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作者:徐業良(2011-03-07);推薦:徐業良(2011-03-07)
附註:本文發表於汽車購買指南雜誌,2011年四月號,史丹福專欄。

年度頂尖汽車新科技

我這個年紀在美國當過留學生的,都一定對AAA(American Automobile Association)非常熟悉又親切。那個沒有Google Map、沒有GPS的年代,在北美開車旅遊一定都會先到AAA領一大套詳細又完全免費的地圖帶在車上,旅遊過程中如果汽車發生狀況的話,第一個想到的也是AAA便宜又可靠的道路救援服務。

即使在現今網路和GPS的世代,一百多年歷史的AAA目前還是有五千多萬個會員,對北美的駕駛人有相當大的影響力和公信力,這也是為什麼AAA今年三月四日在佛羅里達州的奧蘭多(Orlando)公布其每兩年選拔一次的“Top New Auto Technologies”,「頂尖汽車新科技」的名單時,雖然並不是甚麼正式的獎項,北美各汽車專業媒體卻都十分重視,當作是這個月最重要的汽車科技新聞來處理,被AAA在這項選拔中點到名的汽車廠也莫不沾沾自喜,藉機自我宣傳一下。

史丹福專欄內容一直以介紹汽車新科技為主,對AAA選出的頂尖汽車新科技當然也該深入解析一番,也讓讀友們對於汽車新科技趨勢有個整體性的瞭解。

AAA的這項頂尖汽車新科技選拔,是由其每年檢閱數以百計新車的汽車專家們共同討論之後選出來的。AAA的新聞稿中特別說明這項頂尖汽車新科技不只強調汽車科技的「新鮮度」或困難度,而特別注意這項汽車新科技的「實用度」,是否已經在市場推出(當然焦點還是著重在美國市場)能廣為駕駛人所使用。兩年前(2009年)AAA選出的頂尖汽車新科技以汽車安全科技為主,而從今年獲選的名單看起來,汽車新科技主要訴求是在降低汽車對環境的衝擊,汽車安全性和性能提升科技只佔了兩三項。

OK,接下來就逐項討論一下今年度AAA選出的頂尖汽車新科技。史丹福專欄當然不能很遜地直接把新聞稿原文照翻(而且AAA新聞稿原文中的技術評論其實還蠻短的),本文大部份的技術評論是史丹福專欄觀點,而且大部份獲選技術史丹福專欄這兩年也都討論過,這裡也列出期數,有興趣的讀友可以翻出舊雜誌溫故知新一下。

(1)   全電動車(All Electric Vehicle, 200910月史丹福專欄)

各大車廠,不,應該說是全球各國政府都不約而同地積極規劃著電動汽車的大未來,終極目標就是全電動車。在全球眾多發展全電動車的車廠(包括咱們台灣的裕隆汽車公司)激烈競爭中,日本的Nissan Leaf是第一部在量產汽車市場達陣的車種,AAA也特別提出這部車作為全電動車技術的代表。

續航力不足一直是全電動車技術上最大的瓶頸,Nissan Leaf每次充電行駛里程達到160公里(100英哩),對上下班通勤族來說是一個還可以接受的選擇。AAA指出,Nissan Leaf駕駛起來很順手,內裝設計也不錯,如果用每公里路程花費的能源成本來計算的話,這部全電動車所需要的電費還不到最省油的汽油引擎車的一半。

我個人倒是認為Nissan Leaf最重要的意義,應該是這部車開啟了量產全電動車的新頁,如果Leaf「樹葉」能廣為消費者接受,各大車廠的量產全電動車應該能夠全面「開花」,成為真正實用的汽車科技。

(2)   插電式混合動力車(Plug-In Hybrid, 20095月史丹福專欄)

油電混合動力電動車(直接叫Hybrid好像順口一些)結合了傳統內燃機引擎和電動馬達的動力,在續航力、性能及售價這三項指標上都可以達到內燃機引擎汽車的水準,省油性卻較內燃機引擎汽車大幅提升,廢氣排放也大幅降低,是全電動車達成之前最可能被消費者接受的電動車選擇。Hybrid最初的發展也只被當作從內燃機引擎汽車轉換到全電動車的過渡時期產品,然而現在Hybrid已經被認定是量產汽車發展的重要方向,Hybrid車款的研發也早已是各家車廠的最高優先度之一。

AAA這裡選出的頂尖汽車新科技指名是「插電式(plug-in)」油電混合動力車,Plug-In Hybrid。早期的Hybrid車電瓶電能都是由內燃機引擎帶動發電機產生,所謂Plug-in Hybrid,就是Hybrid車的電瓶也可以直接把插頭插在家中插座上充電。從汽車整體個性來看,Plug-in HybridHybrid車更貼近家庭,晚上停在家中車庫就可以充飽電,不但方便許多,也使得Plug-in Hybrid的一缸汽油可以續航更久,不必常跑加油站,而且就同樣能量消耗來說,家庭用電的價格還是比汽油便宜許多。

