畢業(yè)論文-汽車新技術(shù)與未來發(fā)展趨勢(shì)

1、<p>　　汽車新技術(shù)及未來發(fā)展趨勢(shì) </p><p>　　摘 要： 隨著汽車電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車智能化新技術(shù)正在逐步得到應(yīng)用。汽車智能化技術(shù)使汽車的操縱越來越簡(jiǎn)單,動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性越來越高，行駛安全性越來越好，這是未來汽車的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 車輛動(dòng)力學(xué)控制，線控技術(shù)，電子巡航控制系統(tǒng)</p><p><b>　　一、

2、引言</b></p><p>　　1886年，世界上第一輛裝有發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車問世。自此，人類告別了“馬車時(shí)代”，跨入了“汽車時(shí)代”。人類的行走藝術(shù)由此賦予了新的內(nèi)涵。此舉不僅改變了人們的生活方式，也變革了世界經(jīng)濟(jì)、文化，滲透到了人類生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，直接影響著人類的發(fā)展進(jìn)程。人們不禁驚呼：汽車是改變世界的機(jī)器，是貫穿20世紀(jì)最具影響力的重大發(fā)明。</p><p>　　汽車，這

3、個(gè)由幾萬個(gè)零部件組合的行走機(jī)器，正如陶器、石器、青銅器、蒸氣機(jī)代表著人類文明的一個(gè)時(shí)代一樣，它所迸發(fā)出的文化意念，凝結(jié)著人類智慧的結(jié)晶，閃耀著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)、造型藝術(shù)的光芒，詮釋著今日人類的文明與驕傲?！?</p><p><b>　　二、汽車發(fā)展特點(diǎn)</b></p><p>　　美國(guó)通用汽車公司研發(fā)與規(guī)劃副總裁伯恩斯說：“未來的汽車將具有以下七大特點(diǎn)：安全、價(jià)廉、環(huán)保

4、、實(shí)用、高效、省時(shí)以及提供與外部世界的聯(lián)系。這就意味著汽車行業(yè)必須圍繞低價(jià)位、實(shí)用性、設(shè)計(jì)和技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新?！碑?dāng)今，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)的日子里，數(shù)字化應(yīng)用正在以前所未有的速度和方式進(jìn)行整合，將汽車的設(shè)計(jì)、工程、采購(gòu)和制造業(yè)務(wù)集成起來，這使我們能夠縮短汽車的開發(fā)時(shí)間，并以更快的速度將新款汽車推向市場(chǎng)。最主要的有以下兩個(gè)方面： </p><p>　　一是在汽車設(shè)計(jì)方面。由于越來越多地采用計(jì)算機(jī)工具，從而能在更短的時(shí)間開發(fā)出

5、更多的款式、車型。 由于越來越多地采用數(shù)學(xué)模型，從而能實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證模擬設(shè)計(jì)，并確認(rèn)汽車空氣動(dòng)力學(xué)、耐沖撞性能、可制造性，大大從而縮短開發(fā)時(shí)間。同時(shí)汽車廠商越來越多地采用虛擬汽車概念，從而無需制作物理原型，就能組裝、觀察、模擬汽車的性能及制造工藝，并且越來越多地開展廠家、院所、政府、供應(yīng)商間的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系進(jìn)一步加快了汽車開發(fā)時(shí)間。 </p><p>　　由于消費(fèi)者的生活方式主導(dǎo)汽車設(shè)計(jì)的潮流，將誕生出新的汽車種類，進(jìn)而

6、滿足消費(fèi)者越來越多的需求。這些新產(chǎn)品將在不同程度上組合轎車、旅行車、皮卡車、越野車的特點(diǎn)，同時(shí)也將促成汽車市場(chǎng)進(jìn)一步分化。 </p><p>　　二是在汽車動(dòng)力方面。專家預(yù)測(cè)，在今后10年中，內(nèi)燃機(jī)將繼續(xù)擔(dān)當(dāng)汽車動(dòng)力的主要來源。但是，汽車動(dòng)力系統(tǒng)將來的主要發(fā)展方向是越來越多地采用稀燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，優(yōu)化的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)組合，以及更好地催化技術(shù)。 </p><p>　　汽車動(dòng)力系統(tǒng)的

