汽车线束生产的开发工作培训：汽车线束开发工作基础知识.ppt

1,汽车线束生产的 开发工作培训,-开发工作基础知识,2,开发工作基础知识,汽车设计全程了解 发动机知识：工作原理，柴油机，共轨技术， 涡轮增压，egr,排气制动，常用传 感器 变速箱原理 刹车系统工作原理 动力转向 汽车底盘电子控制简介 汽车线束设计 汽车线束生产工艺,3,汽车设计全程了解,4,汽车设计全程了解,对于大多数人来说，对车的欣赏基本都是整车，除了性能之外，汽车的外观和内饰是人们谈论最多的话题，因为这是对一辆车最直观的印象，所谓汽车设计，简单的理解是根据一款车型的多方面要求来设计汽车的外观及内饰，使其在充分发挥性能的基础上艺术化。 但是，其实汽车设计是一件复杂的事情，并不象其他设计师在香槟和音乐的陪伴下寻找灵感那么纯粹。汽车不是单纯的艺术品，当然它要有漂亮的外表和吸引人的个性特征，同时它还得能安全可靠的行驶，这就需要整个设计过程融入各种相关的知识：车身结构、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学、工程材料学、机械制图学、声学和光学知识，当然更少不了诸如绘画、雕塑、色彩感等基本艺术功底。由此不难理解为什么能称得上汽车设计师的人少之又少。 从脑子里的一个灵感，到最后得以实现，最简单的估算也是十几个步骤，最后无非是要得到市场的认可，性能优良的内“芯”，再加上一袭新衣包装，才是新车待嫁时。看看如何为一款新车设计“嫁衣”吧。,5,汽车设计全程了解,a、从脑到手：草图 开始吧，坐下来好好想想如何表达。虽然计算机已经非常普及，不过对于设计师来说，最直接的方式还是拿支铅笔把脑子里的想法表现出来，这非常方便。在从脑到手的初级阶段，没必要画的很精致，简洁的线条足以记录脑海中一个个一闪而过的构思。又或者在随手勾画中得到新的灵感。,6,汽车设计全程了解,b、初步定稿：草图+说明 当思路比较明确以后可以绘画一张草图，这时候汽车的主体线条和大方向上的细节设计 应该都有所表现，在适当的地方加进简单说明，为下一环节做准备 。,7,汽车设计全程了解,c、理念表达：效果图 当我们看到一些汽车手稿，基本上是处在汽车效果图的阶段，这主要是为了把设计师的思路和理念用更细腻的手法表现出来，加入细节描绘和色彩，通过精致的绘画表达这款车的直观感受和立体效果。这是汽车设计的重要环节之一，就好象时装设计效果图一样，将是决定模型制作的关键。有些效果图是手绘的，马克笔、色粉或者喷枪都会采用，也有设计师利用电脑绘画。效果图和最后的整车的细节未必完全相同，但是表现出来的气质却是一脉相承。,8,汽车设计全程了解,d、内部设计：内厢效果图 与汽车外观效果图同时出来的应该是内饰效果图，详细的描绘车内的各种细节和布局，加上必要的说明，这是未来制作模型的基础。,9,汽车设计全程了解,e、观感评估：1/5油泥模型 虽然历经数十年，制作油泥模型依然是汽车设计生产中的必要环节，这是一种类似橡皮泥的黏土，但是更加坚硬，成型后的细节需要用刀刮削才能完成。一般先要制作比例小的油泥模型作为提案，通常由设计师亲自操刀，大约两三个月才能最后完工。,10,汽车设计全程了解,f、改进阶段：1：1油泥模型 经过对提案模型的评估，决策层会选择一个或几个设计方案制作1：1的油泥模型，因为对尺寸，细节等方面要求非常严谨，这种全尺寸模型会有专业的模型师来制作。经过不断的讨论和修改之后，就进入定案阶段。,11,汽车设计全程了解,g、测量阶段：三维坐标测量 使用三维坐标测量仪。将模型放在测量台上，测出它表面上足够多点的空间三维坐标，用这些数据就可以在电脑中建立三维模型。 h、最后阶段：电脑设计 把测量出的数据输入电脑，就可以开始进行三维模型的制作，未来这些数据将用于控制数控机床。 最终，一辆成型的整车摆在眼前了，当然期间还有底盘和发动机等机械方面的设计，就此略过吧。毕竟从设计到交到消费者手中，车辆还要经历重重考验，有风洞实验，模拟碰撞实验，各种残酷路况的艰苦路试，实车碰撞实验等。,12,发动机知识：基本工作原理,13,发动机知识：基本工作原理,a、基本理论 汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此，汽车发动机是内燃机-燃烧在发动机内部发生。有两点需注意： 1内燃机也有其他种类，比如柴油机，燃气轮机，各有各的优点和缺点。 2同样也有外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。燃 料（煤、木头、油）在发动机外部燃烧产生蒸气，然后蒸气进入发动机内部 来产生动力。内燃机的效率比外燃机高不少，也比相同动力的外燃机小很 多。所以，现代汽车不用蒸汽机。 相比之下，内燃机比外燃机的效率高，比燃气轮机的价格便宜，比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。,14,发动机知识：基本工作原理,b、工作冲程 汽车的发动机一般都采用4冲程（马自达转子发动机在此不讨论）。4冲程分别是：进气、压缩、燃烧、排气。完成这4个过程，发动机完成一个周期(2圈)。 理解4冲程：活塞，它由一个活塞杆和曲轴相联，过程如下： 1活塞在顶部开始，进气阀打开，活塞往下运动，吸入油气混合气； 2活塞往顶部运动来压缩油气混合气，使得爆炸更有威力。 3当活塞到达顶部时，火花塞放出火花来点燃油气混合气，爆炸使得活塞再次 向下运动。 4活塞到达底部，排气阀打开，活塞往上运动，尾气从汽缸由排气管排出。 注意：内燃机最终产生的运动是转动的，活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动，这样才能驱动汽车轮胎。