汽车新技术应用知识讲解

汽车新技术应用力帆骏马新项目组培训车道偏离系统驻车加热系统自由动力分配AMT顺序换档1第一页，共117页。第一节车道偏离系统车道偏离报警与道路标志识别系统未来的汽车不但能识别车道标志线，还能识别印刷在车道上包含各种标志信息的条形码。在陌生的街道开车，你不用再紧张兮兮地去寻找限速、禁行标志了，驾驶越来越是一种享受2第二页，共117页。常说的道路安全就是为了预防事故和保护行人，安全配置虽然越来越高，但最有效的方法还是学习和预防事故发生。在预防交通事故中，司机扮演着至关重要的角色，则我们就要了解驾驶行为和提升操控，也就是提升洞察和控制能力。有些公司，如PSA在25年前就建立了事故研究实验室，致力于研究司机的心理状态和行为以期用新的方式提升道路交通安全。为了达到乐观的安全驾驶，在各种各样的路况和驾驶环境中，车辆有必要把充足的信息传递给司机以提升他们的驾驶控制能力。3第三页，共117页。

PSA从制造商的角度为司机提供了控制车辆和预防危险情况的手段，一些驾驶辅助功能如巡航、车道偏离报警与道路标志识别系统等将有助于这一目的的实现。4第四页，共117页。根据法国ValeoSA公司提供的资料，在2002年有超过41万起交通事故是由于车道偏离或变更车道引起的。另据统计在美国每年大约有150万起交通事故是由于无意识的车道偏离造成的。在国内，由于车道偏离或变更车道引起的交通事故就更多了，因为国内太多的交通事故是由于货车、客车司机的超疲劳驾驶引发的，造成了许多无辜的人失去了生命。车道偏离报警系统的目的是保持司机直线行驶，在司机昏昏欲睡偏离车道时发出报警以避免交通事故。5第五页，共117页。车道偏离报警系统使用像照相机一样的传感器或者是雷达监视车道标志线，当系统检测到车辆正在逼近车道标志线（分道线），而此时司机并没有发出变线信号，该系统会通过声音警报或座椅抖动、方向盘抖动以提醒司机，使他们与时返回正道。6第六页，共117页。

同时驾驶辅助系统会自动介入，使车辆不会偏离车道。在将来，系统还会扩展功能，如协助司机变更车道并避免在司机盲点区域发生碰撞。通过仪表台上的开关可以使系统打开或关闭。这些系统在坏天气时就不能读出车道了，当然，如果没有车道标志线也就无法监测了。现在偏离报警系统已经开始在欧美日应用，丰田Alphard小型MPV、06版无限M45、新雪铁龙C4和C5均已装配此系统，福特、通用等公司都在研发这套系统。7第七页，共117页。

车道偏离报警系统早在2003年就出现了，今天它的功能又有了进一步的提升，发展成车道偏离报警与道路标志识别系统（Thelanedeparturewarningsystemandroad-sidebarcodereaders），更有助于驾驶安全，不但在任何无意识的车道偏离时为司机报警，使车辆立即得到修正；还可以避免潜在事故，提供司机没有注意到的道路信息。它的出现主要是为了进一步提升驾驶安全，为了儿童的安全，也为了减少人口密集地区的交通事故。像陌生的路段经常由于疏忽而没有注意到限速标志，现在车辆可以自动识别路段的限速标志，使司机可以把精力更多地集中在驾驶上。

8第八页，共117页。车道偏离报警系统使车辆行驶安全向前迈出了一大步。而道路条形码是在路上画上几条间隔不同的白线，类似于商品的条形码，这些白线可将道路信息传给车辆。道路条形码可向驾驶员发出上百条不同的信息，提示道路设施的辅助信息或迫在眉睫的危险情况。这种方法简单而易于操作，法国领土整治和运输部公路局正在对PSA的这一最新技术进行研究。9第九页，共117页。第二节驻车加热系统

开车的朋友都领略过冬天的清晨刚进入车厢时的感觉——冰凉刺骨。如果又赶上刚下过大雪，风挡玻璃上罩满了冰雪就更惨了。点燃发动机几分钟后就匆匆上路，离发动机的正常工作温度还相差很远，此时发动机还不能与时地进入良好的工作状态，而且排放的尾气严重超标。这些都是我们在冬季用车时面临的诸多问题。不过，如果你的车上配备有驻车加热器，那情况就不一样了。10第十页，共117页。加热器对车辆与乘员的益处除了风挡玻璃除霜、加热汽车内部外，还能有效改善汽车冷启动性能，改善凉车的不良排放11第十一页，共117页。

