汽車發展現狀的淺析

張闖闖 王丙楠 王恒

摘 要：隨著新技術的不斷發展，汽車越來越智能化。本文主要針對傳統汽車、新能源汽車和智能網聯汽車的發展現狀進行了論述。新技術和材料不斷優化傳統汽車的整體性能，減少了尾氣污染物的排放;為了解除能源危機和環境污染，新能源汽車正在快速發展;智能網聯汽車能夠實現數據共享，在車輛的行駛安全性方面將發揮著重要作用。

關鍵詞：傳統汽車;新能源汽車;智能網聯;發展現狀

1 引言

從第一臺以汽油為燃料的四沖程內燃機到現在的智能網聯汽車，汽車已經發展了百余年。由于石油的開采和提煉，傳統的汽油車和柴油車得到了快速發展，為人類的交通運輸做出了巨大貢獻。傳統汽車的制造工藝經過完善，已經相當成熟。隨著汽車產業的發展，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、汽車尾氣對環境的危害，傳統汽車的發展受到了質疑。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境污染方面有著巨大的潛力而得到了快速發展，并在某些地區進行量產、試行。伴隨著汽車安全事故的多次發生，以新能源汽車為研制基礎的智能網聯汽車被寄予厚望。本文分別對傳統汽車、新能源汽車和智能網聯汽車的發展現狀進行了論述。

2 傳統汽車

汽油車和柴油車是傳統汽車的典型代表。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 發動機總成

它的作用是將燃料的化學能轉成曲軸飛輪的動能，為車輛提供動力。四沖程內燃機獲得了廣泛應用，具有使用性能好、成本低的優點。許多新的材料和技術被應用到了汽油和柴油發動機上，用以提升發動機的輸出功率，降低油耗。例如，奧迪A6轎車發動機活塞是由硅、鎂、銅元素組成鋁合金鑄造成形的，提高了導熱性、降低了質量;雷克薩斯LX570在進氣和排氣凸輪軸上均采用了VVT-i技術，根據運行的工況，調整凸輪軸的轉角用來獲取最佳的配氣正時;凱迪拉克SIDI發動機使用汽油缸內直噴技術，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動機產生的機械能，驅動車輛行駛;轉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，越來越多的新技術被應用到了底盤上。例如，在傳動系中使用無級變速箱，與傳統的液力耦合傳動相比，可以實現傳動比的連續變化，使得車速的變化更加平穩，沒有頓挫感;電動助力轉向系統的電動機可以根據不同的車速工況提供合適的助力，以達到高速時穩定、低速時輕便的效果;主動懸架系統可以通過控制汽車車身的運動來減少車身的傾斜，尤其是在汽車轉彎或者制動時這種效果更明顯;ABS系統使車輪抱死時仍然有一定的轉向能力，控制車輛的行駛方向。

2.3 電器設備

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用到了汽車上，提高了汽車的智能化[3]。例如，電控節氣門將駕駛員踩加速踏板動作與節氣門開啟之間通過電信號進行聯系，取代了傳統的拉索機構，控制方式更加精確，改善了內燃機混合氣燃燒的狀況;電控系統數量的增加，大量數據需要進行交換，利用CAN總線網絡可以減少線束的數量;GPS導航可以提供多種出行的路線;自適應巡航系統始終保持與前方車輛的安全距離;巡航控制系統在發動機功率允許的范圍內保持車速的穩定;現代照明系統提供了多樣化的功能;環保喇叭減少了噪音污染。

2.4 車身構造

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動機、懸掛等零部件，并承受來自動力系統和地面傳遞的作用力;它的特點是重心低、結構復雜。承載式車身在轎車上得到了廣泛的應用。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，新能源汽車得到了迅猛發展[4]。混合動力電動汽車降低了燃油消耗和尾氣排放;燃料電池汽車在環保方面的效果非常好;純電動汽車具有廣闊的發展前景。

3.1 混合動力電動汽車

這種汽車既有內燃機又有動力電池，兩者根據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，動力電池和內燃機共同工作，為車輛提供較大的功率;正常行駛時，只有內燃機在高速區工作，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，生產成本也較內燃機汽車更高;動力電池的儲能技術需要繼續改進，充電站等配套設施尚未完善，大規模發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部發生化學反應輸出電能，生成的產物是水[5]。燃料電池為車輛行駛提供能源，是核心部件;與常規的電池相比，需要持續向電池的陽極輸入氫氣燃料、陰極輸入空氣;與傳統汽車相比，具有極高的能量轉換效率，尾氣排放為零;車輛的運行平穩、性能與內燃機汽車相似。雖然在環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還相差較遠，主要因素有：氫氣在產生、運輸和儲存等過程中都較為復雜;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時產生熱量，需要水、熱管理系統;加氫站等基礎設施建設不足;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，驅動電機工作，不產生污染物。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。純電動汽車不產生尾氣污染物，具有更高的能量利用率;沒有傳統汽車的發動機、油箱、排氣管道等部件，結構更加的簡單;車輛行駛時產生的噪音很低;電能的獲取來源廣泛，既可以是煤也可以是水能、風能，從而解除了對石油的依賴;車輛可以利用夜間電網進行充電，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駛里程卻不是很理想;電池的生產成本以及保養維護費用較高;電池使用壽命較短，充電樁配套設備不完善。

4 智能網聯汽車

在新科技革命的帶動下，智能網聯汽車應運而生。它引發了汽車產業的新一輪競爭，可以拉動經濟的增長。歐美日等一些發達國家已經將智能網聯汽車作為汽車發展的制高點[6]。例如，美國發布了自動駕駛汽車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;歐盟發布的智能網聯汽車路線圖規劃到2030年汽車實現無人駕駛的功能。智能網聯汽車在我國的快速發展是在2015年以后，這加速了汽車的產業升級，是中國制造2025的重要組成部分。目前，智能網聯汽車的研制多是以純電動汽車為基礎。研發的內容主要有：汽車智能控制技術、無人駕駛傳感器技術、車輛線控制動技術、無人駕駛整車技術以及車載娛樂系統等。

5 總結

從傳統汽車、新能源汽車到智能網聯汽車，汽車正向著智能化的方向發展。傳統汽車在發動機總成、底盤總成、電氣設備以及車身制造工藝方面都獲得了快速發展，新技術、新材料、新工藝正在不斷優化汽車的整體性能，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難題尚未解決，尤其是電池方面的問題;智能網聯汽車剛剛起步，在行車安全方面被寄予厚望，加速了汽車產業的升級。

參考文獻：

[1]王家月.汽車新技術的應用與發展現狀研究[J].南方農機，2019（09）.

[2]呂啟祥.汽車電子技術的應用現狀與發展趨勢探討[J].內燃機與配件，2019（14）.

[3]劉燁.汽車電系統建模與仿真[D].吉林大學. 2012.

[4]張子康. 淺談新能源汽車發展現狀與前景[J].內燃機與配件，2019（12）.

[5]郭錦錦. 不同種類電動汽車充電設施布局優化研究[D]. 重慶交通大學，2016.

[6]樊玖林，夏茂栩.加快推進我國智能網聯汽車發展的建議[J].汽車實用技術，2018（04）.