,15,发动机知识：基本工作原理,b、工作冲程,16,发动机知识：基本工作原理,c、汽缸数 发动机的核心部件是汽缸，活塞在汽缸内进行往复运动，前面所描述的是单汽缸的运动过程，而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的（4缸、6缸、8缸比较常见）。我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类：直列、v或水平对置（当然现在还有大众集团的w型，实际上是两个v组成）。见下图，不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点，配备在相应的汽车上。,直列4缸,水平4缸,v6,17,发动机知识：基本工作原理,d、排量 混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行，活塞往复运动，你可以看到燃烧室容积的变化，最大值和最小值的差值就是排量，用升（l）或毫升（cc）来度量。汽车的排量一般在1.5l4.0l之间。每缸排量0.5l，4缸的排量为2.0l，如果v型排列的6汽缸，那就是v6 3.0升。一般来说，排量表示发动机动力的大小。所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可以获得更多的动力。,18,发动机知识：基本工作原理,e、其他部分 凸轮轴：控制进气阀和排气阀的开闭 火花塞：火花塞放出火花点燃油气混合气，使得爆炸发生。火花必须在适当的时 候放出。 阀 门：进气、出气阀分别在适当时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。在压 缩和燃烧时这两个阀都关闭，来保证燃烧室的密封。 活塞环：在气缸壁和活塞中提出密封： 1防止在压缩和燃烧时油气混合气和尾气泄漏进润滑油箱。 2防止润滑油进入汽缸内燃烧。 大多“烧机油”的汽车就是因为发动机太旧：活塞环不再密封引起的 （尾气管冒青烟） 活塞杆：连接活塞环和曲轴，使得活塞和曲轴维持各自的运动。 润滑油槽：包围着曲轴，里面有相当数量的油。,19,发动机知识：柴油发动机工作原理,前面我们已经了解了汽油发动机的的工作过程和原理，下面我们再来了解下柴油发动机（压燃式发动机）的工作原理和过程吧。 柴油发动机的工作过程其实跟汽油发动机一样的，每个工作循环也经历进气、压缩、燃烧、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却较汽油低，因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。 柴油机在进气行程中吸入的是纯空气。在压缩行程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10mpa以上，通过喷油器喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高（一般为16-22），所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5mpa，同时温度高达750-1000k（而汽油机在此时的混合气压力会为0.6-1.2mpa，温度达600-700k），大大超过柴油的自燃温度。因此柴油在喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。气缸内的气压急速上升到6-9mpa，温度也升到2000-2500k。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功，废气同样经排气管排入大气。,20,发动机知识：柴油发动机工作原理,普通柴油机的是由发动机凸轮轴驱动，借助于高压油泵将柴油输送到各缸燃油室。这种供油方式要随发动机转速的变化而变化，做不到各种转速下的最佳供油量。而现在已经愈来愈普遍采用的电控柴油机的共轨喷射式系统可以较好解决了这个问题。 共轨喷射式供油系统由高压油泵、公共供油管、喷油器、电控单元（ecu）和一些管道压力传感器组成，系统中的每一个喷油器通过各自的高压油管与公共供油管相连，公共供油管对喷油器起到液力蓄压作用。工作时，高压油泵以高压将燃油输送到公共供油管，高压油泵、压力传感器和ecu组成闭环工作，对公共供油管内的油压实现精确控制，彻底改变了供油压力随发动机转速变化的现象。其主要特点有以下三个方面： 1、喷油正时与燃油计量完全分开，喷油压力和喷油过程由ecu适时控制。 2、可依据发动机工作状况去调整各缸喷油压力、喷油始点、持续时间，从 而追求喷油的最佳控制点。 3、能实现很高的喷油压力，并能实现柴油的预喷射。,21,发动机知识：柴油发动机工作原理,相比起汽油机，柴油机具有燃油消耗率低（平均比汽油机低30），而且柴油价格较低，所以燃油经济性较好；同时柴油机的转速一般比汽油机来得低，扭距要比汽油机大，但其质量大、工作时噪音大，制造和维护费用高，同时排放也比汽油机差。但随着现代技术的发展，柴油机的这些缺点正逐渐的被克服，原仅用于高级轿车上的技术，现在的普通轿车都已经开始使用柴油发动机了。目前常用的柴汕机技术有以下3种： sdi（自然吸气直接喷射柴油发动机）技术 tdi（直喷式涡轮增压柴油发动机）技术 crdi（高压共轨柴油直喷发动机）技术,22,发动机知识：共轨技术,“crdi”是英文common rail direct injection的缩写，意为高压共轨柴油直喷技术，crdi技术和sdi（自然吸气直接喷射柴油发动机）技术、tdi（直喷式涡轮增压柴油发动机）技术均为德国博世公司研发的柴油发动机技术。