汽车发动机发展史seePPT课件.ppt

汽车发动机发展史 1 世界汽车发展史 自从人类发明了车轮并制造出车后 就用驯化了的马 牛拉车 马车是运输 代步和打仗最主要的工具 由于没有其他合适的动力取代马 马车时代一直延续了约3000 4000年 马车时代 2 马车时代 除了动力系统和传动系统以外 马车已具备了早期汽车的基本结构 为汽车的诞生创造了条件 随着机械化大生产和贸易的迅速扩展 马车的速度和装载重量越来越无法适应日益繁重的运输任务 人们渴望着能制造出多拉快跑的自走式车辆 3 自走式车辆的探索 自走式车辆应该以一种原动力来驱动 人们寻找自走式车辆的原动力时 最先想到的是风 因为它早已用在帆船上 1600年 荷兰的西蒙 斯蒂芬造出 风帆车 它把车轮装在帆船上 4 自走式车辆的探索 1649年 德国的钟表匠汉斯 赫丘制成一辆以钟表发条为动力的车 该车只相当于现在小孩的玩具 毫无实用价值 自走式车辆的原动力应该是一个稳定的 源源不断的动力 5 第一台实用蒸汽机 煤是最早被大量使用的能源 煤在开采过程中 坑道严重积水 地下水成了矿井和矿工的最大威胁 采用什么样的动力装置抽掉地下水 已成为煤炭工业发展必须要解决的最大问题 早期人们用煤来烧水时 发现水壶中的水烧开后 蒸汽可以将壶盖顶起来 最早的蒸汽机设想方案就是用水蒸汽推动活塞并产生动力 1712年 英国的一名铁匠托马斯 纽科门利用这一原理发明了蒸汽机 用来驱动抽水机将矿井中的水抽出 被称为纽科门蒸汽机 6 第一台实用蒸汽机 1757年 木匠出身的技工詹姆斯 瓦特被英国格拉斯戈大学聘为实验技师 有机会接触纽科门蒸汽机 并对纽科门蒸汽机产生了兴趣 1769年 瓦特与博尔顿合作 发明了装有冷凝器的蒸汽机 1774年11月 他俩又合作研制出世界上第一台真正意义上的动力机械 蒸汽机 7 第一台实用蒸汽机 瓦特发明的高效率蒸汽机一出现立即用到采矿 纺织 冶金 机械加工 运输业 极大地提高了劳动生产率 掀起了18世纪轰轰烈烈的世界第一次工业革命 使人类进入 蒸汽时代 蒸汽机的诞生 无疑是人类利用动力机械的一大突破 从此 人们靠燃料的燃烧就可以得到源源不断的动力 8 第一辆蒸汽汽车 1769年 法国的炮兵工程师 尼古拉斯 古诺将一台简陋的蒸汽机装在一辆木制的三轮车上 准备用它来牵引大炮 9 蒸汽汽车的盛衰 古诺的尝试给后来者以极大的启发和激励 在欧洲各国和美国出现了研究和制造蒸汽汽车的热潮 各种用途的蒸汽汽车相继问世 到了19世纪中叶 出现了一个蒸汽汽车的全盛时期 沃尔特 汉烤克造蒸汽公共汽车 英国1835年 10 蒸汽汽车的盛衰 蒸汽汽车为达到一定的输出功率 就需要很大的锅炉和较大的气缸 为了达到一定的行驶里程 就需要备足水和煤 因此其车架要结实 车轮要坚固 这样就使蒸汽汽车自重增加 显得十分笨重 操纵与制动困难 转向不灵活 路面也常遭到破坏 另外蒸汽汽车的迅速发展引起马车商人的不满 他们利用自己的各种势力使政府不支持蒸汽汽车的发展 并对蒸汽汽车横加指责 11 蒸汽汽车的盛衰 到20世纪 随着内燃机汽车 电动汽车的大量涌现和性能的不断提高 蒸汽汽车开始退出历史舞台 由于使用蒸汽机作为汽车的动力存在着许多不足 它不符合汽车灵活机动这一基本要求 为了获取更灵巧 更方便 更经济的发动机 又有许多科学家和工程师献身这一领域 12 内燃机的诞生 内燃机的先驱蒸汽机的燃料在锅炉中燃烧把水烧开 将蒸汽送进气缸 推动活塞和曲柄连杆机构工作 所以蒸汽机也称为外燃机 它的热量损失大 热效率低 仅10 左右 能源浪费严重 如果让燃料在气缸里直接燃烧产生的气体膨胀力推动活塞作功 就可大大提高气缸压力和热效率 这就是所谓的内燃机 13 内燃机的诞生 内燃机的先驱1794年 英国的斯垂特首次提出燃料与空气混合成可燃混合气的原理 1801年 法国化学家菲利浦 