改變世界機(jī)器-汽車科技發(fā)展

改變世界的機(jī)器2/3/20231學(xué)習(xí)內(nèi)容第一講：汽車之發(fā)展回顧第二講：汽車之中國崛起第三講：汽車動力的演變與未來第四講：賽車與轎車的空氣動力學(xué)及造型發(fā)展第五講：汽車電控及其電子技術(shù)進(jìn)展第六講：汽車環(huán)境熱舒適性及其熱管理第七講：車輛的智能化第八講：汽車節(jié)能與排放第九講：汽車排放控制技術(shù)2/3/20232輪子的發(fā)明《淮南子說山訓(xùn)》：“圣人鑒飛蓬轉(zhuǎn)而知為車”第一講：汽車之發(fā)展回顧美索不達(dá)米亞2/3/20233輻條車輪BC2000輻條車輪：徹底改變了世界，速度達(dá)到了人力所不能達(dá)到的速度BC100車輪外面包上鐵皮，增加了車輪的耐磨性2/3/20234原始的動力-----人力秦漢時代2/3/20235畜力的應(yīng)用------馬性情比較溫順---便于馴服蹄質(zhì)堅硬，能夠在堅硬的地面上迅速奔馳有很強(qiáng)的奔跑和跳躍能力2/3/20236畜力的應(yīng)用---馬古埃及驅(qū)動機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、制動機(jī)構(gòu)2/3/20237畜力的應(yīng)用----馬羅馬戰(zhàn)車（戰(zhàn)車比賽）2/3/20238其他自然力的嘗試-------帆車西蒙·斯蒂文（荷蘭人）為莫里斯王子創(chuàng)造的一臺車2/3/20239其他自然力的嘗試----彈簧力達(dá)芬奇手稿中的一幅畫推測是一臺發(fā)條車2/3/202310詹姆斯·瓦特JamesWatt

1736-1819

蘇格蘭發(fā)明家詹姆斯·瓦特被稱為蒸汽機(jī)發(fā)明家，于1769年發(fā)明蒸汽機(jī)，是工業(yè)革命的關(guān)鍵人物。1712年一個名叫紐克曼的蘇格蘭鐵匠發(fā)明制造了第一臺蒸汽機(jī)，耗煤量大、效率低，用于礦山抽水。2/3/202311德國人發(fā)明汽車世界第一輛汽車的發(fā)明權(quán)1885年德國人卡爾?本茨將一個內(nèi)燃機(jī)和加速器安裝在一輛三輪馬車上。1886年1月29日德國曼海姆專利局批準(zhǔn)卡爾?本茨為在1885年研制成功的第一輛單缸三輪汽車申請的專利，專利證書號位37435，從而獲得了世界第一輛汽車的發(fā)明權(quán)。這一天被大多數(shù)成為現(xiàn)代汽車誕生日2/3/2023122/3/2023131886年，德國人戈特利普戴姆勒制成世界上第一輛四輪汽車1887年奔馳汽車公司成立，1890年戴姆勒公司成立，1926年奔馳和戴姆勒公司合并成為戴姆勒-奔馳公司，生產(chǎn)“梅塞德斯-奔馳”牌汽車1998年兼并美國第三大汽車公司克萊斯勒公司，成立戴姆勒-克萊斯勒公司2/3/202314美國人發(fā)展了汽車

汽車起源于歐洲，但汽車的發(fā)展卻在大洋彼岸的北美。

福特汽車公司1896年亨利?福特研制成功2缸4輪汽車，1903年福特汽車公司成立1908年福特T型車促進(jìn)大眾化汽車消費1913年，福特汽車公司最先建立流水線汽車裝配系統(tǒng)，并因此引發(fā)了世界汽車制造業(yè)的一次驚天動地的革命，促進(jìn)了汽車生產(chǎn)的規(guī)?；?/3/202315第二講、汽車之中國崛起本講介紹了近代以來汽車在中國的引入和探索，重點對建國以來中國汽車工業(yè)的發(fā)展與繁榮進(jìn)行了講述。2/3/202316汽車在中國的發(fā)展1901年，匈牙利人李恩時進(jìn)口兩輛奧茲莫比汽車到上海1902年，袁世凱從德國零時購買1898年產(chǎn)第二代奔馳轎車作為壽禮獻(xiàn)給慈禧1930年，上海出現(xiàn)從事汽車或零件銷售，汽車出租的洋行1929年，進(jìn)口車輛8781輛，1930年，汽車保有量為38484輛孫中山最早提出建立中國汽車工業(yè)，發(fā)表于1920年“建國方略”1928年，張學(xué)良是第一個組織國產(chǎn)汽車的人2/3/2023171950年1月 毛澤東主席、周恩來總理在莫斯科同前蘇聯(lián)會談，商定前蘇聯(lián)援助中國一批重點工業(yè)項目，其中包括建設(shè)一座現(xiàn)代化載貨汽車廠。1953年7月15日第一汽車制造廠動工。1956年7月13日國產(chǎn)第一輛解放牌4噸載貨汽車在第一汽車制造廠誕生。新中國汽車歷史