共轨系统由高压泵、喷油管、高压蓄压器（共轨）、喷油器、电控单元和传感器及执行器组成。,23,发动机知识：共轨技术,共轨式喷油系统主要的贡献就是将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开，通过对共轨管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速基本无关。这一柴油发动机技术的创新最大限度地降低了柴油发动机车型的振动和噪声，同时将油耗进一步降低，使排放更加清洁。但共轨技术的喷油压力低于泵喷嘴系统，一般只能达到160mpa左右。由于喷油压力调节宽泛，采用共轨技术的柴油车能更好地适应各种工况，起步也不会困难。 博世公司首家于1997年开始批量生产共轨燃油喷射系统的乘用车，当时博世和奔驰联合推出共轨技术柴油奔驰c级别车，而在当时阿尔法罗密欧156也是最早使用高压共轨的乘用车之一。在国产车中，华泰现代使用的是共轨喷射系统。柴油共轨系统已开发了3代。 第一代共轨高压泵总是保持在最高压力，导致燃油的浪费和很高的燃油温度。第一代共轨系统为商用车设计的，最高喷射压力为140mpa，乘用车喷射压力为135mpa。 第二代共轨系统可根据发动机需求而改变输出压力，并具有预喷射和后喷射,24,发动机知识：共轨技术,功能。带有控制油量的油泵，喷射压力能达到160mpa。即使在压力较低的情况下，该系统也可以根据实际状况提供适量的喷油压力。不仅有助于降低燃油消耗，而且还可以降低燃油温度，从而省去燃油冷却装置。预喷射降低了发动机噪声：在主喷射之前百万分之一秒内少量的燃油被喷进了汽缸压燃，预热燃烧室。预热后的汽缸使主喷射后的压燃更加容易，缸内的压力和温度不再是突然地增加，有利于降低燃烧噪音。在膨胀过程中进行后喷射，产生二次燃烧，将缸内温度增加200250，降低了排气中的碳氢化合物。博世公司的第二代共轨系统产品已经在沃尔沃的s60、v70d5及宝马的230d等乘用车上试用。 第三代共轨系统带有压电直列式喷油器。2003年，第三代共轨系统面世，压电式（piezo）共轨系统的压电执行器代替了电磁阀，于是得到了更加精确的喷射控制。省去了回油管，在结构上更简单。压力从20200mpa弹性调节。最小喷射量可控制在0.5mm3，减小了烟度和nox的排放。最高喷射压力达到180mpa。此套采用新研发的压电直列式喷油器的系统使带预喷和后喷的喷油率曲线范围更为自由。,25,发动机知识：共轨技术,与其它喷射系统相比，共轨系统把压力产生与实际燃油喷射过程分离。“轨”被作为高压蓄压器，其内部燃油压力始终保持与发动机具体工况相适应的最佳压力。共轨系统可被轻易地安装到各类不同的发动机中。除此之外，共轨系统还提供了更广阔的扩展功能和在燃烧过程设计上更多大的自由度，它可以使柴油发动机以更低的排放、更好的燃油经济性和低噪声运行。电控共轨系统，是国内专家一致认为目前水平最高、将来会占统治地位的一种电控系统。其喷油器的特殊设计，可实行灵活的多次喷射，且喷射压力可在不同转速和负荷条件下任意调节，给发动机带来的好处是极为理想的指标。由于这些因素，电控共轨技术已普遍为新一代乘用车柴油发动机采用。,26,发动机知识：涡轮增压技术,涡轮增压器(turbo)实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内)，涡轮又带动同轴的叶轮（位于进气道内），叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。当发动机转速加快，废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量就相应地得到增加，就可以增加发动机的输出功率了。 涡轮增压的最大优点是它可在不增加发动 机排量的基础上，大幅度提高发动机的功率和 扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后，其输出 的最大功率与未装增压器相比，可增加大约40% 甚至更多。,大众tdi柴油机,27,发动机知识：涡轮增压技术,增压发动机主要有4大类： 1、机械增压系统(supercharger)： 装置在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接，从发动机输出 轴获得动力来驱动增压器的转子旋转，从而将空气增压吹到进气岐 道里。 优点：转子的速度与发动机转速是相对应的，所以没有滞后或 超前，动力输出更为流畅； 缺点：由于它要消耗部分引擎动力，会导致增压效率不高。 2、气波增压系统： 利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统低速增压性 能好、加速性好、工况范围大；但尺寸大、笨重和噪声大。,28,发动机知识：涡轮增压技术,3、废气涡轮增压系统： 利用发动机排出的废气达到增压目的。增压器与发动机无任何机械联系，压气机由内燃机废气驱动的涡轮来带动。一般增压压力可达180-200kpa或300kpa左右，需要增设空气中间冷却器来给高温压缩空气进行冷却。国内轿车1998年开始在排量1.8的奥迪200上运用，以后又有奥迪a6的1.8t、奥迪a4 1.8t，直至帕萨特1.8t、宝来1.8t。 优点：增加效率高于机械增压； 缺点：发动机动力输出略滞后于油门的开启，加大油门后一般需要等片 刻，稍后发动机才会有惊人的动力爆发。 