汽车工程

汽车工程以及航空航天工程和海军建筑是汽车工程的一个分支，结合了机械、电气、电子、软件和安全工程的要素，这些要素被应用到摩托车，汽车和卡车的设计，制造和操作中及其各自的工程子系统。它还包括车辆的改装。制造领域涉及汽车的整体制造和组装。汽车工程领域是研究密集型领域，涉及直接应用数学模型和公式。汽车工程学的研究是从概念阶段到生产阶段的设计，开发，制造和测试车辆或车辆零部件。生产，开发和制造是该领域的三个主要功能。

汽车工程是工程学的分支研究，教授汽车的制造、设计、机械机构以及操作。它是涉及摩托车、汽车、公共汽车、卡车等的车辆工程的简介。它包括机械、电子、软件和安全元素的分支研究。其中包括一些对汽车工程师很重要的工程属性和学科以及许多其他方面：

安全工程：安全工程是对各种碰撞情况及其对车辆乘员的影响的评估。这些都是根据非常严格的政府法规进行测试的。其中一些要求包括：安全带和安全气囊功能测试，正面和侧面碰撞测试以及抗侧翻性能测试。可以使用各种方法和工具进行评估，包括计算机 碰撞仿真（通常为有限元分析），碰撞测试假人以及部分系统雪橇和整个车辆碰撞。

燃油经济性/排放量：燃油经济性是车辆测得的燃油效率，以英里/加仑或公里/升为单位。排放测试包括车辆排放的测量，包括碳氢化合物、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）和蒸发排放。

NVH工程（噪声、振动和粗糙度）：NVH是客户对车辆的反馈（包括触觉[felt]和听觉[heard]）。尽管声音可以解释为嘎嘎声，吱吱声或刺耳的声音，但触觉响应可能是座椅振动或方向盘上的嗡嗡声。该反馈是由部件摩擦，振动或旋转产生的。NVH响应可以通过多种方式进行分类：动力总成NVH、道路噪声、风噪声、组件噪声以及吱吱声和嘎嘎声。请注意，NVH质量有好有坏。NVH工程师致力于消除不良的NVH或将“不良的NVH”更改为良好（即排气音）。

汽车电子：汽车电子是汽车工程中越来越重要的方面。现代车辆采用了数十种电子系统。这些系统负责操作控制，例如节气门，制动和转向控制；以及许多舒适和便利系统，例如HVAC、信息娱乐和照明系统。没有电子控制装置，汽车就不可能满足现代安全性和燃油经济性的要求。

性能：性能是车辆在各种条件下的性能的可测量和可测试的值。在各种各样的任务中都可以考虑性能，但是它通常与汽车可以加速的速度（例如，站立起步的1/4英里经过的时间，0-60英里/小时等），最高速度，短暂和快速相关。汽车可以在设定速度（例如70-0 mph）下完全停止，汽车可以在不失去抓地力的情况下产生多少重力，记录的单圈时间，转弯速度，制动衰减等。性能也可以反映出在恶劣天气（雪、冰、雨）中的控制量。

换档质量：换档质量是驾驶员对车辆的自动变速器换挡事件的感知。这受动力总成（发动机、变速箱）和车辆（动力传动系统、悬架、发动机和动力总成支架等）的影响。换档感觉既是车辆的触觉（感觉）响应、也是声音（听觉）响应。换档质量在各种事件中都会经历：变速箱换档感觉为加速时的升档（1-2）或通过时的降档操作（4-2）。还会评估车辆的换档接合，例如在驻车档至倒档等中。

耐久性/ 腐蚀工程：耐久性和腐蚀工程是对车辆使用寿命的评估测试。测试包括里程累积，严苛的驾驶条件和腐蚀性盐浴。

驾驶：驾驶是车辆的一般行驶条件下的反应。冷启动和停转，RPM下降，怠速响应，启动犹豫和绊倒以及性能水平。

成本：车辆程序的成本通常分为对车辆可变成本，与开发车辆相关的前期工具和固定成本的影响。还存在与减少保修和营销有关的费用。

程序时间安排：在某种程度上，程序是根据市场以及装配厂的生产进度安排时间的。设计中的任何新零件都必须支持模型的开发和制造进度。

组装可行性：容易设计难以组装的模块，这会导致单元损坏或公差差。熟练的产品开发工程师与组装/制造工程师合作，从而使最终的设计易于制造和组装，且成本低廉，并提供适当的功能和外观。

质量管理：质量控制是生产过程中的重要因素，因为需要高质量才能满足客户要求并避免昂贵的召回活动。生产过程中涉及的组件的复杂性要求结合不同的工具和技术来进行质量控制。因此，由世界xxx的制造商和贸易组织组成的国际汽车工作组（IATF）制定了标准ISO / TS 16949。该标准定义了设计，开发，生产以及相关的安装和服务要求。此外，它结合了ISO 9001的原则以及各种地区和国家汽车标准的各个方面，例如AVSQ（意大利）、EAQF（法国）、VDA6（德国）和QS-9000（美国）。为了进一步减少与汽车电子电气系统产品故障和责任索赔相关的风险，采用了符合ISO / IEC 17025 的质量控制功能安全性。

