汽车文化：主要发展趋势

20世纪90年代以来，国外汽车正朝着高技术、高性能方面发展。进入21世纪的国外汽车，主体趋势是系列化、轻量化、小型化、电子化、柴油化。

1）系列化

国外各大汽车厂家，都在设法提高零部件的通用程度，力求达到较低的成本和较少的总成，生产较多系列车型，提高竞争能力。除尽量削减零部件及总成品种外，不少厂家还采取了逐步降低零部件自制率的做法，只生产关键总成和整车，将其他零部件转给一些专业程度很高的零部件企业去生产。

2）轻量化

国外汽车的自身质量与过去相比较，已经减轻了20%～26%。欧洲设计人员预测，在未来的10年里，汽车自身质量还将比现在减轻20%。当前，减轻自重的主要方法，一是尽量减少零件数量，如新车身骨架的零件数量，已从400个减少到75个；二是大量采用轻质合金及非金属材料。目前，国外一些生产厂家，已能用铝制造汽车的许多关键性结构件，具有质量小、强度高、成型加工节省设备和工时、减少污染等优点。汽车轻量化的目的，主要在于提高燃油经济性。据资料介绍，德国奥迪公司研制的A9汽车，铝质车身减少质量15%，油耗随之降低5%～8%。此外，非金属材料的增加，体积小、质量小的电子产品的大量应用，也对汽车的轻量化发挥了重要作用。

3）小型化

由于节能和环保方面的要求，小型汽车再次受到关注。一些有微型汽车产品的厂家，如德国大众公司，正在提高产量和更换车型。一些没有此类产品的公司，也开始加紧开发工作，如日本丰田、德国奔驰等。

4）电子化

如今，电子化程度的高低，已成为衡量汽车综合性能和现代化技术水平的重要标志，许多发达国家都已形成了独立的汽车电子产品行业。1991年，一辆汽车电子装置为825美元，1995年上升到1 125美元，到2000年，已超过2 000美元，占整车成本的30%以上。汽车电子化的发展方向，将是各控制系统由分散转向集中，逐渐形成一个庞大的整车电控系统，由中央计算机集中控制大量的微处理器、传感器及执行元件。汽车电子领域的重点是发展系统模型、电源系统、多渠道信息处理系统、汽车电子软件及故障自诊断五大类关键技术。

①汽车上一些传统的机械装置将被机电一体化装置所代替。很多电子控制系统将融入机械结构之中。“用电线操纵（By wire）”即电控转向、电控制动、电控油量控制、电控变速、电控悬架等，将体现在机电一体化装备中。总之，发动机和底盘中的很多总成都将采用电子控制技术。汽车将成为未来电子技术大有发展前途的一个领域。

②电子元件微型化。随着电子技术的不断进步，电子元件微型化的趋势十分明显。例如，与1978年第一次装上轿车上的ABS相比，目前轿车上的ABS和TSC的质量与体积仅为原来的1/4。又如，德国博世公司的电控燃油喷射控制系统，在不断提高控制功能的同时，大大减少了零件数量、体积与质量。1979年初次投产的电控汽油喷射控制系统，由290个零部件组成，总质量为l.14 kg。1987年改进后的产品，零部件数减少为255个，总质量为0.67 kg。1996年经进一步集成化后，零部件数仅为82个，总质量仅为0.25 kg。这归功于博世公司研究出的一种复合技术，即将半导体芯片、传感器及其他部件，采用特殊的装配及连接技术，紧凑地集成在陶瓷基体上，成为一种能承受对汽车电子元件极端苛刻要求的坚固的电控器件。该器件可在温度为-40～130℃、振动加速度达100 g的环境中工作。

自1976年美国通用汽车公司成功地把微处理器应用于汽车发动机控制系统后，世界汽车工业的微处理器用量激增。1985年为200万只，1989年为6 000万只，1993年则达到了2亿只。微处理器已广泛地应用于汽车安全、环保、发动机、传动系统、速度控制和故障诊断中。目前，美国汽车上8位微处理器占汽车用微处理器总量的65%，16位和32位微处理器正在迅速扩大比例。近年来，16位的用量增加了约50%，而8位的只增加了11%。(www.xing528.com)

③集成化、多路传输、局域网络、模块化。这是汽车电子的另一个发展前景。为了减小体积，减轻质量，提高可靠性，减少装配工时，要求将分散的部件组合成一个整体（模块）。例如，发动机的点火系统和供油系统，已经集成为一个发动机管理系统。进一步将电子变速系统集成进来，就成为动力传动控制系统。再进一步将ABS/TCS及EPS都集成进来，就可以共享传感器、控制元件、线束或网络，使零部件数量和连接点再次减少，以提高控制系统工作的可靠性。集成化的另一个例子就是西门子公司为奔驰A级轿车开发的电控自动变速器，它将控制元件及传感器都装入变速器齿轮箱内，既节省了空间，其电线数也由20根减为4根。

