汽车上有哪些看起来理所应当，背后却隐藏了很多复杂工艺的技术？
汽车上有哪些看起来理所应当，背后却隐藏了很多复杂工艺的技术？
汽车，作为现代工业的结晶，其制造工艺之复杂远超常人想象。从发动机燃烧技术到车身油漆工艺，从环境适应性设计到安全冗余系统，每一个细节都凝聚着工程师们的智慧与汗水。本文将从系统复杂程度、环境复杂程度、使用场景的不可预测程度、可靠性要求和安全性要求五个维度，为您揭示汽车制造背后那些看似理所当然却实则充满挑战的技术细节。
系统复杂程度：这是一个小宇宙
汽车作为一个高度集成系统，包含了无数的子系统。如动力系统、悬挂系统、刹车系统、电气系统等。每个子系统又包含了大量的零部件或总成，这些系统需要相互协作，才能让汽车正常运行。汽车上的零件数是以数千个甚至上万个计的。一环套一环的这个小宇宙的层数不比俄罗斯套娃少。
以发动机的燃烧为例。为了达到高效能、低排放和高性能的目标，光烧汽油就有很多讲究：如多阶段燃烧、高压燃油喷射、涡轮增压等。但难就难在造车是一个极其复杂系统的工程。还是要说燃烧的事儿，要综合考虑车辆各个性能的平衡。油耗好了动力可能就不好了、燃烧平顺了可能爆发力弱了、热效率上去了但是响应下来了。这里面的工艺、调教、设计改良所需要考虑的事情不要太多。甚至经常会引发不同领域工程师的激烈争论，但偏偏大家都是为了把这台车造好。
环境复杂程度：春夏秋冬、山川湖海、高原洼地
汽车会遇到各种各样的复杂的恶劣的环境，拿我们的壮丽山河来举例子，其实我们这片热土本身就是地球的缩影。高温、低温、高湿、低气压等这些我们的土地上都有。从西藏高原的雪山冰川到南方热带的丛林沼泽、从青海的草原湖泊到云南的高山峡谷，从陕西的黄土高原到福建的红色山丘。有些地方是平原，有些地方是山峦起伏，有些地方是沙漠戈壁。不同地方的气候也大不相同，有些地方干燥少雨，有些地方潮湿多雨，还有些地方四季分明，有些地方则温暖如春。
去到这些不同的地方，汽车的性能可能允许出现一些偏差，但是不允许出现功能失效。这些环境因素对汽车零部件的性能、耐久性、抗腐蚀性等都提出了极高的要求。拿车身油漆来举个例子：膜厚怎么控制才能承受砂石的冲击又能控制成本、控干怎么控制才能调出合适的硬度和耐久性、预处理怎么做才能通同时确保附着性和耐腐蚀性。调个漆，上个色，能熬白不少青丝。这还是为了确保某个环境中的某个部件一个例子，汽车上的成千上万个零件。每一个都需要做这些环境适应性的设计验证。
在整车验证的过程中，有一群被称为“候鸟工程师”的人。他们偏偏挑最热的时候去吐鲁番、最冷的时候去黑河漠河。为的是在最极限的环境下，对车辆的性能做摸底。谢谢他们：为我们验证出了，最具综合环境适应能力的汽车。
使用场景的不可预测程度：做最坏的打算
汽车会卖给各种各样的人群。有极度的驾驶爱好者，有专业的司机，有为了接送小孩不得以考的驾照，也有绝大多数普普通通的使用者。不同的人群，对汽车这个复杂的工业机器的认知是很不同的，超大基数超庞杂的用户群体，带来的是：对汽车是使用方式往往会超出造车工程师想象力的天花板。
举些不完全例子吧：
- 高速行驶时故意熄火：有些车主可能会在高速行驶时熄火，企图省油或是为了寻求刺激。但不知道可能导致刹车、转向等安全系统失效，从而引发严重事故。
- 滥用电子辅助驾驶功能：有些车主过度依赖自动驾驶、自动泊车等辅助功能，导致对实际驾驶技能的忽视。但不知道这些辅助系统是辅助，驾驶者才是这台车的掌控者。
- 在行驶过程中分心操作车载娱乐系统：车主在行驶过程中玩手机、观看视频或与乘客聊天。容易分散注意力，增加行车风险。
- 非法改装车辆：部分车主为了追求个性化和性能提升，对车辆进行非法改装。却不知道单项的极端改装可能导致车辆的性能失衡。
拿第一条高速行驶故意熄火的滥用举例。既然有人会这么做，而且涉及到安全，那么主机厂就必须得考虑背后的兜底方案了。复杂就复杂在这里。如：