4、复合增压系统： 即废气涡轮增压和机械增压并用，大功率柴油机上用的较多。复合增压系统发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，但结构过于复杂。,29,发动机知识：egr,废气再循环系统(exhaust gas recirculation)简称egr，是将柴油机产生的废气的一小部分再送回气缸。再循环废气由于具有惰性将会延缓燃烧过程，也就是说燃烧速度将会放慢从而导致燃烧室中的压力形成过程放慢，这就是氮氧化合物会减少的主要原因。 增压中冷柴油机实现废气再循环一般有两种方式：一种是将涡轮前的排气引入中冷器之后，称为高压废气反向。采用可变截面涡轮增压器，可以扩大废气再循环有效工作范围，降低氮氧化物（nox）和微粒（pt），燃油耗也不升高，这可能是将高压废气再循环系统用于增压中冷柴油机的最好方法。另一种是将涡轮后的排气引入压气机之前，称为低压废气再循环系统，它可有效降低氮氧化物，而废气循环工作范围较大，与柴油机匹配能有效地发挥其功能。,30,发动机知识：egr,现在我们运用得最多的是低压废气再循环系统，其系统的主要元件是数控式egr阀。数控式egr阀安装在右排气歧管上，作用是独立地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制，而不管歧管真空度的大小。egr阀通常在下列条件下开启：1.发动机暖机运转。2.转速超过怠速。 目前采用的废气再循环系统还有一种类型，日野汽车公司开发的脉冲式废气再循环系统在柴油机进气过程中，排气门稍有提升，使部分高压废气回流到汽缸内。排气门的这个作用是通过修改排气门凸轮的形状和将废气再循环系统微升来实现的。在脉冲式废气再循环系统中，废气被重新送回气缸内，因此废气的压力应高到足以使气流反向。要达到这样高的压力只有通过优化气门微升和定时，从而利用废气的压力波才能实现，在该废气再循环系统中，废气压力“脉冲”被有效利用。,31,发动机知识：egr,32,发动机知识：egr,33,发动机知识：egr,34,发动机知识：排气制动,35,发动机知识：常用传感器,压力：机油压力传感器、气道压力传感器、燃油喷射压力传感器、轮胎 气压传感器 位置：油量传感器、节气门开度传感器、凸轮轴传感器、曲轴传感器、 相位传感器、变速器传感器、排气再循环阀传感器、乘员位置传 感器、乘员体重传感器、防撞传感器(测距雷达或其他测距传感 器) 温度：水温传感器、进气温度传感器、 速度：车速传感器、车轮转速传感器、加速度传感器、爆震传感器 其他：碰撞传感器、氧传感器,36,变速箱原理,37,变速箱原理,1、变速箱的作用 发动机的物理特性决定了变速箱的存在。首先，任何发动机都有其峰值转速；其次，发动机最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。比如，发动机最大功率出现在5500转。变速箱可以在汽车行驶过程中在发动机和车轮之间产生不同的变速比，换档可以使得发动机工作在其最佳的动力性能状态下。理想情况下，变速箱应具有灵活的变速比。无级变速箱（cvt）就具有这种特性，可以较好的发挥发动机的动力性能。,38,变速箱原理,2、变速箱的简单模型 为了更好的理解变速箱的工作原理，下面让我们先来看一个2档变速箱的简单模型，看看各部分之间是如何配合的：,a、输入轴（绿色）通过离合器和发动机相连，轴和上面的齿轮是一个部件。 b、轴和齿轮（红色）叫做中间轴。它们一起旋转。轴（绿色）旋转通过啮合的齿轮带动中间轴的旋转，这时，中间轴就可以传输发动机的动力了。 c、轴（黄色）是一个花键轴，直接和驱动轴相连，通过差速器来驱动汽车。车轮转动会带着花键轴一起转动。 d、齿轮（蓝色）在花键轴上自由转动。在发动机停止，但车辆仍在运动中时，齿轮（蓝色）和中间轴都在静止状态，而花键轴依然随车轮转动。 e、齿轮（蓝色）和花键轴（黄色）是由套筒（紫色）来连接的，套筒可以随着花键轴转动，同时也可以在花键轴上左右自由滑动来啮合齿轮（蓝色）。,39,变速箱原理,2、变速箱的简单模型 挂进1档时，套筒就和右边的齿轮（蓝色）啮合。见右图： 输入轴（绿色）带动中间轴(红色)，中间轴带动右边的齿轮(蓝色),齿轮通过套筒（紫色）和花键轴（黄色）相连，传递能量至驱动轴上。在这同时，左边的齿轮（蓝色）也在旋转，但由于没有和套筒啮合，所以它不对花键轴产生影响。 当套筒在两个齿轮中间时（上页图所示），变速箱在空挡位置。两个齿轮都在花键轴上自由转动，速度是由中间轴上的齿轮和齿轮（蓝色）间的变速比决定的。,40,变速箱原理,3、五速变速箱的实例 如今，5档手动变速箱应用已经很普遍了，以下是其模型。,换档杆通过三个连杆连 接着三个换档叉，见下图：,41,变速箱原理,3、五速变速箱的实例 在换挡杆的中间有个旋转点，当你拨入1档时，实际上是将连杆和换档叉往反方向推。 你左右移动换档杆时，实际上是在选择不同的换档叉（不同的套筒）；前后移动时则是选择不同的齿轮（蓝色）。 倒档：通过一个中间齿轮（紫色）来实现。如图所示，齿轮（蓝色）始终朝其他齿轮（蓝色）相反的方向转动。因此，在汽车前进的过程中，是不可能挂进倒档的，套筒上的齿和齿轮（蓝色）不能啮合，但是会产生很大的噪音。,42,变速箱原理,3、五速变速箱的实例 同步装置：同步是使得套筒上的齿和齿轮（蓝色）啮合之前产生一个摩擦接触，见右图： 齿轮（蓝色）上的锥形凸出刚好卡进套筒的锥形缺口，两者之间的摩擦力使得套筒和齿轮（蓝色）同步，套筒的外部滑动，和齿轮啮合。 汽车厂商制造变速箱时有各自的实现方式，这里介绍的是一个基本的概念！