多路传输技术在20世纪90年代开始推广，福特公司的林肯大陆型车、通用公司1996年的少数豪华车上都采用了多路传输技术。1998年，通用公司销售汽车中的10%～20%也采用了此技术。多路传输技术需要有智能型传感器及执行机构的配合。应用此技术可减少汽车总质量，减少结构的复杂性（因减少导线），从而降低成本，提高控制可靠性。

④新一代汽车智能系统。从1886年德国工程师戴姆勒和本茨两人分别独立地研制出以汽油机为动力的实用型汽车到现在，随着人类社会的发展，对汽车提出了更多、更高的要求，尤其是在汽车驾驶舒适性和安全性上，要求越来越高。这就需要汽车在总体设计上更能体现人性化和智能化，因此，智能汽车的发展受到普遍重视。20多年来，随着现代电子及计算机技术水平的提高，汽车新技术和新结构不断出现。为了适应全球市场的竞争，世界各大汽车公司都投入了大量资金来进行汽车新产品和新结构的研制和开发，智能汽车不仅使汽车原有功能更加完善，而且在智能化、网络化、自动化以及信息交流与通信等方面不断有新的技术突破。

⑤新的控制理论和方法将大量应用。除了经典的PID控制方法外，随着控制技术的不断发展，一些新的控制方法将更多地应用于汽车的控制系统之中，如最优控制理论在汽车悬架系统中的应用、滑模控制在ABS控制中的应用、模糊控制在自动变速器控制中的应用，以及人工神经网络在四轮转向控制中的应用等。新的控制理论在汽车上成功的应用，将极大地改善汽车控制系统控制的品质和精度，提高汽车的使用性能。

⑥光导纤维在汽车信号传输中的应用。汽车电子技术的进步，已逐步使各系统控制走向集中，形成了整车控制系统。这种系统除中心电脑外，还包括多达23个微处理器，以及大量的传感器和执行部件，形成一个庞大而复杂的信息交换与控制系统。车用计算机的容量要求已与现代PC不相上下，但计算速度则要求更高。汽车用计算机控制的系统数量不断增多，使高速数据传输网络成为必要。光导纤维做传输介质，解决了电子控制系统防电磁干扰的问题。光导纤维成本的不断降低，起到了降低汽车成本的作用。

⑦诊断及维护提示装置。现代汽车电控系统都具备故障自诊断功能装置。例如，ABS、安全气囊等工作是否正常，在每次启动后都会自检显示。此外，对车门是否关好，行李箱盖、发动机罩是否锁好，是否系好安全带，制动系统有无故障，驻车制动是否松开等都会有所提示。随着对环境保护的要求日益提高，对汽车排放要求日益严格，必须对发动机燃烧过程进行精确控制。因此，现代发动机控制器必须进行自诊断，以保证功能使用正常。另外，故障保障功能使控制系统出现故障后，会启用直接控制程序使发动机能正常运转。过去汽车的维护如更换润滑油，是按规定的期限或里程数来进行，现在则可以用传感器检测润滑油油质的变化，提醒驾驶员不定期进行更换维护，使汽车维护更为经济合理。

⑧混合动力汽车四轮驱动系统。日本丰田公司推出的新式微型客车“天尊”THS-C应用了电动四轮驱动系统。前轮驱动动力采用并联系统，由一台电喷汽油机、一台电动机/发电机装置、两个差速器、行星齿轮、动力切换装置和双离合器等组成。其中，发电机的额定电压、功率和转矩分别为210 V、13 kW和110 N·m。后轮完全由电动机驱动，电动机的额定电压、功率和转矩分别为216 V、18 kW和108 N·m。日本电装公司为“天尊”THS-C制造了集成式皮带驱动的启动电动机。

5）柴油化

20世纪90年代以来，社会、市场及法规对油耗低、污染小、功率大且体积小的发动机提出强烈需求，柴油汽车备受重视。但从全球的总体情况看，汽车装用柴油机的比例还不大，而且各国汽车柴油化的趋势也不尽相同。

目前，欧洲仍是汽车柴油化最为明显的地区。在过去的20年中，欧洲对柴油汽车的需求量增长了十几倍。欧洲柴油汽车的发展速度之快、品种型号之多、产销数量之大、技术水平之高，是美国和日本所不能比拟的。1996年，西欧柴油轿车的市场份额已上升到21.5%。其中，在德国1.4～2.0 L轿车市场上，柴油车占60%，法国占88%。在2000年的欧洲市场上，就2.0 L以上的中型和大型轿车而言，柴油车所占的比例高达82%和72%。