汽车制造行业的新技术新工艺

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1、 机制专业导论论文 题 目：汽车制造行业中的新技术新工艺 系 别：机械工程系 专 业：* 学 号：* 姓 名：* 班 级：* 完成日期：* 前言 随着社会的不断发展，汽车在我们的生活中扮演着越来越重要的角色，因为汽车的出现，我们的生活变得更加的丰富。众所周知，这几年因为科学技术不断的更新，人们的创新思想更加活跃，从而也推动了我们的汽车变得更加高级，舒适，同时也是汽车的整体性能得到了令人瞩目的飞跃，接下来我们就这几年的在汽车改进过程中所引进的一些新技术（如：可变压缩比、缸内直喷、自动启停、电子点火燃、无级变速器、智能怠速、EGR、防抱死制动、四轮驱动可调）以及新工艺（如：冲压工艺、汽车车身装焊工

2、艺、涂装工艺、汽车装配工艺）的原理，应用、优点等方面做些简单的介绍，如有不对之处，望读者予以指出。 2.汽车制造中的新技术2.1汽车发动机新技术2.1.1可变压缩比（Variable Compression Ratio） 可变压缩比（VCR）的目的在于提高增压发动机的燃油经济性。在增压发动机中为了防止爆震其压缩比低于自然吸气式发动机。在增压压力低时热效率降低使燃油经济性下降。特别在涡轮增压发动机中由于增压度上升缓慢在低压缩比条件下扭矩上升也很缓慢形成增压滞后现象。即发动机在低速时，增压作用滞后，要等到发动机加速至一定转速后增压系统才起到作用。解决这个问题，可变压缩比是重要方法。即在增压压力低的

3、低负荷工况使压缩比提高到与自然吸气式发动机压缩比相同或超过，在高增压的高负荷工况下适当降低压缩比。换言随着负荷的变化连续调节压缩比以便能够从低负荷到高的整个工况范围内有提高热效率。 VCR系统使用一种新的活塞-曲轴系统并入一个多连杆机制来改变活塞在上止点的移动并因此获得了与工况相匹配的最佳的压缩比。这一多连杆可变压缩比机构可以在不提高发动机尺寸和重量的情况下安装。 运动规律：活塞与曲轴通过上连杆与下连杆连在一起。下连杆也通过控制连杆连接到了控制轴偏心轴颈中心。曲轴的旋转导致了下连杆围绕着主轴颈的中心旋转，同时围绕着曲柄销的中心转动。 压缩比改变的原理：移动偏心轴的中心向上使下连杆顺时针倾斜，因

4、此使活塞的上止点和下止点的位置同时下降以降低压缩比。相反，偏心轴的中心向下移动可以提高压缩比。 在低速低负荷时采用高压缩比14：1以获得提高燃油经济性的最佳效果； 随着负荷的增加，减小压缩比以防止爆震发生； 为了在全负荷时采用高增压，将压缩比设为最低值8：1。 结果发现：通过在发动机低负荷下应用废气再循环并提高压缩比、在高负荷下采用更高的增压压力并降低压缩比，这样都可以提高发动机的燃油经济性和输出功率。2.1.1缸内直喷（BlueDirect、TFSI、EcoBoost、SIDI） 缸内直喷就是将燃油喷嘴安装于气缸内，直接将燃油喷入气缸内与进气混合。喷射压力也进一步提高，使燃油雾化更加细致，真

5、正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合，并且消除了缸外喷射的缺点。同时，喷嘴位置、喷雾形状、进气气流控制，以及活塞顶形状等特别的设计，使油气能够在整个气缸内充分、均匀的混合，从而使燃油充分燃烧，能量转化效率更高。 BlueDIRECT是奔驰的第三代汽油缸内直喷技术，这一技术的核心主要是能够在一毫秒内连续四次放电的多火花点火技术（Multi-spark ignition）和能够在一个行程内最多喷射五次燃油的压电式喷油嘴，再加上优化的缸内涡流设计，带来了混合更充分的混合气和更充分的燃烧效果，使燃料的燃烧效率进一步提高，同时达到了更高的排放标准。 搭载这一技术的发动机于2010年正式亮相，目前该技

6、术已经较广泛的应用于奔驰的新V6、V8以及直列四缸发动机上，他们分别服役于奔驰的S级、E级以及最新的奔驰B级和新ML车型上。 【多火花点火技术】TFSI代表的是Twincharger Fuel Stratified Injection这几个单词首字母的缩写，通过字母表面意思可以理解为双增压+分层燃烧+喷射的意思。TSI发动机是在FSI技术的基础之上,安装了一个涡轮增压器和一个机械增压器,鉴于涡轮增压和机械增压的特性，机械增压可以从怠速开始就能为发动机提供增压效果,弥补了涡轮增压系统的延时缺点,所以TFSI是一种极高效率的发动机形式,会是动力性与燃油燃油经济性的完美统一。 EcoBoost是福特