,43,刹车系统工作原理,众所周知，当我们踩下制动踏板时，汽车会减速直到停车。但这个工作是怎么 样完成的？你腿部的力量是怎么样传递到车轮的？这个力量是什么样被扩大以 至能让一台笨重的汽车停下来？,44,刹车系统工作原理,1、基本的制动原理 当你踩下制动踏板时，机构会通过液压把你脚上的力量传递给车轮。但实际上要想让车停下来必须要一个很大的力量，这要比人腿的力量大很多。所以制动系统必须能够放大腿部的力量，要做到这一点有两个办法：杠杆作用和利用帕斯卡定律，用液力放大。制动系统把力量传递给车轮，给车轮一个摩擦力，然后车轮也相应的给地面一个摩擦力。在我们讨论制动系统构成原理之前，让我们了解三个原理： 杠杆作用 液压作用 摩擦力作用,45,刹车系统工作原理,1、基本的制动原理 杠杆作用 制动踏板能够利用杠杆作用放大人腿部的力量，然后把这个力量传递给液压系统。 如上图，在杠杆的左边施加一个力f，杠杆左边的长度（2x）是右边（x）的两倍。因此在杠杆右端可以得到左端两倍的力2f，但是它的行程y只有左端行程2y的一半。,46,刹车系统工作原理,1、基本的制动原理 液压作用 其实任何液压系统背后的基本原理都很简单：作用在一点的力被不能压缩的液体传递到另一点，这种液体通常是油。绝大多数制动系统也在此中放大制动力量。下图是最简单的液压系统： 如图：两个活塞（红色）装在充满油（蓝色）的玻璃圆桶中，之间由一个充满油的导管连接，如果你施一个向下的力给其中一个活塞（图中左边的活塞）那么这个力可以通过管道内的液压油传送到第二个活塞。由于油不能被压缩，所以这种方式传递力矩的效率非常高，几乎100%的力传递给了第二个活塞。,47,刹车系统工作原理,1、基本的制动原理 液压作用 液压传力系统最大的好处就是可以以任何长度，或者曲折成各种形状绕过其他部件来连接两个圆桶型的液压缸。还有一个好处就是液压管可以分支，这样一个主缸可以被分成多个副缸，如图所示：,48,刹车系统工作原理,1、基本的制动原理 液压作用 使用液压系统的另外一个好处 就是能使力量成倍的增加。在液压 系统中你需要做的只是改变一个活 塞和液压缸的尺寸，如右图： 右图表示的就是力的加倍放大，力放大的倍数要以活塞的直径来定。左边的 活塞直径为2寸（注:相当于5.08cm），右边的活塞直径为6寸(相当于15.24cm ). 因为圆的面积等于pi * r2,所以左边的活塞面积为3.14平方厘米，右边的活塞面 积为28.26平方厘米。右边的活塞面积比左边的大9倍。这就意味着给左边的活塞 施加任何一个力，右边的活塞就会产生一个比左边大9倍的力。因此当你给左边 的活塞施加一个100磅的向下的力时，右边的活塞就会产生一个900磅的向上的 力。唯一的不足就是当左边的活塞向下运动9寸时，右边的活塞只能向上运动1寸。,49,刹车系统工作原理,1、基本的制动原理 摩擦力作用 摩擦力是一个物体在另一个物体上滑动的相互阻力， 参照右图。两个物体的接触面都是用相同材料做成的但 其中一个较另一个重，所以不难看出哪一边较难推动。要了解其中的原因，我们可以分析下 面的例子： 即使用肉眼看起来接触面很平滑，但在显微镜下他们确是相当粗糙的。当你把物体平放 在桌面上时，物体和桌面之间的小锯齿会结合在一起，而他们其中有一些合适的锯齿会相互 咬合，如果给他的压力越大，那么咬合的锯齿就越多，其阻力也越大，所以重的物体就更难 推动。 不同的材料表面，有不同的锯齿结构；举例来说：橡皮与橡皮之间就比钢与钢之间更难 滑动。材料的类型决定了摩擦系数。所以摩擦力与物体接触面上的正压力成正比。例如：如 果摩擦系数为0.1，一个物体重100磅，另一个物体重400磅，那么如果要推动他们就必须给 100磅的物体施加一个10磅的力，给400磅的物体施加一个40磅的力才能克服摩擦力前进。物 体越重则需要克服更大的摩擦力。这个原理就跟制动抓紧装置相似，如果给制动碟的压力越 大那么车辆获得的制动力就越大。,50,刹车系统工作原理,2、简单制动系统模型 当踩下制动踏板时，在踏板 处通过杠杆原理把制动力放大了 3倍，再通过液压机构驱动活塞把 制动力又放大了3被。放大以后的 制动力推动活塞移动，活塞推动 蹄片带动刹车卡钳紧紧的夹住制 动碟，由蹄片与制动碟产生的强 大摩擦力，让车减速。这就是简 单的制动模型。通过它我们就可 以理解制动系统的基本原理了。,51,刹车系统工作原理,3、奇瑞a5轿车右舵发动机舱图片,52,刹车系统工作原理,3、奇瑞a5轿车右舵发动机舱图片,53,动力转向系统,采用动力转向系统的汽车转向所需的能量，在正常情况下，只有小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动机(或电机)驱动的油泵(或空气压缩机)所提供的液压能(或气压能)。 用以将发动机(或电机)输出的部分机械能转化为压力能，并在驾驶员控制下，对转向传动装置或转向器中某一传动件施加不同方向的液压或气压作用力，以助驾驶员施力不足的一系列零部件，总称为动力转向器。,54,动力转向系统,1、动力转向器的类型 按传能介质的不同，动力转向器有气压式和液压式两种。装载质量特大的货车不宜采用气压动力转向器，因为气压系统的工作压力 较低(一般不高于0.7mpa)，用于重型汽车上时，其部件尺寸将过于庞大。液压动力转向器的工作压力可高达10mpa以上，故其部件尺寸很小。液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，而且能吸收来自不平路面的冲击。因此，液压动力转向器已在各类各级汽车上获得广泛应用。 