勒本采用煤干馏得到的煤气和氢气做燃料 制成一台活塞发动机 从此内燃机迈出开拓性的一步 1824年 法国的萨迪 卡诺提出了热机的循环理论 1860年 法国技师雷诺尔研制了第一台二冲程实用化煤气机 从此开始了内燃机商品化生产 14 内燃机的诞生 内燃机的先驱1862年 法国铁路工程师罗彻斯 发表了等容燃烧的四冲程发动机理论 即进气 压缩 作功 排气 并指出压缩混合气是提高热效率的重要措施 1862年1月16日他的发明获得法国专利 他并没有造出实物来说明他的理论 15 内燃机的诞生 奥托内燃机德国工程师尼古拉斯 奥托 22岁时弃商 开始从事煤气发动机的试验工作 1866年 奥托研制出具有划时代意义的立式活塞式四冲程奥托内燃机 翌年 此物荣获巴黎博览会金质奖章 16 内燃机的诞生 奥托内燃机1876年 奥托对四冲程内燃机又作了改进 试制出第一台实用活塞式四冲程内燃机 1877年8月4日取得专利 并成批投入生产 17 内燃机的诞生 奥托内燃机奥托还提出了内燃机的工作原理 即 奥托循环 他利用活塞的四个冲程 把进气 压缩 作功及排气融为一体 使内燃机的结构紧凑和简化 从而推动了小型内燃机的实用化 奥托创建的内燃机工作原理 一直在现代汽车发动机上沿用至今 不过 奥托的内燃机以煤气为燃料 体积较大 重量约1t 还不能用在汽车上 18 内燃机的诞生 戴姆勒的小型内燃机戴姆勒长期担任奥托创建的道依茨发动机公司技术工作 戴姆勒对汽油机更感兴趣 并认为奥托内燃机虽质量大 转速低 但只要稍加改进就可装在汽车上使用 奥托看到煤气机销路好 并认为内燃机在汽车上应用没有前途 不同意戴姆勒对他的内燃机进行改进 19 内燃机的诞生 戴姆勒的小型内燃机1881年 戴姆勒辞去道依茨公司的一切职务 同他的同事威廉 迈巴赫合作开办了当时第一家汽车工厂 开始研究一种 轻便快速 发动机的设计方案 20 内燃机的诞生 戴姆勒的小型内燃机1883年8月15日 戴姆勒和迈巴赫在奥托四冲程发动机的基础上 通过改进开发出了第一台卧式汽油机 21 内燃机的诞生 戴姆勒的小型内燃机他们再接再厉 把发动机的体积尽可能缩小 终于制成了世界上第一台轻便小巧的化油器式 电点火的小型汽油机 转速达到了当时创记录的750r min 这也是世界上第一台立式发动机 取名为 立钟 他们在1885年4月3日取得德国专利 22 内燃机的诞生 戴姆勒的小型内燃机戴姆勒把这台发动机装在一辆自行车上 1885年8月29日 戴姆勒取得了这辆 骑式双轮车 的德国专利 这实际上是世界上第一辆摩托车 23 内燃机的诞生 通过近一百年的努力 到19世纪80年代 小型内燃机终于在技术上取得了突破 已经可以实用化了 内燃机的发明与完善为内燃机汽车的发明提供了动力来源 内燃机的发明为汽车的诞生奠定了坚实的基础 24 汽车的诞生 卡尔 本茨的三轮汽车卡尔 本茨最初在德国的曼海姆经营奥托四冲程煤气机 后来投入到汽油机的的研制 1879年 本茨首次试验成功一台二冲程试验性发动机 1883年10月 成立奔驰公司 25 汽车的诞生 卡尔 本茨的三轮汽车1885年 造出第一辆三轮汽车 这辆车外形与当时的马车差不多 其车速和装载质量不比马车优越 受到人们的讥讽及怀疑 1888年8月 本茨夫人为了回击一些人的讥讽 带领两个儿子驱车试验 26 汽车的诞生 戴姆勒的四轮汽车1886年 戴姆勒和他的助手迈巴赫也制成了一台高速四冲程汽油机 排量0 462L 功率0 8kw 转速为665r min 27 福特及汽车流水生产线 汽车文明从欧洲传到美国后 这个年轻而富有创造力的国家对它表现出极大的关注 1893年 自行车商杜里埃兄弟经过不懈努力 造出美国第一辆汽车 1902年 亨利 利兰德成立了凯迪拉克汽车公司 从而使一代名车凯迪拉克诞生 1903年 大卫 别克创立了别克汽车公司 1903年 亨利 