汽车底盘新技术培训.ppt

第2章底盘新技术,2.1四驱技术2.2变速器新技术2.3转向系统新技术2.4悬架新技术2.5制动系统新技术2.6自动离合器,2.1四驱技术,2.1.1概述常见的四驱系统主要有分时四驱（PartTime4WD）和全时四驱（FullTime4WD）两种。,四驱系统使用的自动变速器,电控全轮驱动系统,2.1.2全时四驱quattro技术1.奥迪quattro技术发展历史。2.奥迪quattro全时四轮驱动技术原理。,2.1.3斯巴鲁四驱系统1.富士斯巴鲁左右对称四驱系统。,2.左右对称AWD系统的优势。（1）水平对置发动机降低了重心和振动。（2）扭矩分配系统确保每个车轮分配到合理的扭矩值。（3）对称设计能降低侧滑力矩，使得高速过弯更加容易。（4）动力控制系统优势明显。（5）牵引力分配合理。,斯巴鲁四驱系统“钟摆”效应示意图,2.1.4奔驰全时四驱技术4MATIC1.早期奔驰分时四驱系统的工作原理。2.全时四驱系统。奔驰4MATIC差速器,奔驰第二代4MATIC采用了前、中、后三个开放式差速器的全时四驱系统，其核心技术是差动限制方式。奔驰4MATIC的另一特点是：在高速行驶时能提高汽车的主动安全性能。2.1.5宝马Xdrive全时四驱系统,2.1.6大众4Motion全时四驱系统,大众4MOTION是一套很被动的四驱系统。虽然一切都由电脑来完成，在操作上跟全时四驱没什么两样，但本质则与分时四驱差不多。,2.2变速器新技术,2.2.1宝马SMG变速器宝马SMG（SequentialManualGearbox）变速器称为顺序式半自动变速器，1997年，宝马的M3首先采用SMG变速器。其换档控制模式有S（手动）模式和A（自动）模式两种，在驾驶过程中两种模式可以随时切换。选用自动模式时，它就是一台自动变速器，可以自动准确地选择换档点，换档过程非常平顺，没有冲击；选用手动模式时，将排档杆向前推一下升一个档，向后拉一下降一个档，如果不动排档杆，即使将油门踩到底，也不会升档。为了方便操控，在方向盘上还设有一套手动换档系统。,1.SMG变速器的特点,驾驶逻辑控制系统会根据驾驶者的驾驶习惯来控制变速器的换档，总共可以记住11种不同的换档模式。SMG变速器没有变矩器，也不需要离合器踏板。在仪表板上有LED的换档指示灯，它会根据车速和发动机转速提醒司机在最佳的换档点换入最合适的档位。当司机做降档操作时，发动机会自动提升相应的转速，以使平顺换档。精准的离合器控制和档位选择，可以延长离合器和变速器的使用寿命。传动过程中的能耗损失很小，车辆的经济性提高，变速器的结构简单，价格便宜。SMG变速器的换档非常快捷，在普通手动变速器的换档时，需要先退档再挂档，必须来回推动排档杆来完成换档，而在SMG变速器换档时，只要前推（升档）或后拉（降档）就可以完成换档。和手动变速器相比，操作非常简单，不用记住现在使用的是哪个档位，需要换入哪个档位，你只要知道现在需要升档还是降档就够了，简单地将排档杆前推或后拉就可以完成所需的任务。排档杆的设置比手动变速器的简单，所占用的空间较小，只要前后移动，不需要左右移动。在手动变速器中，排档杆在每个档位都有相应的位置，司机必须事先记住，而SMG变速器的排档杆始终在同一个位置，完成前推或后拉后就会回到原来的位置。在SMG变速器的操作中，不会发生挂错档位的事件，由于手动变速器的排档杆位置一般布置成“H”形，2档和4档的位置很近，容易发生应该挂4档时而错挂进2档，如果这是发生在赛车上，会使发动机转速急剧上升，有可能造成发动机爆缸的事故。SMG变速器和Tiptronic之类的手/自动一体变速器有本质的区别，尽管它们的排档杆布置形式和操作方式都很相似，但核心部分完全不同，Tiptronic的本质还是电控液压式自动变速器，它有变矩器，而且换档不够快捷。,2.SMG变速器的结构和工作原理。SMG变速器是由一台普通的齿轮变速器、一套自动换档机构和电子离合器所组成。,3.宝马SMG变速器的应用。宝马M5和M6。