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1、第一章绪论,第一节 现代汽车技术及其发展 第二节 现代汽车技术的应用 第三节 车用发动机技术,第一节 现代汽车技术及其发展,一、现代汽车技术的主要内容 二、汽车电子控制技术的发展 三、推动与影响汽车技术发展的主要因素 四、汽车技术发展的趋势及特点,一、现代汽车技术的主要内容 (一）汽车电子控制技术 (二）新型能源动力汽车技术 (三)新材料、新技术、新工艺,随着科学技术的进步和计算机、新型材料、新工艺、新能源等技术在汽车上的应用,当今的汽车已演变成为一种精美绝伦的高科技产品。与传统汽车技术相比,现代汽车技术主要包括以计算机为核心的电子控制技术;以质轻、高强度为代表的新材料技术;应用现代设计理论和
2、设计方法,以CAD(计算机辅助设计)为核心的整车及零部件新设计;融合当代制造技术的汽车制造新工艺;以减少石油燃料消耗、降低大气环境污染为目的的新型能源动力汽车技术。,汽车电子化的程度越来越高,特别是集成电路、微机控制技术出现以后,在扩展电子系统各部分功能的同时,减少了电子装置的体积和质量,并推动了传感器、执行机构、显示装置及控制技术的发展。 改变了汽车工业的面貌,使汽车的结构和性能焕然一新。 汽车的动力性、燃油经济性、安全可靠性、乘座舒适性以及废气排放和噪声控制等方面都得到了显著的改善和提高。,(一）汽车电子控制技术 1.发动机的电子控制 柴油机:主要有各种喷射系统的燃油喷射量、燃油喷射时机以
3、及高压共轨喷射、进气节流和电热塞的电流等的控制。 汽油机：燃油喷射控制、点火控制、怠速控制、排放控制、进气及增压控制、稀薄燃烧及缸内直喷控制。此外,还有电动燃油泵、发电机输出、冷却风扇、发动机排量、节气门正时控制及系统自我诊断等功能。,微机将会在现代汽车上承担更重要的任务。如控制燃烧室的容积和形状,控制压缩比,检测汽车零件逐渐增加的机械磨损等。目前在控制汽车尾气排放和自诊断功能方面,发展更快。,2.底盘的电子控制 底盘电子控制的主要目的是提高驾驶的轻便性、行驶的稳定性、安全性和司乘人员的舒适性。控制内容包括汽车运行中3个基本特征,即行驶、转弯和停车。 目前主要有:自动变速器控制、悬挂系统控制、
4、动力转向控制、四轮转向控制、巡航控制、制动防抱死控制、驱动防滑控制、轮胎压力的监测。,3.车身的电子控制 主要是为司乘人员提供更为安全、更为方便和更为舒适的环境,并能够提高整车的市场竞争力。 主要有:安全气囊控制、安全带控制、防撞系统控制、灯光控制、门锁控制、防盗系统控制、自动空调控制、自动座椅控制、音响及音像系统控制。,4.信息与通讯系统及其控制 让司乘人员更多更快地获取有关汽车各方面的信息；同时通过与车外通讯实现社会联结,以获取各种信息资料。 主要有:数字化仪表(是集感觉、识别、情况分析、信息库和控制等各种功能于一体的综合信息系统)、汽车定位导航系统(GPS)、移动电话系统等。,(二)新型
5、能源动力汽车技术 新型能源,是相对于汽车使用的汽油和柴油传统能源而言的。 目前研究应用于汽车动力的新型能源主要有：各种代用燃料、天然气和液化石油气、太阳能以及燃料电池等。 由此形成了代用燃料汽车、天然气汽车、液化石油气汽车、太阳能汽车、燃料电池汽车及其他各种电动汽车和混合动力汽车。,新型能源动力汽车技术的内容涉及面极广,既包括能作为汽车动力能源的新型能源资源及其获取技术,也包括使用新型能源动力机械的开发技术,还包括与应用新型能源动力相匹配的汽车开发与控制技术。 开发新型能源动力汽车的目的是为了减少能源消耗乃至最终取代有限的石油燃料,减少并最终消除汽车对大气环境的污染。,二、汽车电子控制技术的发
