第1章汽车概论

汽车新技术2019/8/16第2页主要授课内容第一章：汽车概论第二章：汽车基本构造原理第三章：现代汽车新技术第四章：汽车清洁燃料2019/8/16第3页课程要求通过本课程的学习，使学生：掌握汽车整体结构，了解各基本总成的作用、结构特点、工作原理等方面的知识；掌握国内外汽车发展的新结构、新技术，以及典型、常见汽车新技术的结构、工作原理及对汽车性能的影响；了解评价汽车性能的一些基本指标；了解汽车燃料，特别是现在汽油添加剂的现状及汽油添加剂对汽车内部燃烧的影响等。教学日志2019/8/16第4页参考书目王世荣，汽车概论，机械工业出版社史文库，现代汽车新技术，国防工业出版社2011.2第二版郭瑞莲，汽车电控系统原理与故障分析，北京工业大出版社2010.3冯渊，汽车电子控制技术,机械工业出版社,2005舒华,汽车电子控制技术,人民交通出版社,2002桌斌，车用汽油机燃料喷射与电子控制，机械工业出版社，2001钱耀义，汽车发动机电子控制系统，机械工业出版社，2000皇甫鉴，现代汽车电子技术与装置，北京理工大学出版社，19992019/8/16第5页第一章汽车概论第一节汽车的产生和演化第二节现代汽车电控技术发展第三节汽车的总体布置2019/8/16第6页第一节汽车的产生和演化汽车的定义：不同国家有不同的定义中国：由自身装备的动力装置驱动，一般具有四个或四个以上车轮，不依靠轨道或架线而在陆地行驶的车辆美国：由本身的动力驱动，装有驾驶操纵装置的在固定轨道以外的道路或自然地面上运输客、货或牵引其他车辆的车辆日本：自身装有发动机和操纵装置的不依靠轨道或架线能在路上行驶的车辆无轨电车外形类似汽车,没有轨道,使用和汽车一样的轮胎,是在道路上空安装有输电线路,车辆上部有受电弓接触输电线获取电力驱动车辆。2019/8/16第7页一、人类对汽车的探索以动力装置为线索：蒸汽机电动机内燃机以行走装置为线索：步行式雪橇式车轮式以时间为线索：1480年，维西的弹簧车1670年，牛顿的喷气式汽车1705年，纽可门的活塞往复式蒸汽机2019/8/16第8页二、早期的汽车探索蒸汽汽车：世界上最初可以载人的自备动力的车辆是蒸汽汽车世界上第一辆汽车是法国人居纽1770年制造的蒸汽汽车，现珍藏于巴黎的国家技术及机械品博物馆世界上最早投入运行的车辆是美国人古涅1825年制造的蒸汽汽车，在相距15km的格斯特夏和切罗滕哈姆间作有规律的运输服务，单程时间45min1827年，汉考克在公共汽车的侧面写上行车路线及所经过的地名2019/8/16第9页早期的几个具有代表性的车居纽蒸汽汽车水陆两用汽车早期的公共汽车滑轮车和辐条车2019/8/16第10页锅炉汽缸居纽的蒸汽汽车时间：1769年制造人：法国人居纽用途：拉炮燃料：柴禾结构：锅炉、两个汽缸、前轮驱动时速：3.6km由于锅炉、汽缸等机件的重量都加在前轮上，方向操纵困难，只行驶了1km就发生锅炉爆炸，汽车失去控制，车仰人翻，撞坏了路边房屋，车子也损坏严重2019/8/16第11页水陆两用车1805年，美国人艾文思首次制造了装蒸汽发动机的水陆两用汽车。这种水陆两用汽车是费城港当局为了疏通费城港，委托艾文思负责制造的，原来打算是制造疏浚船，不料船制成以后，发现作业场地不在海岸边，于是不得不考虑将这艘蒸汽船运送到有港口的地方。艾文思在船底装上了四个车轮，用船上的蒸汽发动机驱动。这样便把船运到了港。因此疏浚船成了水陆两用车。它也成为现代水陆两用汽车的鼻祖。2019/8/16第12页早期英国街头的公共汽车1801年，理查德·特雷威蒂克制造了英国最早的蒸汽汽车。两年后，他又制成了形状类似公共马车的蒸汽汽车。这辆公共汽车能乘坐8个人，创造了在平路上时速为9.6km/h，坡道上时速为6.4km/h的世界纪录。2019/8/16第13页人类对车辆的探索1420年，有人制造出了一种滑轮车。