汽车行业面临的问题以及未来的发展方向

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摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 1 引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2 汽车发展面临的问题与对策„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

2.1 能源问题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

2.2 环境保护问题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

2.3 交通安全问题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 3 现代汽车的发展趋势和技术创新„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

3.1 突出环保型性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

3.1.1 采用高新科技„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

3.1.2 使用代用燃料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

3.1.3 采用清洁能源„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

3.1.4 寻求新能源„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

3.2 开发电动汽车、使用氢燃料作为动力„„„„„„„„„„„„„„6

3.3 发展柴油轿车„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

3.4 强化安全性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

3.5 重视智能性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

3.6 提高经济性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

3.7 体现舒适性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

3.7.1 人性化设计、外形美观与使用功能的和谐„„„„„„„„„9

3.7.2 降低驾驶员的劳动强度与安全可靠„„„„„„„„„„„„9

4. 结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10

摘要：汽车自问世至今，已有一百多年历史。汽车的结构、性能发生了很大的变化。现代汽车正向自能化、电子自动化、节能和环保坏、整车轻量化以及高品质、高安全等方向发展。汽车工业的发展也呈现集团化、国际化、专业化和产、供、销及售后服务一体化的趋势。我国汽车工业更是日新月异，对国民经济的发展影响最大。 关键词：能源、环境保护、交通安全

1. 引言

汽车自1886年问世至今，已有一百多年的历史。一百多年来，世界汽车工业发生了巨大的变化。在美国、日本等发达国家，汽车工业早已成为这些国家主要的支柱产业。我国汽车工业自改革开放以来，也以前所未有的速度迅速发展，汽车年产量有改革开放的几万辆发展到现在的（2012）近两千万两。汽车工业在我国国民经济中也占有十分重要的地位。

随着人民生活水平的提高，人们对汽车的需求越来越大，汽车已成为人们生活中不可缺少的一部分，对社会生活、人类经济的发展产生了极大的影响。汽车是集机械、电子、电控、通讯与讯息等技术于一体的新技术含量较高的机械产品，汽车的使用性能、汽车的正确使用与安全驾驶、汽车的维护和修理等越来越受到人们的重视。

2. 汽车发展面临的问题与对策

汽车是一种重要的交通工具，自从德国工程师Carl Benz(卡尔·奔驰)1886年1月29日发明汽车以来，汽车以为人类做出了不可磨灭的贡献。毋庸置疑，汽车在造福人类的同时，也带来了能源短缺、排气污染与噪声污染、交通堵塞与交通事故等一系列社会问题。因此，汽车工业必须与时俱进，不断开发研制技术先进、性能优良的汽车产品，用以满足环境保护、交通管理等政策和法规越来越严格限制要求。

汽车能源、环境保护和交通安全依然是21世纪全世界关注的三大课题。内燃机汽车经过进120的发展。逐步实现了机电一体化和电子化，名副其实地达到了技术先进、性能优良、物美价廉的境界，在节能、环保、安全等方面也取得了重大进步。目前，内燃机汽车发展正面临着严重挑战。

2.1 能源问题

能源是国民经济发展的动力，也是衡量综合国力、国家文明发展的历史证明。长期以来，汽车运输、铁路运输、航空运输和航海运输都是以石油与石油有关制品作为主要能源。除此之外，石油也是国防工业、化学工业、冶金工业和机械工业等各大领域的重要能源和原料。而随着人类生活条件的改善和生活水平的提高，世界汽车和国产汽车年产量、保有量及消耗石油量逐年增加是必然的。但是世界石油的储存量在逐年的减少即是客观事实的存在，也是人类发展的必然结果。

2.2 环境保护问题

目前，环境保护已成为人类社会可持续发展的核心问题。环境保护问题既是影响世界各国能源决策和科技体系导向的关键因素，也是科技促进能源发展的巨大动力。但随着各种燃料的燃烧，必然会产生各种各样的燃烧废气，除了大量的二氧化碳和水蒸气之外，还会产生一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、二氧化硫、光化学烟雾等各种各样的有害排放物，对环境产生了严重污染。其中，汽车工业与汽车环境的污染是一个重要方面。众所周知，城市空气污染大部分来自汽车尾气的排放物。

