汽车发展现状的浅析

张闯闯 王丙楠 王恒

摘 要：随着新技术的不断发展，汽车越来越智能化。本文主要针对传统汽车、新能源汽车和智能网联汽车的发展现状进行了论述。新技术和材料不断优化传统汽车的整体性能，减少了尾气污染物的排放;为了解除能源危机和环境污染，新能源汽车正在快速发展;智能网联汽车能够实现数据共享，在车辆的行驶安全性方面将发挥着重要作用。

关键词：传统汽车;新能源汽车;智能网联;发展现状

1 引言

从第一台以汽油为燃料的四冲程内燃机到现在的智能网联汽车，汽车已经发展了百余年。由于石油的开采和提炼，传统的汽油车和柴油车得到了快速发展，为人类的交通运输做出了巨大贡献。传统汽车的制造工艺经过完善，已经相当成熟。随着汽车产业的发展，汽车越来越重视安全性、舒适性，汽车上的电子装备比重逐年增加[1-2]。但是，随着石油资源的枯竭、汽车尾气对环境的危害，传统汽车的发展受到了质疑。纯电动汽车、混合动力汽车等新能源汽车在解除能源危机和环境污染方面有着巨大的潜力而得到了快速发展，并在某些地区进行量产、试行。伴随着汽车安全事故的多次发生，以新能源汽车为研制基础的智能网联汽车被寄予厚望。本文分别对传统汽车、新能源汽车和智能网联汽车的发展现状进行了论述。

2 传统汽车

汽油车和柴油车是传统汽车的典型代表。从马车型汽车、船型汽车到楔形汽车，汽车的造型发生了很大的改变。虽然一辆汽车的零件众多，但是可以分为四个重要部分。

2.1 发动机总成

它的作用是将燃料的化学能转成曲轴飞轮的动能，为车辆提供动力。四冲程内燃机获得了广泛应用，具有使用性能好、成本低的优点。许多新的材料和技术被应用到了汽油和柴油发动机上，用以提升发动机的输出功率，降低油耗。例如，奥迪A6轿车发动机活塞是由硅、镁、铜元素组成铝合金铸造成形的，提高了导热性、降低了质量;雷克萨斯LX570在进气和排气凸轮轴上均采用了VVT-i技术，根据运行的工况，调整凸轮轴的转角用来获取最佳的配气正时;凯迪拉克SIDI发动机使用汽油缸内直喷技术，通过电控单元的控制，混合气在接近最佳空燃比进行燃烧做功，能够降低燃油的损失，降低尾气的排放。

2.2 底盘总成

该部件的传动系传递发动机产生的机械能，驱动车辆行驶;转向系改变汽车的行驶方向;制动系使行驶的车辆减速或者静止的车辆保持不动。为了提高车辆行驶的安全性、舒适性，越来越多的新技术被应用到了底盘上。例如，在传动系中使用无级变速箱，与传统的液力耦合传动相比，可以实现传动比的连续变化，使得车速的变化更加平稳，没有顿挫感;电动助力转向系统的电动机可以根据不同的车速工况提供合适的助力，以达到高速时稳定、低速时轻便的效果;主动悬架系统可以通过控制汽车车身的运动来减少车身的倾斜，尤其是在汽车转弯或者制动时这种效果更明显;ABS系统使车轮抱死时仍然有一定的转向能力，控制车辆的行驶方向。

2.3 电器设备

随着对车辆舒适性和安全性要求的不断提高，越来越多的电子器件被应用到了汽车上，提高了汽车的智能化[3]。例如，电控节气门将驾驶员踩加速踏板动作与节气门开启之间通过电信号进行联系，取代了传统的拉索机构，控制方式更加精确，改善了内燃机混合气燃烧的状况;电控系统数量的增加，大量数据需要进行交换，利用CAN总线网络可以减少线束的数量;GPS导航可以提供多种出行的路线;自适应巡航系统始终保持与前方车辆的安全距离;巡航控制系统在发动机功率允许的范围内保持车速的稳定;现代照明系统提供了多样化的功能;环保喇叭减少了噪音污染。

2.4 车身构造

按照承载方式，汽车的车身可以分为两大类。承载式车身没有车架，在车身上直接安装发动机、悬挂等零部件，并承受来自动力系统和地面传递的作用力;它的特点是重心低、结构复杂。承载式车身在轿车上得到了广泛的应用。非承载式车身有车架，在车身和车架之间安装弹性元件，主要由车架来承受各种载荷;它的特点是承载能力强、自重大，多用于载货汽车上。车身消耗的钢铁材料正在逐年降低，但是铝、镁等有色金属则不断的增加。汽车车身的制造一般包括冲压、焊接、涂装和总装这些工艺。

3 新能源汽车

随着太阳能、电能、氢能等新能源的开发，新能源汽车得到了迅猛发展[4]。混合动力电动汽车降低了燃油消耗和尾气排放;燃料电池汽车在环保方面的效果非常好;纯电动汽车具有广阔的发展前景。