车辆加热器在上世纪50年代就出现了。那时为了提升大巴车的舒适性，德国的伟巴斯特公司研制了一款为巴士匹配的独立转炉式加热器。经过不断的创新与发展，今天的加热器已经涵盖了所有车型体系，且体积已经越来越小，技术越来越先进。今天的加热器还具有了遥控和预设功能，可以随时遥控或提前设定自动暖车。无需启动车辆发动机，加热器的电脑即可自行发动专用暖炉，向车舱与发动机供暖。待你打开车门，舒适、温馨的暖流即刻迎面而来。驻车加热器的主要部件可分为加热器本体、循环泵、计量油泵、进气消音器、排气消音器、定时器和遥控器。12第十二页，共117页。驻车加热器的工作原理与工作过程

加热器的安装是通过与发动机冷却循环串联。首先由遥控器或定时器给ECU一个启动信号，计量油泵从油箱泵油并以脉冲形式将燃油打到燃烧室前的金属毡上，笔状点火器加热到900℃左右，将喷溅的细小油滴气化并点燃，火焰将热能传递给发动机冷却液。当达到预先设定的启动温度时，空调鼓风机开始运转，向车内吹入热风。同时发动机被加热过的冷却液预热。

13第十三页，共117页。发动机冷起动时为什么要预热

发动机冷启动需要更浓的混和气，所以油耗更多。同时三元催化转换器也需要加热后才能发挥作用，也要求更热的废气排放，才能达到工作所需的温度。所以多达80％的碳氢化合物排放都发生在发动机启动后的两分种之内。试验证明，使用驻车加热器30分钟之后，能够将发动机冷启动产生的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物等排放降低67％！另外，由于发动机得到预热，大大降低了磨损程度，据资料证明在40℃和80℃的情况下，发动机磨损前者为后者的5倍，可想而知在零下20℃启动汽车对发动机的损害有多大。14第十四页，共117页。加热器也要消耗燃油和电量加热器通过消耗燃料产生热量，同时还要消耗部分电瓶电能。目前的伟巴斯特TT系列加热器根据水温上升下降情况可在三种工作功率下自动调节，通常启动一次20分钟，耗油量在0.2升左右，这个油耗比发动机启动怠速状态热车要省油得多。15第十五页，共117页。加热器的优点多多

加热器的优点还是不少的，如避免发动机低温冷启动，保护发动机，降低发动机排放污染以与燃油消耗，加热汽车内部，没有了风挡上冰、霜的困扰，大大提高了可视范围。加热器在夏天也能够给我们带来诸多好处:在夏季只要简单设置一下遥控器或定时器，加热器就变成夏季通风装置，它可以使汽车鼓风机将外界空气输入到汽车内部，保持车内通风，从而有效地降低空调负荷。16第十六页，共117页。17第十七页，共117页。18第十八页，共117页。

德国市场的一项调研显示：76%的消费者愿意从汽车厂直接购买带加热器的汽车，33%的消费者很自然地认为驻车加热器是改善冬季舒适性的有效手段，有15%的人愿意在今后的几年中安装驻车加热器。看来加热器在北欧市场得到了广泛认可。

汽车加热器在国内也不是新事物，许多北方的公交车、大客车都已经安装了加热器，只是不为我们所注意。在轿车领域，随着外国车型的引进（目前加热器已经广泛被欧洲汽车制造商选用），伟巴斯特生产的车用加热器已经作为国产奥迪A6和A4的出厂选装配置，而作为出厂选装配置的车型也在不断增加，如奔驰E级、宝马5系、宝马3系等，不过还是主要应用在中高档轿车。由于目前轿车市场上的加热器基本都是进口产品，价格还比较贵，根据不同配置价格在8000-12000元左右。相信随着使用者的增多，它也会降低价格以向中低端轿车靠拢。19第十九页，共117页。第三节超级四轮驱动力