2.3 交通安全问题

据世界卫生组织统计，全世界一年中死于车祸人数已超过100万，而我国每年因车祸死亡人数已超过10万。交通事故造成巨大的生命财产损失已经发展成为社会公害。综上所述，我们可以看出内燃气汽车的发展正面临着能源、环保和安全的严峻挑战。就目前技术水平而言，解决上诉问题的有效途径主要有：①采用电子控制技术，提高汽车整体性能；②实施不断严格的油耗、排放和安全法规；③开发研制新能源、燃用代替燃料；④开发电动汽车和混合动力汽车。

3. 现代汽车的发展趋势和技术创新

3.1 突出环保型性

3.1.1 采用高新科技

针对严重的排放污染，汽车设计者、制造者应把有关先进的技术应用于新产品，

如采用稀薄燃料、电子控制燃油喷射、二次空气喷射、废气再循环、曲轴箱废气回收、活性炭罐蒸发污染控制、废气三元催化转化等，以降低现有汽车的排放污染。废气三元催化转器是一种先进的处理装置，它通过催化作用将排出的一氧化碳、碳氢化合物、氢氧化合物等有害物质经过铂、铑的催化作用后，发生化学反应转换成水蒸气、氮气和二氧化碳。

近年来，柴油机在设计上有很大改进，如蜗轮增压及中冷技术、共轨式燃油喷射技术、新型废气再循环系统、颗粒物过滤器及其再生技术等的应用，使新型柴油机的性能大大改善，并能满足严格的排气要求。此外，汽车制造商将新一代功率强大、结构紧凑的柴油机引入轻型载重汽车和轻型多功能车（SUV）上，能依靠这些车辆保持公司的利润。

高级小轿车和载重汽车都需装用大功率的发动机。此种功率强大的发动机，在汽车加速及满负荷爬坡时十分必要。但是，当汽车在乎路上等速运行时，并无必要采用此种耗油很大的大排量发动机。因此，设计人员研究开发了一种“可变排量”的发动机，即可按要求提供排量(使部分汽缸暂时不起作用)的发动机。当汽车在某些运转情况下，并不需要所有的汽缸内都产生燃烧、发出动力。采用具有迅速反应能力的多功能微处理器，暂时中断或恢复部分汽缸工作能力的过渡过程中，并无突然动力下降或行驶不平稳的感觉。美国凯迪莱克高级小轿车曾经装用可变排量的V-8—6-4型发动机，可按不同工况由全部8缸或6缸、4缸工作。虽然对发动机在运转中随时变更排量的控制技术，尚不完善，但此种独特的构思，加上先进的电子技术，采用多功能且反应迅速的微处理器，实行电控，就完全能够随时实现变更排量之目的，由此可获8％一10％的节油效果。当在公路上空载等速运行时，只需4只汽缸提供动力，以保持车辆前进的速度，其余汽缸的供油、点火以及气门的启闭，均可暂时停止。此种电控式的可变排量发动机，近年可在美国通用公司的载重汽车上采用。美国福特汽车公司是传统汽车制造商的代表，他们的大部分精力花在了改进传统的汽油发动机上。利用先进的现代电子技术，开发完善的汽油机排放治理系统。在2001年推出的1．8L、2．0L和2．3L三种排量的DurateC直4汽油发动机，就是其中的代表作。该发动机有由电恼设计的进气系统，气管内设有自动气门，提高了不同运动状态下能源效率，并通过废气循环系统进一步减低排放及油耗。全铝制缸体，质量减轻了18kg，其排放已达欧Ⅳ标准。他们也将一部分精力放在了柴油机和其他能源动力车上。为了赢得欧洲市场，