,宝马高性能版本的M系列车型，诱人的不仅仅是外形，强大的动力系统和众多高科技的应用，使得M系列车型充满诱惑。进入中国市场的新M系列包括M5和M6两款车型，均配备了5.0升排量的V10发动机，最高转速达8250转/分钟，最大功率为373千瓦/507马力，最大扭矩为520牛米，并且在转速达到3500转/分钟以上就可以输出450牛米的扭矩。新M5系的轻量化车身结构（包括碳纤维材料车顶），使其从静止加速到100公里/小时仅需4.7秒，限速条件下的最高时速为250公里/小时。新M5系配备了BMW的第3代7挡SMG变速箱，新变速箱可以支持最高达550Nm扭矩和8500rpm转速，为司机提供11种换挡模式。,2.2.2无级变速器CVT无级变速器与常见的液压自动变速器最大的不同是在结构上，后者是由液压控制的齿轮变速系统构成，还是有挡位的，它所能实现的是在两挡之间的无级变速，而无级变速器则是两组变速轮盘和一条传动带组成的，比传统自动变速器结构简单，体积更小。,1.无级变速器的发展历史。2.CVT的基本结构。金属带式CVT一般由起步离合器、行星齿轮机构、无级变速机构、控制系统和中间减速机构组成。,（1）起步离合器。（2）行星齿轮机构。（3）无级变速机构。由金属传动带、主动轮组、从动轮组组成。其中，主动轮组和从动轮组都由可动锥盘和固定锥盘组成。,（4）控制系统。控制系统是用来实现CVT传动比无级自动变化的，多采用机液控制系统或电液控制系统。（5）中间减速机构。3.CVT的工作原理。金属带式CVT主要是通过改变主、从动轮和金属带的接触半径（即工作半径）来实现传动比的连续变化。4.CVT的特点。（1）无级变速器后备功率大，其动力性优于传统手动变速器和自动变速器。,（2）经济性好。（3）装有CVT的汽车行驶平顺性好、乘坐舒适。（4）在变速过程中无须中断动力传输，可以大幅减轻驾驶员的劳动强度，提高了汽车的操纵稳定性。（5）环保。2.2.3手自一体变速器手动/自动变速器由德国保时捷车厂在911车型上首先推出，称为Tiptronic。,手自一体变速器主要有四种不同的形式：第一种是以传统自动变速器技术为基础，另外加装电子和液压控制装置，允许手动换档；第二种是CVT变速器，人为地将无级变速划分出几个区域，允许手动换档；第三种是以手动变速箱为基础，把离合器的自动控制和电子液压顺序换档相结合。第四种是DSG直接换档变速器。,1.奔驰手自一体变速器。,2.2.4AudiDSG变速器DSG变速器的技术源于1985年奥迪赛车上的双离合器变速器。DSG变速器与一般的变速系统不同，它是基于手动变速箱，而不是自动。,2.DSG变速器的特点。（1）DSG变速器没有变矩器，也没有离合器踏板。（2）燃油经济性好。（3）DSG变速器的反应非常灵敏。（4）车辆在加速过程中不会有动力中断的感觉，使车辆的加速更加强劲、圆滑。（5）DSG变速器的动力传送部件是一台三轴式6前进档的传统齿轮变速器，增加了速比的分配。（6）DSG变速器的多片湿式双离合器是由电子液压控制系统来操控的。（7）双离合器的使用，可以使变速器同时有两个档位啮合，使换档操作更加快捷。,（8）DSG变速器也有手动和自动2种控制模式，除了排档杆可以控制外，方向盘上还配备有手动控制的换档按钮，在行驶中，2种控制模式之间可以随时切换。（9）选用手动模式时，如果不做升档操作，即使将油门踩到底，DSG变速器也不会升档。（10）换档逻辑控制可以根据司机的意愿进行换档控制。（11）在手动控制模式下，可以跳跃降档。3.DSG变速器的结构。DSG变速器主要由多片湿式双离合器、三轴式齿轮变速器、自动换档机构、电子控制液压控制系统组成。其中最具创意的核心部分是双离合器和三轴式齿轮箱。,4.DSG变速器的工作。,2.3转向系统新技术,2.3.1电控液压转向系统1.系统组成。电控液压助力转向系统简称为EHPAS（Electro-HydraulicPowerAssistSteering），系统部件主要包括电动机、液压泵、转向机、转向角速度传感器、转向控制单元、EHPAS警告灯以及助力油储液罐等，其中转向控制单元和电动机及液压泵通常安装在一起。