根据机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者在转向装置中的布置和联接关系的不同，液压动力转向装置分为整体式（机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者设计为一体）、组合式（把机械式转向器和转向控制阀设计在一起，转向动力缸独立）和分离式（机械式转向器独立，把转向控制阀和转向动力缸设计为一体）三种结构型式。,55,动力转向系统,2、动力转向系统的工作原理 动力转向系统是在机械式转向系统的基础上 加一套动力辅助装置组成的。如右图，转向油泵6 安装在发动机上，由曲轴通过皮带驱动并向外输 出液压油。转向油罐5有进、出油管接头，通过油 管分别与转向油泵和转向控制阀2联接。转向控制 阀用以改变油路。机械转向器和缸体形成左右两 个工作腔，它们分别通过油道和转向控制阀联接。 当汽车直线行驶时，转向控制阀2将转向油泵6 泵出来的工作液与油罐相通，转向油泵处于卸荷状态，动力转向器不起助力作用。当汽车需要向右转向时，驾驶员向右转动转向盘，转向控制阀将转向油泵泵出来的工作液与r腔接通，将l腔与油罐接通，在油压的作用下，活塞向下移动，通过传动结构使左、右轮向右偏转，从而实现右转向。向左转向时，情况与上述相反。,56,汽车底盘电子控制简介,abs 汽车制动防抱死系统 汽车制动防抱死装置(antilock braking system-abs)，司机们在驾车时都有体会，在湿滑路面、沙石路面或者高速过弯时，刹车绝对不能一脚踩死，而应分步刹车，一踩一松，否则，车轮容易发生抱死不转动的情况，前轮抱死会引起汽车失去转弯能力，后轮抱死容易发生甩尾事故等等。安装abs就是为解决刹车时车轮抱死这个问题，其工作原理也像上面所说的一踩一松，不过，abs的工作频率要比人的操控快得多。装有abs的汽车，能有效控制车轮保持在转动状态而不会抱死不转，从而大大提高了刹车时汽车的稳定性及较差路面条件下的汽车制动性能。abs是通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器等不断检测各车轮的转速，由计算机计算出当时的车轮滑移率(由滑移率来了解汽车车轮是否已抱死)，并与理想的滑移率相比较，做出增大或减小制动器制动压力的决定，命令执行机构及时调整制动压力，以保持车轮处于理想的制动状态。因此，abs装置能够使车轮始终维持在有微弱滑移的滚动状态下制动，而不会抱死，达到提高制动效能的目的。它是电子控制技术在汽车上最有突出成就的一项应用，可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，有效地提高了行车的安全性。,57,汽车底盘电子控制简介,ebd 电子制动力分配系统 全称是electricbrakeforcedistribution的缩写,ebd能够根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合abs提高制动稳定性。汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样。比如，有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中，这种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的摩擦力不一样，制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。ebd用高速计算机在汽车制动的瞬间，分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出不同的摩擦力数值，使四只轮胎的制动装置根据不同的情况用不同的方式和力量制动，并在运动中不断高速调整，从而保证车辆的平稳、安全。 abd 自动制动差速器 是制动力系统的一个新产品，它的主要作用是缩短制动距离，和abs、ebd等配合使用。,58,汽车底盘电子控制简介,asr 驱动防滑系统 驱动防滑系统是汽车制动防抱死系统功能的自然扩展。它的作用是维持汽车行驶的方向稳定性，并尽可能利用车轮-路面间的纵向附着能力，提供最大的驱动力。其作用是防止汽车起步、加速过程中驱动轮打滑，特别是防止汽车在非对称路面或转弯时驱动轮空转，并将滑移率控制在10%-20%范围内。由于asr多是通过调节驱动轮的驱动力实现控制的，因而又叫驱动力控制系统，简称tcs，在日本等地还称之为trc或trac。 asr和abs的工作原理方面有许多共同之处，因而常将两者组合在一起使用，构成具有制动防抱死和驱动轮防滑转控制(abs/asr)系统。该系统主要由轮速传感器、abs/asr ecu、abs执行器、asr执行器、副节气门控制步进电机和主、副节气门位置传感器等组成。在汽车起步、加速及运行过程中，ecu根据轮速传感器输入的信号，判定驱动轮的滑移率超过门限值时，就进入防滑转过程：首先ecu通过副节气门步进电机使副节气门开度减小，以减少进气量，使发动机输出转矩减小。ecu判定需要对驱动轮进行制动介入时，会将信号传送到asr执行器，独立地对驱动轮(一般是后轮)进行控制，以防止驱动轮滑转，并使驱动轮的滑移率保持在规定范围内。,59,汽车底盘电子控制简介,tcs 牵引力控制系统 又称循迹控制系统。汽车在光滑路面制动时，车轮会打滑，甚至使方向失控。同样，汽车在起步或急加速时，驱动轮也有可能打滑，在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而出危险。tcs就是针对此问题而设计的。