- 电子稳定程序（ESP）：在车辆失去动力的情况下，电子稳定程序可以通过监测车辆的行驶状态并自动调整刹车，帮助驾驶员保持车辆稳定。
- 动力切断保护：部分车型在高速行驶时，如果检测到驾驶员尝试关闭发动机，会自动阻止熄火操作，保证车辆行驶安全。
- 警示系统：车辆可能会通过警告灯或音响提示，提醒驾驶员熄火行为的危险性，督促驾驶员纠正不当行为。
- 自动刹车辅助系统：部分车辆配备自动刹车辅助系统，当车辆检测到前方有障碍物时，系统会自动应用刹车，避免或减轻碰撞。
作为主机厂能做的只能是不断积累市场的反馈，对于安全等影响大的项目逐渐放进后续车型的开发防错清单中。有时候在做一些模拟用户滥用方式验证的时候，会怀疑人生。真有人这样子使用汽车，吗？
可靠性要求：大家好才是真的好
汽车要求具有高度的可靠性，以确保在长时间、高强度使用的情况下，不出现故障。所以，汽车零部件的设计和制造过程都要进行严格的质量控制。像发动机零部件的加工精度、材料选择和表面处理等方面，都需要遵循严格的标准。其实这里单加工精度的稳定度已经卡掉了很多供应商了。
但更难的是在主机厂这边，这么些成千上万个零件，在这么复杂的环境条件下，在这么统合的系统内，在这么无法预测的使用工况下。如何做到寿命上的基本一致？
为什么要基本一致？因为汽车的可靠性简单粗暴的说的话：
- 有水桶效应。某几个元件换了，车就不能开了。
- 却没有长板作用，单几个零件的寿命特别长的并没有用，反而额外增加了成本。
换句话说，理想的话：可靠性上要做到大家一起好，一起挂
但现实是骨感的啊，车这玩意儿太复杂了
材料和制造工艺的差异：汽车由许多不同的材料制成，如金属、塑料、橡胶等，这些材料的耐用性和磨损速度各不相同。制造工艺的差异也会影响零件的质量和使用寿命。
工作环境和负载不同：汽车零件在运行过程中承受的工作环境和负载各不相同。例如，发动机零件需要在高温高压的环境下工作，而悬挂系统则需要承受来自地面的冲击。这些不同的工作环境和负载会导致零件磨损和老化速度不一致。
驾驶习惯和使用条件：频繁地急加速、急刹车、高速行驶等驾驶行为可能会加速某些零件的磨损。道路状况、气候条件和车辆保养状况等因素也会对零件寿命产生影响。
生产和质量控制：汽车制造商在生产过程中可能会遇到材料、工艺或质量控制方面的问题，导致某些零件的质量和寿命与设计值不符。
真要做到大家一起好，一去挂，可能真要几十年以上的造车历史。
安全性要求：需要极高的冗余
虽然放在了最后，却是最重要的部分。汽车的保有量太大了，而且目测在可见的未来都是人类最为主要的交通工具，没有之一。无论是对车内人的保护、对车外人的保护、对公共设施的保护，汽车都必须具备非常高安全性。
关键还得有一层保护失效以后的冗余。
举几个安全冗余的工程考虑的例子：
- 刹车系统：汽车的刹车系统通常采用双回路设计，这意味着刹车系统分为两个独立的回路。如果一个回路出现故障，另一个回路仍然可以提供一定程度的制动能力，从而确保汽车在紧急情况下仍能够减速或停车。
- 双电池系统：一些汽车采用双电池系统，以防止在行驶过程中出现电力故障。当主电池发生故障时，备用电池可以提供足够的电力来维持关键系统的运行，确保汽车安全行驶。
- 电子助力转向：部分EPS系统设计中会包含备用电源或电容器，以确保在主电源出现问题时，系统仍能维持短时间的正常运行。这可以为驾驶员争取到更多的应对时间，降低发生事故的风险。实在不行还有机械转向来兜底。
看到这些，以后一脚刹车下去是不是更安心一点了啊。其实主机厂们为了安全，也是操碎了心的。
最后
得益于现代工业的充分分工，让专业的人做专业的事。得益于汽车行业不断地进化：从福特的T型车、到丰田的TPS、到Tesla的各种制造方式变革。让车变得越来越好的同时，却成本越来越低。到现在可以用很低的购入门槛，就买到一台“浑身解数、浑身铁打、相对安全的”的汽车。夸张点。汽车是人类文明史上一朵璀璨的花。