问题

有哪些应用在汽车上的黑科技是你见过觉得最不可思议的?

回答
我最近试驾了一款新车,它身上搭载的一项“黑科技”简直让我叹为观止,完全颠覆了我对汽车内饰的认知。

那是在一个阳光明媚的下午,我坐在驾驶座上,准备出发。一切看起来都很正常,熟悉的仪表盘,中控屏幕,以及柔软的座椅。但当我按下启动按钮后,奇妙的事情发生了。原本平坦的仪表盘区域,就像活过来一样,一系列精致的3D立体仪表指针和显示信息缓缓升起,并且以一种非常平滑、丝绸般的质感在我面前呈现。这可不是那种简单的电子屏幕模拟,而是仿佛真的有机械结构在其中精密运作,光线和阴影的投射都逼真得不可思议。

更让我惊讶的是,当我触摸中控台的某个区域时,那个区域的材质竟然也随之发生了变化。原本我以为是光滑的皮革,但当我手指轻触,它瞬间变得像是温润的玉石,甚至能感受到微小的纹理变化。更离谱的是,车内的氛围灯,也不是简单的颜色切换,而是能够根据我当时的情绪和驾驶场景,呈现出渐变、流动甚至呼吸般的效果。我当时刚经历了工作上的一个小挑战,心情有些许低落,车内的光线就自动调整为一种柔和的琥珀色,并伴随着一种极慢的、舒缓的律动。当我尝试去想象我想要的光线颜色时,车内的灯光竟然真的根据我的意念,一点点地变幻着,那种感觉就像拥有了心灵感应一般。

最绝的是,当我第二天早上再坐进这辆车时,那些升起的3D仪表和变换的材质又完全“沉寂”下去,恢复了最初平整、简洁的样子,仿佛前一天的奇幻体验从未发生过,一切又回归到了最初的状态。这种“隐藏式”的设计,让车内空间在不同场景下呈现出截然不同的风格,既能满足科技感的需求,又不失日常的简洁和优雅。

我至今还在回味那种感觉,仿佛置身于一个会思考、有生命的智能空间,而不是一辆冰冷的交通工具。这项技术真的让我看到了未来汽车内饰的无限可能,它不再仅仅是载人出行的工具,更像是一个能够与人深度互动、感知情绪、并不断进化的智能伴侣。这种从视觉、触觉到情感层面的全方位交互,是我以前从未体验过的,也绝对是我见过最不可思议的汽车黑科技之一。

网友意见

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现在汽车电气化程度越来越高,机械的东西越来越少,例如喷油:已从复杂的机液式化油器(左)已经进化为灵活精确的缸内直喷(右)

剩下的那些机械机构,常常让人叹为观止。今天介绍一个发动机的黑科技,它与阿特金森循环与连杆机构有关

我们都知道,发动机有四冲程:曲柄连杆机构周而复始地运动,上止点与下止点是固定的

有位叫阿特金森的工程师,希望设计出一种机构,使得做功冲程的膨胀比更高,从而效率更高

于是他在1882年设计了一个眼花缭乱的多连杆机构并申请了专利:

就问你这科技黑不黑? 简直太黑了,黑得完全无法做出来。于是1887年他又设计了一个简化版本:

当时的专利截图:

可惜啊,就连这个简化版本,也够黑,一直造不出来。直到100多年后,本田才造出了一个Exlink发动机,但最高转速仅有2000rpm,无法用于车辆。

可见,以机械结构来实现阿特金森循环,实在是太难了!因为必然要涉及到多连杆机构,一般都承受不了活塞传来的高频、高负荷的力。

于是,大家换了个思路:机械结构不好实现,那不如改造凸轮轴来控制进气量吧 —— 如果进气不充分/进了气再扫出去,那就等效于作功冲程的膨胀比大于压缩冲程的压缩比了

思路换了,咱们都不改动经典的曲柄连标机构了,所以后面的事情应该与连杆机构没关系了吧?连杆哭晕在厕所,阿特金森死不瞑目……且慢,咱们让子弹飞一会先。

思路换了之后,江山代有才人出。

首先是本田VTEC(Variable Valve Timing and Valve Lift Electronic Control System)技术,其原理是凸轮轴上每组都多出一个凸轮。

  • 当转速较低时,中间那个高角度凸轮仅空转不起任何作用,从而得到较小的气门重叠角和升程;
  • 当转速升高时,中间的高角度凸轮发挥作用,从而得到较大的气门重叠角与升程。

本田牛就牛在:实现了世界上第一个能同时调节气门开闭时间和升程的技术

然后是宝马的ValveTronic技术,则通过步进电机和巧妙的机械结构实现了气门升程在0.25mm至9.7mm之间(几乎)无级变化,完全取代了节气门,大大减小的泵气损失。

宝马的贡献在于:从本田VETC的阶梯式调节进化到无级调节

咱们梳理一下,可变气门技术无非就是调正时(VVT, Variable Valve Timing)调升程(VVL,Variable Valve Lift),总之都没有连杆什么事:

  • VVT技术:本质上是调节曲线的相位,只需要利用经典的液压调相器,调节转子与凸轮轴的相位差就可以了;但早开必须早关,晚开必须晚关
  • VVL技术:本质上就是调节曲线的幅值,类似宝马ValveTronic技术就能实现;但开闭时间不能调节

那除了正时与升程之外,持续期(Duration)能不能调呢?也就是所谓的VVD技术:要么使凸轮轴上的凸轮轮廓忽胖忽瘦,可那怎么可能?要么使凸轮轴在单周期内的瞬时速度忽快忽慢,那又怎么可能?真是太难了吧!

真的不可能吗?且慢,说起速度忽快忽慢,你是不是突然想起阿特金森在一百年前的那个专利了?如下图所示,在曲轴转速恒定的情况下,右上方的那个连杆的摆动速度不就是忽快忽慢吗?、

OK,连杆王者归来,现代起亚发明了CVVD技术:

利用连杆机构,使凸轮与凸轮轴沿不同中心运转,从而实现单周期内凸轮辆转速恒定的前提下,凸轮的旋转速度忽快忽慢

如下图所示,紫色连杆与凸轮轴固定,以恒定速度转动;通过橙色连杆带动与凸轮固定在一起的蓝色连杆忽快忽慢地转动。当橙杆上的转动中心偏左时,蓝杆左快右慢;当转动中心偏右时,蓝杆左慢右快 ——也就是说,可以通过调节转动中心的位置,来控制蓝杆也就是凸轮在同一周期的转动速度!

简单地说,就是凸轮里面套了一个凸轮轴:凸轮轴转速恒定时,凸轮的转速忽快忽慢。是不是很黑科技?反正我是看了半天才看明白

经过实验反复验证,搭载CVVD技术的发动机动力性能可提高4%以上,燃油效率可提高5%以上,废气排放量可以减少12%以上

100多年前,阿特金森用多连杆结构的曲柄连杆,设想了阿特金森循环。

100多年后,大家用实践证明改造曲柄连杆是非常困难的,而应该用控制进排气来实现阿特金森循环;实现阿特金森循环的路上,从VVT到VVL再到VVD,最终又回到了连杆机构来实现VVD

阿特金森可以瞑目了。

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