7、配置將有改變。電動(dòng)和燃油混合動(dòng)力型汽車、燃料電池汽車等多種動(dòng)力技術(shù)將日趨普及。這些尖端技術(shù)可望在將來減少或消除汽車尾氣排放及其對(duì)環(huán)境的污染。 </p><p>　　此外，未來的汽車，機(jī)械系統(tǒng)將大量地被電子系統(tǒng)所取代。這將大大提高轎車的駕駛性能及行駛的安全性。其特色功能如：語言識(shí)別、無鑰匙點(diǎn)火等。 </p><p>　　可以說，新一代汽車一個(gè)突出特點(diǎn)是：車內(nèi)將配置更多的電子器件、計(jì)算機(jī)功能并

8、接入因特網(wǎng)。車上配有：交通信息功能、路線規(guī)劃與導(dǎo)航設(shè)備、高級(jí)導(dǎo)航設(shè)備、車載娛樂信息設(shè)備等。所以，汽車將變?yōu)榭膳c消費(fèi)者家庭、辦公單位交換信息的信息、通信、娛樂中心。 在汽車安全方面：為了保護(hù)車內(nèi)駕乘人員的安全，汽車制造廠家將在車上設(shè)置新一代的安全帶、能量吸收結(jié)構(gòu)、前端和側(cè)面安全氣囊、觸發(fā)氣囊的智能傳感器、發(fā)生緊急情況的求救信號(hào)等。 </p><p>　　三、車輛動(dòng)力學(xué)控制 </p><p>

9、　　車輛動(dòng)力學(xué)控制(Vehicle Dynamics Cotrol)的縮寫是VDC，該系統(tǒng)的作用是保持汽車在行駛(包括制動(dòng)和驅(qū)動(dòng))時(shí)的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的ABS(防抱死制動(dòng)系統(tǒng))和TCS(牽引控制系統(tǒng))主要是對(duì)車輪上的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行控制，防止車輪出現(xiàn)過大的縱向滑移率，以獲得最大的附著力，既可產(chǎn)生最大的減(加)速度，又可防止出現(xiàn)側(cè)滑。</p><p>　　車輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)雖然也是控制車輪的制動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)力，但它們與A

10、BS/TCS有很大的不同，其主要表現(xiàn)是可實(shí)現(xiàn)左右縱向力的差動(dòng)控制，以直接對(duì)汽車提供橫擺力矩，抵消汽車的不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)(如在滑路上甩尾時(shí)的矯正作用)。該系統(tǒng)通過在汽車上安裝的各種傳感器，檢測(cè)到汽車的速度、角速度、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角以及其它的汽車運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，根據(jù)需要主動(dòng)地對(duì)某側(cè)車輪進(jìn)行制動(dòng)，來改變汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使汽車達(dá)到最佳的行駛狀態(tài)和操縱性能，增加了車輪的附著性和汽車的操縱性和穩(wěn)定性。</p><p>　　汽車智能速度控制系統(tǒng)

11、的功用是在某些特殊路段或特殊行駛條件下對(duì)車速進(jìn)行強(qiáng)制限制。汽車智能速度控制系統(tǒng)主要由電子控制單元和執(zhí)行器組成。該控制系統(tǒng)工作時(shí)，需首先設(shè)定限制速度。例如某區(qū)域的限速為80km/h，我們可以將該速度設(shè)定為限速值。當(dāng)車速未達(dá)到80km/h時(shí)，汽車智能速度控制系統(tǒng)不起作用。當(dāng)車速接近80km/h時(shí)，電子控制單元啟動(dòng)執(zhí)行器，限制加速踏板的行程，使汽車不能繼續(xù)加速。當(dāng)車速低于80km/h時(shí)，電子控制單元解除對(duì)執(zhí)行器的控制，駕駛員又可以自由地踏下加

12、速踏板使汽車加速。</p><p>　　智能速度控制系統(tǒng)限速值的設(shè)定，可以用選擇開關(guān)設(shè)定，也可以通過接受無線信號(hào)設(shè)定(即接收道路速度無線信號(hào)切換或電子地圖信號(hào)切換) ：可以只設(shè)定一個(gè)值，也可以根據(jù)不同的路況，有多個(gè)擋位供設(shè)定。</p><p>　　四、線控技術(shù)(control by wire)</p><p>　　汽車的各種操縱系統(tǒng)正向電子化、自動(dòng)化方向發(fā)展，在未來

