汽車底盤新技術(shù)介紹

1、 第五章 底盤新技術(shù)行駛系的組成（車架、車橋、車輪和懸架）傳動系的組成轉(zhuǎn)向系的組成制動系的組成制動系的組成5.1 懸架系統(tǒng)新技術(shù)懸架系統(tǒng)新技術(shù)q 5.1.1 概述 懸架特性彈簧、阻尼元件決定 平順性彈簧-阻尼系統(tǒng)軟軟操縱穩(wěn)定性彈簧-阻尼系統(tǒng)硬硬矛盾電子控制懸架電子控制懸架電子控制懸架電子控制懸架1、半主動懸架、半主動懸架 只改變懸架的阻尼，不改變剛度只改變懸架的阻尼，不改變剛度 （不消耗汽車動力，結(jié)構(gòu)簡單）不消耗汽車動力，結(jié)構(gòu)簡單）2、主動懸架、主動懸架 同時改變懸架的阻尼和剛度同時改變懸架的阻尼和剛度 （性能優(yōu)越，消耗汽車動力，結(jié)構(gòu)復雜，成本高）（性能優(yōu)越，消耗汽車動力，結(jié)構(gòu)復雜，成本高）

2、工作原理：工作原理：5.1.2 半主動懸架半主動懸架不需要外加能量系統(tǒng)不需要外加能量系統(tǒng)控制原理控制原理q 控制目標量控制目標量車身振動加速度車身振動加速度q 控制量控制量阻尼阻尼C小孔節(jié)流原理小孔節(jié)流原理 5.1.3 主動懸架主動懸架 油氣主動式懸架油氣主動式懸架電磁閥驅(qū)動電磁閥驅(qū)動 空氣主動式懸架空氣主動式懸架步進電機驅(qū)動步進電機驅(qū)動控制功能：控制功能： 根據(jù)各種復雜工況對懸架系統(tǒng)的不同要求，及時根據(jù)各種復雜工況對懸架系統(tǒng)的不同要求，及時改變懸架的剛度、阻尼系數(shù)和車身高度，以保證改變懸架的剛度、阻尼系數(shù)和車身高度，以保證汽車行駛中的操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性汽車行駛中的操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性(

3、1)主動懸架的控制功能主動懸架的控制功能 軟 低、中、高主動懸架 硬 低、中、高控制內(nèi)容： 車速及路面感應車速及路面感應 車身姿態(tài)車身姿態(tài) 車身高度車身高度1）車速與路面感應控制）車速與路面感應控制A、車速高、車速高提高行駛穩(wěn)定性提高行駛穩(wěn)定性 增大增大K、CB、前輪振動、前輪振動減小車身振動和沖擊減小車身振動和沖擊 減小后輪減小后輪K、CC、壞路面、壞路面抑制車身產(chǎn)生大的振動抑制車身產(chǎn)生大的振動 增大增大K、C2）車身姿態(tài)控制）車身姿態(tài)控制控制車身過度搖擺控制車身過度搖擺A、轉(zhuǎn)向時車身側(cè)傾控制、轉(zhuǎn)向時車身側(cè)傾控制 轉(zhuǎn)向傳感器檢測轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向傳感器檢測轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速 增大增大K、CB、制動車身點

4、頭控制、制動車身點頭控制 車速傳感器、制動開關(guān)車速傳感器、制動開關(guān) 增大增大K、CC、起步車身俯仰控制、起步車身俯仰控制 車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器 增大增大K、C3）車身高度控制）車身高度控制A、高速感應控制 90km/h 降低車高 90km/h 降低車高提高行駛穩(wěn)定性 （2）油氣主動式懸架）油氣主動式懸架五大傳感器：轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)向的快慢、大小加速度傳感器加速踏板油門動作傳感器車速傳感器輸出與轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號車身高度傳感器車身與車橋的相對高度制動壓力傳感器制動管路中壓力信號主動式油氣懸架系統(tǒng)工作原理主動式油氣懸架系統(tǒng)工作原理低速正常行駛低速正常行駛高速

