《改變世界的機器一汽車科技發(fā)展》筆記第一集：汽車結(jié)構(gòu)與性能變遷一、汽車的發(fā)展與回顧〔三大問題1、汽車的萌芽直立行走的引起的變化追求速度與力量的渴望大力士〔蘇梁紇飛毛腿〔神行太保察車自輪始一輪子的發(fā)明原始的動力一人力〔奴隸便易，比馬還便宜畜力的應用一馬〔性格較溫順、易馴服、有很好的奔跑能力畜力的應用一牛、驢、騾、駝等其他自然力的嘗試一帆車其他自然力的嘗試一發(fā)條車2、汽車的誕生蒸汽機的應用一蒸汽機第一輛三輪汽車一奔馳第一輛四輪汽車一戴姆勒德國汽車一邁巴赫3、汽車的發(fā)展德國汽車一VW〔大眾德國汽車一保時捷德國汽車一BMW〔寶馬美國汽車一福特第二課：汽車之中國崛起1,過去的夢想張衡在公元2世紀創(chuàng)造指南車馬鈞在公元235年創(chuàng)造指南車祖沖之在公元477年創(chuàng)造指南車。車的鼻祖是中國的奚仲，出土最早的是秦始皇時的銅馬車模型，宋朝的雙轅大車，其他夢想，例如諸葛亮的木牛流馬，哪吒的風火輪2、近代的探索1901年匈牙利人引入奧茲莫比爾車1902直隸總督袁世凱的引進和國父孫XX發(fā)展汽車的夢想湯仲明發(fā)明了木炭汽車，張學良自主嘗試汽車生、紅外加熱再生。3、現(xiàn)代的輝煌1949年10月中央重工業(yè)部成立,1950年3月27日重工業(yè)部成立汽車工業(yè)籌備組,1951年3月，中央財經(jīng)委員會批準第一汽車創(chuàng)造廠在XX興建1956年7月13日國產(chǎn)第一輛汽車calO型4噸載貨汽車,1958年3月10日XX汽車制配2、隨著汽車系統(tǒng)的不斷復雜、對汽車性能的要求越來越高，汽車電子控制的難度也越來越大：復雜的多變量、時變和非線性系統(tǒng)以及數(shù)學模型的不精確和模型參數(shù)的變化。汽車電子控制系統(tǒng)包括動力控制、底盤控制以及動力與底盤系統(tǒng)的整車集成控制，實現(xiàn)行駛動力性、然與經(jīng)濟性、整車安全性和舒適性、控制穩(wěn)定性等車身電子控制系統(tǒng)改善乘坐舒適性、增加享受性功能等。車載電子信息系統(tǒng)在it技術上帶來安全、方便、舒適、娛樂服務相關車載電子、通訊及計算機系統(tǒng)線控技術是汽車電子控制系統(tǒng)的關鍵技術之一，更多控制自由度和控制范圍,更快、更精準的控制響應和更靈便的控制功能，沒有機械冗余的失效對保障系統(tǒng)可靠性和容錯的要求和產(chǎn)業(yè)化的成本約束。廠試制出國產(chǎn)第一批3噸2.5噸輕型載貨汽車〔躍進牌njl30;6月試制出第一輛nj230型1.5噸軍用越野汽車1958年5月5日試制成功ca71型東風牌轎車,7月試制成功ca72型紅旗牌高級轎車。1958年9月上海汽車裝配廠試制成功裝用njO5O型發(fā)動機的鳳凰牌轎車1964年12月上海汽車創(chuàng)造廠上海牌sh760型轎車投產(chǎn)。合資引進北京吉普、上海大眾、一汽大眾。資助挺進奇瑞、吉利、比亞迪等等。20XX突破200萬輛,20XX突破1000萬輛2022突破1800萬輛第三課：汽車的動力演變及未來1、蒸汽機：1712年一個名叫紐克曼的蘇格蘭鐵匠創(chuàng)造了第一臺蒸汽機,用于礦山取水，瓦特1769年制成了有分離冷凝器的單動式蒸汽機1784年，瓦特又一次改進，增加了一種自動調(diào)節(jié)蒸汽機速率的裝置，使它能合用于各種機械的運動2、無壓縮發(fā)動機：1794年羅伯特?斯特爾創(chuàng)造了一臺無壓縮發(fā)動機，這臺發(fā)動機的工作原理統(tǒng)治了近一個世紀1870年，瑞士工程師費朗索?伊薩克?里瓦茲創(chuàng)造了一臺由氫氧混合電火花點燃的內(nèi)燃機3、煤氣機：1860年,比利時工程師EtienneLenoir制成第一臺煤氣機。然后由德國工程師NikolasAugustOtto研究并開辟為具有四個行程工作循環(huán)、缸內(nèi)直接燃燒的高效內(nèi)燃機1878年,ducalclerk設計第一臺二沖程發(fā)動機1881年在英國申請了專利。