從技術面來看Plug-in Hybrid的動力源逐漸更趨向以電動馬達為主、內燃機引擎為輔的搭配。AAA提到的兩部Plug-In Hybrid的代表是Chevrolet VoltToyota Prius,以第三代豐田Prius為例,其空調壓縮機和動力方向盤也都是由電動馬達驅動,不再依靠引擎,內燃機引擎的驅動功能已經漸漸減弱,引擎汽缸容積縮小,甚至轉變成汽車上發電機的角色。

(3)   渦輪增壓和超級增壓(Turbo Charger and Super Charger, 20104月史丹福專欄)

渦輪增壓引擎早在1970年代中期便在量產汽車上出現,主要目的在提升引擎動力。引擎輸出動力的大小,和汽缸燃燒燃料的量直接相關,要提升引擎動力最直接的方法,就是把汽缸加大,但這樣當然會嚴重影響其耗油性;在汽缸容積不變的前提下,要提升引擎動力的另一個可能性,是在引擎每一次進氣行程以高壓的方式將更多空氣「擠」入引擎汽缸,這樣便能燃燒更多的燃料、產生更大動力。渦輪增壓引擎便是將汽車引擎所排放的廢氣重新導入增壓渦輪、帶動渦輪轉動為引擎進氣加壓。渦輪增壓壓力可以達到半個大氣壓,也就是說引擎進氣的量可以比沒有渦輪增壓時多50%,扣除一些效率上的損失,Turbo引擎增加的動力可以輕易達到30%~40%

渦輪增壓這個不太新的科技被AAA選為頂尖汽車「新」科技的主要原因,其實不是引擎動力的提升,而是將渦輪增壓「汽車廢氣熱再循環(exhaust heat recirculation)」的概念應用在提升引擎省油性的全新思維。使用渦輪增壓或超級增壓,引擎排氣量可以小一些,在一般駕駛狀況時使用較少燃料,但在需要瞬間加速的狀況時又能有大排氣量引擎的力道;引導引擎排放廢氣對引擎的冷卻水加熱,能縮短冷車啟動時引擎暖機時間,迅速達到最有效率的操作溫度,而即使引擎停止運轉,也能保持引擎溫度,不致太快冷卻。AAA選出在這個技術上的代表是福特的EcoBoost引擎,最近才被裝置在福特的F-150車款上,其他的車廠也跟進在這個思維上發展其渦輪增壓或超級增壓引擎。

(4)   可充氣式後座安全帶(Inflatable Rear Seatbelts, 200912月史丹福專欄)

今年年初國父孫女孫穗芬女士在台北發生重大車禍,坐在汽車後座的孫女士不幸傷重過世,使得汽車後座乘客強制繫安全帶的問題再度受到重視。

安全帶和氣囊是保護汽車內乘客的兩大法寶,可充氣式後座安全帶技術的發展,是希望能將氣囊在汽車受到撞擊時對前座乘客的保護也提供給後座乘客。可充氣式後座安全帶使用上和一般安全帶完全相同,但是當汽車受到衝撞時,安全帶除了將乘客固定在後座之外,安全帶本身還能像氣囊一般瞬間迅速充氣膨脹,將衝擊力道分散到與身體接觸比較大面積,減少乘客頸部、軀幹受傷的可能性。

AAA特別提到福特和Mercedes Benz兩家車廠都致力發展這項技術,其中福特的可充氣式後座安全帶已正式裝置在2011年式的Explorer車款上。汽車前座氣囊採用爆炸的方式充氣,安全性經常受到質疑,福特這款可充氣式後座安全帶則是以裝置於後座下方的一個氣瓶內的壓縮冷空氣進行充氣,沒有前座氣囊的爆炸和灼熱,但仍能在0.04秒內快速充氣完畢。這個0.04秒的時間您以100公里時速行駛的話,車子大約只前進了1公尺的距離,這個快速充氣過程也是可充氣式後座安全帶技術最困難的地方。

(5)   停等熄火技術(Start-Stop Technology, 20111月史丹福專欄)

汽車的「停等熄火技術」在汽車暫停下來時,像是遇到紅燈、塞車塞到定點、或開車到麥當勞得來速車道點餐等等,系統會自動將引擎熄火,當駕駛人腳離開剎車踏板踩下油門,系統又自動快速重新起動引擎向前行駛。汽車的停等熄火系統能夠讓市區少一些汽車引擎的嘈雜聲,減少二氧化碳溫室效應氣體排放,更能讓市區空氣更清淨,讓汽車更省油。

停等熄火系統在概念上也許不怎麼新奇,但在工程實務上最重要的問題,是如何在汽車引擎反覆「停走」的過程中保持動力系統運作的平順度和可靠度。的確,想像如果您的汽車引擎一會兒熄火一會兒起動,可能很難平順運轉,如果引擎起動反應不夠快速,或者偶而有一兩次失誤,駕駛人開起車來可能更加提心吊膽,擔心車子隨時可能在馬路上當機。早期的停等熄火系統就經常受到車主類似的抱怨,最後駕駛人甚至完全失去信心,乾脆直接按個鈕把停等熄火系統整個停用。