自由控制系统SH-AWD为了获得最大牵引力和出色的操纵平衡性、响应性，ACURARL将超级四轮驱动力自由控制系统SHAWD（SUPERHANDLINGALL-WHEELDRIVESYSTEM）作为标准装备。除了具备全轮驱动预期的牵引优势，SH-AWD具备一些当前其他AWD系统不具备的功能：在有挑战性的转弯过程中，提高外侧后轮的转动速度，以帮助汽车在当前的功率下更有效地转向。这减小了前轮胎上的转弯负荷，以减小不足转向，并改善了操纵平衡和总的转弯附着力。20第二十页，共117页。ACURARL动力传动系的最大特性是超级四轮驱动力自由控制系统（SH-AWD）。系统除将扭矩在前后轮进行自动分配外，更突破性地实现了在后轮的左右两轮上的自由分配，使四个车轮都可以分配到最佳的扭矩21第二十一页，共117页。22第二十二页，共117页。

四轮驱动系统扭矩分配如下：在低于节气门半开的直行巡航和中等转弯过程中，多达70%的扭矩被分配给前轮。在节气门全开的直行加速过程中，多达40%的动力被分配到后桥。在突然转弯时，多达70%的可用扭矩分配给后轮，以增强底盘平衡。如果情况需要，这其中多达100%的扭矩分配到外侧后轮，通过加速设备可以将该车轮加速5%。23第二十三页，共117页。24第二十四页，共117页。

SH-AWD的逻辑和控制与RL发动机电子控制单元（ECU）和车辆稳定性辅助装置（VSA）ECU集成在一起。发动机ECU提供发动机转速、进气歧管压力和变速箱传动比数据。VSAECU提供有关侧向加速度、车轮转动速度和转向角的数据。SH-AWDECU监控加速装置以与右侧和左侧直接电磁离合器扭矩的状态。根据发动机ECU的信息计算牵引力。在加速时，侧向加速度和转向角用于设置右后和左后车轮之间的扭矩分配。同时，该数据用于控制加速装置。25第二十五页，共117页。26第二十六页，共117页。

SH-AWD系统布置27第二十七页，共117页。

SH-AWD是一个全时、全轮驱动系统，它不需要驾驶者干预。扭矩分动装置直接连接到前部安装的传动桥上。与前轮差速器齿圈连接的是一个螺旋齿轮，它为分动箱单元提供输入扭矩。一个轻型碳纤维加强复合传动轴将动力传递到后部驱动单元。RL的后部驱动单元包含三个行星齿轮和离合器组。来自传动轴的扭矩通过第一个离合器/行星齿轮组，它们被称为加速装置单元。来自加速装置的输出扭矩通过很短的距离向后到达一个准双曲面齿轮，该齿轮将输出转动90度并驱动后轴。每侧一个的配对直接电磁离合器系统将动力传递到各个后轮。根据情况，后轮得到发动机总输出的30%到70%。右侧和左侧直接电磁离合器系统也可以单独控制，允许多达100%的总后桥扭矩只传递到一个后轮。28第二十八页，共117页。

加速装置

29第二十九页，共117页。

加速装置位于RL后部驱动单元前部，它典型地以非常接近1∶1的传动比将扭矩向后传递到后桥。然而，在转弯时，加速装置的输出轴转动比输入轴快。加速总成使用紧凑的行星齿轮组来达到速度增加。液压执行器操作离合器组件来控制行星齿轮组。当输入轴通过行星齿轮架锁止时，没有速比变化（这是直线行驶模式）。在转弯过程中，行星齿轮架与壳体耦合，输出轴速度最大可增加5%。加速装置下游的准双曲面齿轮处的速度传感器为SHAWD电子控制单元提供循环反馈，以确保系统正常工作。30第三十页，共117页。直接电磁离合器系统31第三十一页，共117页。第四节AMT顺序换挡技术在20年前的1986年，AMT技术第一次应用在F1法拉利赛车上，其主要功能是实现了在发动机的最佳转速区快速换档。今天，AMT技术已经应用在奇瑞QQ上。AMT技术正在向大众化发展32第三十二页，共117页。

手/自一体AMT变速器技术结合了手动和自动变速器的特性。AMT是以手动变速箱为基础，把自动离合器和电子－液压顺序换档相结合的变速系统。AMT的箱体与内部结构和传统手动变速器一样，只是增加了自动机械执行机构和换档程序，操作起来像传统的自动变速器一样，它没有离合器踏板，只有制动和油门两个踏板。换档过程由电子液压阀门来控制，而驾驶人可以在手动和全自动两种换档模式中任选。AMT有两种控制形式：电子机械和和电子液压。33第三十三页，共117页。34第三十四页，共117页。

