毕业设计（论文）-机电液一体化技术在汽车上的应用.doc

XX职业技术学院毕业设计（论文）XX职业技术学院毕业设计（论文）题 目：机电液一体化技术在汽车上的应用 姓 名 ：XXX 学 号 ：XXXXXXXXXX 班 级 ：1X级中德SGAVE专 业 ：汽车检测与维修技术系 别 ：汽车工程学院 指 导 教 师 ：XXX 前言由于电子技术的飞速发展及计算机的普遍使用，机械工程开始广泛采用机电液一体化技术，简单地说，机电液一体化技术就是电子技术、传感器技术与液压技术相结合，从而实现机械的自动控制、自动检测和处理。机电液一体化技术的应用，使液压能传递较大功率的优越性和电子的灵活性在机械上得以集中体现，可以大大提高机械的工作质量和精度、节约能源、提高效率、改善机械的操作性能以及提高安全性和可靠性。随着汽车工业的发展这项技术同样被应用到汽车上。目录前言1摘要4第1章 机电液一体化技术内涵 1.1 什么是机电液一体化技术5 1.2 机电液一体化技术应用背景5第2章 机电液一体化技术在汽车上的应用 第一节 汽车自动变速箱 2.1.1 AT 6 2.1.2 DCT/DSG6 2.1.3 CVT8 第二节 汽车电子稳定系统 2.2.1 ABS11 2.2.2 EBD15 2.2.3 TCS/ASR/TRC17 2.2.4 ESP18 第三节 汽车发动机可变配气 2.3.1 可变气门正时20 2.3.2 可变气门升程22 第四节 转向助力系统与电磁悬挂系统 2.4.1 电子液压助力转向系统23 2.4.2 电磁悬挂系统24第3章 对机电液一体化技术的展望 3.1 机电液一体化技术现在面临的问题26 3.2 未来的机电一体化技术26结语27致谢28参考文献29摘要： 随着科学技术的发展，人们生活水平不断的提高，汽车已由过去的富人玩具逐渐转变成千家万户出行必须的交通工具，人们对汽车的依赖伴随着各种各样需求产生的同时也使得汽车上的各项技术面临不断更新的挑战！本文从汽车上的自动变速箱（AT，DCT/DSG，CVT），电子稳定系统（ABS，ESP），可变配气（可变配气正时，可变气门升程），转向助力系统与电磁悬挂系统入手鲜明地展现了机电液一体化技术在汽车上的应用以及给汽车各项性能带来的改善。关键词：机电液一体化技术，自动变速箱，电子稳定系统，可变配气，转向助力与电磁悬挂系统。第1章 机电液一体化技术内涵1.1 什么是机电液一体化技术 机电液一体化技术是机械技术，微电子技术，液压技术的有机结合，它是融合了机械，电子，计算机，传感器，自动控制，液压等多学科技术的基础上发展起来的一项多学科的综合技术。 机电液一体化技术融合了机械、液压、电子技术、计算机信息技术等，但是又不是这些技术的简单叠加，而是这些方面技术的有机的结合，渗透和相互的融汇而形成的可以使工程机械实现最佳工况的系统。这个系统的最本质的特征是一种机械，但又不同于一般的机械，它是在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术、并与软件有机结合而成的一种特殊的机械系统。从功能上讲，是用于完成包括机械力，运动和能量流等多动力学任务的机械和机电部件相互联系的系统。1.2 机电液一体化技术应用背景随着科学技术的发展，纯粹的机械技术已无法满足人们对现代电气设备工作时精度高，效率高，功耗低，能耗低，信息化，智能化的要求；机械、液压、电子技术、计算机信息技术的有机结合使用使得以上问题得到很好的改善，车辆方面用电子技术实现关键参数的实时监控并在关键部位设置传感器对汽车上的发动机,变速箱，制动系统，转向系统及底盘等的温度、速度、压力、流量诸参数进行实时监控；借助闭环控制电路和电脑监控分析进行异常报警，利用微电脑控制器对整机上的开关、继电器、电磁阀等进行控制、检测、诊断并分析出故障代码，结合其他硬件设备读取故障码，维修人员可以快速排除可能或实际的故障点。第2章 机电液一体化技术在汽车上的应用第一节 汽车自动变速箱2.1.1 AT 自动变速箱（Automatic Transmission ，简称 AT）提到自动变速箱大家都不陌生，相较于传统的手动变速箱AT无需频繁手动换挡操作更简便，液力变矩器替代了传统的干式离合器使得配备AT的车辆起步也更加平稳，维护只要定期更换变速箱油，正常使用故障率也很低。组成： AT由液力变矩器和变速机构组成。液力变矩器包含泵轮、导轮、涡轮以及锁止离合器；变速机构由换挡电磁阀，多片离合器，行星齿轮机构等组成。工作原理： 变速箱控制电脑通过控制电磁阀的动作，从而改变变速箱油在阀体油道的走向。当作用在多片式离合片上的油压达到制动压力时，多片式离合片接合从而促使相应的行星齿轮组输出动力。自动变速箱虽然没有换挡杆但也存在一定数量的档位且每一个档位都有相应的速比范围。优缺点:AT不用传统的干式离合器换挡，不需要配合离合器踏板手动换挡因此操作容易，既给开车人带来方便，也给坐车人带来舒适。但同时也存在一定缺陷，一是对速度变化反应较慢，没有手动变速箱灵敏；二是传动效率低变矩范围有限，费油不经济；三是机构复杂，修理困难。在液力变扭器内高速循环流动的液压油会产生高温，所以要用指定的耐高温油液。另外，如果汽车因蓄电池缺电不能启动，不能用推车或拖车的方法启动。