福特创建了福特汽车公司 28 2020 2 6 29 福特及汽车流水生产线 福特认为 要想发展汽车生产 增加产量 就必须将汽车由奢侈品转变为人们的必需品 就必须使汽车在当时无路的乡村道路行驶 可靠耐用 操作方便 不讲究豪华和舒适 而要求售价低廉 使用费少 即生产普及型轿车 30 福特及汽车流水生产线 福特新的设计观点受到公司的反对 因此 福特1903年脱离底特律汽车公司 而成立自己的汽车公司 积极研制简易普及型轿车 1907年 福特吸收当时的各种设计思想和先进的技术 研制出普及型轿车T型并正式投入生产 31 福特及汽车流水生产线 T型车开始售价在1000美元以上 比当时一般轿车便宜多了 销售很好 1913年 福特建成全世界第一条汽车总装生产流水线 即各地分散生产零部件 而在一个地方组装成车 1916年 T型车售价降到360美元 1926年 T型车停产前 年产200万辆 售价仅为290美元 32 杜兰特 斯隆及通用汽车公司 1908年 威廉 杜兰特在别克汽车公司处于困境时以别克汽车公司为核心创建了通用汽车公司 1910年 通用汽车公司出现了严重的经济危机后 他第一次离开了通用 威廉 杜兰特 1911年 杜兰特和路易斯 雪佛兰创建了雪佛兰汽车公司 并且经营得非常成功 获得了巨额利润 33 杜兰特 斯隆及通用汽车公司 威廉 杜兰特 1916年6月 杜兰特再次出任通用汽车公司的总经理 在重新获得了通用汽车公司领导权以后 杜兰特完全凭个人的力量经营公司 只热衷于公司规模的扩大 忽视公司的管理和生产效率的提高 分公司各自为政 产品重复 杜兰特的一系列失误 导致1920年公司再次出现严重危机 1921年杜兰特又被迫离开了通用汽车公司 但谁也不能否认杜兰特是通用汽车公司的创始人 34 杜兰特 斯隆及通用汽车公司 斯隆出生于一个商人家庭 1897年从麻省理工学院毕业 斯隆以他的聪明才智为通用汽车公司构筑起一套完整的组织机构 建立了一整套的管理 财务制度 为通用汽车公司日后的大发展打下了坚实的基础 斯隆对社会最杰出的贡献是他成功地创造了一整套大型工业公司组织管理体系 他不仅在组织管理体系上创造了丰功伟绩 而且在具体的生产管理 销售经营等领域均取得了辉煌的业绩 他是 世界上最伟大的董事长 阿尔弗莱德 斯隆 35 汽车产品多样化 美国汽车大量销往欧洲之际 欧洲各国的一些汽车制造厂家不能以大量生产 降低售价方式与美国汽车厂家竞争 只能利用欧洲的技术优势 在品种上多样化 尽量适应不同道路条件 国民爱好等要求 生产新颖的汽车与美国汽车争夺市场 汽车在整体结构 整车布置方面的新设计 发动机前置前驱 后置后驱 承载式车身 微型省油轿车等都首先出现在欧洲 在此期间 汽车的发展主要体现在汽车车速的提高 36 汽车产品多样化 增加发动机功率 增加发动机功率的办法只是简单的增加汽车发动机缸数 发动机由单缸变成四缸 六缸 八缸 而且是一列排开 因而发动机罩随之变长 长头 汽车始于1920年 1930年前后达到高潮之后 便很快消失 汽车车速提高 37 汽车产品多样化 减小空气阻力 减少空气阻力开始采用降低高度减小正面迎风面积的方法来克服空气阻力 随后采用采用流线型车身 汽车车速提高 美国克莱斯勒气流牌 1934年 首先采用流线型 对以后流线型车的设计产生深远影响 38 汽车产品多样化 费迪南德 波尔舍的主要功绩是成功地设计了甲壳虫汽车 促进了汽车的大众化 所设计的赛车体现了高超的汽车设计水平 波尔舍被誉为 汽车设计大师 和 赛车大王 大众汽车公司 39 汽车产品多样化 大众汽车公司 德国政府决定成立一个专门生产国民车的汽车公司 由波尔舍选择厂址 最后选定在萨克森州的沃尔夫斯堡 1937年5月28日 大众汽车公司成立 1938年 举行了新厂开工典礼 当天参加典礼的共有7万多人 场面非常浩大 希特勒专程出席并发表演说 