液压式AMT的关键部件主要由传感器、电脑模块和执行器三部分组成。执行器是电液控制单元，其中包括了油箱、油泵、储能罐、电磁阀等部件。运作过程概括为以下步骤：1）控制模块通过读取传感器信号来确定当前车辆的工作状况。2）由换档杆的触点得到驾驶员（手动模式下）或模块计算（自动模式下）给出换档命令。3）模块读取换档命令后进行安全分析从而对命令进行后期处理。4）通过执行器的电液单元控制变速箱中的齿轮啮合。通过这4步就完成了一整套换档工作。35第三十五页，共117页。玛瑞利制造的AMT变速器电子液压执行机构

36第三十六页，共117页。

手动模式可为司机带来驾驶快感，通过方向盘上的手动拨档杆还可体验赛车的感觉。变速系统会在传动比改变的瞬间自动断开、接合离合器，换档时间大大缩短，于是就会带给你更好的运动感觉。比纯手动变速器的换档更快、更平顺。它具有低油耗、操作简单安全、结构简单、易于维修保养的优点，还有效延长了变速箱的使用寿命。在手动模式时，电脑控制系统保证了操作的安全性，防止了误操作。当你忘记升档时，电脑也会帮你操作。在自动模式时和传统自动变速器相同，司机在没有释放油门踏板情况下升档，只要发动机达到临界转速即自动升档。当制动后再提速时系统会帮你选择合适的档位。37第三十七页，共117页。配备AMT变速器的车辆可在方向盘位置安装换档拨叉38第三十八页，共117页。AMT可以提供给顾客自动变速器的特性、可接受的价格、手动变速器的燃油经济性。对于大多数制造商来说，由现有的手动变速器到AMT不需要新的投资。当然出色的AMT系统造价要高一点，便宜的AMT系统可能存在换档慢、反应粗暴的问题。新增加的装备包括传感器、执行器、特殊电子软件。他们都装在箱体表面。AMT要比自动变速器便宜很多，又不比手动变速器贵很多。39第三十九页，共117页。AMT的特点是通过价格低廉的附加装置实现手动变速器的自动变速，通过自动变速形式改善油耗，在过去简易驾驶模式的基础上可以增加赛车模式。AMT比手动变速器节油9%，比自动变速器节油15%；变速换档无需释放油门踏板；变速操作简单；在任何条件下提供“精确”的变速换档，更有驾驶乐趣；具有良好的安全性，避免错误换档；提高了离合器和发动机的耐久性。

在过去的几年中，只有一部分制造商在热衷于AMT，如玛瑞利、ZF和西门子VDO在制造执行器和电控单元使手动变速器转变成AMT。AMT在欧洲增长的同时并没有扩张到美国和日本市场，对于小型车，那里更忠爱传统自动和CVT变速器。这一技术的支持者相信AMT综合了手动和自动变速器的特性，在未来10年的许多欧洲车上将要取代手动变速器。据玛瑞利公司预测，到2009年，AMT在欧洲将占到变速器产品的1/4。明年玛瑞利在国内的生产能力将达到5万套。它在奇瑞QQ上的名称是Ezdrive，充分体现了它驾驶的方便、舒适性。玛瑞利公司还要在国内和更多的厂家合作生产AMT变速器，那时消费者也可以有更多的选择了。40第四十页，共117页。汽车新技术简介(ABSEBDASR)

41第四十一页，共117页。问题？？？？传统的轿车跟现在轿车有哪些区别？42第四十二页，共117页。一、防抱死制动系统（ABS）Anti-lockedBrakingSystem43第四十三页，共117页。44第四十四页，共117页。1、ABS是什么？制动防抱死制动系统45第四十五页，共117页。抱死的概念汽车在制动过程中，车轮在路面上的运动是一个边滚边滑的过程。车轮未抱死时：车轮是纯滚动状态。车轮抱死时：车轮在路面上的运动处于纯滑动状态。46第四十六页，共117页。抱死车轮抱死：刹车时车轮不能转动，与路面发生了的滑动摩擦，即纯滑动。现象：轮胎尖叫，在路面上留下了两条黑黑的轮胎印。47第四十七页，共117页。！！！抱死的危险轮胎磨损汽车极易失去控制48第四十八页，共117页。!抱死的危险当汽车制动前轮抱死时，汽车会失去转向能力。后轮抱死时会造成汽车急转甩尾。49第四十九页，共117页。安全的制动：当驾驶者紧急制动时快速踩下制动踏板后，前轮不会抱死，转向能力依旧存在，那就完全可以在制动时采取措施避开前方的危险。后轮也不会抱死，侧滑和甩尾也将不会出现，对车身的控制依然在驾驶者手中。ABS：最重要的功能并不是为了缩短制动距离，而是为了能够尽量保持制动时汽车的方向稳定性。50第五十页，共117页。2、ABS系统的组成

