都知道如何让顾客从犹豫到购买汽车,进而为之不悔。这一些人被称为所谓的初次购车者群。随着这一群体的经济条件的改善,他们有了拥有汽车的经历后,再次购车时就会买性能更好的车型。当然,也会另有一类人,他们有喜欢新奇的习惯,当驾车对于自己不再是一种新奇事的时候,也就不可能再买车了。第二个促使汽车制造商生产小型车辆的原因是政府法规。政府控制汽车设计可追溯到几十年前,最有影响力的法规是来自于60年代Cornell大学的研究。该研究总结出了在汽车相撞事故中是什么原因造成人的死亡。这一研究成果使汽车被政府强制要求装上轴环转向操纵杆、挡风玻璃雨刮、防抱死制动系统和各种防撞措施等。这些现在都已经司空见惯了。

    现在在美国,政府的几个部门都在控制新车的设计。国家高速路交通安全管理局(NHTSA)根据车辆安全法规做一些相应的要求。国家交通部根据1975年能源节约法案,负责制定企业燃油节约法(CAFE)标准,要求汽车制造商遵守。环保局(EPA)当然应负责制定排放标准。

    CAFE法规要求,对载客车辆,汽车制造商卖出的全部车辆的平均油耗必须达到9.8km/L;对小卡车(minivansSUVspickups)的平均油耗必须达到7.4km/L。为了达到CAFE标准,制造商不得不卖出足够多的燃油经济性好的车辆来弥补高油耗车辆。卖l0km/L的雪佛兰S-10汽车是弥补高油耗车(4×4Silverado)的好办法。为了从大卡车上获得高利润,小卡车就不得不以低价出售。如果把配V6型发动机的S-10车与配2.2L4缸发动机的S-10车做个比较,V6S-10车贵1500美元,而且有500美元的利润,而2.2L4缸发动机的S-10车却无利可图。

    CAFE法规的另一个要点涉及到燃油成分。多燃油系统车辆(FFV)被设计为可使用E-85号和M-85号燃油。这种燃油是由15%汽油和85%的粮食酿酒精或甲醇组成。根据法规,如果多燃油系统车辆(FFV)能用这种燃油达到7km/L,则其在用汽油时其升里程可提高15%。这样,FFV车可达到47km/L

    无疑,一辆FFV能补偿卖掉许多大油耗车辆造成的平均升里程数的降低。这一小漏洞引起了全部汽车制造商的注意。克莱斯勒公司从1992年一直进行E-85号燃油车辆试验。同时,福特公司搞出了RangerWindstarTaurusFFV车。

    政府提倡含酒精燃油有几个原因:政府各机构担心对国外燃油输入的依赖性过高是一个很明显的原因;环保局(EPA)接受它是因为酒精比汽油的化学结构更简单,燃烧更清洁(酒精内氧的含量降低了一氧化碳排放);农民认同这一法规是因为这样可以利用剩余的谷物,从而提高粮食价格。

    必须提醒的是,使用含酒精的燃油并不是没有缺点。行驶同样的距离需用5.9L6.8L的乙醇或甲醇,而用汽油只需4.55L。你应该注意到使用乙醇混合燃油比使用汽油在价格上稍微贵一些。

    不过近年来,在巴西有400多万辆车使用E-85燃油。当地政府从雪茄茎杆中提取酒精。一些经验表明,为了避免燃油系统零部件出问题,实际上酒精含量必须限制在10%。这一限制是由于混合燃油对金属、塑料和橡胶的腐蚀造成的,腐蚀性最强的是M-85号燃油。

    多燃油汽车的结构特点

    仔细观察一辆FFV车时,会注意到油箱和油管都是由不锈钢制造的。油道、油压调节器和进油口内部的材料与普通汽油车的都不一样,汽油车的软管、密封垫和流量孔板用的NitrileViton橡胶都不耐高浓度酒精腐蚀,于是只有用另外的材料。除此之外,还会看见许多FFV车辆独特的设计。

    多燃油汽车的电子技术

    具体地说,这些车辆被称为多燃油车,是因为它们能用任何浓度的E-85燃油和纯汽油。例如,你开始可以充E-85燃油,第二次又可直接用汽油。一个特别安置的燃油传感器可测定酒精占的百分比,并这一信息传送到发动机控制电脑(ECU)。处理器(ECU)可以分析酒精的百分比从而调节点火正时和吸油脉冲宽度以补偿低能量和提高燃油燃烧率。

    燃油传感器工作原理和电容器一样。如果用两个已知面积的薄板相隔一定距离,其电容取决于在两板间的介质。燃油传感器把燃油当作两板间内充介质。事实证明,汽油的介电常数是酒精的40倍。这使传感器在很大范围内均有很高的精度,采用一块集成电路板可补偿温度和压力变化的影响。

    最大的变化是在油泵设计上。高酒精含量燃油的导电性比汽油好,这会在传统油泵的电刷和转子间产生电弧,从而大大降低其寿命。在FFV车辆上油泵的变化是一碳膜转子。一般来说,油泵电刷是由石墨做的,同时转子部分是由铜合金做的。在碳膜转子油泵中,一层碳膜覆盖了铜合金,碳膜使转子不受含酒精燃油的腐蚀。

    Kirkwood工业,专门生产碳膜转子。碳膜转子还有其它的优点。因为碳有很高的硬度,当使用纯汽油时,油泵寿命比普通油泵大十倍。而且,由于碳和石墨的特性,在电刷和转子间的导电性更好,碳有助于降低产生于转子和电刷间的电弧引起的射频干扰,从而可节约10%的能量。

    政府控制、集中生产、税金征收等等都会对汽车设计者、制造商产生影响。汽车制造商必须不断地适应所有的变化,顾客趋向的购买车型也许就是几个月前你应该设计生产的。

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