,2.工作原理。在汽车直线行驶时，方向盘不转动，电动泵以很低的速度运转，大部分工作油经过转向阀流回储油罐，少部分经液控阀然后流回储油罐；当驾驶员开始转动方向盘时，ECU根据检测到的转角、车速以及电动机转速的反馈信号等，判断汽车的转向状态，决定提供助力大小，向驱动单元发出控制指令，使电动机产生相应的转速以驱动油泵，进而输出相应流量和压力的高压油。高压油经转向控制阀进入齿条上的动力缸，推动活塞以产生适当的助力，协助驾驶员进行转向操作，从而获得理想的转向效果。在电机温度过高或电流过大的情况下，电机可以停止工作实现自我保护。,2.3.2全电动助力转向系统,1.电动助力转向系统的组成。电动助力转向系统部件包括电动机、转向机、转向角速度传感器、转向控制单元以及EPAS警告灯等。,2.电动助力转向系统的工作原理。当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的转矩传感器不断地测量出转向轴上的转矩信号，该信号与车速信号同时输入到电子控制单元。电子控制单元根据这些输入信号，确定助力转矩的大小和方向，即选定电动机的电流和转向，调整转向辅助动力的大小。电动机的转矩由电磁离合器通过减速器减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。,3.电动助力转向系统的特点。（1）系统使用电动机，不使用液压油泵，因而发动机节省了驱动油泵所需的动力。（2）系统省去了液压网络的所有部件，减小了转向系统的尺寸与质量，并且降低了成本。（3）系统仅在转向盘转动的情况下使用动力，而传统的动力转向系统则要求提供持续的能量。（4）系统只有直流电动机为主要零件，所使用的其他零件少，因而具有很高的可靠性，转向系统可以做到免维护。（5）由于某种原因致使电子控制助力系统出现故障时，驾驶员还可以很容易地回到手动机械转向。,4.丰田锐志电动助力转向系统。,电动助力转向系统主要包括：方向盘直接驱动的转矩传感器、转向电机、减速装置、转角传感器、齿条轴的外壳及左右横拉杆等组成。,（1）转向扭矩传感器结构与工作原理。转向扭矩传感器包括两部分，分别安装在方向盘的输入轴和转向小齿轮的输出轴上。,（2）助力电机及减速器的结构与工作原理。（3）转角传感器的结构与工作原理。（4）电动助力转向系统的基本工作原理。转向助力的控制信号流程:,2.3.3四轮转向系统四轮转向4WS（fourwheelsteering）是指后轮也和前轮相似，具有一定的转向功能，不仅可以与前轮同方向转向，也可以与前轮反方向转向。其主要目的是增强轿车在高速行驶或者在侧向风力作用下的操纵稳定性，改善低速时的操纵轻便性，在轿车高速行驶时便于由一个车道向另一个车道的移动调整，以及减少调头时的转弯半径。四轮转向装置按照前后轮的偏转角和车速之间的关系分为两种类型：一种是转角传感型，另一种是车速传感型。转角传感型是指前轮和后轮的偏转角度之间存在着一定的因变关系，即后轮可以按前轮偏转方向做同向偏转，也可以做反向偏转。车速传感型是根据事先设计的程序规定当车速达到某一预定值时(通常为35至40公里/小时)，后轮能与前轮同方向偏转，当低于某一预定值时，则与前轮反方向偏转。目前的四轮转向轿车既有采用转角传感型，也有采用车速传感型，还有二者兼而用之的。例如马自达929型轿车的四轮转向就是具有两种类型的特点。日产风雅Fuga轿车采用了四轮转向系统（后轮主动控制RearActiveSteer）。,2.3.4后轮转向技术1.大陆后轮转向技术。大陆公司研制了两种后轮转向机构：电子机械可调整转向臂和液压可调整转向臂。电子机械可调整转向臂使用了智能电机驱动以调整转向臂的长度。驾驶员的转向操作会变成电信号传输到底盘电子控制单元，控制单元会综合、分析其它各种驾驶情况信息，再将转向指令传输到智能电机执行后轮转向操作。,液压可调整转向臂使用了一个中心泵来提供调整的动力，通过调整转向臂上的液压油缸来控制转向臂的长度以达到控制后车轮的转角。