5、、轉(zhuǎn)向、高速、轉(zhuǎn)向、啟動、制動啟動、制動（3）主動式空氣懸架）主動式空氣懸架K、C、車身高度5.1.4 主要元件主要元件（1）微機控制系統(tǒng) CMOS單片機 反應時間反應時間：0.070.09S監(jiān)視模塊監(jiān)視模塊及時發(fā)現(xiàn)各部分可能出現(xiàn)的故障（2）車身高度傳感器）車身高度傳感器1）光電式車身高度傳感器檢測車身與車橋之間的相對位置檢測車身與車橋之間的相對位置 On/oFF幅度、頻率光敏元件的光電效應光電效應原理砷化鎵發(fā)光二極管砷化鎵發(fā)光二極管硅光敏晶體管硅光敏晶體管金屬或塑料制成金屬或塑料制成光源光源光接收器光接收器遮光盤遮光盤光敏二極管q工作原理：+-PNSiO2電極電極2）電子開關(guān)式車身高度傳感器

6、）電子開關(guān)式車身高度傳感器（3）光電式轉(zhuǎn)角傳感器）光電式轉(zhuǎn)角傳感器5.2 無級變速器液力自動變速器（液力自動變速器（AT）電控機械式自動變速器（電控機械式自動變速器（AMT）機械無級變速器（機械無級變速器（CVT）5.2.1 電控機械式自動變速器（電控機械式自動變速器（AMT） 液力變矩器、輔助變速器（一般采用行星齒輪）液力變矩器、輔助變速器（一般采用行星齒輪）和自動換檔控制機構(gòu)（電子控制機構(gòu)）和自動換檔控制機構(gòu)（電子控制機構(gòu)）q液力變矩器液力變矩器傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩、變速、離合傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩、變速、離合q 泵輪泵輪 主動部分，將發(fā)動機動力變成油液動能。主動部分，將發(fā)動機動力變成油液動能。渦輪渦輪

7、 輸出部分，將動力傳至機械式變速器的輸入軸。輸出部分，將動力傳至機械式變速器的輸入軸。導輪導輪 反作用元件，它對油流起反作用，達到增扭作用。反作用元件，它對油流起反作用，達到增扭作用。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩動能動能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩A、三元件液力變矩器、三元件液力變矩器泵輪泵輪+渦輪渦輪+導輪導輪B、四元件液力變矩器、四元件液力變矩器泵輪泵輪+渦輪渦輪+導輪（兩個）導輪（兩個）C、帶有鎖止離合器的液力變矩器、帶有鎖止離合器的液力變矩器泵輪泵輪+渦輪渦輪+導輪導輪+鎖止離合器鎖止離合器行駛阻力大行駛阻力大解除鎖止，提高平順性解除鎖止，提高平順性行駛阻力小行駛阻力小鎖止，提高行駛速度、燃油經(jīng)濟性鎖止，提高行駛速度、燃油經(jīng)

8、濟性轉(zhuǎn)速差+液力損失提高變矩器的效率q 行星齒輪變速器行星齒輪變速器 擴大傳動比的變化范圍擴大傳動比的變化范圍q 通常采用兩排行星齒輪來實現(xiàn)各檔變速比。通常采用兩排行星齒輪來實現(xiàn)各檔變速比。行星齒輪組由齒圈、行星齒輪、太陽輪個元件組成。行星齒輪組由齒圈、行星齒輪、太陽輪個元件組成。 q 電子液壓控制系統(tǒng)電子液壓控制系統(tǒng)q 主要由傳感器、電控單元、換檔電磁閥、油壓調(diào)節(jié)電磁閥主要由傳感器、電控單元、換檔電磁閥、油壓調(diào)節(jié)電磁閥等組成。等組成。q 變速器的電子控制，能按照汽車的運行工況提供穩(wěn)定和精變速器的電子控制，能按照汽車的運行工況提供穩(wěn)定和精確的換檔點（時間）和換檔品質(zhì)。確的換檔點（時間）和換檔品

9、質(zhì)。 小結(jié)小結(jié)q 電控機械式自動變速器(AMT)：變矩器通過導輪起增扭作用，克服增大的阻力。當汽車行駛阻力小時，鎖止離合器將變矩器的泵輪和渦輪鎖住，可以提高傳動效率。 AMT系統(tǒng)根據(jù)汽車的負荷、路況和駕駛員意圖對電磁閥，執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令控制升檔和降檔、使汽車在發(fā)動機動力性或經(jīng)濟性最佳的工況或中間多種模式下工作，并調(diào)整管路油壓，控制換檔感覺更加平穩(wěn)、舒適。 缺點：結(jié)構(gòu)復雜；精度要求高；制造、維修難度大、成本高、傳動效率比較低 5.2.2 機械無級變速器（機械無級變速器（CVT）qCVT：傳動比連續(xù)改變、無換檔跳越、減緩換：傳動比連續(xù)改變、無換檔跳越、減緩換檔沖擊。檔沖擊。q適應汽車動力性、經(jīng)濟性