-1949-1960初創(chuàng)階段2/3/2023181967年4月1日

第二汽車制造廠正式破土動工，舉行開工典禮。9月工程全面開工。建設(shè)周期長達(dá)10年之久。60年代后期，為滿足重型載貨汽車需求，四川汽車制造廠和陜西汽車制造廠，以及一大批配套廠先后投入建設(shè)。到1976年，全國汽車廠家增加到66個，專用改裝車廠增加到166個

到1979年，中國汽車產(chǎn)量己達(dá)到19萬輛，形成了以載貨車和越野車為主體的汽車產(chǎn)品體系。

新中國汽車歷史

-1960-1980摸索成長階段該階段從1960年到1980年，跨越了四個“五年”計劃，以第二汽車制造廠、四川汽車制造廠和陜西汽車制造廠的建設(shè)為主線。

2/3/20231980年代初期，中國汽車工業(yè)不但產(chǎn)品數(shù)量不能滿足要求，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也以中型載貨車為主，“缺重少輕，轎車幾乎空白”1979年2月國務(wù)院批準(zhǔn)成立汽車總局，局長饒斌（兼）1981年9月國務(wù)院授權(quán)國家外國投資管理委員會批準(zhǔn)上海轎車外資合營項目建議書1982年5月

中國汽車工業(yè)公司在北京成立1984年1月15日

北京汽車制造廠與美國汽車公司（AMC）合資經(jīng)營的北京吉普汽車有限公司舉行開業(yè)儀式7月

中法合資廣州標(biāo)致汽車公司1985年3月

中國與德國合資的上海大眾汽車有限公司正式成立，9月正式開業(yè)成立1987年8月國務(wù)院北戴河會議討論發(fā)展轎車工業(yè)問題，確定一汽、二汽、上海三個轎車生產(chǎn)基地9月27日中國北方工業(yè)（集團(tuán)）總公司和德國戴姆勒.本茨公司關(guān)于重型汽車生產(chǎn)許可證轉(zhuǎn)讓合同在北京簽字。新中國汽車歷史

-1981-1999快速全面發(fā)展階段2/3/2023201990年11月

一汽和德國大眾公司15萬輛轎車合資項目在北京簽字

12月

二汽與雪鐵龍公司轎車合資項目在法國簽字1991年1月

上海大眾汽車有限公司生產(chǎn)的桑塔納轎車1990年累積國產(chǎn)化率達(dá)60.09%，整車和發(fā)動機(jī)開始出口

2月8日

中外合資企業(yè)——一汽大眾有限公司在長春成立1993年11月15日

汽車行業(yè)名列前10位的是：上海汽車工業(yè)總公司，東風(fēng)汽車公司，中國第一汽車集團(tuán)公司，北京吉普汽車有限公司，重慶汽車制造廠，江西汽車制造廠，金杯汽車股份有限公司，廣州標(biāo)致汽車公司，南京汽車制造廠，湖南汽車制造廠1998年6月中日合資廣州本田成立1998年12月上海通用別克下線新中國汽車歷史