电控单元（ECU）即：电子控制装置组成制动压力调节器（液压调节器）

传感器（包括轮速传感器、减速度传感器和车速传感器等）51第五十一页，共117页。ABS结构52第五十二页，共117页。轮速传感器作用测出车轮的转速，并把速度信号送到ECU。53第五十三页，共117页。制动压力调节器作用接收ECU的指令，通过电磁阀的动作自动调节制动器制动压力。54第五十四页，共117页。电子控制单元安全保障

主要是对系统的工作状态进行监视并作出检测和诊断，当发现存在影响系统正常工作的故障时，作出相应的响应。模式选择

根据汽车的参考速度、车轮速度以与系统的故障决定是否进入ABS工作状态。分析子程序

将计算的车轮运动特性与参考车速比较决定如何调用电磁阀的控制命令，门限值的设定、控制逻辑的选择都是在此模块中实现。55第五十五页，共117页。电控单元56第五十六页，共117页。液压调节器57第五十七页，共117页。车轮转速传感器58第五十八页，共117页。ABS工作原理轮速传感器ECU制动压力调节器59第五十九页，共117页。60第六十页，共117页。练习题一、填空题1、电控ABS由

、

和

组成。电控单元液压调节器传感器61第六十一页，共117页。二、单项选择题1．汽车后轮上的车速传感器一般固定在后车轴支架上，转子安装于（）。A.车架B.轮毂

C.驱动轴D.车轮转向架C62第六十二页，共117页。2．下列叙述不正确的是（）。A．制动时，转动方向盘，会感到转向盘有轻微的振动。B．制动时，制动踏板会有轻微下沉。C．制动时，ABS继电器不断的动作，这也是ABS正常起作用的正常现象。D．装有ABS的汽车，在制动后期，不会出现车轮抱死现象。D63第六十三页，共117页。三、判断题

1、电控ABS主要由传感器、电子控制单元、和执行机构组成。.（）

√64第六十四页，共117页。2、ABS系统在制动过程中可自动调节车轮制动力，防止车轮报死以取得最佳制动效果。（）√65第六十五页，共117页。汽车的流行里又多了EBD。许多车型，都在制动中说明是“ABS+EBD”。66第六十六页，共117页。二、EBD电子制动力分配ElectricBrakeforceDistribution67第六十七页，共117页。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。

EBD68第六十八页，共117页。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，以保证车辆的平稳和安全。EBD的作用69第六十九页，共117页。EBD实际上是ABS的辅助功能，它可以改善提高ABS的功效。EBD和ABS？思考70第七十页，共117页。三、汽车防滑转系统（ASR）AccelerationSlipRegulation71第七十一页，共117页。

汽车防滑转系统简称ASR，有些公司或资料称之为牵引力控制系统，简称TRC。是继制动防抱死系统(ABS)之后应用于车轮防滑的电子控制系统，ASR是ABS的完善和补充。作用：防止汽车在起步、加速和滑溜路面行驶时驱动轮的滑转，以提高汽车的牵引性和操纵稳定性。

72第七十二页，共117页。

由于防滑转控制装置(ASR)可使车轮保持最大的附着力，与不装备ASR的汽车相比，具有如下优点。①汽车在起步、行驶过程中可获得最佳的驱动力，提高了汽车的动力性。②汽车的行驶稳定性得以提高，前轮驱动汽车的方向控制能力也能改善。③减少了轮胎的磨损，可降低汽车的燃油消耗。