10、、舒適性的要求適應汽車動力性、經(jīng)濟性、舒適性的要求q易于與計算機技術(shù)結(jié)合易于與計算機技術(shù)結(jié)合金屬帶金屬帶+工作輪工作輪+液壓泵液壓泵+離合器離合器+控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)VDT-CVT的結(jié)構(gòu)示意圖的結(jié)構(gòu)示意圖(CVT): 無級傳動由無級傳動由V型金屬傳動帶和帶輪組成型金屬傳動帶和帶輪組成,主、主、被動帶輪的可動部分軸向移動時改變傳動帶與帶被動帶輪的可動部分軸向移動時改變傳動帶與帶輪結(jié)合的工作半徑從而改變傳動比輪結(jié)合的工作半徑從而改變傳動比金屬傳動帶q V型金屬傳動帶由許多套在柔性鋼帶上具有V型側(cè)面金屬q 片組成，這種金屬帶傳動，兩個帶輪間動力傳遞是靠作為推力塊的金屬片的推力實現(xiàn)的。 CVT與AT、A

11、MT比較q優(yōu)點：q 1）速比變化是無級的，在各種行駛工況下都能選擇最佳的速比，其動力性、經(jīng)濟性和排放與AT比較，目前報道大約可以改善5%左右。q 2）具有最佳的駕駛舒適性q 3）結(jié)構(gòu)相對簡單，批量生產(chǎn)成本比較低q缺點：q1）CVT不能實現(xiàn)換空擋，在倒檔和起步時還得有一個自動離合器。q2）金屬帶無級傳動是摩擦傳動，存在效率和磨損問題，它的工程技術(shù)還正在發(fā)展之中。q目前只要用于2.5升以下的小排量發(fā)動機車型。CVT與AT、AMT比較5.4 ABS系統(tǒng)q 目的：目的：q 提高汽車制動過程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力，縮短提高汽車制動過程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力，縮短制動距離制動距離q 措施：措施

12、：q 控制滑移率控制滑移率Sq 1、ABS的基本原理q 滑移率汽車實際車速與車輪滾動的圓周速度之間的差異q 滑動率與附著系數(shù)的關(guān)系滑動率與附著系數(shù)的關(guān)系 2、ABS結(jié)構(gòu)組成供能裝置、控制裝置傳動裝置、制動器（1）傳感器A、輪速傳感器B、減速傳感器識別路面附著系數(shù)信息開關(guān)（2）電子控制單元（3）液壓調(diào)節(jié)裝置 3、 控制過程 壓力調(diào)節(jié)過程4、 優(yōu)點 q保持汽車制動時的方向穩(wěn)定性。q縮短制動距離。q減小汽車制動時輪胎的磨損。q減少駕駛員的疲勞強度（特別是汽車制動時的緊張情緒）。 ABS+EBDq EBDElectric Brakeforce Dis-tributionq 針對ABS不能根據(jù)車輛制動時

13、的實際情況合理分配四個車輪的制動力q 汽車制動的瞬間，高速計算出四個輪胎由于附著不同而導致的摩擦力數(shù)值，調(diào)整制動裝置，達到制動力與摩擦力的匹配，以保證車輛的平穩(wěn)和安全。q EBD是ABS的功能的擴充EBD控制流程圖 EBD最佳滑移率控制圖 過轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向1,2,3,4分別為 左前輪， 右前輪， 左后輪，右后輪的腳標 直線制動仿真結(jié)果q q ABS EBD/ABS q 車輛運動軌跡 質(zhì)心速度曲線ABSEBD/ABS5.3 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)新技術(shù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)新技術(shù) q 5.3.1 電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）q （1）概述q 動力助力方式（動力裝置）q 氣力式q 液力式q 電力式 動力轉(zhuǎn)向系的要求：q A、

14、有效減小操縱力、有效減小操縱力（停車）（停車）q B、轉(zhuǎn)向靈敏性好、轉(zhuǎn)向靈敏性好q C、具有直線行駛穩(wěn)定性、具有直線行駛穩(wěn)定性（自動回正）（自動回正）q D、有隨動作用、有隨動作用（車輪與轉(zhuǎn)向盤）（車輪與轉(zhuǎn)向盤）q E、工作可靠、工作可靠（2）電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成、原理）電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成、原理轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)矩傳感器+車速傳感器車速傳感器+電子控制器電子控制器+電動機電動機+電磁離合器電磁離合器+減速機構(gòu)減速機構(gòu)電子控制動力轉(zhuǎn)向的優(yōu)點：電子控制動力轉(zhuǎn)向的優(yōu)點：1、結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕2、節(jié)省發(fā)動機動力、節(jié)省發(fā)動機動力3、工作可靠、工作可靠4、能根據(jù)工況變化得到很好的行