-1981-1999快速全面發(fā)展階段到九十年代，中國汽車生產(chǎn)能力比七十年代未增長了幾乎10倍，全國汽車年產(chǎn)量1992年首次超過100萬輛。1998年汽車產(chǎn)量162．8萬輛，世界排名第10位，其中商用車生產(chǎn)112．1萬輛，世界排名第3位；轎車生產(chǎn)50．7萬輛，世界排名第14位。1992～1998年，全國生產(chǎn)汽車?yán)塾?84．7萬輛，其中轎車234．8萬輛，基本滿足了國內(nèi)快速增長的汽車需求。2/3/202321本講從蒸汽機(jī)的發(fā)明介紹動力機(jī)械在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展、在交通運輸中發(fā)揮的重要歷史作用。還介紹了煤氣機(jī)、二沖程汽油機(jī)、四沖程汽油機(jī)的誕生、基本結(jié)構(gòu)與原理，以及卡爾·本茨將汽油機(jī)應(yīng)用在車輛上的歷史貢獻(xiàn)等。第三講、汽車動力的演變與未來2/3/202322蒸汽機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用1712年一個名叫紐克曼的蘇格蘭鐵匠發(fā)明制造了第一臺蒸汽機(jī)，耗煤量大、效率低，用于礦山抽水。瓦特1796年制成了有分離冷凝器的單動式蒸汽機(jī)。比紐克曼的蒸汽機(jī)可節(jié)省75％的燃料。1782年，成功地制造了聯(lián)協(xié)式蒸汽機(jī)。1784年，瓦特對它進(jìn)行了改進(jìn)，為它增加了一種自動調(diào)節(jié)蒸汽機(jī)速率的裝置，使它能適用于各種機(jī)械的運動。從此之后，紡織業(yè)、采礦業(yè)、冶金業(yè)、造紙業(yè)、陶瓷業(yè)等工業(yè)部門，都先后采用蒸汽機(jī)作為動力了。2/3/202323法國的居紐（N.J.Cugnot）是第一個將蒸汽機(jī)裝到車上的人1770年，制作了一輛三輪蒸汽機(jī)車。這輛車全長7.23米，時速為3.5公里,是世界上第一輛蒸汽機(jī)車。1771年法國的古諾改進(jìn)了蒸汽汽車，時速可達(dá)9.5公里/小時，牽引4-5噸的貨物。蒸汽機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用2/3/202324蒸汽機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用1807年，美國人富爾把瓦特的蒸汽機(jī)裝在輪船上，從此，航運中的帆船時代結(jié)束了。2/3/2023251814年，英國人史蒂芬把瓦特的蒸汽機(jī)裝在火車上，時速58公里。陸路運輸?shù)男聲r代開始了。19世紀(jì)三、四十年代，蒸汽機(jī)在歐洲和北美被廣泛采用，這就是所謂的“蒸汽時代。蒸汽機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用1883年倫敦的蒸汽汽車2/3/202326煤氣機(jī)取代蒸汽機(jī)1858年，定居在法國巴黎的里諾發(fā)明了煤氣發(fā)動機(jī)，并于1860年申請了專利。發(fā)動機(jī)用煤氣和空氣的混合氣體取代往復(fù)式蒸汽機(jī)的蒸汽，使用電池和感應(yīng)線圈產(chǎn)生電火花，用電火花將混合氣點燃爆發(fā)。這種發(fā)動機(jī)有氣缸、活塞、連桿、飛輪等。煤氣機(jī)是內(nèi)燃機(jī)的初級產(chǎn)品2/3/202327四沖程內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)）出現(xiàn)