如果需要拖车，必须保证驱动轮脱离地面。2.1.2 DCT/DSG 双离合器自动变速箱（Dual-clutch transmission，简称DCT）DCT是一种技术更为先进和控制更为复杂的新型电控机械式自动变速箱，最典型的代表是由大众汽车公司和博格华纳公司合作生产的6档DCT/DSG,它是由2个离合器集合而成的双离合装置、基于MT的三轴式齿轮变速系统、自动换挡机构和电子液压控制系统所组成的双传动输入双传动输出变速箱系统。输入轴总成是由一个实心轴及其外部套筒轴组合而成的双传动输入系统，基数档位和偶数档位的传动齿轮分别布置在这2个轴上。一个离合器与实心输入轴相联，控制基数档；另一个离合器与套筒（空心）输入轴相联，控制偶数档。双传动输出系统的两根输出轴是独立布置的，一根输出轴上安装有低速档齿轮并实现低速挡时的动力输出，另一根输出轴上安装有高速挡齿轮和倒挡齿轮并实现高速挡时和倒车档时的动力输出。本质上DCT相当于将2套（3档）手动变速箱合二为一。DSG可以手动换档也可以自动换档，它比传统的自动变速箱易于控制也能传递更多功率但又比手动变速器反应更快。采用两套离合器，通过两套离合器的相互交替工作，来到达无间隙换挡的效果，传动效率高、结构简单、生产成本较低，不仅保证了汽车的动力性和经济性，而且极大地改善了汽车运行的舒适性。组成： 6速： 两个基本3轴的6前速机械波箱、一个内含两套多瓣式离合器片的电子液压离合器机构、一套波箱ECU。7速：与6速类似的7速齿轮组，干式双离合器，电液控制系统及其他部分。总的来说，DSG传动机构使用的是类似手动变速箱的齿轮组，控制机构则使用了受波箱ECU控制的液压动作阀体。这就使得DSG变速箱既具备自动变速箱操控简便的优点，同时也具备手动变速箱传动效率高，油耗低的优势。工作原理：以6速湿式为例，DSG内含两具自动控制的离合器，受电子控制及液压推动，当变速箱运作时，一组齿轮被啮合，而接近换挡之时，下一组挡段的齿轮已被预选，但离合器仍处于分离状态；进入换挡时机时一具离合器将使用中的齿轮分离，同时另一具离合器啮合已被预选的齿轮，在整个换挡期间能确保最少有一组齿轮在输出动力，令动力没有出现间断的状况。要配合以上运作，DSG的传动轴被分为两条，一条是放于内里实心的传动轴（K1），而另一条则是在外面套着的空心传动轴（K2）；内里实心的传动轴连接了1、3、5及倒挡，而外面空心的传动轴则连接2、4、6挡，两具离合器各自负责一条传动轴的啮合动作，引擎动力便会由其中一条传动轴作出无间断的传送。值得注意的是：虽然最基本的“双离合”原理是一样的，但实现的方式却相差甚远。考虑到零件使用寿命，在6速DSG中设计人员制造了油膜片式离合器，离合器动作由液压系统来控制。类似于AT换挡过程中控制不同档位离合器的接合；7速中干式离合器的接合则通过受阀体控制的两个大小拨叉进行。“干式”双离合器结构简单，因而更经济。相对结构稍复杂的“湿式”而言，故障率较高；湿式相比干式而言，使用寿命更长，同时可以承载的扭矩也更大，配备6速湿式DSG变速箱的车辆运动性能也更好。优缺点：由于结构与手动变速箱类似，因此传动效率与手动变速箱相仿。若搭配上合适的换挡逻辑，理论上甚至可以获得比手动变速箱更佳的燃油经济性。由于其本质是两个手动变速箱组合到一起，因此生产容易，成本比传统自动变速箱更低。因为必须使用两套输出轴，因此双离合变速箱的体积较自动变速箱大并且更重。由于没有液力变矩器，当车辆起步和低速运行时，离合器不得不长时间处于打滑状态。如果厂家在此时的调教倾向于反复换挡或长期处于打滑状态，变速箱的离合器片很容易积累过多的热量，造成不必要的损耗。当车辆处于湿热或极度拥堵的环境中长时间运行，变速箱的离合器很容易因此损坏。尤其是干式双离合变速器，因为缺少散热装置，更可能导致离合器及驱动机构无预警的失效。另外，与传统的自动变速箱相比，由于没有液力扭矩，对于小排量的发动机与DSG的组合，有时可能会出现低速扭矩不足的现象，表现为起步时轻微的抖动。总的来说瑕不掩瑜，在倡导低碳的时代，这种技术一定程度上代表着未来变速器的发展方向，同时我们也期待更先进技术的诞生！2.1.3 CVT 机械式无级自动变速箱（Continuously Variable Transmission，简称CVT）Continuously Variable Transmission直接翻译就是连续可变传动，也就是我们常说的无级变速箱，顾名思义就是没有明确具体的档位，操作上类似自动变速箱，但是速比的变化却不同于自动变速箱的跳挡过程，而是连续的，因此动力传输持续而顺畅。历史回顾：迄今为止CVT技术的发展，已经有了一百多年的历史。德国奔驰公司最早在汽车上采用CVT技术，在1886年就将V型橡胶带式CVT安装在该公司生产的汽油机汽车上。1958年，荷兰的DAF公司H.Van Doorne 博士研制成功了名为Variomatic的双V型橡胶带式CVT，并装备于DAF公司制造的Daffodil轿车上。但是由于橡胶带式CVT存在一系列的缺陷：功率有限(转矩局限于135Nm以下)，离合器工作不稳定，液压泵、传动带和夹紧机构的能量损失较大，因而没有被当时的汽车行业普遍接受。