清华大学-自动驾驶技术概论第一章

根据奥托循环理论， 1876年奥托制成了第一台四 冲程往复活塞式内燃机，如 图1.4。在这部内燃机上，奥 托增加了飞轮，使运转平稳 ，把进气道加长，又改进了 气缸盖，使混合气充分形成 。这是一部非常成功的内燃 机，其热效率相当于当时蒸 汽机的2倍。
内燃机与内燃机汽车的发明
1883年8月15日，戴姆勒和迈巴赫在奥托四冲 程内燃机的基础上，通过改进开发出了第一台卧式 汽油机。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，转速达到了当时创纪录的 750转/分钟。这是世界上第一台立式发动机，取名 为“立钟”。
内燃机与内燃机汽车的发明
德国人发明了汽车，但在促进汽车初期发展方面做出贡献最多的却是法国人。1889 年，法国人研制成功齿轮变速器、差速器；1891年，法国人首次采用前置发动机后轮驱 动，开发出摩擦片式离合器；1895年，法国人开发出充气式橡胶轮胎；1898年，法国的 雷诺1号车采用了箱式变速器、万向节传动轴和齿轮主减速器；1902年，法国的狄第安 采用了流传至今的狄第安后桥半独立悬架。另外，1893年，德国人发明了化油器；1896 年，英国人首次采用石棉制动片和转向盘。
蒸汽机与蒸汽机车的发明
1828年，法国人佩夸尔制造了一辆蒸汽机车。这辆蒸汽机车首次采用将发动机置于 车的前端，而由后轴驱动的布置方案。在发动机和后轴之间用链条传动。后轴系由两根 半轴构成，中间由差速齿轮连接，这就是最早发明的差速器。这种独立悬架设计，在当 时有划时代的意义。佩夸尔所制造的蒸汽机车采用的链条传动、差速器、独立悬架设计 等技术，对汽车的发展贡献极大，至今有些仍在汽车上广泛地应用。
1833 年 4 月 ， 英 国人沃尔特·汉考克用 其制造的“企业号” 蒸汽机车（如右图） ，成立了世界上最早 的公共汽车运输公司 。该车可承载十几名 乘客，速度可达 32km/h。
内燃机与内燃机汽车的发明
蒸汽机的工作原理是在锅炉中燃烧把水烧开， 将蒸汽送进汽缸，推动活塞和曲柄连杆机构工作， 所以蒸汽机也被称为外燃机。它的热量损失很大， 热效率仅为10%左右，能源浪费严重。如果能让气 体燃料在汽缸里直接燃烧产生的气体膨胀力推动活 塞做功，就可大大提高汽缸压力和热效率，因此内 燃机是将燃料在汽缸内部燃烧产生的热能直接转化 为机械能的动力机械。
由于操纵困难， 在试车途中下坡时撞 到了兵工厂的石头墙 上，值得纪念的世界 上第一辆蒸汽机车就 这样成了一堆废铜烂 铁，面目全非。
蒸汽机与蒸汽机车的发明
1801年，理查德·特雷威蒂克制造了英国最早的蒸汽机车。两年后，他又研制了形状 类似公共马车的蒸汽机车。这辆蒸汽机车能乘坐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的那个时代的世界纪录。
后面陆续出现了压燃式柴油机和转子活塞式发动机，最终都在汽车上有所应用。
汽车发展趋势
经过一百多年的发展，汽车行业已经度过了高速发展 期，变得日趋成熟稳定。经过一系列破产、并购等等，现 如今世界汽车企业已经形成了大众、通用、雷诺-日产、丰 田、本田等巨头集团并立的格局。而国内的汽车行业经过 近几十年的高速发展后也已临近巅峰，市场接近饱和，汽 车整体销量呈现平稳中略显回落的态势。
气一个循环
1794年
英国的斯垂特首 次提出燃料与空 气混合形成可燃 混合气的原理
1824年
法国的萨迪·卡诺 提出了热机的循 环理论，也就是 现在著名的“卡诺
循环”
内燃机与内燃机汽车的发明
1861年，德国发明家奥托通过对前人的煤气机的研究，制造出了他的第一种二冲程 煤气机。随后，奥托开始了四冲程发动机的研制，他提出了自己的内燃机四冲程理论— —奥托循环。奥托循环的一个周期是由吸气、压缩、膨胀做功和排气四个活塞行程构成 ，这为现代内燃机的发明奠定了理论基础。
内燃机与内燃机汽车的发明
1673年
荷兰科学家惠更 斯就尝试使用火 药爆炸来推动活
塞做功
1801年
法国化学家菲利 浦·勒本采用煤气 和氢气做燃料， 制造了一台活塞 发动机，从此内 燃机迈出开拓性
的一步
1861年
法国工程师罗彻 斯提出了著名的 内燃机四冲程理 论，即活塞在气 缸中上下往复四 次，完成进气、 压缩、做功和排
瓦特与博尔顿合 作，发明了装有 冷凝器的蒸汽机
1782年
瓦特改进了汽缸 的结构，形成双
向汽缸
1713年
纽科门制造出第 一台实用的大气 活塞式蒸汽机
1781年
瓦特研制出齿轮 联动装置把活塞 的往复直线运动 转变为齿轮的旋
转运动
蒸汽机与蒸汽机车的发明
1769年，法国的一名陆军技术军官——尼古拉斯·古诺大尉——在政府的支持下试制 成功一台三轮蒸汽机车，这是真正意义上的第一辆蒸汽机车。该车长7.32m，宽2.2m， 前轮直径1.28m，后轮直径1.5m。该车前面支撑着一个梨形大锅炉，后面有两个汽缸， 锅炉产生的蒸汽送进汽缸，推动汽缸里面的活塞上下运动，再通过曲柄把动力传给前轮 驱动车辆前进，前进时靠前轮控制方向，每前进12-15分钟，就要停下来加热15分钟，运 行速度为3.5-3.9km/h。
智能驾驶丛书（第一册）
智能驾驶技术丛书（第一册）
自动驾驶技术概论
本书思维导图
Chapter 1 自动驾驶技术概述
Outline
汽车发展史及发展趋势 自动驾驶汽车的产生 自动驾驶概述 自动驾驶技术与行业发展现状
蒸汽机与蒸汽机车的发明来自1712年英国人托马斯· 纽科门发明了蒸
汽机
1769年
内燃机与内燃机汽车的发明
1879年，卡尔·本茨研制成功火花塞点火内燃机。随后他又将内燃机改进为汽油发动 机。1885年，卡尔·本茨制造了世界上第一辆三轮汽油车，车上装有三个实心橡胶轮胎车 轮及一个卧置单缸二冲程汽油发动机。卡尔·本茨于1886年1月29日向德国皇家专利局申 报专利并获得批准，因此1月29日被认为是世界汽车诞生日，1886年为世界汽车诞生年 。这辆汽车被命名为“奔驰1号”，现保存在慕尼黑科学博物馆内。
1825 年 ， 英 国 公 爵 嘉 内 制 造 了第一辆蒸汽公共汽车，如右图所 示。这辆车的发动机安装于后部， 后轮驱动，前轮转向。它巧妙地采 用专用转向轴设计，最前面两个车 轮不承重，可由驾驶人利用方向舵 轻便地转动，然后通过一个车辕， 引导前轴转动，可以使转向轻松自 如。1831年，嘉内利用这辆车开始 了世界上最早的公共汽车运营服务 。