自1950年代以来，全面的业务方法全面质量管理（TQM）有助于不断改善汽车产品和零部件的生产过程。实施TQM的一些公司包括福特汽车公司，摩托罗拉和丰田汽车公司。

开发工程师负责协调汽车制造商，政府法规和购买产品的客户规定的完整汽车（公共汽车、汽车、卡车、货车、SUV、摩托车等）的工程属性的交付。

就像系统工程师一样，开发工程师也关注整个汽车中所有系统的相互作用。尽管汽车中有多个组件和系统必须按设计运行，但它们也必须与整个汽车协调工作。例如，制动系统的主要功能是为汽车提供制动功能。与此同时，它还必须提供可接受的水平：踏板感觉（海绵状、僵硬），制动系统“噪音”（尖叫、颤抖等）以及与ABS的相互作用（防抱死制动系统）

开发工程师工作的另一个方面是权衡过程，需要以一定的可接受水平交付所有汽车属性。这方面的一个例子是发动机性能和燃油经济性之间的权衡。尽管一些客户希望通过其发动机获得xxx功率，但仍要求汽车提供可接受的燃油经济性。从发动机的角度来看，这些是相反的要求。发动机性能正在寻求xxx排量（更大的动力），而燃油经济性正在寻找更小排量的发动机（例如：1.4升vs. 5.4升）。但是，发动机尺寸并不是影响燃油经济性和汽车性能的xxx因素。不同的价值发挥作用。

涉及权衡的其他属性包括：汽车重量、空气阻力、变速箱、排放控制装置、操纵/抓地力、行驶质量和轮胎。

开发工程师还负责组织汽车级别的测试，验证和认证。组件和系统由产品工程师单独设计和测试。最终评估将在汽车级别进行，以评估系统之间的交互作用。例如，音频系统（收音机）需要在汽车级别进行评估。与其他电子组件的相互作用会引起干扰。系统的散热和人体工程学的控件位置需要进行评估。声音在所有座位上质量需要在可接受的水平来提供。

制造工程师负责确保汽车零部件或整车的正确生产。开发工程师负责车辆的功能，而制造工程师负责安全有效地生产车辆。这组工程师由过程工程师、物流协调员、工具工程师、机器人工程师和组装计划人员组成。

在汽车工业中，制造商在汽车零部件的开发阶段扮演着更大的角色，以确保产品易于制造。可制造性设计在汽车界是确保无论设计是至关重要的发展研究和发展阶段的汽车设计。设计一旦确定，制造工程师就会接管。他们设计制造汽车零部件或车辆所必需的机械和工具，并建立如何批量生产产品的方法。它是制造工程师的工作，提高效率的的汽修厂并实施精益生产技术，如六西格玛和Kaizen。

其他汽车工程师包括以下人员：

• 空气动力学工程师经常会向造型工作室提供指导，以使他们设计的形状既具有空气动力学特性又具有吸引力。
• 车身工程师还将让工作室知道为他们的设计制作面板是否可行。
• 变更控制工程师确保组织，管理和实施所有发生的设计和制造变更。
• NVH工程师执行声音和振动测试，以防止车辆行驶时大声的机舱噪音，可检测到的振动和/或改善声音质量。

研究表明，现代汽车价值的很大一部分来自智能系统，这些代表了当前大多数汽车创新。为了促进这一点，现代汽车工程过程必须处理机电一体化的日益增加的使用。智能系统的配置和性能优化、系统集成、控制、组件、子系统和系统级验证必须成为标准车辆工程流程的内在部分，就像结构，振动声学和运动学设计一样。这需要通常高度仿真驱动的车辆开发过程。

有效处理固有的多物理场和包括智能系统在内的控制系统开发的一种方法是采用V模型系统开发的一种方法，已在汽车行业广泛使用了20年或更长时间。在这种V方法中，系统级别的需求通过子系统向下传播到V，再到组件设计，并且在集成级别不断提高的情况下验证了系统性能。机电系统的工程需要应用两个相互连接的“ V周期”：一个侧重于多物理场系统工程（例如电动转向系统的机械和电气组件，包括传感器和致动器）；另一类则集中在控制工程，控制逻辑，软件以及控制硬件和嵌入式软件的实现上。

另一种方法称为预测工程分析，将V方法提高到一个新水平。它使产品交付后继续设计。这对于开发内置的预测功能以及创建即使在实际使用数据的基础上也可以在使用时进行优化的车辆来说非常重要。这种方法基于创建Digital Twin的过程，Digital Twin是保持同步的真实产品的副本。制造商试图通过实施一套开发策略和工具来实现这一目标。关键在于1D系统仿真，3D CAE的紧密结合和物理测试，以在仿真过程中获得更多真实感。结合智能报告和数据分析，可以更好地了解车辆的使用情况。通过跨整个产品生命周期的强大数据管理结构来支持这一点，他们弥合了设计，制造和产品使用之间的鸿沟。