然而提高传动带性能和CVT传递功率极限的研究一直在进行，将液力变矩器集成到CVT系统中，主、从动轮的夹紧力实现电子化控制，在CVT中采用节能泵，传动带用金属带代替传统的橡胶带。新的技术进步克服了CVT系统原有的技术缺陷，导致了传递转矩容量更大、性能更优良的第二代CVT的面世。 进入20世纪90年代，全球科技的迅猛发展，使得新的电子技术与自动控制技术不断被采用到CVT中。1997年上半年，日本日产公司开发了使用在2.0L汽车上的CVT。在此基础上，日产公司在1998年开发了一种为中型轿车设计的包含一个手动换档模式的CVT。新型CVT采用一个高强度宽钢带和一个高液压控制系统，通过采用这些技术来达到使汽车获得较大转矩能力的目标。同一时期参与研发制造的还有日本三菱公司，日本富士重工已及合作的美国福特与德国ZF公司等。 随着科学技术的发展，现在的CVT技术已经向前迈进了一大步，相信CVT的特性还将进一步提高。组成： 该系统主要包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵等基本部件。工作原理： CVT结构比传统变速箱简单，体积更小，它既没有手动变速器的众多齿轮副，也没有自动变速器复杂的行星齿轮组，它主要靠主、从动轮和金属带来实现速比的无级变化。金属带由两束金属环和几百个金属片构成。主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成，与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动，另一侧则固定。可动盘与固定盘都是锥面结构，它们的锥面形成V型槽来与V型金属传动带啮合。发动机输出轴输出的动力首先传递到CVT的主动轮，然后通过V型传动带传递到从动轮，最后经减速器、差速器传递给车轮来驱动汽车。工作时通过主动轮与从动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径，从而改变传动比。在金属带式无级变速器的液压系统中，从动油缸控制金属带的张紧力，以保证来自发动机的动力高效、可靠的传递。主动油缸控制主动锥轮的位置沿轴向移动同时使位于主动轮组上的金属带沿V型槽移动。传动期间由于金属带的长度不变，主动轮组上的金属带沿V型槽移动，从动轮组上金属带沿V型槽向相反的方向变化，金属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化，从而实现速比的连续变化。可动盘的轴向移动量是控制系统根据驾驶者的驾驶意图通过调节主动轮、从动轮液压泵油缸压力来实现的。 汽车开始起步时，主动轮的工作半径较小，类似小轮驱动大轮转，传动比较高，从而确保驱动桥能够有足够的扭矩来保证汽车有较高的加速度驱动车辆起步。随着车速的增加，主动轮的工作半径逐渐增大，从动轮的工作半径相应减小，类似大轮驱动小轮转，传动比减小，使得汽车能够以更高的速度行驶。优缺点： 由于没有了一般手动挡变速箱的传动齿轮，也就没有了手动挡变速箱的换挡过程，因此不会产生传统换挡过程中的顿挫感。因此CVT变速箱的动力输出基本上是线性的，在实际驾驶中非常平顺。CVT的传动系统理论上挡位可以无限多，挡位设定更为自由，传统传动系统中的齿轮比、速比以及性能、耗油、废气排放的平衡，都更容易达到。理论上CVT传动的机械效率、燃油经济性大大优于普通的自动挡变速箱，仅次于手动挡变速箱。但相比传统自动挡变速箱而言，生产成本较高；而且操作不当的话，出故障的概率更高的问题也制约着它的发展。CVT变速箱本身最大的问题就是传动的钢制皮带能够承受的力量有限，通常超过1.8L排量或者280NM以上的动力是它的上限，不过我们也看到现在有越来越多的车型，诸如奥迪或者日产，都已经打破了这个上限，相信随着上述问题的逐步解决，CVT技术的使用也会越来越广泛。第二节 汽车电子稳定系统2.2.1 ABS 制动防抱死系统（anti-lock brake system）简称ABS。作用就是在汽车制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑（滑移率在20%左右）的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大值。现代汽车上大量安装防抱死制动系统，普通制动系统在湿滑路面上制动，或在紧急制动的时候，车轮容易因制动力超过轮胎与地面的摩擦力而抱死。安装ABS系统的车辆ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复地经历增大保持减小过程，而将趋于抱死车轮的滑动率控制在峰值附着系数滑动率的附近范围内，如此在一秒钟内可作用60到120次左右，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，使刹车效率大大提高，同时还能减少刹车消耗，延长刹车系统和轮胎的使用寿命。ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。历史回顾： ABS系统的发展可追溯到20世纪初期。