1879年，卡爾?本茨獨立提出工作可靠地二沖重煤氣機。第四課：汽油機的發(fā)展1、發(fā)動機：化油器最早誕生于1892年,由美國人杜里埃發(fā)明電噴式發(fā)動機最早浮現(xiàn)于1967年，由德國保時捷公司研制的d型電子噴射裝置，隨后被用在大眾等德系轎車上。再到后來的氣道噴射發(fā)動機被廣泛運用2、柴油機：DieselRudolfChristianKarl發(fā)明了柴油機。1924年,美國的康明斯公司正式采用了泵噴油器,這一發(fā)明有效地降低了柴油機的分量真正為柴油機提供發(fā)揮舞臺的還是重型機械和裝甲車輛以及被廣泛運用于戰(zhàn)爭中3、未來的車用動力發(fā)展趨勢：主要取決于燃料，天然氣,底下天然氣儲存量與石油儲存量相當深海中藏有巨量的methanehydrate據(jù)估計其儲存量是地下石油、天然氣和媒的總和，超過137萬億桶當量石油關鍵問題是如何獲取、保存和運輸天然氣是最具發(fā)展?jié)摿Φ奶娲剂系谖逭n：賽車與轎車的空氣動力學及造型發(fā)展〔一1、賽車：賽車產(chǎn)生于古代奧運會賽跑項目大約公元前776年，古代奧運會賽馬項目大約公元前648年,古代奧運會賽戰(zhàn)車大約公元前700年法國人Albert創(chuàng)辦了第一次環(huán)法自行車賽,1894年7月22日無馬馬車的競賽。1906年法國大獎賽即為一級方程式賽車的前身1911年美國印第安納波利斯Indy500賽車。Pauljerky是賽車的代表人物，汽車流線型設計的先驅(qū),參預設計齊柏林飛艇，第一次世界大戰(zhàn)后設計了不少流線型汽車,為不少家汽車創(chuàng)造商設計，包括Chrysler,Mercedes-Ben乙Maybes,Audi,Ford等等1920-1930年賽車有大曲率的前風窗,車燈、輪罩與車身融為一體以及尾部的流線型化1922年jerky和completer進行了半個流線體的風洞試驗。挨近地面，帶有車輪的車半身，氣動阻力系數(shù)為0.15,成為實際車型的最小空氣阻力目標值。流線型化在賽車上取得了較廣泛的應用。第六課：賽車與轎車的空氣動力學及造型發(fā)展〔二1、賽車：賽車流線型的使用依然廣泛，裸露車輪產(chǎn)生的氣動阻力得到關注1954年Mercedes-Benz的fl賽車采用了覆蓋車輪的整體流線型車身1955年Mercedes300slur勒芒賽車大災難警示賽車安全的重要性1955年Mercedes-bens300SLR是流線型車身，輕量化，采用鎂合金，傳統(tǒng)的故事制動系統(tǒng)，無安全帶1950-1960年的賽車代表人物Harleyearl提出了打造概念車的想法，是率先時代的幻想家。使用扁平率更高的賽車輪胎，提高附著力，空氣動力學開辟不僅為了減小阻力,也要提供下壓力,從而提高行駛穩(wěn)定性，將航空工程中的翼型設計應用于賽車，產(chǎn)生下壓力，開始嘗試使用地面效應來增加壓力。美國式肌肉車雙門4座椅,大功率發(fā)動機，可用于直接競速1970-1980年浮現(xiàn)了公路轎車，細部最佳化，針對細節(jié)進行一系列小的修改1980-1990對賽車進行了整體最佳化1990-20XX賽車法規(guī)更加完善，整體最佳化與西部最佳化的結(jié)合，代表未來設計方向的概念車,造型體現(xiàn)品牌特征，風格化,人性化，多功能化2000至今多學科的優(yōu)化設計〔安全、節(jié)油、耐久第七課：汽車電控及電子技術發(fā)展〔一一、科技發(fā)展的三個主要驅(qū)動力：1、科技創(chuàng)新要求的電子技術市場需求的高性能、低成本、可靠性等，法律法規(guī)的節(jié)能、環(huán)保、安全、擁堵等。未來汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新超過70%將來自汽車電子技術，汽車工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)也為汽車工業(yè)技術發(fā)展乃至于技術革命帶來了全球性的機遇。