摘要能源、環(huán)保、安全等問題推動了汽車技術(shù)的發(fā)展，具體表現(xiàn)在電控技術(shù)、能源技術(shù)、材料技術(shù)等方面。文中敘述了國內(nèi)外汽車新技術(shù)研究的熱點和現(xiàn)狀，并分析了汽車新技術(shù)面臨的問題及其發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞電控技術(shù)能源材料技術(shù)汽車新技術(shù)

中圖分類號:U461文獻標識碼:A

1 引言

汽車大量使用帶來了交通安全、能源消耗、環(huán)境污染等諸多社會問題，加之消費者對汽車功能和性能要求日益提高，世界各大汽車公司都爭相采用新技術(shù)、新理論研制各種高性能、安全、環(huán)保車，使得汽車產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，成為新技術(shù)的載體，其中電控技術(shù)是汽車技術(shù)革命的原動力，豍正向電子化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，本文對其作一綜述。

2 汽車新技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1 汽車電控新技術(shù)

電控新技術(shù)實質(zhì)就是把中央處理單元(CPU)、存儲器和輸入/輸出接口電路集成在一塊芯片上，工作時芯片通過傳感器接收各種輸入信號，經(jīng)分析、計算后再向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，達到合理、精確控制機械裝置動作，從而提高汽車使用、行駛性能。豎豏通常被分為兩類:一類是直接決定汽車性能的電控制技術(shù)，如電子燃油噴射系統(tǒng)、電子動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等;另一類是與汽車性能無直接聯(lián)系，能獨立使用的電子技術(shù)，如導航系統(tǒng)、語音識別系統(tǒng)、汽車音響及電視娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設(shè)備等。

2.1.1 汽車性能電子控制技術(shù)

汽車運行中，各種電子控制單元根據(jù)不同傳感器和控制開關(guān)輸入的信號，按照預先設(shè)定的控制程序進行數(shù)學計算和邏輯判斷，并向各種執(zhí)行器發(fā)出相應的控制指令完成不同的控制功能?，F(xiàn)代汽車裝備的常用的電子控制系統(tǒng)有發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)(EFI)、微機控制點火系統(tǒng)(MCI)、發(fā)動機爆震控制系統(tǒng)(EDCS)、怠速控制系統(tǒng)(ISC)、空燃比反饋控制系統(tǒng)(AFC)、電子控制自動變速系統(tǒng)(ECT)、防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、電子控制制動力分配系統(tǒng)(EBD)、驅(qū)動力防滑控制系統(tǒng)(ASR)、輔助防護安全氣囊系統(tǒng)(SRS)、安全帶張緊控制系統(tǒng)(STTS)、中央門鎖控制系統(tǒng)(CLCS)和防盜報警系統(tǒng)(GATA)等。

(1)汽車總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。建立以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的汽車總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)很有必要，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各處理機獨立運行，控制改善汽車某一方面的性能，同時為其它處理機提供數(shù)據(jù)服務。汽車總線傳輸通過某種通訊協(xié)議將汽車中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等聯(lián)接起來，從而構(gòu)成汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，以滿足汽車發(fā)動機控制、牽引控制、防抱死制動控制等單元間實時信息交換的需要。

目前，開發(fā)組建了的汽車總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有CAN、 K-CAN、F-CAN、byeflight、Most、CAN、CIN、 FlexRey 、MOST 、IDB1394等技術(shù)。其優(yōu)點主要是:減少了線束的數(shù)量和線束的容積，提高了電子系統(tǒng)的可靠性和可維護性;采用通用傳感器，達到數(shù)據(jù)共享的目的;改善了系統(tǒng)的靈活性。即通過系統(tǒng)的軟件可以實現(xiàn)系統(tǒng)功能的變化，現(xiàn)代轎車的設(shè)計中，CAN總線己經(jīng)成為必須采用的裝置。

(2)汽車安全控制技術(shù)。汽車安全性研究豐主要包括被動安全技術(shù)研究和主動安全技術(shù)研究，前者是指事故發(fā)生時，使乘員和行人所受到的沖撞減少到最低程度，后者主要是指通過事先防范來避免交通事故的發(fā)生，具體包括預防安全技術(shù)和預警安全技術(shù)。被動安全技術(shù)目前主要采用的技術(shù)手段有:乘座倉的吸能、防撞設(shè)計，安全帶與安全氣囊的設(shè)計等。主動安全技術(shù)目前主要采用的技術(shù)手段有:乘員感知技術(shù)，包括沃爾沃EyeCar 技術(shù);智能安全氣囊技術(shù);智能防碰撞技術(shù);一體化底盤控制技術(shù)。

汽車安全技術(shù)涉及范圍廣，越來越細，僅靠單一技術(shù)已很難使汽車整體安全性提高，為此，今后汽車安全技術(shù)將向集成化、智能化、系統(tǒng)化方向發(fā)展。