进入20世纪70年代后期，数字式电子技术和大规模集成电路迅速发展，为ABS系统向实用化发展奠定了技术基础，许多家公司相继研制了形式多样的ABS系统。自20世纪80年代中期以来，ABS系统向高性价比的方向发展。有的公司对ABS进行了结构简化和系统优化，推出了经济型的ABS装置；有的企业推出了适用于轻型货车和客货两用汽车的后轮ABS或四轮ABS系统。这些努力都为ABS的迅速普及创造了条件。ABS系统被认为是汽车上采用安全带以来在安全性方面所取得的最为重要的技术成就。系统组成及分类： 一个完整的ABS系统组成包括ABS电控单元，报警灯，位于各车轮上的轮速传感器及制动分泵，储液罐，液压控制单元，制动总泵，制动踏板，真空助力器以及相应制动液管路等部件。 ABS系统的分类一是按生产厂家分类，二是按控制通道分类，以下主要介绍按通道分类的方法。 在ABS中，对能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。ABS装置的控制通道分为四通道式，三通道式，二通道式和一通道式。四通道式: 四通道ABS有四个轮速传感器，在通往四个车轮制动分泵的管路中，各设一个制动压力调节器装置，进行独立控制，构成四通道控制形式。但是如果汽车左右两个车轮的附着系数相差较大(如路面部分积水或结冰)，制动时两个车轮的地面制动力就相差较大，因此会产生横摆力矩，使车身向制动力较大的一侧跑偏，不能保持汽车按预定方向行驶，会影响汽车的制动方向稳定性。因此，驾驶员在部分结冰或积水等湿滑的路面行车时，应降低车速，不可盲目迷信ABS装置。三通道式: 三通道ABS是对两前轮进行独立控制，两后轮按低选原则进行一同控制(即两个车轮由一个通道控制，以保证附着力较小的车轮不抱死为原则)，也称混合控制。性能特点： 两后轮按低选原则进行一同控制时，可以保证汽车在各种条件下左右两后轮的制动力相等，即使两侧车轮的附着系数相差较大，两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。 对两前轮进行独立控制，主要考虑小轿车，特别是前轮驱动的汽车，前轮的制动力在汽车总制动中所占的比例较大(可达70%左右)，可以充分利用两前轮的附着力。由于两前轮制动力不平衡对汽车行驶方向稳定性影响相对较小，而且可以通过驾驶员的转向操纵对由此产生的影响进行修正。因此，三通道ABS在小轿车上被普遍采用。工作原理： 车辆行驶过程中，轮速传感器将实时车轮转速以方波信号形式发送给ABS电控单元，制动时车轮转速发生变化传感器便发送新的信号，制动过程中，ABS控制单元不断从车轮速度传感器获取车轮的速度信号，并加以处理，进而判断车轮是否即将被抱死。ABS刹车制动其特点是当车轮趋于抱死临界点时，制动分泵压力不随制动主泵压力增加而增高，压力在抱死临界点附近变化。如判断车轮没有抱死，制动压力调节装置不参加工作，制动力将继续增大；如判断出某个车轮即将抱死，ECU向制动压力调节装置发出指令，关闭制动缸与制动轮缸的通道，使制动轮的压力不再增大；如判断出车轮出现抱死拖滑状态，即向制动压力调节装置发出指令，使制动轮缸的油压降低，减少制动力。工作过程： 常规制动：在ABS中，每个车轮上各安置一个转速传感器，将关于各车轮转速的信号输入电子控制装置。电子控制装置根据各车轮转传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定并形成相应的控制指令。各处液压电磁阀均不通电而处于关闭状态，电动泵也不通电运转，制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态，而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。 液压调节制动：在车辆制动时，ABS控制单元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移，防止了因制动力过大而将车轮完全抱死。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。 例如，电子控制装置判定右前轮趋于抱死时，电子控制装置就使控制右前轮制动压力的进液电磁阀通电，使右前进液电磁阀转入关闭状态，制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸，此时，右前出液电磁阀仍未通电而处于关闭状态，右前制动轮缸中的制动液也不会流出，右前制动轮缸的制动压力就保持一定，而其它未趋于抱死车轮的制动压力仍会随制动主缸输出压力的增大而增大；如果在右前制动轮缸的制动压力保持一定时，电子控制装置判定右前轮仍然趋于抱死，电子控制装置又将使右前出液电磁阀也通电而转入开启状态，右前制动轮缸中的部分制动液就会经过处于开启状态的出液电磁阀流回储液器，使右前制动轮缸的制动压力迅速减小，右前轮的抱死趋势将开始消除，随着右前制动轮缸制动压力的减小，右前轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速；当电子控制装置根据车轮转速传感器输入的信号判定右前轮的抱死趋势已经完全消除时，电子控制装置就使右前进液电磁阀和出液电磁阀都断电，使进液电磁阀转入开启状态，使出液电磁阀转入关闭状态，同时也使电动泵通电运转，向制动轮缸泵输送制动液，由制动主缸输出的制动液经电磁阀进入右前制动轮缸，使右前制动轮缸的制动压力迅速增大，右前轮又开抬减速转动。 