人坐在车内，借用人力使绳子不停地转动滑轮。车虽然走了起来，但由于人力有限，这辆车的速度就不能充分地得以发挥，比步行还要慢。1649年，德国一个钟表匠汉斯·郝丘，制造了一台发条式的汽车。但是这台发条车的速度不到1.6km/h，而且每前进230m，就必须把钢制发条卷紧一次，这个工作的强度太大了，所以发条车也没有能够得到发展。2019/8/16第14页蒸汽汽车早期的状况蒸汽汽车在当时被称为无马马车，显然对马车运输业产生了威胁，因而引起了马车业主们的反对蒸汽汽车笨重，操作不便，在车辆数增加的同时，交通事故和锅炉爆炸的事故时有发生锅炉燃烧所排出的煤灰、黑烟对沿街住户和行人造成危害，也引起市民们的不满2019/8/16第15页早期的交通状况1865年英国制定了著名的“红旗法规”红旗法规：规定蒸汽汽车必须有两人以上参加驾驶，车前方约55m处必须有人高举红旗或红灯开路，示意车马、行人避让，车速限制为郊外6.4km/h，市区3.2km/h1839年，古特夷提出的加硫橡胶1845年，汤姆逊发明了充气轮胎19世纪末，燃料由煤转为使用石油以上条件均导致车速不断提高2019/8/16第16页电动汽车最早的电动汽车：1873年英国戴维森制造的四轮卡车美国的爱迪生、福特等都对电动汽车的开发作出了很大贡献快速发展时期：19世纪90年代，1898年哥伦比亚电气公司生产了500辆电动汽车最高车速：法国的杰那茨驾驶的电动车创造了时速105km/h的最高车速2019/8/16第17页内燃机汽车登上历史舞台的必然蒸汽汽车的缺点：给水繁琐启动时间太长：起动一次21个步骤、45min安全性差公害明显电动汽车的缺点：续驶里程太短：80km/次蓄电池体积和质量太大故车内空间太小蓄电池成本太高2019/8/16第18页三、近代汽车的诞生与技术发展近代汽车的诞生：（发动机的发展）蒸汽机的缺陷促使人们寻求更好的动力装置1838年，英国人巴尼特研制了两冲程煤气机1862年，法国人罗切斯提出四冲程发动机循环理论并取得专利1876年，德国人奥托运用循环理论试制了第一台活塞与曲柄相组合，将煤气和空气混合气经压缩冲程后再点燃的往复活塞式四冲程内燃机（现代内燃机的前身）为了纪念奥托人们称这种循环为奥托循环2019/8/16第19页近代汽车汽油机诞生的条件：石油的开发使用汽油气化性好的特点奥托四冲程煤气机原理梅巴克关于汽化器（化油器）的设想近代汽车：本茨一号汽车戴姆勒一号汽车2019/8/16第20页奔驰一号汽车-----汽车诞生1885年德国人本茨研制的单杠两冲程汽油机装在一辆三轮车上，是近代车的原形特点：火花点火、水冷、后驱、前轮转向现存于慕尼黑科学博物馆2019/8/16第21页卡尔.本茨的第一辆汽车德国曼海姆专利局批准卡尔·本茨为其在1885年研制成功的三轮汽车申请的专利，这一天被后人称为现代汽车诞生日2019/8/16第22页戴姆勒一号车1886年德国人戴姆勒研制的四轮汽车也有人把1886年作为汽车诞生年这辆车被世人公认为是世界上第一辆汽油发动机驱动的四轮汽车排量：0.46L转速：650r/h车速：18km/h2019/8/16第23页汽车技术的发展和完善20世纪初的车辆：蒸汽汽车：销量最大、总体性能稳定电动汽车：电池驱动、有线电车有轨电车1882年首先出现在德国1923年，英国造出了第一辆无轨电车内燃机汽车：逐渐完善1901年，迈巴赫发明了蜂窝状的冷却水箱1917年，凯迪拉克公司研制了电起动器1929年，凯迪拉克公司研制了同步器2019/8/16第24页汽车技术的发展（续）1914年，鼓式制动器诞生1921年，美国的杜森伯格公司研制了液力助力器2019/8/16第25页汽车技术的发展（续）汽车轮胎的发展：实心木轮辐条式铁质轮胎外套实心橡胶轮充气轮胎（法国的米舍兰兄弟发明）可拆卸式车轮钢丝轮胎公路的发展：碎石和土路沥青路面1910年英国成立“公