6、展 电子技术的飞速发展和汽车相关法规(节能、安全、排放等)的建立是汽车电子控制技术形成与发展的两大主要因素。 汽车电子控制技术形成和发展过程可分为3个阶段。,第一阶段:电子装置代替某些机械部件。 20世纪50年代初期,汽车上装用了电子管收音机。 1955年后,晶体管收音机也成了汽车的主要器件。 1960年,克莱斯勒公司和日产公司率先采用交流发电机。 1960年,通用汽车公司开始采用IC电子调节器,并于l967年以后在所有车中都换用IC电子调节器。 1973年,通用汽车公司开始采用IC电子点火装置。 1974年起,通用公司开始装备加大火花塞电极间隙、增强点火能量的高能点火系统,并且力图将分电器、
7、点火线圈和电子控制电路制成一体。,第二阶段:电子装置被应用于某些机械装置无法解决的复杂控制系统。 1976年,克莱斯勒公司首先创立了由模拟计算机对发动机点火时刻进行控制的控制系统。 1977年,通用汽车公司开始采用数字点火时刻控制系统,称为迈塞(MISAR)系统。 同年,美国福特汽车公司开发了能同时控制点火时刻、排气再循环和二次空气喷射的发动机电子控制系统。,日本、欧州一些国家也相继开发了自已的汽车发动机电子控制系统。 1967年波许(Bosch)公司研制成功电子控制燃油喷射系统。,第三阶段:电子装置成为汽车设计中必不可少的装置。 汽车电子控制装置开发最早、最主要部分是从发动机控制开始的,而发
8、动机的电子控制技术又首先是从控制点火时刻开始的。它从单一的控制点火时刻或控制燃油喷射空燃比开始,逐步扩展到控制发动机怠速转速、排放、涡轮增压等多项内容的发动机综合控制系统,后来称为发动机集中控制系统。,国产汽车电子控制技术的开发和应用相对较晚。20世纪90年代初期,只有一汽的奥迪、北汽的切诺基汽车上开始采用电子控制燃油喷射发动机,而且基本上是对国外生产的部件进行组装。在汽车电子控制技术上,与国外的先进汽车生产厂差距较大。,国家要求在从2000年开始,新生产的轿车都要采用电子控制燃油喷射发动机和三元催化净化装置。目前已基本实现。 其他电子控制装置,如防抱死制动系统、安全气囊、电控自动变速器等,也
9、在陆续安装在国产轿车上。,三、 推动与影响汽车技术发展的主要因素 制定发展汽车产品的规划以及从事汽车的具体设计工作时,首先要了解推动与影响汽车技术发展的主要因素,掌握汽车新技术的现状及发展趋势,然后根据对目标市场的调研结果,考虑选型问题。 现代汽车的优良品质首先体现在外部造型、车身设计、内部总成构成及新技术含量上。,汽车工业是国家的支柱产业,汽车又是与每个人都有关系的产品。 汽车工业能否成为国民经济的支柱产业的关键在于:能否形成自主开发产品的体系以及能否成为具有较高新技术含量的产品。,推动与影响汽车技术发展的主要因素 1.社会环境的发展 生产和使用汽车需要利用社会资源,而生产出的汽车既要为社会
10、服务，又要影响社会环境。 资源与环境必然存在若干推动或制约汽车技术发展的因素。,推动与影响汽车技术发展的主要因素 1.社会环境的发展 1)世界资源及环保的形势 目前绝大多数汽车仍然使用液体燃料,世界石油储量终究有限,使用液体燃料又难以完全消除有害排放物,而且世界各地区、各国的石油供需情况又很不平衡。 今后和过去一样,世界资源及环保形势的变化必然推动汽车技术的发展,节能和消除对环境的危害是汽车技术发展的永恒主题。,水是世界另一重要资源,有些地区的水荒日益严重,针对水资深严重缺乏的地区,发展风冷或油冷发动机是必然的。,推动与影响汽车技术发展的主要因素 1.社会环境的发展 2)国际政治经济形势的变化
11、 国际政治、经济形势的变化难以预测。但有些趋势则比较明显: 例如地区内的国家加强合作,如欧洲联盟、非洲国家的联合。 发达国家和发展中国家在经济、科技等方面的差距仍然很大,一时难以消除。,产业及商业的国际化。 汽车工业的国际化过程正在加快。 各大汽车工业国更加谋求国外市场,市场的竞争更趋剧烈等。 这些特点也必然影响汽车技术的发展。,推动与影响汽车技术发展的主要因素 1.社会环境的发展 3)社会的发展与汽车功能的变化 社会在不断的发展,经济发展更迅速,知识及信息积累、更新的速度更快,人们生活的节拍也因此加快。 车流量大,交通拥挤,在汽车上停留的时间加长,因此要求在汽车上能有较好的娱乐消遣、通迅联络