73第七十三页，共117页。防滑转系统的基本组成与特点ASR系统的基本组成目前在汽车上广泛使用的ASR多为发动机输出功率和驱动轮制动综合控制，其基本组成如图所示。74第七十四页，共117页。驾驶员踩下制动踏板轮速传感器ECU踏板传感器调整节气门位置调整制动器降低发动机功率控制制动力75第七十五页，共117页。典型的ASR系统如图所示76第七十六页，共117页。第一节概述随着现代科学技术的发展，汽车工业也发生了巨大的变化，新技术，新结构、新工艺、新材料、新能源在汽车上得到广泛应用。汽车已由过去的以机为主、以电为辅的传统的运输设备，发展到机械、液压、电气与电子并重、高度电气化及自动化的一代新型交通工具。专用的计算机实现了对汽车的全面控制，汽车工业已进入了电子技术广泛应用于汽车的电子时代。一、

计算机实现对汽车的全面控制现代汽车已由计算机对其实现全面的控制，主要内容包括：1、发动机控制系统①

电控燃油喷射（EFI）：控制燃油喷射的数量和时间；②

电控点火系ESA(ElectronicSparkAdwance)：控制点火的时刻和周期；③

怠速控制ISC(IdleSpeedControl)：控制怠速油量；④

进气控制：控制进气量；⑤

排放控制：根据不同工况控制排放的质量；⑥

增压控制：控制增压比例，克服爆燃；⑦

故障自诊断：自动显示故障码发出报警信息；⑧

失效保护：电控失效时，起动普通工作模式；⑨

备用系统：设有备用系统，一套系统失效后，备用系统起动运行；77第七十七页，共117页。2、底盘控制系统①自动变速器控制系统：实现自动控制变换相应的档位；②防滑差速器（ASD）与加速防滑系统（ASR）：自动控制汽车差速行驶，提高车辆牵引能力；③

牵引力控制（TRC）：④制动防抱死控制（ABS）：自动实现最佳制动，提高汽车的制动能力与制动中的操纵稳定性；⑤电控悬架系统（TEMS）：提高汽车的行驶平顺性及动力性及舒适性；⑥定速控制系统：减轻驾驶人员的劳动强度，提高舒适性；⑦动力转向车速感应稳定系统：提高车辆行驶稳定性，避免车辆产生侧滑或翻倾；3、安全保证及报警系统①安全气囊防碰撞系统（SRS）：提高汽车的被动安全性；②防盗窃控制系统：③倒车监视系统：改善驾驶条件，提高汽车的操纵性；④雷达鉴控定距系统：改善驾驶条件，提高汽车的行驶安全性；4、辅助装置控制系统①门窗控制系统②坐椅调节系统③自动空调系统④汽车音响及通讯系统78第七十八页，共117页。二、

汽车工业广泛应用的新型材料除常规的钢铁与金属材料外，汽车上已经广泛应用了多种新型的工程材料，降低了汽车的自重，提高了汽车的可靠性、燃油经济性，并且改善了汽车的制造工艺及加工成本。1、铝合金材料：广泛应用于汽车发动机、车身附件、装饰板、蒙皮板、机件壳体等零、部件。2、工程塑料：广泛应用于汽车发动机、底盘及车身附件、内装饰件。3、合成橡胶：广泛应用于汽车轮胎、液压系统的密封件及起减震缓冲作用的零、部件。4、陶瓷材料：利用其耐磨性及耐高温性，用于制造发动机的活塞及燃烧室相应的零、部件。79第七十九页，共117页。三、新能源在汽车上的应用1、新型有机燃料的开发与应用为减小大气污染、改善生态环境，除不断地改进传统的以石油为燃料的内燃机，使其提高燃烧效率，减小尾气排放外，新型的有机燃料也在不断地开发和广泛地应用于汽车业，如：酒精、煤气、天然气等，特别是天然气，由于其天然储量丰富、燃烧热值高、利于发动机的充分燃烧，目前得到了广泛的应用。2、电动汽车日趋成熟蓄电池的性能不断地得到改善和提高，燃料电池向纵深研究使其技术日趋成熟，电动汽车技术正逐步推广，主要表现在续行里程进一步加大，已超过一百公里；最高时速也不断地提高，已达到每小时180公里以上，为彻底解决汽车排放问题开辟了新的道路。3、内燃动力与电气动力相结合的新车型进一步改善了汽车的动力性与经济性内燃机与电动机相结合的新型底盘，使汽车实现上坡时由内燃机及电动机共同驱动；而下坡运行时，则可在关闭内燃机的同时将电动机转变成发电机，回收汽车的下坡能量并存储起来，从而进一步改善了汽车的动力性及经济性。80第八十页，共117页。汽车的燃料电池简介早在1839年，英国人W.Grove就提出了氢和氧反应可以发电的原理，这就是最早的氢-氧燃料电池(FC)。但直到20世纪60年代初，由于航天和国防的需要，才开发了液氢和液氧的小型燃料电池，应用于空间飞行和潜水艇。近二三十年来，由于一次能源的匮乏和环境保护的突出，要求开发利用新的清洁再生能源。燃料电池由于具有能量转换效率高、对环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视。美国矿物能源部长助理克.西格尔说：“燃料电池技术在21世纪上半叶在技术上的冲击影响，会类似于20世纪上半叶内燃机所起的作用。”福特汽车公司主管PNGV经理鲍伯.默尔称，燃料电池必会给汽车动力带来一场革命，燃料电池是唯一同时兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作和积木化的动力装置。预期燃料电池会在国防和民用的电力、汽车、通信等多领域发挥重要作用。美国ArthurD.Little公司最新估计，2000年燃料电池在能源系统市场将提供1500～2000MW动力，价值超过30亿美元，车辆市场将超过20亿美元；2007年燃料电池在运输方面的商业价值将达到90亿美元。81第八十一页，共117页。质子交换膜燃料电池原理其工作原理是：