1939年8月15日 波尔舍的甲壳虫牌汽车正式投产 当时预计每年生产150万辆 但是 由于第二次世界大战爆发 只生产了630辆就中断了 40 汽车产品多样化 第二次世界大战期间 大众为德国法西斯政府生产了大量的越野汽车 坦克 炸弹等 正因如此 二战后期被盟军作为重要的军事目标而轰击 其中三分之二的厂房被摧毁 机器设备遭到严重的破坏 损失约达1 56亿马克 由于波尔舍充当了希特勒的最大军火供应商 战后沦为战争罪犯被关进法国监狱 大众汽车公司的财产被英国接管 专门为盟军生产军用车和吉普车 大众汽车公司 41 汽车产品多样化 大众汽车公司 二战后 1945年大众汽车公司重建 开始大批量生产由波尔舍先前设计的甲壳虫汽车 由于甲壳虫价格低廉 占领了平民车这个最大市场 风靡全球 取得了极其辉煌的成就 累计产销达2000万辆 创单一车型最高产量的世界纪录 随着甲壳虫的畅销 大众汽车公司也成长为一个强大的世界汽车生产集团 42 汽车产品多样化 第二次世界大战前 欧洲人已经不满美国汽车一统天下 针对美国汽车车型单一 体积庞大 油耗高等弱点开发出了多姿多彩的新车型 例如 严谨规范的奔驰 宝马 轻盈典雅的法拉利 雪铁龙 雍容华贵的劳斯莱斯 美洲虎 神奇的甲壳虫 风靡全球的 迷你 等车型纷纷亮相 多样化的产品成为最大优势 规模效益也得到实现 到1973年 欧洲汽车产量提高到1500万辆 世界汽车工业又由美国转回欧洲 欧洲汽车与美国汽车抗衡 43 精益生产方式 丰田喜一郎是丰田汽车工业的创始人 是发展日本汽车工业的功臣 日本人称他是 日本的大批量汽车生产之父 他创造了后来风靡全球的 丰田生产方式 丰田喜一郎从东京帝国大学机械工程学科毕业后 到他父亲的自动织布机械厂工作 丰田喜一郎 经过10年磨练 丰田喜一郎晋升为主管技术的常务董事 他发现汽车能够给人带来极大方便时 就决定将自己的毕生事业献给汽车 他的这一想法得到了父亲的大力支持 44 精益生产方式 1937年8月28日丰田喜一郎创建了丰田汽车公司 丰田喜一郎的指导思想是 贫穷的日本需要便宜的汽车 生产廉价的汽车是公司的责任 后来 丰田汽车公司确立了 用低成本 大批量的生产方式生产高质量的汽车 进而加入世界第一流汽车工业 的方针 丰田喜一郎 45 精益生产方式 1973年 因中东战争 以色列与埃及 引发石油危机 各国对汽车的需求立即由豪华 气派型转向轻小节油型 这一天赐良机 给日本汽车工业带来好运 他们生产的小型节油车成为全世界的畅销产品 由于日本实现了汽车国内销量和出口量的双高速增长 迎来了日本汽车工业的发展 创造了世界汽车工业发展奇迹 日本汽车工业 46 现代汽车的发展 随着汽车保有量的增加 汽车排放对环境所造成的影响也随之增大 其中最明显的例子是1943年9月美国洛杉矶出现了浅兰色 白色或紫色的云烟 在空中飘荡 汽车排放的有害物质主要有三种 一氧化碳 CO 碳氢化合物 HC 和氮氧化物 NOx 汽车保有量的增加带来严重的空气污染 47 现代汽车的发展 一些发达国家的政府开始研究制定法规对汽车的排放进行限制 美国 日本及欧洲一些国家在60年代末相继提出限制排放的法规 而且 后来不断地严格 美国有的州甚至还提出了低污染或无污染车的要求 这样日趋严格的要求 用传统的结构是无法达到的 电子技术起了很大的作用 也可以说是排放法规推动了电子技术在发动机上的应用 大量采用电子控制是从发动机管理开始的 汽车保有量的增加带来严重的空气污染 48 现代汽车的发展 汽车车速的不断提高交通事故日益严重 汽车车速的不断提高 交通事故日益严重 事故中每年死伤大量人员 交通安全已经成为引起社会广泛关注的社会问题 于是 各工业发达国家的政府 纷纷制定保证汽车交通安全的标准与法规 这些安全法规迫使汽车在有关安全性能及装置方面不断改善 ABS电子控制防抱死制动系统 AS