12、以及收集信息的设备。 生活水平的提高必然导致对生活质量追求的变化。,4)汽车技术与环境的协调 汽车作为重要的交通运输工具, 已成为人们不可缺少的消费品。 但是随着汽车保有量的增加,汽车也给人类带来了污染环境、噪声增强、交通拥挤堵塞、缺少停车场及频繁的车祸等弊病。人们已经不能随心所欲的发展汽车技术,而必须要考虑与环境协调,要从整个社会的安全、洁净及福利出发,去开发汽车的新技术。,2.基础学科的研究 与汽车有关的学科很多,研究领域则更多。这些学科及领域不断地有新的成就及理论被应用到汽车工业中,基础学科研究的进展必然推动汽车新技术发展,甚至改变其发展方向。,1)生命机械学 研究人体功能与运动中的汽车
13、的相互关系及影响。 使用脑波图像,研究驾驶员在驾驶汽车时大脑器官的变化。 对人们正常状态及打瞌睡时的视觉进行仿真。,研究乘座舒适与不舒适程度对人体器官功能的影响,对形成疲劳现象的影响。 研究老年人大脑、视觉及四肢对周围环境变化时的反应灵敏度等。 对上述研究的因素、现象及后果等进行定量或定性的分析,为设计汽车及考虑安全措施时提供依据。,2)车祸学 从分析研究汽车、人员、道路及交通管理相互间关系及作用着手,研究车祸的类型、引起车祸的原因、经历的过程及产生的后果。 研究汽车相撞后极短的时间内发生的现象,对乘客的影响等。 汽车工程技术人员与创伤学专家一起,研究车祸中人体受伤的经过。造成人体损伤的机理,
14、例如研究撞车时安全带的腹带压迫内腔的危险等。,3)仿生学 研究触觉灵敏、对周围环境变化反应快的昆虫及动物的感觉器官,分析其生理现象。考虑在车辆行驶及交通管理方面,能否模仿这一类触觉灵敏的动物,采用双向信息系统等安全的措施。又如研究闪闪发光的蝴蝶翅膀的显微结构及发光的原理,研究能否以此作为开发光学功能材料的基础等。,4)量子化学材料科学 研究材料及用于改善燃烧及排气净化的催化剂是发展汽车新技术的一个重要方面。例如利用计算机进行材料及化合物的研究和设计,通过量子化学的计算,分析分子的电子状态,研究形成新型材料及催化剂的途径等。,四、汽车技术发展的趋势及特点 1.汽车技术的发展趋势 (1)向效率更高
15、、排气更清洁甚至无污染的汽车发展。如发展气体燃料汽车、清洁代用燃料汽车、混合动力汽车、电动汽车、氢能汽车、太阳能汽车等。 上述各种汽车技术难度不一样,其中有的已有商品或者能够较早成为商品。在较长时间内,希望汽车能适应多种燃料,并有多种新能源汽车同时存在,而后12种将占据主导地位。,(2)开发新的能量转换系统及动力装置。如性能更好的增压、中冷直喷柴油机,隔热柴油机,车用燃气透平,燃料电池及飞轮电池等。,(3)汽车的电子化程度更高,并实行集中控制。未来的汽车可能从过去以机械装置为主、电子设备为辅的状态,转变成以集成电路、电子模块为主,机械装置为辅的电子化汽车。,(4)采用多种安全措施,实行自动的集
16、中控制,电脑辅助驾驶,使汽车向安全型及智能型发展。同时使用先进的通讯、导航系统,最大限度地避免车祸。汽车在各种道路上行驶时,都能使乘员感到舒适、安全、顺利及驾驶的乐趣。,(5)进一步从结构合理化、采用新型材料等方面减轻车身重量。家用轿车的功能将多用化。内饰将居室化,显示舒适、温馨、更方便的特点。 (6)汽车各总成及零部件也都将围绕上述总的发展趋势向前发展,在结构、作用原理及功能方面都会有新的发展。汽车也将更多地采用轻质的、可以回收的、对环境无害的新型材料(欧盟标准规定85%的汽车部件必须由可回收材料制造，2015年提高到95%)。,2.汽车新技术发展的特点 (1)汽车技术的发展仍然围绕着节能、环境保护及安全方面的主要要求进行,当然还要考虑驾驶方便、舒适性、多种功能、个性化等方面的需要。,(2)向机电一体化、电子化及集中控制方面发展。 在发动机方面不仅是供油系统电子控制,而且进、排气系统、冷却及增压系统等都在实现电子控制、集中管理。汽车的转向、驱动、悬架及制动等方面也都向集中控制方面发展。这样可以使各系统尽量共同利用所需的传感器、压力源、电源及控制器等,以便降低汽车质量及制造成本