15、駛穩(wěn)定性、能根據(jù)工況變化得到很好的行駛穩(wěn)定性 （停車）（3）電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要零部件結(jié)）電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要零部件結(jié)構(gòu)與工作原理構(gòu)與工作原理q 1）轉(zhuǎn)矩傳感器）轉(zhuǎn)矩傳感器作用：檢測轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器之間的相對轉(zhuǎn)矩作用：檢測轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器之間的相對轉(zhuǎn)矩ikUU 0ABCD橋式回路橋式回路Ui脈沖電壓脈沖電壓Uo輸出電壓輸出電壓UoM 光電式轉(zhuǎn)角傳感器光電式轉(zhuǎn)角傳感器2）控制裝置與控制邏輯）控制裝置與控制邏輯怠速ON/OFF減速機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器 控制邏輯：控制邏輯：A、速度升高，助力減小、速度升高，助力減小B、轉(zhuǎn)矩增大，助力增大、轉(zhuǎn)矩增大，助力增大3）電動機）電動機小型永磁電動機T3、T2正

16、向轉(zhuǎn)動正向轉(zhuǎn)動T1、T4反向轉(zhuǎn)動反向轉(zhuǎn)動 思考：思考：四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用？ 5.3.2 四輪轉(zhuǎn)向四輪轉(zhuǎn)向 （4WS）q （1）概述功能：功能：確保車輛良好的操縱性和穩(wěn)定性，有效控制車輛的橫向橫向運動特性優(yōu)點：優(yōu)點：A、直線行駛穩(wěn)定性好 高速同相位高速同相位B、改善低速時操縱輕便性，提高機動性 低速逆向位低速逆向位C、轉(zhuǎn)向能力強、轉(zhuǎn)向響應快（2）電子）電子/液壓式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)A、轉(zhuǎn)角傳感型、轉(zhuǎn)角傳感型 后輪可按前輪偏轉(zhuǎn)方向作同相偏轉(zhuǎn)，也可以做反相偏轉(zhuǎn)B、車速傳感型、車速傳感型 設(shè)定車速，車速高于設(shè)定值，四輪同相偏轉(zhuǎn)，低于設(shè)定值則反相偏轉(zhuǎn)1）車速感應式電子控制四

17、輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）車速感應式電子控制四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制特性：控制特性： 35km/h2）車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角感應式電子控制四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角感應式電子控制四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.5 ASR系統(tǒng)系統(tǒng)qASR防止驅(qū)動輪打滑，提高汽車操縱穩(wěn)定q 性和動力性q汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)（ASR）q汽車牽引力控制系統(tǒng)（TCS） ABS系統(tǒng)的延伸 A B S ?目的、措施、原理目的、措施、原理ABS系統(tǒng)q 目的：目的：q 提高汽車制動過程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力，縮短提高汽車制動過程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力，縮短制動距離制動距離q 措施：措施：q 控制滑移率控制滑移率Sq ABS的基本原理q 滑移率汽車實際車速

18、與車輪滾動的圓周速度之間的差異q 滑動率與附著系數(shù)的關(guān)系滑動率與附著系數(shù)的關(guān)系 5.5.1 ASR的基本原理的基本原理V驅(qū)動力驅(qū)動力制動力制動力 發(fā)動機輸出功率發(fā)動機輸出功率驅(qū)動力驅(qū)動力 路面附著系數(shù)路面附著系數(shù)措施：控制滑移率S、加速度21/1VVStVVVi/ )(11V1非驅(qū)動輪非驅(qū)動輪V2驅(qū)動輪驅(qū)動輪驅(qū)動防滑： 控制滑移率控制滑移率1、靜止起步 正確操縱離合器和加速踏板2、路面一側(cè)很滑、一側(cè)不滑 差速鎖3、兩側(cè)很滑 驅(qū)動防滑系統(tǒng)+ 差速鎖5.5.2 ASR的主要控制過程的主要控制過程ASR的主要控制方式的主要控制方式q 1、發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩控制、發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩控制對應情況：附著系數(shù)較小路面，行使速度較高A 、節(jié)氣們開路控制 副節(jié)氣門 （進氣量）B、 點火參數(shù)調(diào)節(jié) 減小點火提前