汽車發(fā)展現(xiàn)狀的淺析

張闖闖 王丙楠 王恒

摘 要：隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車越來越智能化。本文主要針對傳統(tǒng)汽車、新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀進行了論述。新技術(shù)和材料不斷優(yōu)化傳統(tǒng)汽車的整體性能，減少了尾氣污染物的排放;為了解除能源危機和環(huán)境污染，新能源汽車正在快速發(fā)展;智能網(wǎng)聯(lián)汽車能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享，在車輛的行駛安全性方面將發(fā)揮著重要作用。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)汽車;新能源汽車;智能網(wǎng)聯(lián);發(fā)展現(xiàn)狀

1 引言

從第一臺以汽油為燃料的四沖程內(nèi)燃機到現(xiàn)在的智能網(wǎng)聯(lián)汽車，汽車已經(jīng)發(fā)展了百余年。由于石油的開采和提煉，傳統(tǒng)的汽油車和柴油車得到了快速發(fā)展，為人類的交通運輸做出了巨大貢獻。傳統(tǒng)汽車的制造工藝經(jīng)過完善，已經(jīng)相當(dāng)成熟。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，汽車越來越重視安全性、舒適性，汽車上的電子裝備比重逐年增加[1-2]。但是，隨著石油資源的枯竭、汽車尾氣對環(huán)境的危害，傳統(tǒng)汽車的發(fā)展受到了質(zhì)疑。純電動汽車、混合動力汽車等新能源汽車在解除能源危機和環(huán)境污染方面有著巨大的潛力而得到了快速發(fā)展，并在某些地區(qū)進行量產(chǎn)、試行。伴隨著汽車安全事故的多次發(fā)生，以新能源汽車為研制基礎(chǔ)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車被寄予厚望。本文分別對傳統(tǒng)汽車、新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀進行了論述。

2 傳統(tǒng)汽車

汽油車和柴油車是傳統(tǒng)汽車的典型代表。從馬車型汽車、船型汽車到楔形汽車，汽車的造型發(fā)生了很大的改變。雖然一輛汽車的零件眾多，但是可以分為四個重要部分。

2.1 發(fā)動機總成

它的作用是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)成曲軸飛輪的動能，為車輛提供動力。四沖程內(nèi)燃機獲得了廣泛應(yīng)用，具有使用性能好、成本低的優(yōu)點。許多新的材料和技術(shù)被應(yīng)用到了汽油和柴油發(fā)動機上，用以提升發(fā)動機的輸出功率，降低油耗。例如，奧迪A6轎車發(fā)動機活塞是由硅、鎂、銅元素組成鋁合金鑄造成形的，提高了導(dǎo)熱性、降低了質(zhì)量;雷克薩斯LX570在進氣和排氣凸輪軸上均采用了VVT-i技術(shù)，根據(jù)運行的工況，調(diào)整凸輪軸的轉(zhuǎn)角用來獲取最佳的配氣正時;凱迪拉克SIDI發(fā)動機使用汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)，通過電控單元的控制，混合氣在接近最佳空燃比進行燃燒做功，能夠降低燃油的損失，降低尾氣的排放。

2.2 底盤總成

該部件的傳動系傳遞發(fā)動機產(chǎn)生的機械能，驅(qū)動車輛行駛;轉(zhuǎn)向系改變汽車的行駛方向;制動系使行駛的車輛減速或者靜止的車輛保持不動。為了提高車輛行駛的安全性、舒適性，越來越多的新技術(shù)被應(yīng)用到了底盤上。例如，在傳動系中使用無級變速箱，與傳統(tǒng)的液力耦合傳動相比，可以實現(xiàn)傳動比的連續(xù)變化，使得車速的變化更加平穩(wěn)，沒有頓挫感;電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電動機可以根據(jù)不同的車速工況提供合適的助力，以達到高速時穩(wěn)定、低速時輕便的效果;主動懸架系統(tǒng)可以通過控制汽車車身的運動來減少車身的傾斜，尤其是在汽車轉(zhuǎn)彎或者制動時這種效果更明顯;ABS系統(tǒng)使車輪抱死時仍然有一定的轉(zhuǎn)向能力，控制車輛的行駛方向。

