汽车如何开发 - 图文

分布和燃烧，从而改善汽油机的排放性和燃油经济性。汽油机电控技术发展到今天，大致经历了三个阶段[1]：70年代末单片机成为系统核心，出现集中控制系统；80年代，半导体技术的发展增强了ECU的控制功能，相继出现自诊断、爆震闭环、自学习等控制功能；进入90年代，多点燃油喷射系统逐渐成为主流，为适应日益严格的排放法规，出现了闭环EGR控制、蒸发系统控制、二次空气喷射控制、催化器加热控制、燃油系统闭环控制等新技术。

ECU硬件的核心器件就是微处理器。微处理器的性能及其配套控制软件的功能基本决定了ECU能够完成的控制功能。随着微处理器的运行速度、数据字长、寻址范围、I/O资源等方面不断的发展升级，发动机管理系统的控制水平大大的提高，许多原来由硬件完成的功能可以用软件来替代。例如，目前新的判缸算法省去了凸轮轴位置传感器，用歧管压力的波动判断气缸的工作顺序。

综合性能监控、自诊断、信息应用和娱乐系统的综合应用已经使汽车的性能发生了巨大的变化，但是同样不可避免的增加了电路和配线。专用集成电路ASIC和可编程逻辑器件FPGA的相继出现使汽车电子系统得以减少元器件，节省电路板空间，且具有开发周期短，低成本高可靠、用户可定制、可重配置等特点。

发动机管理系统中使用的传感器、功率器件向智能化、小型化发展[4]。这些因素使得发动机管理系统的性能有了很大改善。智能传感器(Smart Sensor)简化了电控单元的硬件电路。如霍尔式转速传感器，是将模拟电路和数字电路集成在同一块硅片上，输出信号可直接与单片机接口；智能功率驱动器件(Smart Power Driver)具有过电流、过压、过热、负载短路和断路保护等多种功能，并可反馈故障信息。

日益严格的排放法规直接推动了汽油机电控系统的出现和发展。1966年，美国加利福尼亚州颁布了世界上第一个汽车排放污染物控制法规。1967年，博世公司发布了D-Jetronic（速度-密度方式）电控汽油喷射系统，并被各汽车公司采用[1]。自此，汽油机电控系统开始正式应用在发动机上。

70年代后期，为了满足更加严格的排放法规，三效催化转化器被开发出来。三效催化转化器能够同时降低汽油机的三种有害污染物的排放，但它在理论空燃比附近很窄的混合气空燃比窗口（φa=1.00±0.01）内才能达到90%以上的转换效率。只有具备空燃比闭环控制功能的汽油机电控系统才能实现如此狭窄的控制窗口。空燃比闭环控制和三效催化转化器配合使用，和传统的化油器发动机相比，可以使发动机排气中有害生成物CO，HC，NOx的排放量减少95%以上，成为汽油发动机降低排放最有效的技术措施[2]。70年代末微处理器的迅速发展，使得汽油机电控系统实现多功能控制成为可能。汽油机电控系统迅速发展为集空燃比控制、点火正时控制、怠速控制等功能于一体的集中控制系统，比如1980年通用公司推出的TBI（节气门体喷射）系统[3]，1982年福特公司推出的EECⅥ系统[4]。其中通用公司在1980年推出的TBI系统的核心是一个8位的通用公司专用微处理器（GMCM），控制软件达8K字节。

80年代中后期，各种具备高运算速度、强大处理能力的处理器以及各类专用集成芯片（如MOTOROLA 68300系列32位微处理器）的出现，为日益复杂的控制软件提供了硬件基础。传感器、执行器的可靠性也在不断提高，同时向智能化小型化发展。这些因素使得汽油机电控系统的性能有了很大改善：一方面，控制精度不断提高；另一方面，增加了EGR控制、爆震控制等功能。

90年代初，考虑到提高燃油经济性和驾驶舒适性，汽油机电控系统开始与动力传动系统的其它部分，如变速器等系统的控制一起考虑，形成动力传动系统控制模块（PCM）的概念。由于汽车上的电子控制装置越来越多，导致车身线束庞大而且复杂，控制器局域网（controller area network, CAN）总线技术被引入到汽车电子控制领域。原来独立的各子系统，如发动机控制、ABS、安全气囊、智能悬架控制等可以通过CAN