汽車電子化將是應對諸多挑戰(zhàn)的關鍵核心技術，將為汽車工業(yè)發(fā)展帶來空前機遇2、自雌制技術自動控制理論和技術室提高汽車智能化程度、提升汽車整體水平和性能的關鍵技術3、信息技術汽車電子化將極大地拓展和延伸汽車的內(nèi)涵和功能,將極大地提升汽車動力性、舒適性、操控穩(wěn)定性、安全性、燃油經(jīng)濟性以及智能化程度使得安全、舒適、便捷、豪華成為了新的時尚和追求，使得汽車再也不只是運載或者代步機器，而是集交通、娛樂、辦公和通信等于一體的智能工具。第八課：汽車電控及電子技術發(fā)展〔二1、自動控制理論從形成發(fā)展至今,分為四個階段：第一階段是以上世紀40年代興起的調(diào)節(jié)原理為標志，稱為經(jīng)典控制理論階段第二階段以上世紀60年代興起的狀態(tài)空間法為標志，稱為現(xiàn)代控制理論階段第三階段則是上世紀80年代興起的智能控制理論那階段第四階段則是上世紀90年代興起的大系統(tǒng)理論階段。2、隨著汽車系統(tǒng)的不斷復雜、對汽車性能的要求越來越高，汽車電子控制的難度也越來越大：復雜的多變量、時變和非線性系統(tǒng)以及數(shù)學模型的不精確和模型參數(shù)的變化。汽車電子控制系統(tǒng)包括動力控制、底盤控制以及動力與底盤系統(tǒng)的整車集成控制，實現(xiàn)行駛動力性、然與經(jīng)濟性、整車安全性和舒適性、控制穩(wěn)定性等車身電子控制系統(tǒng)改善乘坐舒適性、增加享受性功能等。車載電子信息系統(tǒng)在it技術上帶來安全、方便、舒適、娛樂服務相關車載電子、通訊及計算機系統(tǒng)線控技術是汽車電子控制系統(tǒng)的關鍵技術之一，更多控制自由度和控制范圍,更快、更精準的控制響應和更靈便的控制功能，沒有機械冗余的失效對保障系統(tǒng)可靠性和容錯的要求和產(chǎn)業(yè)化的成本約束。第九課：汽車環(huán)境熱舒適性及其熱管理〔一L主題一：熱環(huán)境與熱舒適性。人居熱環(huán)境變革人對環(huán)境要求包括溫度、濕度、風速、做為人對環(huán)境的要求人體熱舒適是人的生理基本熱過程熱舒及人體與外界熱交換適性主要影響因素有環(huán)境變量和個體變量熱舒適性評價指標有預期平均通感pmv、不適人員比例ppd、平均輻射溫度mrt、有效溫度et和標準有效溫度sft熱環(huán)境舒適性要求的空調(diào)系統(tǒng)。2、主題二：汽車空調(diào)科技發(fā)展制熱制冷空調(diào)變革古代的以火取暖、規(guī)模制熱采暖、1902年美國人威利斯?開利設計了第一個空調(diào)系統(tǒng)汽車空調(diào)發(fā)展從單一取暖到單一冷氣到冷暖合一到制動控制到微機控制的階段中國汽車空調(diào)進步在1960-1970利用發(fā)動機冷卻水或者排出的廢棄產(chǎn)生的熱量來取暖。1980-1990由日本進口單一制冷汽車空調(diào)，裝在國產(chǎn)汽車上。1990-到現(xiàn)在已形成一批具有生產(chǎn)規(guī)模的汽車空調(diào)企業(yè)，產(chǎn)品質(zhì)量已達到世界先進水平。汽車空調(diào)系統(tǒng)基本概念和汽車空調(diào)先進技術舉例等方面詳細介紹第十課：汽車環(huán)境熱舒適性及其熱管理〔二1、汽車熱管理科技進步：汽車空調(diào)與動力溫控的基本延伸主要講了傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車到電動汽車的延伸現(xiàn)代汽車熱管理系統(tǒng)簡述主要講述基本熱系統(tǒng)群、發(fā)動機冷卻、熱舒適性與空調(diào)、空調(diào)與環(huán)境、模型集成份析和現(xiàn)代化實驗與計算機分析融合汽車熱管理發(fā)展背景由于能源問題、生態(tài)污染問題到節(jié)能、低碳經(jīng)濟與低能耗再到節(jié)能汽車、新能源汽車,汽車低能耗、高舒適性、技術提升的重要途徑,空調(diào)系統(tǒng)與動力源冷卻系統(tǒng)交織于動力艙過程，合理有效的匹配設計和協(xié)同控制問題成為設計的難題與瓶頸現(xiàn)代汽車熱管理技術發(fā)展的國外狀況,上世紀80-90年代,開始加強空調(diào)與熱管理聯(lián)合設計。