2.1.2 汽車輔助裝置電子技術(shù)

(1)汽車巡航控制技術(shù)。汽車巡航控制系統(tǒng)是汽車在運行中不踩加速踏板便可按要求自動地保持行車速度，從而減輕駕駛員勞動強度，提高汽車舒適性的自動行駛裝置。日本的皇冠、凌志、佳美，美國的別克、凱迪拉克，德國的奔馳、寶馬等車均裝有巡骯控制系統(tǒng)。

其主要優(yōu)點是:保持車速穩(wěn)定，無論是由于風力或道路坡度引起汽車的行駛阻力怎樣變化，只要在發(fā)動機功率允許范圍內(nèi)，汽車的行駛速度便可保持不變;提高汽車行駛時舒適性，駕駛員不用頻繁地用腳踏踩加速踏板，大大減輕疲勞強度;提高經(jīng)濟性和環(huán)保性，在同樣的行駛條件下，對一個有經(jīng)驗的賀駛員來說可節(jié)省燃油15%;延長發(fā)動機壽命，使汽車的供油與發(fā)動機功率間處于最佳配合狀態(tài)。

(2)汽車導航技術(shù)。導骯系統(tǒng)有GPS導航，自律導航，由地圖匹配器、信號處理單元、存貯器、顯示器、傳感器等幾部分組成。其發(fā)展非常迅速，目前已有一些系統(tǒng)上采用32位的CPU嵌入實時操作的微處理單元，便于高速行駛的汽車進行快速處理數(shù)據(jù)。激光技術(shù)的應用，產(chǎn)生大容量數(shù)字化視盤可以存貯更多的信息，薄膜晶體管有源液晶顯示器可使圖像更加清晰。

此外，GPS還能夠隨時告訴駕駛員當時的交通狀況，指出什么地方文通擁擠，什么地方車流暢通以及什么地方有空缺位置可以停車，使駕駛員能繞過擁擠路段，較快到達目的地，從而避免交通阻塞，提高綜合行車效率。

(3)隨車診斷技術(shù)。電子設(shè)備增多提高了汽車的整體性能和檔次，同時也帶來了電氣線束增多，故障率增加，維修操作空間減小，難以確切診斷故障等困難。因此，現(xiàn)代汽車電子控制系統(tǒng)都設(shè)置有隨車診斷系統(tǒng)，是電子控制系統(tǒng)自己監(jiān)視運行情況，診斷有無故障，主要由傳感器監(jiān)測電路、執(zhí)行器監(jiān)測電路、軟件程序、故障診斷通訊接口以及各種故障指示燈組成。其功能包括三個方面:監(jiān)測控制系統(tǒng)工作情況，發(fā)現(xiàn)傳感器或執(zhí)行器異常并立即報警;將故障內(nèi)容編碼存儲在隨機存儲器中，作為維修參考;啟動相應備用功能使控制系統(tǒng)處于應急狀態(tài)運行。

2.2 汽車能源新技術(shù)

隨著石油能源危機和石油燃料帶來的大氣污染，人們不斷結(jié)合新技術(shù)對現(xiàn)有內(nèi)燃機進行改進和尋找新燃料，正逐步動搖燃油發(fā)動機在現(xiàn)代汽車動力系統(tǒng)中的統(tǒng)治地位。其研究和開發(fā)熱點主要體現(xiàn)在研究開發(fā)醇燃料、天然氣、混合燃料、氫燃料等新型車用燃料，和鼓勵開發(fā)生產(chǎn)新型燃料汽車等方面。

2.2.1混合動力技術(shù)

混合動力汽車主要依靠2種或2種以上的動力驅(qū)動，汽車可根據(jù)行駛狀況在2種驅(qū)動形式中進行切換。一般由油、電發(fā)動機的互補工作模式，混合動力汽車在啟動或低速行駛時，車子僅依靠電力驅(qū)動，此時汽油發(fā)動機關(guān)閉，車輛的燃油消耗量是零;當車輛行駛速度升高(一般達40m/h以上) 或者需要急加速時，汽油發(fā)動機啟動并開始輸出動力;在車輛制動時，混合動力系統(tǒng)能將動能轉(zhuǎn)化為電能，并貯存在蓄電池中，以備下次低速行駛時使用。

可以說混合動力技術(shù)是未來汽車技術(shù)的關(guān)鍵，是傳統(tǒng)汽車向新能源汽車過渡的重要階段，其技術(shù)的成熟將促進純電動和燃料電池汽車的研發(fā)。

2.2.2電動汽車技術(shù)

電動汽車是以電為能源，將電能轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動車輪，實現(xiàn)零排放，是解決環(huán)境污染的重要途徑。其關(guān)鍵技術(shù)是電池技術(shù)和電動機控制技術(shù)，目前缺點主要表現(xiàn)在:蓄電池不理想，如比能量、比功率不夠大，致使續(xù)駛里程不夠長;充電時間長，使用不方便等。