福特开发出TDCl柴油Turbo发动机，1．8L113马力，每百公里油耗5．5L，排放达欧Ⅳ标准。

3.1.2 使用代用燃料

汽车的保有量以每年千万辆的速度递增，随之而来的是使用中的排气污染的总量也会不断增加。人们逐渐开发推出了甲醉、乙醇、氢气、压缩天然气、液化石油气等代用燃料。这些代用燃料有一个共同特点就是对环境污染少。但在实际使用上尚有一些技术问题，如果这些得到解决，氢气是未来很有希望的汽车燃料。目前世界上不少国家都使用天然气汽车，为了鼓励使用天然气汽车，一些国家还对改用天然气的汽车实行补贴。天然气发动机最大的优点是排放污染大为降低；CO排放量是汽油机的l／15，HC排放量是汽油机的l／5，S02排放量是汽油机的1／10，C02的排放量是汽油机的4／5。由于燃烧时不产生积炭，可提高发动机的燃烧比，延长发动机使用寿命，具有巨大的发展潜力，随着人们环保意识的进一步提高，天然气汽车的使用范围逐步扩大。醇类发动机使用的燃料主要是指甲醇、乙醇，它都具有使用、储存和运输简便的特点。甲醇的来源十分丰富，可从煤炭、天然气中制取，而一般的农产品都很容易转换成乙醇燃料。所以，一些农业发达的国家特别重视开发乙醇燃料。而醇类发动机也被称为真正的绿色发动机。现有的汽油发动机只要经过稍加改造就可以燃烧醇类燃料。目前，日本、美国、巴西等都已开发出醇类发动机，只不过造价比汽油机要高。。在混合动力轿车商业化方面，丰田公司走在前面，丰田雅思轿车已在美国、欧洲和东南亚开始销售，并被媒体评为年度环保轿车。此外，丰田和本田公司在开发低排放车辆方面也有独到建解，如电控可变正时气门技术及可变进气管长度技术，以及稀薄燃烧技术等多种手段提高燃烧效率，降低了尾气排放。

3.1.3 采用清洁能源

目前世界各国都在推广应用双燃料(既燃汽油、又烧液化石油气)轿车，作为低污染清洁燃料，其不但有益于改善大气环境、还具有混合均匀、燃烧充分。不积炭、不稀释润滑油等优点能够延长发动机使用寿命，其安全性和控制性也有很好的保证。LPG的价格比汽油低，消耗量也不比汽油高，因此，按目前市场上的油、气差价计算，用LPG作燃料可以比汽油节约1／3左右的燃料费用，若实行燃油税，则LPG的经济优势将更为显著；另一方面LPG不会稀释润滑油，发动机磨损小，可以延长寿命，又可减

少维修费用。油价上涨使我国许多城市兴起双燃料汽车热。尤其一些城市出租车大都改为双燃料车，既省钱、尾气又不超标，双燃料车成为出租车的最理想车型。天然石油气汽车使用的燃料成本相当于汽油车的一半，既节约能源又有利于保护环境，噪声小、行驶平稳舒适，更闻不到汽油味，改善空气质量，可见推广普及LPG汽车有着重大的经济效益和社会效益。

3.1.4 寻求新能源

无论是采用新技术，还是寻找代用燃料，都只能是改善排放，并不能接近或达到“零排放”标准。于是人们把目光转向了既节能又没有排放污染的新能源。近年来，美、欧、日及我国等10多个国家的企业和研究机构相继研制开发成功了新型能源汽车。美国研制的新型太阳能赛车，用类似飞机的造型，以太阳能作动力，并充分利用行驶过程中机翼所产生的升力来部分平衡车身所受的重力，还提高了行驶速度。美国、日本、德国及中国均已开发并试用了以电能为动力的电动汽车，用于人口稠密的大都市。

3.2 开发电动汽车、使用氢燃料作为动力

电动汽车具有无污染、噪声低、安全性高、能源效率高，多样化、结构简单，使用维修方便、易操纵、运营成本低等优点。在能源和环保的压力下，电动汽车无疑将成为未来汽车的发展方向。“十二五”期间，我国新能源汽车将正式迈入产业化发展阶段：2011-2015年开始进入产业化阶段，在全社会推广电动城市客车、电动轿车、小型电动车。“十三五”期间即2016-2020年，我国将进一步普及新能源汽车、多能源混合动力车，插电式电动轿车，氢燃料电池轿车将逐步进入普通家庭

到目前为止，美国、日本、英国、德国等国家在电动汽车方面的发展已形成优势，成功地研制出多种电动汽车。电动汽车的水平已进人实用阶段，也为“绿色”汽车的竞争打下了基础。氢气汽车目前是最有前途的车型。氢气既可用于清洁发电，又能通过电解水得到，由于它燃烧生成的也是水，所以对水资源的影响不大，它与电动汽车相结合产生的氢燃料电池汽车对环境的污染同样很小。电动汽车主要以二次电池、燃料电池或太阳能电池为动力，不用汽油，无废气排放污染。作为清洁、节能的新型交通工具，它在行驶过程中无污染、热辐射低、噪声小、不消耗汽油，可应用多种能源，结构简单，使用方便等，具有无与伦比的优势，受到世界各国的欢迎。电动汽车又是高科技的产物，它集光、电、化各学科领域的最新技术于一体。混合动力驱动车是在