停等熄火技術在歐洲車上已經十分普遍,隨著停等熄火技術的進步和各國政府對汽車油耗及二氧化碳排放的標準日益嚴苛,這一兩年也逐漸擴展到美國和世界其他汽車市場。2008年已有大約5%的歐洲車搭載了停走系統,2012年預估這個比例將要提升到50%2011年開始由福特汽車帶頭,停等熄火系統也要正式進入美國的汽車市場,其背後主要的原因也是美國政府訂定了更嚴格的汽車油耗及二氧化碳排放標準,2016年就要生效,因此每家汽車廠都開始擬定各種因應計畫,停等熄火系統便是其中重要的部分。有一份廣為引用的市場分析報告指出,2010年底全球有300萬輛搭載停等熄火系統的汽車,2015年預期將快速增加10倍,達到3400萬輛。

(6)   可變汽門正時(Variable Valve Timing, 200510月史丹福專欄)

汽車引擎使用凸輪軸來驅動進氣和排氣閥門,控制氣流流動,進氣和排氣閥門開閉的時間也直接影響到引擎各循環中的進氣量。傳統引擎凸輪的外型線條往往就設定了引擎進氣和排氣閥門開閉的時間,但如汽車加速或引擎高速運轉時,傳統引擎固定進排氣量的方式往往無法讓引擎充分進氣,當然也影響性能;相對的如果將引擎進排氣時間延長,又會影響引擎油耗。

可變汽門正時(VVT)引擎也和一般汽車引擎一樣使用凸輪軸來驅動進氣和排氣閥門,但特殊設計使得VVT引擎技術在引擎高轉速時延長進排氣時間,低轉速時則減少進排氣時間,可以在需要時產生更大的引擎動力,燃油效率也比較高,廢氣排放則降低。這項技術原本只侷限運用在高價位的高性能車和豪華車,但現在這項技術已經普及到幾乎所有價位、各車廠的車種,包括福特、通用、克萊斯勒、豐田、本田、BMW等等,這應該是AAA選為本年度頂尖汽車新科技主要原因。

(7)   強化的穩定度控制和翻車保護(Enhanced Stability Control & Rollover Protection20099月史丹福專欄)

和房車相比,SUV、越野車、pick-up小卡車這一類車種車體較重、重心較高,以同樣車速過彎時離心力較大,過彎時側傾程度更大,穩定性比較差。然而駕駛SUV對一般駕駛人來說卻似乎完全不是問題,這得感謝現代電子科技的幫忙-SUV的「穩定控制(Stability Control)」系統。這個穩定控制系統每個車廠名稱可能不太一樣,一般大多叫作「側傾穩定控制(Roll Stability Control, RSC)」,有的車廠叫作「動態穩定控制(Dynamic Stability Control, DSC)」,也有車廠叫做「自動穩定控制(Automatic Stability Control, ASC)」,反正是汽車的穩定性控制就對了。

AAA在這個頂尖汽車新科技項目選擇,又特別提到了福特2011Explorer(到這裡我真的「合理懷疑」AAA有些偏袒福特車廠)推出了一項技術,感測到駕駛人入彎過快可能發生失控時,系統會自動接手放鬆油門,如果還不能控制車況,會進一步踩下剎車減速,幫助駕駛人過彎時維持車體控制。

(8)   柴油引擎(Diesel Engine, 200311月史丹福專欄)

柴油引擎歷史幾乎和汽車的歷史一樣久,AAA將柴油引擎列為「頂尖」汽車「新」科技,還真的令我有些驚訝。當然AAA想要強調的重點是,過去對於柴油引擎味道臭、聲音嘈雜、冒黑煙、運轉粗糙的印象早就結束了,現代柴油引擎乾淨、安靜、運轉精緻、輸出有力。柴油引擎也很省油,一般來說比汽油引擎省30%左右,二氧化碳排放量也低了不少,卻仍然有同等級的性能表現。

事實上您心目中的歐洲品牌高級車,Mercedes BenzBMW、福斯等,都有配置柴油引擎的高級車款,還頗受歐洲車主的歡迎。AAA點名到幾個頂尖的柴油引擎車款包括福斯幾個裝置TDI柴油引擎的車款、Mercedes Benz裝置BlueTEC柴油引擎的車款等。

(9)   發電機充電程序(Alternator Recharging Programs)

列在AAA選出的頂尖汽車新科技最後一項的這個“Alternator Recharging Programs”,我就真的不能裝懂了,先前確實沒有聽說過這項技術,只能先將AAA新聞稿原文翻譯一下:

「有些車廠像是豐田和BMW,限制發電機僅能在引擎高轉速時或在汽車減速時對電瓶充電,這項技術使得引擎性能提升,省油性也提高。」

非常簡短,但聽起來也有些道理,引擎確實應該在本身有額外動力時才用來對電瓶充電。但這算不算是「頂尖」汽車「新」科技,就請讀友們自行判斷了。