13、的5～10年里，傳統(tǒng)的汽車機(jī)械操縱系統(tǒng)將變成通過高速容錯(cuò)通信總線與高性能CPU相連的電氣系統(tǒng)。如汽車將采用電氣馬達(dá)和電控信號(hào)來實(shí)現(xiàn)線控駕駛(steer by wire)、線控制動(dòng)(brake by wire)、線控油門(throttle by wire)和線控懸架(suspension by wire)等，采用這些線控系統(tǒng)將完全取代現(xiàn)有系統(tǒng)中的液壓和機(jī)械控制?！　≡谛乱淮砰wV6轎車上采用的DBW就是新技術(shù)之一。DBW是線控油門的英文

14、縮寫，也可稱之為電控油門，即發(fā)動(dòng)機(jī)的油門是通過電子控制的。傳統(tǒng)的油門控制方式是駕駛員通過踩油門踏板，由油門拉索直接控制發(fā)動(dòng)機(jī)油門的開合程度，從而決定加速或減速，駕駛員的動(dòng)作與油門動(dòng)作之間是通過拉索的機(jī)械作用聯(lián)系的。而DBW將這種機(jī)械聯(lián)系改為電子聯(lián)系。駕駛員仍然通過踩油門踏板控制拉索。但拉索并不是直接連接到油門，而是連著一個(gè)油門踏板位置傳感器，傳感器將拉索的位置變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送至汽車的大腦ECU(電子控制器)，ECU將收集到的相關(guān)傳感

15、器信號(hào)經(jīng)過處理后發(fā)送命令至油門作動(dòng)器控制模塊，油門作動(dòng)器控制模塊再發(fā)</p><p>　　使用線控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)很多，比如使用線控制動(dòng)無需制動(dòng)液，保護(hù)生態(tài)，減少維護(hù)；質(zhì)量輕；性能高(制動(dòng)響應(yīng)快)；制動(dòng)磨最小(向輪胎施力更均勻)；安裝測(cè)試更簡(jiǎn)單快捷(模塊結(jié)構(gòu))；更穩(wěn)固的電子接口；隔板間無機(jī)械聯(lián)系；簡(jiǎn)單布置就能增加電子控制功能；踏板特性一致；比液壓系統(tǒng)的元件更少等。</p><p>　　由于至今仍

16、沒有一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)可以滿足未來汽車的所有成本和性能要求，因此，汽車OEM制造商仍將采用多種聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(包括CAN、LIN和MOST、1394等)。</p><p>　　隨著電控單元在汽車中的應(yīng)用越來越多，車載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要，以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是很有必要的。大量數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及廉價(jià)性是對(duì)汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求。在該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，各處理機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，控制改善汽車某一方

17、面的性能，同時(shí)在其它處理機(jī)需要時(shí)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成主要依靠總線傳輸技術(shù)。</p><p>　　汽車總線傳輸是通過某種通訊協(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)成的汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)點(diǎn)有：</p><p>　　1.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(hù)性。</p><p>　　2.采用通用傳感器，達(dá)到數(shù)據(jù)共

18、享的目的。</p><p>　　3.改善了系統(tǒng)的靈活性，即通過系統(tǒng)的軟件可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的變化。</p><p>　　CAN總線是德國(guó)博世公司在20世紀(jì)80年代初開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。它的短幀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、非破壞性總線仲裁技術(shù)以及靈活的通訊方式使CAN總線具有很高的可靠性和抗干擾性，滿足了汽車對(duì)總線的實(shí)時(shí)性和可靠性的要求。</p><p>　　目前，國(guó)外的汽車總線