3.1 混合动力电动汽车

这种汽车既有内燃机又有动力电池，两者根据车辆的工况为汽车提供动力。丰田普锐斯作为一款混合动力电动汽车，在车辆启动时，由动力电池提供动力，具有起步加速快的特点;加速时，动力电池和内燃机共同工作，为车辆提供较大的功率;正常行驶时，只有内燃机在高速区工作，既提供车辆行驶的动力，又向电池充电;减速时，动力电池和内燃机均不工作，进行能量回收，向电池充电。正是这种工作模式，它显著降低了车辆的燃油消耗和尾气排放。但是，混合动力电动汽车没有从根本上解决对石油产品的依赖，在车辆使用过程中仍然会排放尾气污染物;配件增多，生产成本也较内燃机汽车更高;动力电池的储能技术需要继续改进，充电站等配套设施尚未完善，大规模发展混合动力电动汽车仍然还需要一段时间。

3.2 燃料電池汽车

燃料电池一般使用氢气作为燃料，利用氢气和氧气在电池内部发生化学反应输出电能，生成的产物是水[5]。燃料电池为车辆行驶提供能源，是核心部件;与常规的电池相比，需要持续向电池的阳极输入氢气燃料、阴极输入空气;与传统汽车相比，具有极高的能量转换效率，尾气排放为零;车辆的运行平稳、性能与内燃机汽车相似。虽然在环保方面氢燃料电池汽车的效果非常高，但是这种汽车距离大批量生产还相差较远，主要因素有：氢气在产生、运输和储存等过程中都较为复杂;燃料电池的制造成本较高，在工作过程中对温度有要求并且氢和氧反应时产生热量，需要水、热管理系统;加氢站等基础设施建设不足;车辆的安全性要更加重视;燃料电池不能进行充电、回收再生制动的反馈能量，还需要额外增加辅助电池。

3.3 纯电动汽车

这种汽车完全由可充电电池来提供车辆运行的能量。比亚迪E6是一款纯电动汽车，它以电池提供的电来作为能源，驱动电机工作，不产生污染物。电池组具有快充的功能，车辆可以利用充电站延长行驶里程。纯电动汽车不产生尾气污染物，具有更高的能量利用率;没有传统汽车的发动机、油箱、排气管道等部件，结构更加的简单;车辆行驶时产生的噪音很低;电能的获取来源广泛，既可以是煤也可以是水能、风能，从而解除了对石油的依赖;车辆可以利用夜间电网进行充电，避开用电高峰。但是，纯电动汽车也具有如下的缺点：车辆一次充电时间较长而续驶里程却不是很理想;电池的生产成本以及保养维护费用较高;电池使用寿命较短，充电桩配套设备不完善。

4 智能网联汽车

在新科技革命的带动下，智能网联汽车应运而生。它引发了汽车产业的新一轮竞争，可以拉动经济的增长。欧美日等一些发达国家已经将智能网联汽车作为汽车发展的制高点[6]。例如，美国发布了自动驾驶汽车3.0政策指南，支持将汽车自动驾驶集成到运输系统中;日本正在布局2020年东京奥运会期间的无人驾驶巴士和出租车;欧盟发布的智能网联汽车路线图规划到2030年汽车实现无人驾驶的功能。智能网联汽车在我国的快速发展是在2015年以后，这加速了汽车的产业升级，是中国制造2025的重要組成部分。目前，智能网联汽车的研制多是以纯电动汽车为基础。研发的内容主要有：汽车智能控制技术、无人驾驶传感器技术、车辆线控制动技术、无人驾驶整车技术以及车载娱乐系统等。

5 总结

从传统汽车、新能源汽车到智能网联汽车，汽车正向着智能化的方向发展。传统汽车在发动机总成、底盘总成、电气设备以及车身制造工艺方面都获得了快速发展，新技术、新材料、新工艺正在不断优化汽车的整体性能，减少尾气的排放;新能源汽车受了极大的重视，在减少环境污染和解除能源危机方面有着巨大的潜力，但目前还有很多技术难题尚未解决，尤其是电池方面的问题;智能网联汽车刚刚起步，在行车安全方面被寄予厚望，加速了汽车产业的升级。

参考文献：

[1]王家月.汽车新技术的应用与发展现状研究[J].南方农机，2019（09）.

[2]吕启祥.汽车电子技术的应用现状与发展趋势探讨[J].内燃机与配件，2019（14）.

[3]刘烨.汽车电系统建模与仿真[D].吉林大学. 2012.

[4]张子康. 浅谈新能源汽车发展现状与前景[J].内燃机与配件，2019（12）.

[5]郭锦锦. 不同种类电动汽车充电设施布局优化研究[D]. 重庆交通大学，2016.

[6]樊玖林，夏茂栩.加快推进我国智能网联汽车发展的建议[J].汽车实用技术，2018（04）.