路署”负责修筑沥青公路1914年开始出现水泥公路1924年意大利首先建造了高速公路1942年德国修建了现代标准的高速公路2019/8/16第26页汽车的大量生产和销售汽车大量生产的新纪元：1901年美国人奥德尔生产和销售了425辆奥斯莫比尔牌轿车，1905年达6500辆汽车生产流水线的诞生：1913年，福特首先发明了科学设计的汽车流水生产线大大地提高了汽车的生产效率，并且很快被其他汽车厂商效仿福特T型车：从1908年到1927年生产了1500万辆，创下了当时的世界纪录2019/8/16第27页福特T型车T型车的各种零件被首次设计成统一规格，实现了总成互换，流水生产线，效率大幅度提高，成本低，价格便宜，广为流行2019/8/16第28页汽车的大量生产和销售甲壳虫：20世纪60年代德国的甲壳虫式轿车的问世使经济性家庭轿车达到一个新的销售高潮为了实现批量销售产生的汽车新技术：1927年以前汽车技术集中在经济性、可靠性和耐久性这类基本问题上，例如：前轮因转向而没有装设制动装置1905年开发的带钥匙的点火开关1911年发明了自动起动机等等2019/8/16第29页汽车的美观和舒适性发展时期车身的发展：从人们追求外形、色彩以及乘坐舒适性的角度出发，车体的整体性和刚度增强，发展过程如下：无马马车：汽车车身及马车车身福特A型车：在坐席前设一块挡风板箱型汽车：整体上是四方形，形式箱子流线型汽车：随着车速的提高，空气动力学应用到汽车车身的设计当中船型汽车：考虑到机械工程学和流体力学2019/8/16第30页福特A型车1928年福特A型车取代了风靡一时的福特T型车2019/8/16第31页环保性能发展期污染量：在美国车辆排放物占大气污染物总量的55%污染物：CO、NOx、HC、PM颗粒等排放法规：最早立法的是美国加利福尼亚州改善排放措施：曲轴箱强制通风（PCV）、废气再循环系统（EGR）、排气三元催化系统、分层燃烧系统、稀混合气燃烧系统2019/8/16第32页汽车的排放污染与控制废气再循环（EGR）系统三元催化转换器燃油蒸气排放控制（EVAP）系统曲轴箱强制通风系统2019/8/16第33页柴油机排放法规进程排放法规日趋严格：2019/8/16第34页节能、安全性的发展期节能：从降低风阻的角度出发，出现了不同类型的车身结构（鱼型、流线型）结构：日本、欧洲的小排量汽车逐步兴起其它能源：甲醇、乙醇、液化石油气等安全性措施：安全带、防抱死系统、安全气囊、可吸收能量的转向柱、可吸能的前后保险杠、安全挡风玻璃、软化仪表板安全方面的热门课题：汽车碰撞试验和设计中的人体工程学2019/8/16第35页电子技术和计算机技术的应用电子装置的应用：改善了排气污染、节约能耗、提高舒适性常见电子装置：电子燃油系统、自动变速箱、汽车电子管理系统、车载电子设备、汽车故障诊断系统等计算机的应用：汽车的设计采用CAD、CAM等，通过计算机的仿真与计算进行方案优化，使各部分构件的设计更合理，材料利用率更高，汽车进一步轻量化，性能进一步提高2019/8/16第36页节省能源保护环境安全性舒适性智能性一.汽车电子控制的必要性汽车数量的发展带来以下要求：采用电子控制技术可以根据汽车所处的实际工况相应进行实时控制。第二节现代汽车电控技术的发展2010年中国汽车产销双超1800万辆蝉联全球第一020040060080010001200140016001800200012345678910汽车产量/万辆2001200220032004200520062007200820092010/年2019/8/16第37页柴油机排放法规进程排放法规日趋严格：2019/8/16第38页减少汽车修复时间节油减少空气污染减少交通事故提高乘坐舒适性汽车电子技术应用的优点：2019/8/16第39页二.汽车电子控制技术的发展历史第一阶段：1974年以前特征：初级阶段产