在制动总泵前面腔内的制动液是动态压力制动液，它推动反应套筒移动，反应套筒又推动助力活塞从而使制动踏板推杆移动。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，不过这些都是正常的。 汽车减速后，一旦ABS电控单元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的制动状态下进行工作。如果蓄压器的压力下降到安全极限以下（泄漏或制动液不足时），红色制动故障指示灯和琥珀色ABS故障指示灯亮。并伴随蜂鸣声向驾驶员发出警告。总述： ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复地经历增大保持减小过程，而将趋于抱死车轮的滑动率控制在峰值附着系数滑动率的附近范围内即车轮以边滚边滑的状态行驶，在四通道式ABS系统中对应于每一个制动轮缸各有一对进液和出液电磁阀，可由电子控制装置分别进行控制即每个车轮都可以独立制动，因此，各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节，从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。 尽管各种ABS的结构形式和工作过程并不完全相同，但都是通过对趋于抱死车轮的制动压力进行自适应循环调节，来防止被控制车轮发生制动抱死的，而且，各种ABS在以下几个方面都是相同的。（1） ABS只是汽车的速度超过一定以后（如5km/h或8km/h），才会对制动过程中趋于抱死的车轮进行防抱死制动压力调节。当汽车速度被制动降低到一定时，ABS就会自动中止防抱死制动压力调节，此后，装备ABS汽车的制动过程将与常规制动系统的制动过程相同。车轮被制动抱死是因为在汽车的速度很低时，车轮抱死对汽车制动性能的影响已经很小，而且要使汽车尽快停下来。（2） 在制动过程中，只有当被控制车轮趋于抱死时，ABS才会对趋于抱死车轮的制动压力进行防抱死调节；在被控制车轮还没有趋于抱死时，制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。（3） 受益于电子信息技术的使用ABS都具有自诊断功能，能够对系统的工作情况进行监测，一旦发现存在影响系统正常工作的故障时控制单元将自动地关闭ABS，并将ABS警示灯点亮，向驾驶员发出警示信号，此时汽车的制动系统仍然可以像常规制动系统一样进行制动。只是不再像ABS正常工作时智能控制。提示：依托于先进的电子控制技术ABS会监视防抱死制动系统。在点火开关转到ON的位置时，会进行系统自检同时点亮ABS警告灯几秒钟，如果ABS警告灯持续点亮，则应尽快检修制动系统以恢复防抱死制动系统的功能。如果制动警告灯和ABS警告灯都亮着，那么防抱死制动系统（ABS）和电子式制动力分配系统（EBD）将会失去功能，必须立刻修复防抱死制动系统！以确保行车安全。2.2.2 EBD EBD的英文全称是Electric Brake force Distribution，中文直译就是“电子制动力分配”。汽车制动时，如果四只轮胎附着地面的条件不同，比如，左侧轮附着在湿滑路面，而右侧轮附着于干燥路面，四个轮子与地面的摩擦力不同，在制动时（四个轮子的制动力相同）就容易产生打滑、倾斜和侧翻等现象,EBD的功能就是在汽车制动的瞬间，高速计算出四个轮胎由于附着不同而导致的摩擦力数值，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动力与摩擦力（牵引力）的匹配，以保证车辆运行的平稳和安全。 EBD能够根据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。EBD的工作原理恰恰就是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和计算，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，并在运动中不断调整，使制动力与摩擦力相匹配。实际调整前后轮时，它可依据车辆的重量和路面条件来控制制动过程,自动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑动率(即车辆的实际车速和车轮的圆周线速度之差与车辆实际车速之比),如发觉前后车轮有差异，而且差异程度必须被调整时，它就会调整汽车制动液压系统，使前、后轮的液压接近理想化制动力的分布。可以说在ABS动作启动之前，EBD已经平衡了每一个轮的有效地面抓地力,防止出现后轮先抱死出现甩尾和侧移的情况，改善制动力的平衡并缩短汽车制动距离。 从工作原理来讲，它是ABS的一个附加作用系统，可以提高ABS的效用，共同为行车安全添筹加码。所以在安全指标上，汽车的性能又多了“ABS+EBD”。 