計算機技術的發(fā)展，數(shù)值摹擬和仿真的工業(yè)化，提升汽車熱管理和車內(nèi)環(huán)境控制水平。汽車集成開辟，帶動零部件創(chuàng)造商的開辟能力和產(chǎn)品質(zhì)量,形成國際著名的集成型零部件產(chǎn)業(yè)國內(nèi)狀況與問題,經(jīng)驗設計為主，落后國際先進開辟水平，在交互影響的復雜問題上，缺少有效的融合設計分析和評價手段，空調(diào)過載和發(fā)動機過熱成為技術瓶頸，借鑒國外技術，依托cad/CAE工程，亟待加強計算機仿真分析與精細化設計，提升開辟技術能力未來汽車熱管理的關鍵技術、技術路線、關注發(fā)展低能耗熱管理的汽車HVAC熱負荷降低、駐車曝曬通風、HVAC區(qū)域氣流控技術、美國國家可再生能源實驗室提出第十一課車輛的智能化〔一一、研究的出發(fā)點：汽車是達摩克斯之劍，改變世界同時，也帶來交通擁堵乃至傷亡在交叉路口路段通行效率低、交通服務信息不及時、惡略自然災害頻發(fā)突變、低齡駕駛?cè)藛T比例大、道路通行環(huán)境復雜二、機器智能的發(fā)展：中國古代的機器智能西方早期機器智能。三、汽車智能發(fā)展：汽車工業(yè)和產(chǎn)品均經(jīng)歷了從純手工-機械控制到機電液集成控制乃至未來的全動驅(qū)動、聰明安全的汽車、主動安全控制提升汽車的動力學性能、彌補駕駛員操作能力的不足減輕駕駛員操作負擔、主動安全系統(tǒng)、控制發(fā)動機管理系統(tǒng)與制動系統(tǒng)，防止驅(qū)動車輪打滑、在對開路面上，車輛能順利的進行起步、在彎道急加速時,有效防止車輛的發(fā)生側(cè)滑情況。第十二課車輛的智能化〔二四、無人駕駛車輛：汽車智能化的最終目標是無人駕駛車輛、部份或者徹底采用智能/自主駕駛代替駕駛?cè)藛T操作、利用視覺、雷達等探測道路交通環(huán)境，拓寬或者彌補駕駛員的信息感知范圍,增強其行為決策可靠性,修正駕駛員失誤作出的決策，主動向駕駛員提供預警信息或者施加輔助的轉(zhuǎn)向席動/驅(qū)動控制,最終徹底代替人操作360度道路交通環(huán)境信息感知+預期行駛軌跡的合理決策+側(cè)縱向運動的自動控制提供正常駕駛信息,泊車輔助利用超聲波雷達、視覺傳感器等感知汽車周邊的障礙物或者提供周邊圖象-蜂鳴聲-后視影像-環(huán)視影像、自動泊車啟動控制轉(zhuǎn)向、驅(qū)動和制動、自適應轉(zhuǎn)向車燈使駕駛員獲得最佳可視區(qū)域、盲區(qū)信息提供。五、未來的無人駕駛車輛，車輛安全輔助駕駛--車車協(xié)同控制--車路協(xié)同控制第十三課汽車節(jié)能與排放一、汽車節(jié)能技術話題的引出。汽車燃料的能量消耗：排氣占33%、冷卻損失占29%、轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫ψ龉?8%。發(fā)動機節(jié)能技術：提供充氣效率、提高發(fā)動機的循環(huán)熱效率、汽車發(fā)動增壓技術：機械增壓、廢氣渦輪增壓、復合式增壓、可變壓縮包技術、發(fā)動機可變氣缸排量技術、電子節(jié)氣門技術二：整車節(jié)能技術：改進傳統(tǒng)系統(tǒng)、減小汽車行駛阻力、減輕汽車整備質(zhì)量、先進離合器技術代用燃料汽車：天然氣汽車、液化石油氣汽車、醇類燃料汽車、電動汽車、混合動力汽車、太陽能汽車。第十四課汽車排放控制技術一、汽車排放控制技術話題的引出。汽