7、对于未来使用涡轮增压和缸内直喷两项核心技术发动机的总称。在传统汽油发动机的基础上，EcoBoost发动机进一步添加了燃油缸内直喷、涡轮增压和双独立可变气门正时系统这三大关键技术优势，不仅保证了澎湃的动力输出，而且优化了燃油经济性高达20%，并降低15%的二氧化碳排放。 福特EcoBoost发动机融合了三大关键技术的协同优势协同优势协同优势协同优势：燃油高压直喷、先进涡轮增压器和双独立可变气门正时系统。 每项技术各有所长，三大技术的整合体现了EcoBoost发动机设计理念，包括： 优化的发动机效率-有效提升燃油经济20%，同时降低二氧化碳排放15%。 更丰富的驾驶乐趣-低转速下的强大扭矩和宽转速

8、范围内的优异响应。 小排量带来的优势-享受传统高排量发动机的输出动力，却拥有小排量发动机体积小、重量轻和油耗低的好处。 SIDI是Spark Ignition Direct Injection的缩写，直译为火花点燃直接喷射技术。其实现的原理和一般的直喷发动机并无二致：凸轮轴驱动的燃油泵为供油系统提供高压燃油，共轨喷油嘴将高压燃油直接注入汽缸，点火时间就可以得到精确的控制，而且高压喷射和极细的喷嘴设计则保证了喷油量的精确计算。缸内直喷技术代替了传统MPFI（多点电喷）技术之后，发动机在低转速下燃烧效率被进一步提升。另外，通用的SIDI技术依靠的是缸内均质燃烧来提升效率，并没有使用稀薄分层燃烧技术

9、。由于国内油品的限制，引入国内的直喷发动机均不使用分层燃烧，通用的SIDI也没有例外。不过没有使用分层燃烧也是SIDI发动机拥有不挑食的优势，官方产品手册上也并没有对SIDI发动机做出任何特殊的养护要求，这也是它相比大众系直喷发动机最大的优势所在。 2.1.3发动机自动启停发动机自动启停就是在车辆行驶过程中临时停车（例如等红灯）的时候，自动熄火。当需要继续前进的时候，系统自动重启发动机的一套系统。 发动机自动启停系统是这几年来发展最迅猛的汽车环保技术，特别适用于走走停停的城市路况。预计到2012年，欧洲新上市的车中将有50配备起步停车系统。据介绍，这套系统能在城市工况下达到15%的节油能力。

10、使用方法使用方法使用方法使用方法：行驶中只要直接踩制动踏板，车辆完全停止大概两秒钟后发动机就会自动熄火，一直踩着制动踏板，发动机就会保持关闭。只要一松开刹车，或者转动方向盘，发动机又会马上自动点火，立即又可以踩油门起步，整个过程都处于D档状态。2.1.4电子点火 电子点火装置（ESA）由微机、传感器及其接口、执行机构等几部分构成。该装置可根据传感器送来的发动机各种参数进行运算、判断，然后进行点火时刻的调节，这样可以节约燃料，减少空气污染。 此外，新型发动机电子控制装置还有自适应控制、智能控制及自诊断操作等。一般认为，发动机电子控制装置的节能效果在15%以上，而效果更明显的则是在环境保护方面。

11、除此之外，在发动机部分利用电子技术的内容还有：废气再循环（EGR）、怠速控制（ISC）、电动油泵、发电机输出、冷却风扇、发动机排量、节气门正时、二次空气喷射、发动机增压、油汽蒸发及系统自我诊断功能等，它们在不同的车型上都或多或少地被应用。2.2无级变速 无级变速器（CVT）是由两组变速轮盘和一条传动带组成的。因此，其比传统自动变速器结构简单，体积更小。另外，它可以自由改变传动比，从而实现全程无级变速，使汽车的车速变化平稳，没有传统变速器换挡时那种“顿”的感觉。 智能怠速停止系统（SISS：Smart Idling Stop System）。 这种怠速停止系统用来代替起动机，对处于停止工作状态的

12、发动机气缸进行喷油。使其燃烧，从而重新起动发动机。也可以称为像直喷式发动机那样的再起动装置。智能怠速停止系统（SISS）的优点是，不仅显著降低了发动机与蓄电池的重量负担，而且发动机的重新起动时间只有0.3s的极短时间。这套世界首创的系统可在发动机停止运转时向汽缸内进行燃料直喷并点火，利用其产生的能量推动活塞向下，从而实现发动机安静而迅捷地再次启动，这一系统有望将油耗降低7-8%，可谓环保至极。 2.3防抱死制动 防抱死制动系统ABS全称是Anti-lock Braking System，即ABS，可安装在任何带液压刹车的汽车上。它是利用阀体内的一个橡胶气囊，在踩下刹车时，给予刹车油压力，充斥到