2.3 電器設(shè)備

隨著對車輛舒適性和安全性要求的不斷提高，越來越多的電子器件被應(yīng)用到了汽車上，提高了汽車的智能化[3]。例如，電控節(jié)氣門將駕駛員踩加速踏板動作與節(jié)氣門開啟之間通過電信號進行聯(lián)系，取代了傳統(tǒng)的拉索機構(gòu)，控制方式更加精確，改善了內(nèi)燃機混合氣燃燒的狀況;電控系統(tǒng)數(shù)量的增加，大量數(shù)據(jù)需要進行交換，利用CAN總線網(wǎng)絡(luò)可以減少線束的數(shù)量;GPS導(dǎo)航可以提供多種出行的路線;自適應(yīng)巡航系統(tǒng)始終保持與前方車輛的安全距離;巡航控制系統(tǒng)在發(fā)動機功率允許的范圍內(nèi)保持車速的穩(wěn)定;現(xiàn)代照明系統(tǒng)提供了多樣化的功能;環(huán)保喇叭減少了噪音污染。

2.4 車身構(gòu)造

按照承載方式，汽車的車身可以分為兩大類。承載式車身沒有車架，在車身上直接安裝發(fā)動機、懸掛等零部件，并承受來自動力系統(tǒng)和地面?zhèn)鬟f的作用力;它的特點是重心低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。承載式車身在轎車上得到了廣泛的應(yīng)用。非承載式車身有車架，在車身和車架之間安裝彈性元件，主要由車架來承受各種載荷;它的特點是承載能力強、自重大，多用于載貨汽車上。車身消耗的鋼鐵材料正在逐年降低，但是鋁、鎂等有色金屬則不斷的增加。汽車車身的制造一般包括沖壓、焊接、涂裝和總裝這些工藝。

3 新能源汽車

隨著太陽能、電能、氫能等新能源的開發(fā)，新能源汽車得到了迅猛發(fā)展[4]?；旌蟿恿﹄妱悠嚱档土巳加拖暮臀矚馀欧?燃料電池汽車在環(huán)保方面的效果非常好;純電動汽車具有廣闊的發(fā)展前景。

3.1 混合動力電動汽車

這種汽車既有內(nèi)燃機又有動力電池，兩者根據(jù)車輛的工況為汽車提供動力。豐田普銳斯作為一款混合動力電動汽車，在車輛啟動時，由動力電池提供動力，具有起步加速快的特點;加速時，動力電池和內(nèi)燃機共同工作，為車輛提供較大的功率;正常行駛時，只有內(nèi)燃機在高速區(qū)工作，既提供車輛行駛的動力，又向電池充電;減速時，動力電池和內(nèi)燃機均不工作，進行能量回收，向電池充電。正是這種工作模式，它顯著降低了車輛的燃油消耗和尾氣排放。但是，混合動力電動汽車沒有從根本上解決對石油產(chǎn)品的依賴，在車輛使用過程中仍然會排放尾氣污染物;配件增多，生產(chǎn)成本也較內(nèi)燃機汽車更高;動力電池的儲能技術(shù)需要繼續(xù)改進，充電站等配套設(shè)施尚未完善，大規(guī)模發(fā)展混合動力電動汽車仍然還需要一段時間。