2.3 汽車材料新技術(shù)

材料技術(shù)的發(fā)展對汽車工業(yè)的進步起著重要作用，隨著汽車越來越多地采用新材料、新工藝，使得汽車輕質(zhì)化、智能化、低成本、高經(jīng)濟性和可靠性要求成為可能。常用的材料新技術(shù)有如下幾個方面。

2.3.1 碳纖維增強材料和陶瓷碳素復合材料技術(shù)

碳纖維增強材料和陶瓷碳素復合材料在汽車上的應用降低了整車質(zhì)量，方便復雜形狀的成型制造，提高了車輛性能，延長了車輛的使用壽命。

保時捷CARRERA GT是保時捷跑車系列中首次完全采用碳纖維增強材料的承載式車身，碳纖維增強材料多種多樣，CARRERA GT采用了四種。寶馬1998年，Z1概念車采用了塑料車身，2002年Z22不僅有碳纖維增強塑料的車身，還包括電子操縱的制動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其車身采用鋁合金骨架，上而覆蓋碳纖維增強塑料，整個質(zhì)量只有1100kg，比傳統(tǒng)鋼車身的528i減輕了1/3，百公里汕耗僅為5.88L。碳纖維增強塑料技術(shù)不僅減輕了車身自重，還將車身結(jié)構(gòu)件的數(shù)量從80個減少到20個，從而大大減少了加工費用。

2.3.2納米技術(shù)開發(fā)智能催化劑材料技術(shù)

智能催化劑是應用最新的納米技術(shù)，在“鈣鈦礦型結(jié)晶”的特殊結(jié)晶結(jié)構(gòu)中從原子尺度上配置貴金屬鈀、銠、鉑，以實現(xiàn)催化凈化性能，在使用中保持“自再生功能”。該技術(shù)在1997~1998年由日本大發(fā)汽車公司與豐田中央研究所合作發(fā)現(xiàn)。采用該技術(shù)后使貴金屬的使用量與原來相比減少了70%。

2.3.3滲浸陶瓷材料技術(shù)

滲浸陶瓷材料為特種功能材料，實現(xiàn)了陶瓷材料和金屬基體間的雙向擴散，在小于300℃的工作環(huán)境下實現(xiàn)了金屬和陶瓷兩種性質(zhì)截然不同材料的表而復合，國外同類技術(shù)的工作溫度一般高于500C，金屬復合陶瓷為網(wǎng)絡(luò)與超微粒并存。

滲浸陶瓷活塞環(huán)常溫下導熱系數(shù)提高42%，并隨溫度升高呈指數(shù)規(guī)律上升，從而降低活塞環(huán)的工作溫度，減少變形，提高氣密性，改善發(fā)動機整體性能。

2.3.4智能材料技術(shù)

智能材料技術(shù)是指模仿生命系統(tǒng)，感知環(huán)境變化并能適時改變自身的一種或多種性能參數(shù)，作出所期望的能與變化后的環(huán)境相適應的復合材料。其設(shè)計與合成幾乎橫跨所有高技術(shù)學科領(lǐng)域，其構(gòu)成的基本材料有壓電材料、形狀記憶材料、光導纖維、電磁流變液、磁致伸縮材料和智能高分子材料等。

3 汽車新技術(shù)面臨問題與展望

3.1 面臨問題

汽車新技術(shù)及新技術(shù)產(chǎn)品，已形成一定的生產(chǎn)能力和應用，但如此多的尖端技術(shù)，做到普及還是一件非常困難的事，一是由于尖端技術(shù)的成本很高，消費者很難承受這樣的成本;再是規(guī)模化生產(chǎn)的形成需要一個發(fā)展過程，大部分高新技術(shù)還停留在實驗室階段或樣品階段。我國面臨的問題主要表現(xiàn)在自主開發(fā)能力弱，引進多、模仿多，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的少，與國外水平差距還較大，低水平多，高水平少。加入WTO后，國內(nèi)汽車工業(yè)也將面臨競爭的挑戰(zhàn)和發(fā)展的機遇。

3.2 展望

未來汽車將具有安全、價廉、環(huán)保、實用、高效、省時和提供與外部世界的聯(lián)系等特點。具體表現(xiàn):新能源成為未來汽車技術(shù)發(fā)展的一大技術(shù)，其中最具發(fā)展前景的燃料電池動力電動車將進入實用階段;車身輕量化方面將用更多的鋁鎂合金、鎂合金、碳素纖維、納米熱塑材料降低車重，從而降低車輛油耗和排放;安全性面將主動和被動安全技術(shù)相結(jié)合，使車輛在面對任何一種可能發(fā)生的危險狀態(tài)時，都能適時啟動相應的技術(shù)系統(tǒng)，防止危險狀態(tài)的進一步擴延。

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