液压系统有着它有利的一面，它很容易扩展到其他系统，并与其它系统形成联动，如电子可调减振系统。后轮转向的好处是减小了转弯半径和提高了高速驾驶平稳性，提升了操控性和安全性。2.法国标致后轮随动转向技术。所谓后轮随动转向指的是汽车在过弯时，除了前轮能提供转向力和转向方向以外，后轮也能产生一定程度的转向角度。虽然角度很小，但在一定程度上能提高汽车的机动性。,标致后轮随动转向系统,2.4悬架新技术,2.4.1奔驰空气悬架采用双重控制空气悬架的奔驰轿车：,奔驰双重控制空气悬架在车上的布置,奔驰早在1998年就已经开始采用主动式空气悬架系统。2002年，奔驰公司研发出了双重控制空气悬架系统（AirmaticDCSystem）。Airmatic悬架系统不仅在电子控制方面有了更为明显的进步，更是把主动控制空气悬架系统和自适应阻尼悬架系统（ADS）整合到一起，实现了双重控制（DualControl）。奔驰Airmatic悬架系统采用的减震器：,Airmatic悬架系统的工作模式：（1）模式一：柔软舒适的设定，用于普通路面的行驶。这个时候，悬架系统是行车电脑自动控制的，通过测量系统、反馈控制系统的帮助，电脑自动调节悬架的阻尼，以保证车辆在不同路面情况下，始终具备最佳的舒适性和操控性。（2）模式二：减振器采取硬压缩、软回弹方式，适合高速路况，在高速下保证了车辆的稳定性。（3）模式三：减振器采取软压缩、硬回弹方式，偏重于路面复杂的慢速行驶状况，在颠簸路面能够过缓和颠簸。,系统可以根据不同的道路情形在一、二、三模式间自动调整弹簧的软硬度，驾驶员也可以根据自己的驾驶习惯手动固定某一种模式。（4）模式四：极端运动模式，该模式需要驾驶员通过控制菜单进行选择，这时驾驶奔驰新S系轿车与驾驶一辆跑车相差无几。奔驰W220S系列轿车装备的空气悬架系统主要由控制电脑、空气泵、储压罐、气动前后减振器和空气分配器等组成。其功用主要有：（1）车身的水平控制。（2）车身的水平调节。（3）ADS（自适应阻尼悬架系统）功能。,该空气悬架系统的第一和第二项功能是相互控制的，有三个状态：1）关闭保持状态。2）正常状态，即发动机运转状态。3）唤醒状态（工作时间约1min）。2.4.2电控悬架1.电控悬架采用的传感器。一般电控悬架传感器监视的汽车重要参数有车身高度、速度、制动力、转向角、惯性力等，因此对应的电控悬架系统传感器就有高度传感器、速度传感器、转向角传感器、惯性力传感器和声纳传感器等。,2.电控悬架的控制功能。乘坐舒适性控制，即吸收路面不平产生的影响，减少车身与车轴的振动；稳定性控制，即保证转向及高速行驶时的稳定性和安全性；车身姿态控制，即在任何情况下均能保证良好的车身姿态；车身高度控制，即在任何车载情况下均能保证合适的车身高度。,3.电控悬架的控制过程。（1）车身高度的控制过程。车身高度控制系统的执行机构主要是空气弹簧或油气弹簧，因此高度调节机构一般分为气压式与液压式两种。液压式又分为千斤顶式和液压气动式，它可与普通弹簧并联使用。按控制方法又可分为机械式和电子式两种。,（2）阻尼可变控制。阻尼可变式电控悬架的控制过程。控制系统ECU根据车速、转向角信号、空档开关信号、制动等信号，经过计算对比分析，发出控制指令，控制悬架的阻尼或弹簧刚度，以提高乘坐舒适性和保证汽车行驶的安全性。,阻尼可变式自适应悬架的电子控制系统控制原理,阻尼可变式电控悬架的控制过程：侧倾控制，即转向角或转向速度一定时，提高阻尼力，以降低侧倾速度。抗点头控制。振动控制。（3）侧倾刚度可变控制。侧倾刚度控制，通常采用扭转刚度可变的横向稳定杆来实现。控制方式有主动控制与被动控制两种。在主动控制系统中，通常采用一个转矩作动器（执行机构），它可安装在稳定杆中间，也可安装在稳定杆端部，以替代传统的横向稳定杆支杆。,侧倾刚度可变控制系统（转矩作动器安装在稳定杆中间）,转矩作动器（执行器）安装在稳定杆端部,转矩作动器安装在稳定杆中间和端部的机械式可变机构和液压式可变机构。