19、技術(shù)已經(jīng)十分成熟，并已在汽車上推廣應(yīng)用。國(guó)內(nèi)引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的奧迪A 6車型已于2000年起采用總線替代原有線束，帕薩特B5、寶來、波羅、菲亞特的派立奧、西耶那、哈飛賽馬等車型都不同程度地使用了CAN總線技術(shù)。此外，部分高檔客車、工程機(jī)械也都開始應(yīng)用總線技術(shù)。預(yù)計(jì)到2005年CAN將會(huì)占據(jù)整個(gè)汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議市場(chǎng)的63％。在歐洲，基于CAN的網(wǎng)絡(luò)也占有了大約88%的市場(chǎng)。</p><p>　　目前使用CAN總線網(wǎng)絡(luò)的汽車

20、大多具有兩條或兩條以上總線，一條是動(dòng)力CAN總線，主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS和自動(dòng)變速器三個(gè)節(jié)點(diǎn)，通信速率一般為500kbps；另一條是舒適CAN總線，主要包括中央控制器和四個(gè)門模塊，通信速率一般為62.55kbps或100kbps。</p><p>　　五、電子巡航控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱CCS)</p><p>　　它是汽車在行駛中為了達(dá)到所希望的速度，駕駛員不必踩踏油門調(diào)整車速，只需通過操縱調(diào)整開

21、關(guān)，汽車就能以設(shè)定的車速進(jìn)行定速行駛的裝置。這個(gè)裝置的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：當(dāng)在高速公路上長(zhǎng)時(shí)間行駛時(shí)，能夠減輕駕駛員的疲勞；且對(duì)緊急情況動(dòng)作解除的可靠性與對(duì)排除裝置故障等安全性方面作了充分的考慮。</p><p>　　寶馬新一代豪華轎車745i和735i所用的發(fā)動(dòng)機(jī)是新式的進(jìn)氣系統(tǒng)參數(shù)可調(diào)式V8發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)的3個(gè)主要參數(shù)(排氣閥開啟時(shí)間、進(jìn)氣閥升程和進(jìn)氣道長(zhǎng)度)都可隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況的改變而自動(dòng)調(diào)節(jié)。其中，進(jìn)

22、氣道長(zhǎng)度可調(diào)技術(shù)為世界首創(chuàng)。西門子公司為該發(fā)動(dòng)機(jī)配套提供了伺服閥、中間偏心軸的位置傳感器以及與發(fā)動(dòng)機(jī)微機(jī)連接的閥門升程控制器。</p><p>　　奔馳SL轎車特有的動(dòng)態(tài)操縱控制系統(tǒng)，包括一個(gè)電子液壓制動(dòng)系(EHB)，稱之為感應(yīng)控制系統(tǒng)(SBC)。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是通過傳感器建立了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、制動(dòng)壓力的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和危險(xiǎn)工況的預(yù)警。SBC增加了制動(dòng)管路的壓力控制和制動(dòng)準(zhǔn)備功能，一旦踩下制動(dòng)踏板，汽車即以最大的壓力、最快

23、的響應(yīng)實(shí)施制動(dòng)，前后制動(dòng)壓力比會(huì)隨路況的不同而變化，從而提高彎道制動(dòng)時(shí)的安全性。其優(yōu)點(diǎn)(也是技術(shù)難點(diǎn))在于提高了制動(dòng)的舒適性并能提前做出響應(yīng)，而不是象傳統(tǒng)的ABS在制動(dòng)后通過信號(hào)反饋進(jìn)行控制；此外，可以實(shí)現(xiàn)完全的干式制動(dòng)，在潮濕的氣候或路面條件下，制動(dòng)盤表面也不會(huì)形成水膜，保證了汽車快速響應(yīng)。</p><p>　　設(shè)計(jì)的發(fā)展必然隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步而日新月異，眾多設(shè)計(jì)師的藝術(shù)風(fēng)格也會(huì)更廣泛更強(qiáng)烈地體現(xiàn)在汽車設(shè)計(jì)之中

24、，而給予人們更加廣泛的選擇。高科技下，個(gè)性鮮明、更加人性化的汽車將是21世紀(jì)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然，因?yàn)樗先祟悓?duì)文化、個(gè)性的追求和需要。因此，加大對(duì)概念汽車的設(shè)計(jì)的重視和投入，將對(duì)我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到極大的推進(jìn)作用。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 朱志彬:情感營(yíng)銷思路初探[J].湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，09，54-

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