3.2 燃料電池汽車

燃料電池一般使用氫氣作為燃料，利用氫氣和氧氣在電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)輸出電能，生成的產(chǎn)物是水[5]。燃料電池為車輛行駛提供能源，是核心部件;與常規(guī)的電池相比，需要持續(xù)向電池的陽極輸入氫氣燃料、陰極輸入空氣;與傳統(tǒng)汽車相比，具有極高的能量轉(zhuǎn)換效率，尾氣排放為零;車輛的運行平穩(wěn)、性能與內(nèi)燃機汽車相似。雖然在環(huán)保方面氫燃料電池汽車的效果非常高，但是這種汽車距離大批量生產(chǎn)還相差較遠，主要因素有：氫氣在產(chǎn)生、運輸和儲存等過程中都較為復(fù)雜;燃料電池的制造成本較高，在工作過程中對溫度有要求并且氫和氧反應(yīng)時產(chǎn)生熱量，需要水、熱管理系統(tǒng);加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足;車輛的安全性要更加重視;燃料電池不能進行充電、回收再生制動的反饋能量，還需要額外增加輔助電池。

3.3 純電動汽車

這種汽車完全由可充電電池來提供車輛運行的能量。比亞迪E6是一款純電動汽車，它以電池提供的電來作為能源，驅(qū)動電機工作，不產(chǎn)生污染物。電池組具有快充的功能，車輛可以利用充電站延長行駛里程。純電動汽車不產(chǎn)生尾氣污染物，具有更高的能量利用率;沒有傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機、油箱、排氣管道等部件，結(jié)構(gòu)更加的簡單;車輛行駛時產(chǎn)生的噪音很低;電能的獲取來源廣泛，既可以是煤也可以是水能、風(fēng)能，從而解除了對石油的依賴;車輛可以利用夜間電網(wǎng)進行充電，避開用電高峰。但是，純電動汽車也具有如下的缺點：車輛一次充電時間較長而續(xù)駛里程卻不是很理想;電池的生產(chǎn)成本以及保養(yǎng)維護費用較高;電池使用壽命較短，充電樁配套設(shè)備不完善。

4 智能網(wǎng)聯(lián)汽車

在新科技革命的帶動下，智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)運而生。它引發(fā)了汽車產(chǎn)業(yè)的新一輪競爭，可以拉動經(jīng)濟的增長。歐美日等一些發(fā)達國家已經(jīng)將智能網(wǎng)聯(lián)汽車作為汽車發(fā)展的制高點[6]。例如，美國發(fā)布了自動駕駛汽車3.0政策指南，支持將汽車自動駕駛集成到運輸系統(tǒng)中;日本正在布局2020年東京奧運會期間的無人駕駛巴士和出租車;歐盟發(fā)布的智能網(wǎng)聯(lián)汽車路線圖規(guī)劃到2030年汽車實現(xiàn)無人駕駛的功能。智能網(wǎng)聯(lián)汽車在我國的快速發(fā)展是在2015年以后，這加速了汽車的產(chǎn)業(yè)升級，是中國制造2025的重要組成部分。目前，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的研制多是以純電動汽車為基礎(chǔ)。研發(fā)的內(nèi)容主要有：汽車智能控制技術(shù)、無人駕駛傳感器技術(shù)、車輛線控制動技術(shù)、無人駕駛整車技術(shù)以及車載娛樂系統(tǒng)等。

5 總結(jié)

從傳統(tǒng)汽車、新能源汽車到智能網(wǎng)聯(lián)汽車，汽車正向著智能化的方向發(fā)展。傳統(tǒng)汽車在發(fā)動機總成、底盤總成、電氣設(shè)備以及車身制造工藝方面都獲得了快速發(fā)展，新技術(shù)、新材料、新工藝正在不斷優(yōu)化汽車的整體性能，減少尾氣的排放;新能源汽車受了極大的重視，在減少環(huán)境污染和解除能源危機方面有著巨大的潛力，但目前還有很多技術(shù)難題尚未解決，尤其是電池方面的問題;智能網(wǎng)聯(lián)汽車剛剛起步，在行車安全方面被寄予厚望，加速了汽車產(chǎn)業(yè)的升級。

參考文獻：

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[6]樊玖林，夏茂栩.加快推進我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的建議[J].汽車實用技術(shù)，2018（04）.