,2.5制动系统新技术,2.5.1EVA紧急制动辅助装置东风标致307除了采用ABS（制动防抱死系统）和EBD（电子制动分配系统）以外，还采用了EVA（紧急制动辅助装置）。要更好地了解EVA我们需要先理解一下一次紧急制动时的全过程。我们可以把它分为三部分。首先，当驾驶员意识到危险状况的出现到将右脚从油门移动到刹车踏板，根据不同的人和不同的反应状况，这个过程要持续0.71秒左右。如果这时车速在100公里/小时的时候，右脚踏在刹车踏板上，车子又会继续向前行驶了27米的距离。接下来，当右脚大力作用于刹车踏板，刹车系统对车轮的制动作用由零到刹车最大限量，也就是ABS介入工作。但很多客观原因会使驾驶者不能在最短时间内让刹车处于最大限量，所以这段距离很难确切的把握，可能从十几米到几十米。最后，刹车系统进入最大限量的工作状态，ABS系统启动，轮胎与地面产生剧烈摩擦，车速骤然下降，直到完全停下来。EVA系统便是在驾驶者踩刹车踏板这一过程中起作用的。通过嵌入式液压助力系统，且根据驾驶者踩下刹车的速度和力量可以自动感知驾驶者需要什么样的制动效果。,2.5.2陶瓷刹车技术传统的制动盘是用金属材料制造的。金属的特点是耐热性差。如果温度攀升得过高，甚至表面接近金属熔点，那么金属的工程强度会大大的减弱。强度减弱后，整个汽车的制动效果也会削弱。这就是我们常说的热衰减。,2.5.3电子制动系统丰田Prius的制动控制系统采用了电子制动系统（ECB），该系统能根据驾驶员踩制动踏板的程度和所施加的力计算所需的制动力，然后系统施加需要的制动力（包括2号电动发电机MG2产生的再生制动力和液压制动系统产生的制动力）并有效吸收能量。丰田Prius电子制动系统ECU和制动防滑控制ECU集成在一起，并和液压制动控制系统一起进行综合控制。在正常制动时，总泵产生的液压不直接作用在轮缸上，而是转换为液压信号，通过调整作用于轮缸的制动执行器上液压源的液压获得实际制动压力。博世（Bosch）研制开发的电子液力制动系统(ElectrohydraulicBrakeEHB)戴姆勒克莱斯勒汽车公司开发的SBC（SensotronicBrakeControl）,电子制动系统具有以下的显著优点：,1.提供平稳的停车功能，能使停车过程平顺柔和。2.提供制动片的清干功能。当车辆在湿滑路面上行驶时，系统会在固定间隔时间发出微弱的制动脉冲，用来清干制动片上的水膜，以保证可靠的制动。3.塞车辅助制动功能，在发生塞车的情况下，驾驶员只需控制油门踏板。一旦把脚从油门踏板上挪开，系统会自动施加一定的制动力以减速停车。这样，驾驶员就不需要在油门踏板和制动踏板之间频繁的轮换。4.起步辅助功能，可防止汽车向后或向前溜动。当车辆在斜坡上处于停止状态时，迅速、有效的踩一下制动踏板，然后踩油门踏板，此功能就开始起作用，松开制动使车辆平稳起步，简化了通常麻烦的斜坡起步过程。,1.制动执行器。制动执行器包括液压控制和液压源部分。制动执行器中安装有2个总泵压力传感器、4个轮缸压力传感器和1个蓄能器压力传感器。液压控制部分有10个电磁阀和6个压力传感器；液压源部分包括泵、泵电机、蓄能器、减压阀、2个电机继电器和蓄能器压力传感器。,2.制动踏板行程传感器。该传感器包括可变电阻器，用于检测制动踏板行程踩下的程度并发送信号到制动防滑控制ECU。,3.行程模拟器。安装位置位于总泵和制动执行器之间，根据制动中制动踏板力产生踏板行程。行程模拟器包括弹簧系数不同的两种弹簧，具有对应于总泵压力的两个阶段的踏板行程特征。,4.备用电源装置。用于保证给电子制动系统稳定地供电，它包括28个电容器电池，用于存储车辆电源（12V）提供的电量。当车辆电源电压（12V）下降时，电容器电池中的电就会作为辅助电源向制动系统供电。2.6自动离合器1.电磁摩擦式离合器。电磁摩擦式离合器的工作是靠电磁铁产生的吸力压紧从动盘，从而实现自动控制。,1-飞轮；2-调整垫片；3-从动盘；4-离合器盖；5-片簧；6-压盘；7-衔铁；8-铁心；9-接合器（固定）；10-电刷；11-接合器（滑动）；12-第一轴,