值得一提的是，即使车载ABS失效，EBD也能保证车辆不会出现因甩尾而导致翻车等恶性事件的发生。同时它还能较大地减少ABS工作时的振噪感，不需要增加任何的硬件配置，成本比较低。 在车轮轻微制动时，电子制动力分配（EBD）功能就起作用，转弯时尤其如此，速度传感器记录4个车轮的转速信息，电子控制单元计算车轮的转速。如果后轮滑移率增大，则通过调节后轮上制动压力，使后轮制动压力降低滑移率减小。电子制动力分配（EBD）功能保证了较高的侧向力和合理的制动力分配， EBD使用特殊的控制单元来分配前轴和后轴之间的制动力。当汽车制动时，控制单元根据接收到的轮速信号、载荷信号、踏板行程信号以及发动机等有关信号，经处理后向电磁阀和轴荷调节器发出控制指令，使各轴的制动力得到合理分配。EBD在汽车制动时即开始控制制动力，而ABS则是在车轮有抱死倾向时开始工作。EBD的优点在于在不同的路面上都可以获得最佳制动效果，缩短制动距离，提高制动灵敏度和协调性，改善制动的舒适性。 2.2.3 TCS/ASR/TRC 牵引力控制系统Traction Control System，简称TCS。此外，ASR、TRC等也属于牵引力控制系统的范畴。牵引力控制系统的作用是使汽车在各种行驶状况下都能获得最佳的牵引力。牵引力控制系统能防止车辆的雪地等湿滑路面上行驶时驱动轮的空转，使车辆能平稳地起步、加速。尤其在雪地或泥泞的路面，牵引力控制系统均能保证流畅的加速性能，防止车辆因驱动轮打滑而发生横移或甩尾。 ASR是Accelerate Slip Regulation的英文缩写，即加速防滑控制。它的原理是：当电脑检测到某个驱动轮打滑时，就会自动降低发动机的输出功率，并对打滑的车轮施加制动，直到车轮恢复正常的转动。 ASR的作用是当汽车加速时将轮胎滑动率控制在一定的范围内，从而防止驱动轮因为滑动而损失动力或因为过大动力输出造成一些安全问题。它的功能一是提高牵引力;二是保持汽车的行驶稳定。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/ASRECU、ABS执行器、驱动轮制动器等组成。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通过控制节气门减少进气量，降低引擎转速，从而减少动力输出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ABS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。值得注意的是在ASR系统出现故障时，系统会自动切断所有相关信号，发动机和制动系统恢复到没有装配ASR系统的模式下工作。并在仪表板上通过ASR故障指示灯提醒驾驶员ASR系统出现故障。 TCS是Traction Control System的英文缩写，牵引力控制系统，又称循迹控制系统。是根据驱动轮的转数及从动轮的转数来判定驱动轮是否发生打滑现象，当前者大于后者时，进而抑制驱动轮转速的一种防滑控制系统。它与ABS作用模式十分相似，两者都使用感测器及刹车调节器。 当TCS感应到车轮打滑的时候，首先会经过引擎控制电脑改变引擎点火的时间，减低引擎扭力输出或是在该轮上施加刹车以防该轮打滑，如果在打滑很严重的情况下，就再控制引擎供油系统。TCS在运用的时候，变速箱会维持较高的挡位，在油门加重的时候，会避免突然下挡以免打滑的更厉害。TCS最大的特点是使用现有ABS系统的电脑、轮速传感器和控制引擎与变速箱电脑，即使换上了备胎，TCS也可以准确的应用。TRC主动牵引力控制系统的机械结构能防止车辆的雪地等湿滑路面上行驶时驱动轮的空转，使车辆能平稳地起步、加速，支持车辆行驶的基本功能。在雪地或泥泞的路面，TRC主动牵引力系统均能保证流畅的加速性能。此外，在上下陡坡、险恶的岩石路面等，四轮驱动车所独有的越野行驶路况下，TRC也能适当控制车轮的侧滑，比起配备传统的中央差速器锁止装置的车辆而言，配备TRC的车辆具有前者无法比拟的驾乘感和操纵性。2.2.4 ESP 车身电子稳定系统(Electronic Stability Program，简称ESP)，是博世(Bosch)公司的专利。其他公司也有研发出类似的系统，如宝马的DSC、丰田的VSC等等。ESP是汽车高速行驶中作用最高的主动安全系统，可以说ESP是不可或缺的。ESP并不是奢侈品，而是实实在在的安全装备，不次于安全带的作用。 ESP系统其实是ABS（防抱死系统）和ASR（驱动轮防滑转系统）功能上的延伸，可以说是当前汽车防滑装置的最高形式。主要由控制总成及转向传感器（监测方向盘的转向角度）、车轮传感器（监测各个车轮的速度转动）、侧滑传感器（监测车体绕纵轴线转动的状态）、横向加速度传感器（监测汽车转弯时的离心力）等组成。控制单元通过这些传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令。 有ESP与只有ABS及ASR的汽车，它们之间的差别在于ABS及ASR只能被动地作出反应，而ESP则能够探测和分析车况并纠正驾驶员的错误，防患于未然。