车辆上装有一套内燃机—发电机组以及一套蓄电池组。发电机组中所用内燃机(汽油机或柴油机)，较同类型的普通汽车上所用发动机的功率小。这一较小功率的内燃机，系在最佳工况(热效率最高．尾气排放污染最小)的条件下作等速运转。混合动力驱动车辆在运行中，能向蓄电池组补充电能，因此，没有必要像电动车(电瓶车)那样，必须停歇在车库(或充电站点)内花很长时间充电。混合动力驱动的车辆具有节能、低排放、低噪声等优点，并且保持了传统的由内燃机驱动的汽车连续行驶里程长的固有特点，混合动力驱动的车辆不论在小轿车或大型车辆(如公共汽车)领域中，均将具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。

3.3 发展柴油轿车

柴油机和汽油机相比不仅可靠性好、使用寿命长，而且经济性显著，因此发达国家的柴油车已占汽车总数的60％。随着汽车载货吨位的加大，使用柴油发动机的优点更加突出。我国也在大力发展大功率柴油机及柴油汽车。柴油机不论在经济性能、环保性能上都具有广阔的前景，因此轿车柴油化进程今后必将进一步加快，柴油轿车是新世纪的发展方向。

3.4 强化安全性

从目前的应用现况来讲，汽车主动安全系统一般包括安全气囊、ABS（防抱死制动系统）、ESP（电子稳定程序）、ACC（自适应巡航系统）、LDWS(车道偏离预警系统)、TPMS（胎压监控）、倒车警告/倒车影像/车外摄像头、夜视辅助系统、FCWS前碰撞预警系统、HMWS车距监控系统、LNVS夜视系统、自动刹车系统、IPPS（智能行人保护系统）等。

从目前汽车发展趋势来看，未来汽车安全系统正逐渐从被动安全发展到主动安全为主导，下一个发展方向将是预主动（Pro-Active）。而预主动也分为辅助（Assist）和干预（Intervention）两个阶段。随着系统越来越复杂，电子主动安全系统会介入到人对车辆的操控行为中去，以减少人为因素引起的安全隐患，降低安全事故对人的损伤程度，这样的系统也对汽车半导体的安全性和可靠性提出了更高的要求，对半导体的技术和工艺提出了新的挑战，如系统响应时间、功耗、通讯和冗余设计等。汽车电子主动安全系统的广阔应用前景也决定了会有越来越多的半导体器件应用在汽车里安全系统中。

3.5 重视智能性

“智能汽车”是2l世纪的新型交通工具，将先进的信息处理技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电控技术、全球卫星定位技术等高新技术综合运用于一身，实现自动发现前方障碍物后主动避让，在陌生地区可以自动导航引路，甚至自动驾驶等。新世纪的汽车将充分应用发达的科技，利用立体交通导航系统实现自动驾驶和卫星自动定位指挥，使汽车驾驶变得轻松、舒适、安全、快捷。随着汽车、电脑、信息技术等在人们日常生活中的作用越来越大，以往汽车作为代步工具的单一功能正在向多功能方向发展，将信息技术加载在汽车上逐渐成为美、日西方汽车大国未来概念车的新趋势。汽车与信息技术相结合适应了当今社会快节奏的生活方式，其智能化、网络化是信息社会发展的必然。当前信息技术在汽车上的应用项目相当之多，发展速度可以说“日新月异”，各种文献时有报道。总结信息技术在汽车上的应用，归纳为四个方面，即主要用于车辆安全系统、网络、通讯、导航系统、智能交通系统和移动多媒体系统。

3.6 提高经济性

汽车的经济性主要由两个方面组成：一是汽车制造成本；二是使用成本。汽车制造成本的降低主要通过新技术的应用、管理的加强和产量的经济规模来实现。新材料的应用能减轻汽车自我的质量，这就意味着节约能源和材料，于是工程塑料、玻璃钢等复合材料及新型高强度钢材、铝类合金等在汽车中的应用范围不断扩大。新工艺的应用能使汽车在制造中减少工序，如精密锻造、粉末冶金、无屑加工、一次成型等，不但能降低材料消耗，而且还能节约能源。总之，新技术在汽车工业的不断应用能使汽车的制造成本得到大幅度的降低，取得更大的经济效益。