1867年，德國人奧托（NicolausAugustOtto）受里諾研制煤氣發(fā)動機(jī)的啟發(fā)，對煤氣發(fā)動機(jī)進(jìn)行了大量的研究，制作了一臺臥式氣壓煤氣發(fā)動機(jī)。在長期的研究過程中，奧托提出了內(nèi)燃機(jī)的四沖程理論，為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)。2/3/202328第一輛奔馳汽車誕生德國人奧姆勒和卡爾·本茨根據(jù)奧托發(fā)動機(jī)的原理，各自研制出具有現(xiàn)代意義的汽油發(fā)動機(jī)，為汽車的發(fā)展鋪平了道路。1886年誕生第一輛奔馳車?！叭啽捡Y”搭載的臥式單缸二沖程汽油發(fā)動機(jī)，最高時速16公里/每小時。2/3/202329汽油機(jī)的發(fā)展化油器式發(fā)動機(jī)化油器是在發(fā)動機(jī)工作產(chǎn)生的真空作用下，將一定比例的汽油與空氣混合的機(jī)械裝置。化油器已經(jīng)分為五部分：主供油系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、怠速系統(tǒng)、大負(fù)荷加濃系統(tǒng)（省油器）和加速系統(tǒng)。五部分的作用在于：根據(jù)發(fā)動機(jī)在不同情況下的需要，將汽油氣化，并與空氣按一定比例混合成可燃混合氣，及時適量進(jìn)入氣缸。2/3/202330汽油機(jī)的發(fā)展電噴發(fā)動機(jī)由德國保時捷公司研制的L型電子控制汽油噴射裝置它以進(jìn)氣管內(nèi)的空氣流量做參數(shù)，可以直接按照進(jìn)氣流量與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系確定進(jìn)氣量，據(jù)此噴射出相應(yīng)的汽油。這種裝置由于設(shè)計合理，工作可靠，廣泛為歐洲和日本等汽車制造公司所采用，并奠定了今天電子控制燃油噴射裝置的雛形。2/3/202331第四講、賽車與轎車的空氣動力學(xué)及造型發(fā)展本講介紹了賽車與車身造型進(jìn)展，賽車歷史，結(jié)合現(xiàn)代賽車技術(shù)，未來車身造型的發(fā)展方向；2/3/202332空氣動力學(xué)在科學(xué)的范疇里是一門艱深的度量科學(xué)。一輛汽車在行使時，會對相對靜止的空氣造成不可避免的沖擊，空氣會因此向四周流動，而躥入車底的氣流便會被暫時困于車底的各個機(jī)械部件之中，空氣會被行使中的汽車?yán)瓌樱援?dāng)一輛汽車飛馳而過之后，地上的紙張和樹葉會被卷起。此外，車底的氣流會對車頭和引擎艙內(nèi)產(chǎn)生一股浮升力，削弱車輪對地面的下壓力，影響汽車的操控表現(xiàn)。2/3/202333尾翼和擾流器、前鼻翼尾翼、擾流器和前鼻翼的誕生正是要解決氣流和浮升力的問題。我們見到過的尾翼可謂五花八門、千奇百怪。不過它們卻有著相同的特點：表面狹窄、水平面離開車身安裝。主要作用是增加下壓力。前鼻翼是賽車上非常重要的部件，有四項關(guān)鍵要求：有效導(dǎo)流，支持前定風(fēng)翼，加快更換定風(fēng)翼的速度，當(dāng)然最重要的還是在撞車時保護(hù)車手安全。

下壓力：空氣動力學(xué)上垂直方向的向下壓力總合，這些力由前鼻翼和后尾翼所產(chǎn)生。2/3/2023342/3/202335第五講、汽車電控及其電子技術(shù)進(jìn)展隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代汽車上，電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。今天的汽車已經(jīng)逐步進(jìn)入了電腦控制的時代。現(xiàn)在的電子裝置成本已占汽車整車成本的25%以上，汽車已由單純的機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展成高級的機(jī)電一體化產(chǎn)品，成為所謂的“電子汽車”。2/3/202336一、現(xiàn)代汽車電子技術(shù)應(yīng)用狀況在發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用：1．電子控制噴油裝置2．電子點火裝置2/3/2023371．電子控制噴油裝置電子噴油裝置可以自動地保證發(fā)動機(jī)始終工作在最佳狀態(tài)，使其在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)油和凈化空氣。經(jīng)過實驗并修正得到發(fā)動機(jī)最佳工況時的供油控制規(guī)律、事先把這些客觀規(guī)律編成程序存在微機(jī)的存儲器中，當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時，根據(jù)各傳感器測得的空氣流量、排氣管中含氧量、進(jìn)氣溫度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速及工作溫度等參數(shù)，按預(yù)先編好的運算程序進(jìn)行運算、然后和內(nèi)存中的最佳工況的參數(shù)進(jìn)行比較和判斷再調(diào)整供油量。2/3/2023382．電子點火裝置它由微機(jī)、傳感器及其接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等幾部分構(gòu)成。該裝置可根據(jù)傳感器送來的發(fā)動機(jī)各種參數(shù)進(jìn)行運算、判斷，然后進(jìn)行點火時刻的調(diào)節(jié)，這樣可以節(jié)約燃料，減少空氣污染。新型發(fā)動機(jī)電子控制裝置還有自適應(yīng)控制、智能控制及自診斷操作等。一般認(rèn)為，發(fā)動機(jī)電子控制裝置的節(jié)能效果在15%以上，而效果更明顯的則是在環(huán)境保護(hù)方面。