ESP对过度转向或转向不足特别敏感，例如汽车在路滑时左拐过度转向（转弯太急）时会产生向右侧甩尾，传感器感觉到滑动就会迅速制动右前轮使其恢复附着力，产生一种相反的转矩而使汽车保持在原来的车道上。ESP的执行器就是4个车轮的刹车系统，其实ESP就是帮驾驶员踩刹车。和没有ESP的车不同的是，装备有ESP的车其刹车系统均为4通道式ABS系统，且具有蓄压功能。简单的说蓄压就是电脑可以根据需要，在驾驶员没踩刹车的时候替驾驶员向某个车轮的制动油管加压好让这个车轮产生制动力。无论是ABS，EBD，TCS/ASR/TRC还是ESP都是在原有机械基础上加入了更加先进的电子控制技术，同时充分发挥了液压控制系统的各项优势，从而使得机械的运作更加信息化，智能化。第三节 汽车发动机可变配气2.3.1 可变气门正时 发动机可变气门正时技术VVT（Variable Valve Timing)。发动机采用可变气门正时技术可以提高进气充量，使充量系数增加，这样发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。 对于一台 4 冲程发动机，通常理解为：做功冲程末，活塞处于下止点时排气门开始打开，发动机进入排气冲程，直到活塞到达上止点，排气门关闭，进气门打开，发动机进入吸气冲程。 当活塞正好运行一周重新回到下止点时，进气门关闭，发动机进入压缩冲程。 当然以上仅为理论情况，实际上气门的开闭并非一瞬间就可以完成的事情而是需要一定时间的。那么我们能否对气门从开始打开到完全关闭这段时间加以利用呢？以排气门为例：我们知道，排气时活塞会压迫废气从而反过来对废气做功，这个过程会消耗一部分发动机已经获得的能量。试想如果在做功行程末排气行程初缸内压强相对较高时提前打开排气门开始排气，使燃烧利用率逐渐降低的混合气提前排出，排气过程是不是会更顺畅，而且在排气冲程减少了能量消耗。实际上活塞在下止点附近一定角度内垂直运动距离非常短，由此推断发动机略微提前打开排气门效果会更好一些。再看一下进气门开启的时机。在排气行程，被排出的废气形成的高速气流可以高达200m/s左右，同时燃烧室内的废气涡流的方向决定了废气短时间内不会流向进气门，由于大部分废气在排气冲程中前期就已排出，并且在排气岐管中形成了高密度的高速气流，冲向排气管方向。排出去的废气量越多，气缸内的平均压强也就越低。低到什么程度？低到活塞尚未到达上止点之前，缸内压强可能就已经低于进气岐管内可燃混合气的压强了。如果能利用这一段时间提前打开进气门使部分混合气提前进入气缸，随着进气行程的进行能够进入气缸的混合气也将越多。如此看来，进气门也应当提前一点开启才好。在进气行程末期压缩行程初期此时由于惯性混合气仍将被吸入气缸如果能对这段时间加以利用使得进气门延迟关闭同样可以起到增加进气量的效果。当然在理论情况许可的情况下如果能使排气门同样延迟关闭将更加有利于废气的排出同时吸入更多的新鲜混合气。 大家都知道，气门是由发动机的曲轴通过凸轮轴带动的，气门的配气正时取决于凸轮轴的转角。在普通的发动机上，进气门和排气门的开闭时间是固定不变的。这实际上只能使发动机在某一转速范围下处于最佳的配气相位，这种固定不变的气门正时很难兼顾到发动机不同转速下的工作需求。为了解决以上问题可变气门正时技术应用而生。应用于进气门相位调整的装置可分为叶片式、螺旋式和时规链式。配气相位调整装置装在凸轮轴正时齿轮(或正时链轮)与凸轮轴之间，接受发动机控制单元的指令，对发动机配气相位进行自动调整。工作原理：以丰田VVT-i为例，主要的原理是在凸轮轴上加装一套液力机构，通过ECU的控制，在一定角度范围内对气门的开启、关闭的时间进行调节，或提前、或延迟、或保持不变。凸轮轴的正时齿轮的外转子与正时链条(皮带)相连，内转子与凸轮轴相连。外转子可以通过液压油间接带动内转子，从而实现一定范围内的角度提前或延迟改变气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。工作过程： VVTi系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。ECU储存了最佳气门正时参数值，曲轴位置传感器、进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位置传感器等反馈信息汇集到ECU并与预定参数值进行对比计算，计算出修正参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀，控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置，也就是改变液压流量，把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至VVTi控制器的不同油道上。并通过各个传感器的信号来感知实际气门正时，然后再执行反馈控制，补偿系统误差，达到最佳气门正时的位置，从而能有效地提高汽车的功率与性能，尽量减少耗油量和废气排放。与丰田VVT-i不同，宝马VANOS系统使用的是时规链进气门相位调整装置，由车辆发动机ECU控制液压和机械部分，调整进排气凸轮轴。