13、ABS的阀体中，此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回，使车轮避过锁死点。ABS（Anti-lock Braking System）防抱死制动系统，通过安装在车轮上的传感器发出车轮将被抱死的信号，控制器指令调节器降低该车轮制动缸的油压，减小制动力矩，经一定时间后，再恢复原有的油压，不断的这样循环（每秒可达510次），始终使车轮处于转动状态而又有最大的制动力矩。工作原理在制动时，ABS根据每个车轮速度传感器传来的速度信号，可迅速判断出车轮的抱死状态，关闭开始抱死车轮上面的常开输入电磁阀，让制动力不变，如果车轮继续抱死，则打开常闭输出电磁阀，这个车轮上的制动压力由于出现直通制动液贮油箱的管路而迅速下

14、移，防止了因制动力过大而将车轮完全抱死。在此同时，主控制阀通电开启，动态压力的制动液可进入制动阀，动态压力的制动液从动态助力管路通过主控制阀、制动总泵密封垫外缘到达前轮输入管路如此反复地工作（工作频率312次/秒），让制动状态始终处于最佳点（滑移率S为20%），制动效果达到最好，行车最安全。在制动总泵前面腔内地制动液是动态压力制动液，它推动反应套筒向右移动，反应套筒又推动助力活塞从而使制动踏板推杆向右移。因此，在ABS工作地时候，驾驶员可以感觉到脚上踏板地颤动，听到一些噪音。汽车减速后，一旦ABS电脑检测到车轮抱死状态消失，它就会让主控制阀关闭，从而使系统转入普通地制动状态下进行工作。如果蓄压

15、器地压力下降到安全极限以下，红色制动故障指示灯和琥珀色ABS故障指示灯亮。在这种情况下，驾驶员要用较大地力进行深踩踏板地制动地方式才能对前后轮进行有效地制动。优点当车轮即将到达下一个锁死点时，刹车油的压力使得气囊重复作用，如此在一秒钟内可作用60120次，相当于不停地刹车、放松，即相似于机械的“点刹。因此，ABS防抱死系统，能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑，使车轮在刹车时不被锁死，不让轮胎在一个点上与地面摩擦，从而加大摩擦力，使刹车效率达到90%以上，同时还能减少刹车消耗，延长刹车轮鼓、碟片和轮胎两倍的使用寿命。装有ABS的车辆在干柏油路、雨天、雪天等路面防滑性能分别达到80%90%、30

16、%10%、15%20%。 3.汽车制造中的新工艺3.1冲压工艺冲压技术在汽车制造业占有重要地位 据统计，汽车上有60%70%的零件是用冲压工艺生产出来的。因此，冲压技术对汽车的产品质量、生产效率和生产成本都有重要的影响。冲压工艺的特点及冲压工序的分类 冲压是一种金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料施加压力，使板料产生塑性变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件(冲压件)。冲压工序按加工性质的不同，可以分为两大类型：分离工序和成形工序。冲压工序可分为四个基本工序： 1、冲裁：使板料实现分离的冲压工序(包括冲孔、落料、修边、剖切等)。 2、弯曲：将板料沿弯曲

17、线成一定的角度和形状的冲压工序。 3、拉深：将平面板料变成各种开口空心零件，或把空心件的形状、 尺寸作进一步改变的冲压工序。 4、局部成形：用各种不同性质的局部变形来改变毛坯或冲压成工 序(包括翻边、胀形、校平和整形工序等)。几种汽车覆盖件的冲压工艺 汽车覆盖件的冲压工艺，通常都是由拉深、修边冲孔、翻边整三个基本工序组成；有的还需要落料或冲孔，有的需要多次修边、冲孔或翻边，有的工序还可以合并。因此，对于一个具体的汽车覆盖件来说，要确定其冲压工艺，就必须具体地分析该零件的形状、结构、材料和技术要求，结合生产批量(纲领)和生产设备条件，才能最后确定。表1列出吉利汽车几种覆盖件的工艺过程。3.2汽车

18、车身装焊工艺 汽车车身是由薄板构成的结构件，冲压成形后的板料通过装配和焊接形成车身壳体(白车身)，所以装焊是车身成形的关键。装焊工艺是车身制造工艺的主要部分。汽车车身壳体是一个复杂的结构件，它是由百余种、甚至数百种(例如轿车)薄板冲压件经焊接、铆接、机械联结及粘接等方法联结而成的。由于车身冲压件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳钢，所以焊接是现代车身制造中应用最广泛的联结方式。表1列举了吉利汽车制造中常用的焊接方法。表1吉利汽车制造中常用的焊接方法汽车车身装焊工艺 点焊:通过导电,电阻加热,金属熔合点焊的过程:预压-焊接-保压-休止点焊相关工艺参数:电流电压电极压力焊接时间电极直径等点焊设备：