tcs依靠电子传感器探测到从动轮速度低于驱动轮时(这是打滑的特征)，就会发出一个信号，调节点火时间、减小气门开度、减小油门、降挡或制动车轮，从而使车轮不再打滑。tcs可以提高汽车行驶稳定性，提高加速性，提高爬坡能力。原来只是豪华轿车上才安装tcs，现在许多普通轿车上也有。tcs如果和abs相互配合使用，将进一步增强汽车的安全性能。tcs和abs可共用车轴上的轮速传感器，并与行车电脑连接，不断监视各轮转速，当在低速发现打滑时，tcs会立刻“通知”abs动作来减低此车轮的打滑。若在高速发现打滑时，tcs立即向行车电脑发出指令，指挥发动机降速或变速器降挡，使打滑车轮不再打滑，防止车辆失控甩尾。,60,汽车底盘电子控制简介,esp 电子稳定装置 是electronic stablity program的简称。esp是由奔驰汽车公司首先应用在它的a级车上的，实际上也是一种牵引力控制系统。但是，与其他牵引力控制系统比较，esp不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。如后轮驱动汽车出现转向过度时，esp便会慢刹外侧的前轮来稳定车子，防止后轮失控而发生甩尾现象；在转向过小时，为了校正循迹方向，esp则会刹慢内后轮，从而校正行驶方向。 ccs 巡航控制 巡航控制(cruise control)是让驾驶员无需操作油门踏板就能保证汽车以某一固定的预选车速行驶的控制系统。当汽车在高速公路上长时间行驶时，一打开巡航控制开关，系统就能够根据道路行驶阻力的变化，自动地增减发动机油门的开度，使汽车行驶速度保持一定，从而给驾驶带来了很大的方便，同时也可以得到较好的燃油经济性。,61,汽车底盘电子控制简介,4ws 四轮转向 四轮转向(4ws-four wheel steering)系统是基于一个安装在后悬架上的后轮转向机构，它能够使驾驶员操纵方向盘时转动汽车前后四个车轮，不仅提高了高速时的稳定性和可控制，而且提高了低速时的机动性。 4wd 四轮驱动 汽车驱动轮能够产生牵引力的大小受到地面附着的限制，并与车重的大小成正比。采用四轮驱动(4wd-four wheel drive)可以充分利用车重来产生牵引力。 轮胎压力检测 汽车轮胎内充气压力的高低，直接影响到整车行驶的舒适性和安全性。如果保持适宜的轮压，则可以减小轮胎的磨损、降低油耗、防止因轮压不足而引起的轮胎损坏，并能保证汽车的行驶稳定和安全性。轮胎压力监测系统通过连续地监测轮胎的压力、温度和车轮转速，能够自动地为驾驶员发出警告。,62,汽车线束设计,汽车线束是汽车电路的网络主体，没有线束也就不存在汽车电路。随着人们对汽车的安全性、舒适性、经济性和排放性要求的提高，汽车线束变得越来越复杂，但车身给予线束的空间却越来越小。因此，如何提高汽车线束的综合性能设计便成为关注的焦点，而且汽车线束制造厂家不再单纯地搞线束后期设计和制造，和汽车主机厂家联合进行前期开发成为必然的趋势。下面就谈谈线束的一般设计流程和设计原则。,63,汽车线束设计,一、整车电路设计 （一）电源分配设计 汽车的供电系统设计是否合理，直接关系到汽车电器件的正常工作与否和全车的安全性，因此世界各国的汽车线束设计出发点基本都是以安全为主。整车电气系统基本上由3个部分组成： 蓄电池直接供电系统（一般称常电或30电）。这部分的电源所接负载一般都是汽车的安全件或重要件，主要目的是在为这些件提供电能时尽量少的加以控制，确保这些件即使汽车发动不起来也能短暂正常工作，以方便到站点维修等。如：发动机ecu及发动机传感器的工作电源、燃油泵的工作电源、abs控制器的电源、诊断接口电源等。 点火开关控制的供电系统（一般称为ig档、15电或on档电）。这部分电器件基本上是在发动机工作运转的情况下才使用，取自发电机的电源，避免了为蓄电池充电时争电源的可能性。如：仪表电源、制动灯电源、安全气囊电源等。 发动机起动时卸掉负载的电源（一般称为acc电源）。这部分电器件一般所带的负载较大，且在汽车起动时不必工作。一般有点烟器电源、空调电源、收放机电源、刮水器电源等。,64,汽车线束设计,一、整车电路设计 （二）线路保护设计 线路保护就是要对导线加以保护，兼顾对回路电器件的保护。保护装置主要有熔断器、断路器和易熔线。 1熔断器的选取原则 发动机ecu、abs等对整车性能及安全影响大，另外，易受其他用电设备千扰的电器件必须单设熔断器。 发动机传感器、各类报警信号灯和外部照明灯、喇叭等电器件对整车性能及安全影响也较大，但该类电负荷对相互间的干扰并不敏感。因此，这类电负荷可以根据情况相互组合，共同使用一个熔断器。对于为增加舒适性而设置的普通电器件类的电负荷可以根据情况相互组合，共同使用一个熔断器。 熔断器分快熔式和慢熔式。快熔式熔断器的主要部件是细锡线，其中片式熔断器结构简单、可靠性和耐振好、易检测，所以被广泛采用；慢熔式熔断器实际上是锡合金片，这种结构的熔断器一般串接到感性负载的电路中，如电机电路。,65,汽车线束设计,一、整车电路设计 （二）线路保护设计 电阻型的负载与电感型的负载尽量避开使用同一个熔断器。 一般根据电器件的最大连续工作电流计算并确定熔断器容量，可按经验公式：熔断器额定容量电路最大工作电流80%（或70%）。 2断路器 断路器最大的特点是可恢复性，但其成本较高，使用较少。断路器一般都是热敏机械装置，它利用两种金属的不同热变形，使触点开闭或自行接通。新型的断路器，使用ptc固体材料作为过流保护元件，它是一种正温度系数的电阻，根据电流或温度的高低断开或接通。这种保护元件的最大优势是当故障排除后能自动接通，不需人工调节和拆换。 3易熔线 易熔线的特点是当线路通过极大的过载电流时，易熔线能在一定的时间内（一般5s）熔断，从而切断电源，防止产生恶性事故。