双VANOS于1992年应用在M50发动机上，进气门相位在040之间调节，排气门相位在025之间调节。VANOS系统根据发动机转速和加速踏板位置来控制凸轮轴。低转速时，进气门推迟开启，以改善怠速质量及平稳度；中等转速时，进气门提前开启，以增大扭矩，并允许废气在燃烧室中进行再循环从而减少耗油量和废气的排放；高转速时，进气门开启稍延迟，从而发挥出最大功率。如果发动机转速低，活塞在汽缸中的移动速度和混合汽被压缩的速度都慢，进气门可以推迟关闭，充分利用气流惯性提高进气量。如果发动机高速运转时，活塞的移动速度和汽缸中混合汽压缩速度都加快，进气门应早开早闭，以提高进气效率。当发动机转速变化达到规定值时，发动机ECU便给电磁阀通电或断电。电磁阀便改变正时调整器内的机油的流向，使控制活塞上下的机油压力发生变化，从而改变活塞的位置，活塞的上下移动导致链条调整器上下移动，从而推动链条上下的长度发生变化。发动机低速运转时，凸轮轴调整器向下拉长，于是链条上短、下长。进气凸轮轴相对于排气凸轮轴逆时针转过一个角度，进气门提前关闭。以使发动机在中、低速获得大扭矩。当发动机高速运转时，链条上长、下短，进气凸轮轴相对排气凸轮轴顺时针转动了一个角度，使进气门提前打开，提前进气，提高进气效率和发动机功率。2.3.2 可变气门升程 90年代初，日本本田公司推出一种即可改变配气正时，又能改变气门运动规律的可变配气定时升程的控制机构，是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统。就是现在大家耳熟能详的VTEC机构：一般发动机每缸气门组只由一组凸轮驱动，而VTEC系统的发动机却有中低速用和高速用两组不同的气门驱动凸轮，并可通过电子控制系统的自动操纵，进行自动转换。采用VTEC系统，保证了发动机中低速与高速不同的配气相位及进气量的要求，使发动机无论在何速率运转都达到动力性、经济性与低排放的统一和极佳状态。需要说明的是，发动机采用可变配气正时技术获得上述好处的同时，没有任何负面影响，换句话说，就是没有对于发动机的工作强度提出更高的要求。VTEC的设计就好像采用了两根不同的凸轮轴似的，一根用于低转速，一根用于高转速，但是VTEC发动机的不同之处就在于将这样两种不同的凸轮轴设计在了一根凸轮轴上。本田发动机进气凸轮轴中，除了原有控制两个气门的一对凸轮（主凸轮和次凸轮）和一对摇臂（主摇臂和次摇臂）外，还增加了一个较高的中间凸轮和相应的摇臂（中间摇臂），三根摇臂内部装有由液压控制移动的小活塞。发动机低速时，小活塞在原位置上，三根摇臂分离，主凸轮和次凸轮分别推动主摇臂和次摇臂，控制两个进气门的开闭，气门升量较少，情形好像普通的发动机。虽然中间凸轮也推动中间摇臂，但由于摇臂之间已分离，其它两根摇臂不受它的控制，所以不会影响气门的开闭状态。发动机达到某一个设定的高转速时，电脑即会指令电磁阀启动液压系统，推动摇臂内的小活塞，使三根摇臂锁成一体，一起由中间凸轮驱动，由于中间凸轮比其它凸轮都高，升程大，所以进气门开启时间延长，升程也增大了。当发动机转速降低到某一个设定的低转速时，摇臂内的液压也随之降低，活塞在回位弹簧作用下退回原位，三根摇臂分开。整个VTEC系统由发动机电子控制单元（ECU）控制，ECU接收发动机传感器（包括转速、进气压力、车速、水温等）的参数并进行处理，输出相应的控制信号，通过电磁阀调节摇臂活塞液压系统，从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮控制，影响进气门的开度和时间。同属于控制气门升程系统还有奥迪的AVS可变气门升程系统，宝马的Valvetronic可变气门升程系统，以及Valeo公司开发出的e-Valve电子控制气门系统等。由于都是对进排气流量进行控制，这两项技术从最早的歧管喷射发动机上同样应用到了今天我们所见到的缸内直喷发动机上，科技发展的同时也使得这两项技术在使用中不断更新变得更加完善。发动机的各项性能也越来越强悍，同时各项性能指标也越来越容易达到。第4节 转向助力系统与电磁悬挂系统2.4.1 电子液压助力转向系统转向助力是协助驾驶员作汽车方向调整，为驾驶员减轻打方向盘的用力强度，当然，转向助力在汽车行驶的安全性、经济性上也一定的作用。目前正在使用的转向助力系统主要有机械式液压助力转向系统，电子液压助力转向系统和电动助力转向系统。机械式的液压动力转向系统一般由液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等部件构成。液压泵靠发动机皮带直接驱动，无论车是否转向，启动状态下这套系统都要工作，因此能耗较高，同时高速状态下太轻的操纵感还会对行车安全造成一定影响，在发动机关闭的情况下想要转向又会变得非常吃力。电子液压助力系统与机械液压助力系统有着很多相似之处，它们都凭借助力油来进行工作。两者最大不同在于电子液压助力系统的助力泵不再是由发动机进行驱动，而改由电动马达。这种改动使得助力转向系统不再受制于发动机转速所带来的负面影响，即便发动机停止工作，助力转向系统也可正常工作。结构组成：主要由储油罐、助力转向控制单元、电动泵、转向机、助力转向传感器等构成，其中助力转向控制单元和电