从正极处的氢气中抽取电子（氢气被电化学氧化掉，或称“燃烧掉了”）。这些负电子流到导电的正极，同时，余下的正原子（氢离子）通过电解液被送到负极。

在负极，氢离子与氧气发生反应并从负极吸收电子。这一反应的产品是电流、热量和水。82第八十二页，共117页。质子交换膜燃料电池特点质子交换膜燃料电池以磺酸型质子交换膜为固体电解质,无电解质腐蚀问题，能量转换效率高，无污染，可室温快速启动。质子交换膜燃料电池在固定电站、电动车、军用特种电源、可移动电源等方面都有广阔的应用前景，尤其是电动车的最佳驱动电源。它已成功地用于载人的公共汽车和奔驰轿车上。

当前科技发展状况：

燃料电池工程中心制备和小批量生产PEMFC的Pt/C、Pt-Ru/C电催化剂、电极、膜电极三合一(EMAS)和电池双极板等关键组件；研制和生产各种规格的电池组；进行PEMFC电动车装车试验并研制以PEMFC为动力的电动车发动机。已掌握了一系列PEMFC的关键技术，申请了十四项国家发明专利。成功地研制出100W～5KW的各种规格的电池组,电池额定输出功率密度≥0.35W/cm2。目前千瓦级PEMFC技术已经成熟，具备了商业开发的条件，同时在质子交换膜燃料电池氢源开发方面取得了重大进展。83第八十三页，共117页。质子交换膜燃料电池外形84第八十四页，共117页。固体氧化物燃料电池固体氧化物燃料电池采用固体氧化物作为电解质，除了高效，环境友好的特点外，它无材料腐蚀和电解液腐蚀等问题；在高的工作温度下电池排出的高质量余热可以充分利用，使其综合效率可由50%提高到70%以上；它的燃料适用范围广，不仅能用H2，还可直接用CO、天然气（甲烷）、煤汽化气，碳氢化合物、NH3、H2S等作燃料。这类电池最适合于分散和集中发电。85第八十五页，共117页。第二节