易熔线也是由导体和绝缘层构成，绝缘层一般为氯磺化聚乙烯材料，因为绝缘层较厚，所以看。起来比同规格的导线粗。,66,汽车线束设计,一、整车电路设计 （二）线路保护设计 易熔线一般接在蓄电池直接引出的电路中。易熔线的常用的公称截面有0.3mm2、0.5mm2、0.75mm2、1.0mm2、1.5mm2，甚至还有8mm2等更大截面的易熔线。易熔线的导线线段长度分为（505）mm、（10010）mm、（15015）mm3种。 易熔线应有明显的标志，当其熔断后，其标志仍应存在以便于更换。易熔线的熔断特性如表1所示。,67,汽车线束设计,一、整车电路设计 （三）继电器的选取设计 继电器分为电流式和电压式2种。一般根据用电器的功率和开关的承载能力来决定是否选用继电器。常用继电器的设备一般有刮水器、喇叭、除霜、前照灯、雾灯、风扇、鼓风机、转向灯（闪光器）等。继电器分6v、12v、24v3种，常用的继电器额定电压为12v。 选用继电器要参考的技术要求：可靠性好；性能稳定；质量轻、体积小、寿命长，对周围元器件影响小；结构简单、工艺性好、成本低。 （四）搭铁分配设计原则 发动机ecu、abs等对整车性能及安全影响大，且易受其他用电设备干扰，所以这些件的搭铁点一定要单设。 对于安全气囊系统，它的搭铁点不仅应单设，而且为了确保其安全可靠，最好采用复式搭铁。其目的是其中一处搭铁失效，系统可以通过另一搭铁点搭铁，确保系统安全工作。 无线电系统为避免干扰，也要单独搭铁。,68,汽车线束设计,一、整车电路设计 弱信号传感器的搭铁最好独立，搭铁点最好是在离传感器较近的位置，以保证信号的真实传递。 其他电器件可根据具体布置情况相互组合共用搭铁点。原则是就近搭铁，避免搭铁线过长，造成不必要的电压降。 蓄电池负极线、发动机搭铁线等因导线截面较大，因此一定要控制好线长和走向，减小电压降；为增加安全性，发动机、车身一般要单独连到蓄电池负极搭铁； 搭铁方式：一是通过孔式接头搭铁，此法一定要在接头的尾部烤上热缩管绝缘；二是通过内部短接的护套直接搭铁。 二、线束三维布局走向设计 此流程主要是模拟仿真不同区域的 线束走向、直径，考虑线束过孔的密封 和保护，模拟线束的固定孔位和固定方 式等，如图1所示。三维布线用的主要 软件有pro-e、ug和catia等。,69,汽车线束设计,70,汽车线束设计,71,汽车线束设计,三、插接件的选取设计 插接件是线束的核心部件，插接件的性能直接决定着线束整体的性能，而且对全车的电器稳定性、安全性起着决定性的作用。 （一）插接件的选取设计原则 插接件选取要保证与电器件的良好接触，使接触电阻降为最低，提高可靠性，优先选用双弹簧式压紧结构的插接件。 根据导线的截面积和通过电流的大小合理选择插接件。 发动机舱内对接的护套，由于舱内温度、湿度偏大且存在着很多腐蚀性气体和液体，因此一定要选择防水性护套。 在同一条线束中若用同一种护套，其颜色一定要有区别。基于汽车外观的整体协调性，在发动机舱中应优先选用黑色或深色的护套。 为减少线束对接用护套的种类和数量，优先选用混合型件，使装配固定方便。 对于要求性能较高的安全气囊、abs、ecu等用的端子插接件，应优先选用镀金件以保证安全可靠性。,72,汽车线束设计,三、插接件的选取设计 （一）插接件的选取设计原则 蓄电池接头（电瓶夹）内部为锥体，锥度为1:9；电瓶夹的材料为镀锡铜、镀锌铜或铅锑合金。 不同规格的插接件可承载的电流一般如下：1系列，10a左右；2.2或3系列，20a左右；4.8系列，30a左右；6.3系列，45a左右；7.8或9.5系列，60a左右。 （二）插接件原材料（材质）性能分析 1护套材质（塑料件） 常用的材质主要有pa6、pa66、abs、pbt、pp等，笔者总结了它们的具体性能差异，见表2。设计插件时可根据不同的需求选择不同的材质，还可根据实际情况在塑料中添加阻燃或增强材料，以达到增强或阻燃的目的，如添加玻璃纤维增强等。,73,汽车线束设计,74,汽车线束设计,三、插接件的选取设计 （二）插接件原材料（材质）性能分析 2端子材质（铜件） 插接件用的铜主要是黄铜和青铜（黄铜的硬度比青铜的硬度稍低），其中黄铜占的比重较大。另外，可根据不同的需求选择不同的镀层。 四、导线的选取设计 （一）导线类型的选择 线束设计选用导线类型重点考虑线束所处的环境和功能。例如：发动机周围环境温度高，腐蚀性气体和液体也很多。因此，一定要使用耐高温、耐油、耐振动、耐摩擦导线；行李厢盖上的导线要在低温下保持其弹性，所以要选用冷弹性导线保证其正常工作；自动变速器上的导线一定要耐高温、耐液压油，其温度稳定性要好；弱信号传感器要用屏蔽导线，例如爆震传感器和曲轴位置传感器、abs轮速传感器等；门内线耐弯曲性要求高等。,75,汽车线束设计,四、导线的选取设计 （一）导线类型的选择 汽车线束常用的导线通常使用多股绞合铜导线，绝缘皮为pvc绝缘材料。线束用导线要有耐温、耐油、耐磨、防水、防腐蚀、抗氧化、阻燃等特性。 汽车线束常用的导线种类有日标（avss等）、国标（qvr）、德标（flry）、美标等几大系列。avss（avs）导线的特点是薄皮绝缘，柔韧性较好；qvr的特点是绝缘皮厚，比较柔软，延展性好；德标导线绝缘皮更薄，柔韧性好；美标导线绝缘皮一般为热塑性或热固性弹性体，还有经过辐照工艺加工的。可根据用户的需求和不同的工作环境选取适当类型的导线。 （二）计算选取导线截面积 根据电器件功率的大小计算流通导线的电流；长时间工作的电气设备可选择实际载流量60%的导线；短时间工作的用电设备可选用实际载流量60%-100%之间的导线。 根据不同的工作环境和