2/3/202339二、汽車電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢汽車電子技術(shù)成就汽車工業(yè)的未來，未來汽車電子技術(shù)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行突破。1．傳感器技術(shù)2．微處理機(jī)技術(shù)3．軟件新技術(shù)應(yīng)用4．智能汽車及智能交通系統(tǒng)（ITS）的研究及應(yīng)用5．多通道傳輸技術(shù)6．?dāng)?shù)據(jù)傳輸載體方面的電子新技術(shù)應(yīng)用7．汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)2/3/2023401．傳感器技術(shù)由于汽車電子控制系統(tǒng)的多樣化，使其所需要的傳感器種類和數(shù)量不斷增加。為此，研制新型、高精度、高可靠性和低成本的傳感器是十分必要的。2/3/2023412．微處理機(jī)技術(shù)微處理機(jī)的出現(xiàn)給汽車儀表帶來了革命性的變化，世界汽車工業(yè)的微處理機(jī)用量激增，由從前單一的儀器逐步發(fā)展為多用途、智能化儀表，不但可以很精確地把汽車上所有的待測量都檢測出來，分別顯示和打印需要的結(jié)果，而且還有運算、判斷、預(yù)測和引導(dǎo)等功能。2/3/2023423．軟件新技術(shù)應(yīng)用隨著汽車電子技術(shù)應(yīng)用的增加，對有關(guān)控制軟件的需求也將會增加，并可能要求進(jìn)一步計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。轎車上多通道傳輸網(wǎng)絡(luò)將大大地依賴于軟件，軟件總數(shù)的增加及其功能的提高，將能夠使計算機(jī)能完成越來越復(fù)雜的任務(wù)。2/3/2023434．智能汽車及智能交通系統(tǒng)（ITS）的研究及應(yīng)用智能交通系統(tǒng)的開發(fā)將與電子、衛(wèi)星定位等多個交叉學(xué)科相結(jié)合，它能根據(jù)駕駛員提供的目標(biāo)資料，向駕駛員提供距離最短而且能繞開車輛密度相對集中處的最佳行駛路線。它裝有電子地圖，可以顯示出前方道路、并采用衛(wèi)星導(dǎo)航。未來的某天，路上行駛的都會是由計算機(jī)控制的智能汽車。2/3/2023445．多通道傳輸技術(shù)多通道傳輸技術(shù)由試驗室將逐步進(jìn)入實用階段。采用這種技術(shù)后，使各個數(shù)據(jù)線成為一個網(wǎng)絡(luò)，以便分離汽車中心計算機(jī)的信息。微處理機(jī)可通過網(wǎng)絡(luò)接收其它單元的信號。傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間要有一個新式接口，以便與多通道傳輸系統(tǒng)相聯(lián)系。2/3/2023456．?dāng)?shù)據(jù)傳輸載體方面的電子新技術(shù)應(yīng)用汽車電子技術(shù)未來將實現(xiàn)整車控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)要求有一個龐大而復(fù)雜的信息交換與控制系統(tǒng)。由于汽車用計算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)量日益增多，采用高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)日益顯得必要。光導(dǎo)纖維可為此傳輸網(wǎng)絡(luò)提供傳輸介質(zhì)，以解決電子控制系統(tǒng)防電磁干擾的問題。2/3/2023467．汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)隨著電控器件在汽車上越來越多的應(yīng)用，車載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要。以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是很有必要的。2/3/202347第六講汽車環(huán)境熱舒適性及其熱管理本講以汽車熱環(huán)境技術(shù)為基礎(chǔ)，介紹環(huán)境熱舒適性和汽車空調(diào)熱環(huán)境問題，內(nèi)容包括熱環(huán)境舒適性、汽車空調(diào)的基本概念和構(gòu)造、汽車空調(diào)發(fā)展?fàn)顩r和先進(jìn)技術(shù)等。

2/3/202348舒適性是一個比較廣的概念,汽車車室內(nèi)環(huán)境的舒適性是指為乘員提供舒適愉快便利的乘坐環(huán)境與條件,包括良好的平順性、車內(nèi)的低噪音、適宜的空氣環(huán)境以及良好的駕駛操作性能。汽車的車室內(nèi)環(huán)境的優(yōu)劣直接影響汽車是否可以正常行駛及駕乘人員是否可以較長時間內(nèi)保持良好的精神狀態(tài);舒適安靜的乘坐環(huán)境,好的車室內(nèi)環(huán)境能使乘客和駕駛員在生理和心理上有一種“良好”的感覺。2/3/202