汽车的使用成本主要是燃料的消耗，它占整个汽车使用成本的909《以上，减少燃料消耗的主要途径是：汽车自身质量的不断减轻，使汽车每行驶100km节油0.2一0.3L，从而降低汽车的使用成本。提高燃油效率是最简单、最直接的节油方法。应用电子技术也可大大降低汽车的油耗，如采用电喷、电子点火技术、怠速控制技术、电子自动变速器等。

3.7 体现舒适性

汽车的舒适性，首先是车身外形的美观，要求车身造型使人联想是一件高雅的艺

术作品，有一种爱不释手的感觉。其次是外形美观与使用功能的和谐统一，因为绝大多数购车者是以实用为最终目的?所以还要重视汽车的功能性要求，即功能比较多、乘坐舒适。为满足人类的各种需要，特种汽车将层出不穷，诸如休闲车、旅游车、市政车、沙滩车、社区伴侣车、多功能服务车等，都将应运而生。

3.7.1 人性化设计、外形美观与使用功能的和谐

2l世纪的汽车除了重视内饰布置与外形风格的协调外，还要提高汽车的乘坐舒适性，应用人体工程学的研究成果，强调以驾驶员及乘坐者的&,til、生理和个性为要求来进行内饰设计，讲究内饰材料的质感与色彩，创造宜人的乘坐环境。购车者多是以实用为最终目的，都很重视汽车的功能性要求，即功能比较多、乘坐舒适。汽车的舒适性，也包括外形的美观。新世纪的轿车除了重视内饰布置与外形风格的协调外，还要提高汽车的乘坐舒适性，采用全新豪华胡桃木仪表板，豪华内饰、顶棚、门护板全包，柔软舒适的绒面料座椅，强劲可靠的空调，暖风系统，侧窗可开；保险杠气派大方、轮罩和踏板，裙部造型与驾驶室浑然一体，充满力量感；整车设计体现了全新的人车理念，座椅给人居高临下的视觉享受。后座椅可以折叠或拆下，安装把手易于搬动，座椅都有舒适的头枕。前排座椅与仪表板上变速杆之间的宽阔空间?使您在车内的行动变得轻松自在。后座椅靠背托盘安装了特制的钩子，上面可以挂包。车内座椅可向前滑移，可增大行李箱的容积，尾门可以两侧开启，以满足各种需要，车上有很多伸手可及的储物箱包括太阳镜架、水杯架和座椅下的储藏室。这其中最有独创性的是组合式储物箱。不论是空的还是装满物品，它都可以牢固地固定在行李箱的右侧。人们还要求轿车变为信息、通讯及娱乐中心，在车中就可与客户、家庭、办公室等随意交换信息，并配备各种娱乐设备?如广播、电视、音响、光盘、可视电话等。

3.7.2 降低驾驶员的劳动强度与安全可靠

降低驾驶员的劳动强度，如配置液压转向助力器、自动变速器等，以便于操纵，避免车辆起步、换挡时的冲击，行驶平稳，提高乘坐舒适性，而且还能提高传动系统的可靠性，降低维修成本。轿车转向系统采用吸能式转向轴和方向盘，当正面受强烈冲击时，方向机转向轴最大可移50mm，方向盘最大可变形50mm，最大限度地缓和了内部硬物对驾驶员产生的冲击。采用隔热前风窗(含反射层)，金属氧化层夹在两层玻璃之间，能反射光能量的30％(传统风窗玻璃只有6％)。这一技术使驾驶舱前部的温度

降低6℃；使仪表板的温度降低3~C；减轻太阳光线对皮肤的烧灼感，从而改善了汽车的舒适性和安全性。

4. 结论

设计的发展必然随着汽车技术的进步而日新月异，众多设计师的艺术风格也会更广泛更强烈地体现在汽车设计之中，而给予人们更加广泛的选择。高科技下，个性鲜明、更加人性化的汽车将是21世纪汽车产业发展的必然。未来的汽车比我们现在想象的要丰富，人们将用智慧和勤劳的双手，创造出更加灿烂的汽车未来。

参考文献：

[1]肖永清，杨忠敏.现在汽车概论[M].北京：化学工业出版社，2003.

[2]任恒由.现代汽车概论[M].北京：人民交通出版社，2007.

[3]舒华，姚国平.汽车新技术[M].北京：国防工业出版社，2004.

[4]康龙云.新能源汽车与电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2009.

[5]王望予.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，2004.

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