总线实现实时数据交换，形成整车网络。

90年代中后期至今，排放法规变得更加严格，表1.1是欧洲汽油轿车的排放标准。由于欧Ⅲ法规的测试循环开始将发动机起动的前40s也纳入考核范围，尽可能降低冷起动排放的控制策略成为这一时期汽油机电控系统研究的重要方向。由于汽油机在冷起动时氧传感器尚未达到正常工作温度，无法提供反馈信号对燃油量进行闭环控制。P.J.Shayler等人建立了用于开环控制的油膜补偿模型[5][6]。Giorgin Rizzoni等人进行了采用缸内压力作为反馈量的冷起动空燃比闭环控制的研究[7][8]。而Tang X G等人提出通过发动机缸内压力和扭矩作为反馈信号来预测冷起动阶段的瞬时空燃比，对喷油脉宽实行闭环控制[9]。

汽车外部造型设计Exteriors car design

● 步骤A 设计研究

1. 研究并分析技术资料（概念报告和造型描述书）和公司的其它具体要求； 2. 借用或沿用部件的三维图纸；（如底盘）

3. 在开展新产品设计之前，研究并分析品牌的设计风格以进行统一； 4. 统一相关设计术语；

5. 进行初步方案研究，并手绘设计图（草图-用马克笔、铅笔、碳素笔等工具，数量视需要）；并组织讨论、评选、优化。

6. 由设计师对各方案进行独立设计；

7. 完成5套备选设计方案，并分别提供2D效果图（前视、45度侧视和正侧视）； 8. 进行2D渲染及设计陈述；

9. 公司或院级评审选定设计方案；

10. 对选定的设计方案进行设计细化及修改； 11. 细节设计，色彩设计及纹理设计； 12. 最终2D设计方案陈述和公司级评审。 ● 步骤 B 3D虚拟建模

13. 使用Alias Studio完成计算机辅助3D外形建模； 14. 三维虚拟演示，辅助以光学模拟软件； 15. 细节设计及修改；

16. 最终3D方案陈述 (与其他工作同步进行，如油土模型制作)。 ● 步骤 C 油土模型Style Model 造型比例 1:1 （全比例）

17. 完成底盘模型，使用粗材料并按照技术参数进行数控铣； 18. 在三周左右的时间内完成手工建模及修改；

19. 使用照相测量法和数控加工法以保证两边车身完全对称； 20. 最终抛光处理；

21. 完成车身喷漆及车窗（镜面）安装，并进行前/后车灯效果测试； 22. 加装仿真车轮/轮胎（使用薄板制作）。 汽车内部设计 Interior car design ● 步骤 A 设计研究

1. 研究并分析技术资料和公司的具体要求； 2. 汽车公司已有部件的三维图纸；（如底盘）

3. 在开展新产品设计之前，研究并分析汽车品牌的设计风格以达成统一； 4. 统一相关设计术语；

5. 进行初步方案研究，并手绘设计图（草图-用马克笔、铅笔、碳素笔等工具）；

6. 由设计师对各方案进行独立设计；

7. 完成3套备选设计方案，并分别提供2D效果图（45度侧视和正侧视）； 8. 进行2D渲染及设计陈述；

9. 公司或院级评审选定设计方案；

10. 对选定的设计方案进行设计细化及修改； 11. 细节设计，色彩设计及纹理设计；

12. 最终2D设计方案陈述和公司评审确定。 ● 步骤 B 3D虚拟建模

13. 使用Alias Studio完成计算机辅助3D内部结构和细节建模 14. 三维虚拟演示，辅助以光学模拟软件； 15. 细节设计及修改；

16. 最终3D方案陈述 (与其他工作同步进行，如油土模型制作)。 ● 步骤 C 1:1模型Style Model 17. 使用粗材料及数控铣加工完成:

仪表板,控制台,方向盘,方向盘支柱,前通气口, 前左右门板, 后左右门板, 整体地板, B柱以下左右面板, 后左右挡板；

18. 按照网格和仿真结果完成车身平台制作，按照造型图完成脚踏板和方向盘的制作； 19. 完成各类按钮和把手制作；

20. 在大约三周内完成模型的细化及修改； 21. 采用数控加工法来控制各部分的精确性；

22. 对市场上现有的座椅进行改型，并使用泡沫塑料完成5把座椅 (两把前座椅，3把后座椅)； 23. 座椅蒙皮制作； 24. 完成内部喷漆工作；

25. 完成所有独立部件并进行组装； 26. 铺设地毯并完成整车内饰的模型； 乘用车整车总布置设计工作内容

1) 按标杆车型或现有改进车型开展总布置设计

2) 整车的总体布置实现所有总成、零部件及附件的合理布置和合理装配；采用三维实体CAD总布置设计（CATIA、UG等软件），实现高精度的布置和数模检验。

3) 确定设计硬点和设计控制规则（设计硬点是确定车身、底盘与零部件相互关系的基准点、线、面及控制结构的统称）。

4) 整车的总体设计检验所有运动部件的运动学校核，以便避免零部件的运动学干涉,例如悬架跳动和转向系统的运动学干涉校核、转向梯形校核、轮胎跳动与轮罩包络图等。

5) 通过更换动力总成，整车的总体设计实现整车性能计算和仿真，实现整车性能匹配和系统优化校对。 6) 整车的总体设计实现所有主要零部件的设计参数的确定和设计选型, 设计参数的确定和设计选型需要配套厂家配合试验以及产品专业设计标准，并完善产品信函（设计任务书）, 同时为项目协同开发创造条件。

7) 整车的总体设计实现人机工程设计和设计舒适性法规的校核和设计优化，如人体模型的三维建模及三维总布置设计，前后视野校核，上车舒适性校核，雨刷校核，眼椭圆校核，头廓包络线校核。 8) 整车的总体设计实现整车性能计算和仿真。

9) 安全带与气囊选型、电喷和排放、ABS等汽车电子控制设备由指定配套商负责匹配，或者条件具备时自己进口、建立外形模型并进行布置和匹配。 总体设计的主要工作内容及技术成果如下： 1总体设计总概述报告-总体设计总概述

2各总成位置总布置及主要控制硬点-各总成位置总布置及主要控制硬点

3风窗玻璃刮水器运动学校核报告-风窗玻璃刮水器运动学校核

4轴荷分配计算及转弯半径调整校核-轴荷分配计算及转弯半径调整校核报告 5转向系统设计校核报告-转向系统设计校核 6制动力匹配校核报告-制动力匹配校核 7动力性能计算报告-动力性能计算

8燃油经济性能分析报告-燃油经济性能分析 9操纵稳定性计算报告-操纵稳定性计算 10平顺性能计算报告-平顺性能计算

11产品信函（设计任务书）-完善和修改计划任务书

12产品描述书AOS（Assembly Operation Sheet）-产品总成、分总成装配关系 13整车明细表PPL（Production Parts List）-产品系统、各总成及零部件清单 14整车成本核算书-按不同配置的核算书

15总体设计有关的三维数模-总布置图, 运动学校核图等

16整车技术条件-整车、各系统技术主要技术参数及引用标准

17产品使用手册（Owner's manual）-整车介绍、安全驾驶、车辆和主要部件使用方法、技术特征参数等（参照标杆车型）

18整车质量标准CVQS（Complete Vehicle Quality Standards）-整车零部件装配硬点及间隙与公差要求，各部件功能、操纵件的操纵力和调整基准

19零部件手册-整车主要总成零部件清单及爆炸图

20维修手册-整车主要总成零部件的维护、检查和保养等规范

汽车开发项目主要输出

1) 内、外造型效果图（数种初选方案和最终方案），内、外三维造型数模和三维动画 2) 1：1数控加工内饰（仪表台等）模型 3) 1：1数控加工外模型

4) 标杆车型和竞争车型拆检分析报告和零部件图册、静动态检验和试验分析报告 5) 总布置设计图、电器系统原理图与线束图（总布置计算分析报告（一套）） 6) 焊接流程图及涂胶图（一套） 7) 焊点三维布置图 8) 隔音隔热材料分布图 9) 阻尼胶板分布图

10) 整车动力性、经济性、操纵稳定性和平顺性计算报告 11) 产品明细表

12) 转向、制动、悬挂、冷却与排放、电器仪表与空调等系统与总成的匹配和设计计算书 13) 整车（指所有总成与零部件）的三维数模

14) 白车身、内外饰件、悬架及副车架等相关件的详细结构设计图

15) 动力、底盘、车身附件及电器空调等系统图、及其总成与零部件二维功能图 16) 所有系统及其总成与零部件的装配图

17) 白车身制造工艺二维图（包括零件、白车身6大片总成、门、盖、车身总成）、焊接工艺与流程图、涂胶工艺图

18) 整车、总成与零部件的技术标准

19) 产品公差检查DFMEA表（包括零件以及白车身总成） 20) 整车安全性碰撞仿真与优化分析报告

21) 相关总成与零部件的结构CAE分析（含底盘/车身/车门）报告 22) 相关总成与零部件的运动学校核分析报告

23) 试验样车（RP样车、工序件样车、全序件样车等）及白车身