19、固定式点焊机，移动式点焊机，包括：供电系统（变压器和二次回路）、焊具部分（机臂、电极夹持器、电极）、加压机构（气压、液压等）、冷却系统、机体等气体保护焊接：一种熔化极气体保护电弧焊接法，利用焊丝与工件间产生的电弧来熔化金属，由作为气体保护气，并采用光焊丝填充焊接工艺参数：电源极性焊丝直径电弧电压焊接电流气体流量焊接速度焊丝伸出长度直流回路电感等。3.3涂装工艺一、概述涂装目的是保护被涂物，并对被涂物起装饰作用，提高产品使用 寿命和美化外观。汽车车身的涂装质量要求最高，要长期在各种气候条件下使用而不发生漆膜劣化和锈蚀，还要能维持其光泽、色彩和美观。典型的轿车车身涂装工艺是电泳底漆、中涂、面漆3C

20、3B(3Coat3Bake)体系。在电泳底漆与中涂之间有焊缝密封和底板防护涂层的喷涂，以保证车身的密封、降噪声和防锈，面漆后涂内腔防锈蜡。汽车涂装工艺流程汽车塑料件和玻璃钢件的涂装工艺流程3.4汽车装配工艺一、汽车装配概念及其特点 汽车装配是汽车全部制造工艺过程的最终环节，是把经检验合格的数以千万计的各类零件，按规定的精度标准和技术要求组合成分总成、总成、整车，并经严格检测程序，确认其是否合格的整个工艺过程。汽车产品要求有好的动力性、经济性和耐久性，以实现在各种复杂环境中的运载功能，现代汽车产品更要求安全可靠、造型美观、乘坐舒适并满足环保要求。这些要求，最终是通过装配工艺来保证的。若装配不当，

21、以昂贵的代价制造出的合格零件，不一定能装出合格的汽车。因此装配是保证产品质量的重要环节。汽车装配特点是零件种类多，数量大，作业内容复杂。装配零部件除发动机、传动系、车身、悬架、车轮、转向系、制动系、空调系等之外，还有大量内外饰件、电器、线束、软管、硬管、玻璃、各类油液加注等。汽车总装工作量约占全部制造工作量的20%25%，其操作内容包括过盈配合、焊接、铆接、镶嵌、配管、配线、螺纹连接、各类油液加注等。二、装配方法 1、螺纹联接法:螺钉、螺栓联接是机械装配的基本方法，它约占汽车装配作业工作量31%，个别部位的螺纹联接采用手动扳手，较普遍的是采用风动扳手或电动扳手以及电动螺丝刀等。 2、粘接法：需

22、粘接的零部件，内饰件一般有衬垫、隔音材料、车门内装饰护板，外饰件一般有挡风玻璃、车灯、标志等。粘接方法：小件预先在车身上涂粘接剂，大件则在需要装在零件上直接涂粘接剂。 3、充注法：是指装配时发动机机油、变速器齿轮油、散热器冷却液、制动液、动力转向液压油、空调制冷剂、挡风玻璃洗涤液、燃油等各种液体的方法。三、装配设备 1、地面输送机（浅托链）2、高架空中悬挂式输送机3、板式输送链汽车装配工艺流程图参考文献：【1】陈鸿奎.现代轿车发动机的新技术【J】.上海铁道学院学报.1995(02)【2】 杜慧起，尤明福.可变压缩比技术对发动机性能影响的研究【J】.上海汽车.2009(11)【3】高寒.未来汽车

23、的心脏可变压缩比发动机【J】.汽车维修.2009（11）【4】周骥.直喷汽油机电控系统设计及稀薄燃烧试验研究【D】.吉林大学2009【5】张东明.可变气门驱动直喷汽油机缸内气流运动及燃油雾化混合 的试验研究【D】.天津大学2009 【6】徐俊芳.从上海车展看国内外发动机技术发展【J】.汽车与配 件，2011 【7】邹长庚.现代汽车电子电子控制系统结构原理与故障诊断.北京 理工大学出 【8】陆刚.新型汽车点火系统的原理及故障检修.人民邮电出版社, 2006(6) 【9】程乃士，等.汽车金属带式无级变速器CVT原理与设计【M】 北京：机械工业出版社,2008 【10】汽车ABS原理与结构周志立等编著北京：机械工业出版社 【11】成虹.冲压工艺与设计.高等教育出版社，2006 【12】赵靖国不锈钢管焊接变形的控制【J】焊接，1993 【13】张仲元利用焊接收缩矫正变形【J】焊接技术.1995 【14】王锡春.汽车涂装工艺技术.北京：化学工艺出版社 【15】战权理.汽车装试技术.北京:北京理工大学出版社,1999 【16】陈心赤.汽车装配工艺编制与质量控制.重庆大学出版社,201122