汽车电子技术和燃油效率的历史

从石器时代到福特 T 型车：交通运输的革命

在近 340 万年的时间里，最先进的工具都是由石头制成的。直到公元前 3000 年，我们的工具才开始向青铜等合金材料发展，且制造更有效的工具（如车轮）的能力也不断增强。早在公元前 1300 年，青铜就迅速被钢铁所取代，让这些工具变得更加坚韧牢固。从此人们得以走得更远、更快。到了中世纪时期，金属工具、机器、武器和车辆几乎彻底改变了生活的面貌。中世纪 1,000 年间取得的进步比之前 340 万年来得更加剧烈。

仅仅几百年后，在工业革命期间，制造工艺就使大规模生产成为可能。随着大规模生产的到来，工具和机器的效率又有了指数级的飞跃。设计公差的概念——所制造产品的尺寸或形状变化的极限——成为制造的关键所在，而机加工技术使部件可大规模互换。批量化生产使自行车和汽车走进千家万户。完成长短途旅行的能力首次意味着世界变得越来越小——或者至少给我们带来越变越小的感觉。

但是在 T 型车亮相后的近半个世纪里，汽车并没有发生什么巨大的变化。汽车虽然变得越来越大，速度越来越快，但在 1908 年彻底改变世界的效率和创新技术却仍然停滞不前。从石器时代到 20 世纪初，工具效率的指数级增长似乎戛然而止。

汽车燃油效率标准：汽车效率的诞生

在 T 型车上市后的半个世纪里，随着对更大功率汽车的需求增加，美国的燃油效率实际上变得更差了。直到 1975 年美国国会颁布了公司平均燃料经济性 (CAFE) 法规，“效率”和“汽车”才开始出现在同一个句子里。在 20 世纪 60 年代和 70 年代早期著名的美国“肌肉车”时代之后，汽车面临着新的挑战——它们必须变得更好，而不仅仅是更快。

美国汽车制造商必须改变汽车的工作方式，无论车内还是车外。到 1980 年，电子和计算机技术拯救了汽车，准备冲击汽车工业的核心。电子技术迅速加入化学和机械的队伍，开启下一次交通革命。

节油汽车：电子化油器及其他

虽然在 20 世纪 70 年代之前，电子器件就已经出现在汽车上，但工程师们大多用于帮助打造更强大的系统，并为车辆提供装饰。但到了 20 世纪 90 年代末的美国，无论是豪华超级跑车还是最廉价的汽车，效率都成为汽车行业的焦点。这种重心的转变并不意味着将动力和功率从行业核心中剥离出来；相反，工程师们专注的焦点是打造事半功倍的汽车。

到 1985 年，雪佛兰 Sprint 在高速公路上每加仑汽油可行驶 53 英里 (MPG)，在城市中每加仑汽油可行驶 44 英里，平均燃油效率是十年前的四倍。这一切的秘密就是：采用电子控制方式的化油器以及设计精密的小巧而强劲的发动机。

汽车本身并不是汽车行业中唯一接受电子化处理的东西。由于采用了新型电子控制系统，机加工和制造工艺变得越发精确，使得生产这些轻巧而强大的发动机成为可能。自工业革命以来，制造业首次以指数级的速度加速发展。整车精确的部件机加工带来了更高的热利用率和更高效的能量传送。

长期平均 MPG

美国环境保护署 (EPA) 自 1975 年以来一直跟踪汽车的平均燃油效率。在下图中，您可以看到自 CAFE 法规开始实施以来，燃料利用率和二氧化碳排放量改善了近两倍。

来源：EPA 汽车趋势报告

电子技术几乎在控制现代汽车的每个方面都起着至关重要的作用。汽车中一些最昂贵的元件变成了电子系统本身。以下是几个例子：

- 机械传感器―例如速度计―变成了电子传感器

- 化油器变成了电控燃油喷射系统

- 用户可以使用无线传感器和发射器监控轮胎压力

电动车创新

在 1975 年至 1985 年的效率热潮之后，汽车工业经历了一段类似于 T 型车至 70 年代初的停滞期。从 20 世纪 80 年代中期到 21 世纪初，汽车效率达到顶峰并略有下滑。这种停滞可能是因为新实现的技术已用于最大限度地提高功率。增加电子设备就会增加汽车的重量，因为大量的线束和新电子系统重量不轻，最终会降低平均车辆效率。然而，到 21 世纪初，一种新型汽车有望彻底改变汽车工业，这就是电动车。

电动车 (EV) 有多种配置：

- 全混合动力电动车 (FHEV)

- 插电式电动车 (PEV)

- 纯电动车 (FEV)，也称为纯电池电动车 (BEV)

当然，利用替代能源的车辆必然会减少与内燃机车辆相关的碳排放。它们还能提高每加仑的平均里程数，从而提高整个行业的效率。在过去的 15 年里，混合动力和全电动车的增长将我们带入现代，一些最有影响力的汽车公司创造的效率不断开创记录。

来源：EPA：全球 13 大汽车制造商的平均燃油效率

电子技术和燃料效率：面向未来的科技

汽车行业是有史以来效率最高的行业，并且随着以下技术的进步而不断提高效率：

- 计算机辅助空气动力学设计

- 微调引擎

- 混合技术

- 纯电动车

- 减少碳排放