汽车电控基础知识简介汽车是一个综合复杂的计算机控制系统，该系统由若干相对独立、又具有一定联系的子系统组成。但从逻辑结构来看，各子系统基本结构类似，其均由信号采集与输入装置、信号处理及控制输出装置及信号指令执行装置组成。一、信号采集及输入装置汽车的信号采集及输入装置的基本作用是感知汽车瞬时的技术状态参数及驾驶人员的操作意志和指令，并把这些信息及时准确地传递到信号处理及控制输出装置，该装置也称为电子控制单元（ECU）；汽车的信号采集及输入装置主要包括两类：传感器及控制开关。86第八十六页，共117页。1、传感器传感器是将各种非电量信号，如压力、温度、转速、流量、位移等，转变为相应的电信号的装置。汽车上常用的传感器有：进气压力传感器、水温传感器、转速传感器、空气流量传感器、节气门位置传感器等，其主要作用是与时准确地感知汽车的技术状态，将非电量信号经转换后，把相应的电信号传输到信号处理装置，进行处理。2、控制开关控制开关主要是感知驾驶人员的操作意志和指令信号的装置。汽车上常用的控制开关有：刹车信号开关（含手刹及脚刹）、档位开关（含空档及倒档或前进档）、点火开关及起动开关、动力模式选择开关、转向开关、车灯开关及空调开关等。87第八十七页，共117页。二、信号处理与控制装置（电子控制单元ECU）1、信号处理及控制装置（ECU）的基本功用①接收信息：接收传感器及控制开关的输入信号，并将该信号进行预处理，为后续对信号的利用作准备；同时为传感器的正常工作提供基准电压和测试条件。②存储信息：存储汽车的相关信息和参数及运算的中间数据和运算程序与参考依据。③运算分析：根据测试数据及存储信息进行运算分析，得出决策指令。④输出指令：将决策指令经过数模转换及放大处理，转换为汽车执行器可接受的指令信息并输出到相应各执行器，包括自身修正及故障显示。2、信号处理及控制装置（电控单元ECU）的组成①输入回路：基本作用是接收输入信号并进行滤波及整形处理。②模／数转换器（A／D转换器）：其作用是将接收到的传感器的模拟信号转换为数字信号，以便微机进行处理。③微机：其主要作用是按预置的程序对接收到的信息数据及时计算处理，并根据处理结果发出对汽车的控制信号送往输出回路。微机主要由中央处理器（CPU）、存储器及输入输出器组成。④输出回路：其主要作用是将微机发出的较弱的信号转换为执行器所能接收的较强的执行信号和指令，包括重新将数字信号转换为模拟信号。88第八十八页，共117页。三、信号指令执行装置（执行器）信号指令执行装置的基本功用是接受信号处理与控制装置（ECU）的指令信号，并按照信号指令的要求具体实现对汽车的控制功能，该装置是控制汽车正常运行的最基础的部件，一般由电器及机械部件的组合体构成。由于对汽车的控制是复杂的、多方面的，所以信号指令执行装置也是多种多样的，具体应由汽车的设计水平来决定。一般现代的电喷汽车均设有燃油控制器、点火控制器、冷起动控制器、怠速控制器等装置，通过这些装置实现对燃油喷射、点火时刻、冷起动及怠速下运转的调整和控制的具体执行。89第八十九页，共117页。第三节汽车主要电控系统1、MPI（MultiPointInjectionSystem）电喷系统（EFI）的组成电子控制汽油喷射系统（EFI）主要由汽油供给系统、空气供给系统与电子控制系统组成。①汽油供给系统主要由电动汽油泵18、油压调节器7、燃料输送管4及汽油喷射器3组成；汽油经汽油泵18压入油路后，受到油压调节器7的控制，将多余的汽油直接泄回油箱，并将管路4中的油压稳定在一个固定数值（262kpa）左右，然后通过喷射器3按发动机工况喷入进气歧管。②空气供给系统主要由空气滤清器、空气流量计9、节气门体11、气压传感器1及怠速控制伐等部件组成；空气经滤清后，由空气流量计9计量其流量后通过节气门体11及进气歧管，分别进入各气缸；发动机在怠速下运转时，节气门关闭，空气由怠速控制伐控制进入气缸。③电子控制系统主要由电控单元12、加速传感器10、氧传感器17、曲轴转速传感器16、控制开关5、废气循环控制器2、曲轴基准位置传感器8、水温传感器14及顶置点火线圈6等部件组成；其中电控单元12是核心部件，其通过对传感器及控制开关传送的车况信息的判断，发出指令到执行器：汽油喷射器3、废气循环控制器2、怠速控制伐等部件，实现对发动机相应工况的科学控制。90第九十页，共117页。1-气压传感器、2-废气循环控制器、3-汽油喷射器、4-燃料输送管、5-控制开关、6-顶置点火线圈、7-油压调节器、8-曲轴基准位置传感器、9-空气流量计、10-加速度传感器、11-节气门体、12-电控单元、13-空转速度控制伐、14-水温传感器、15-爆振传感器、16-曲轴转速传感器、17-氧传感器、18-汽油泵、19-空气伐91第九十一页，共117页。2、电喷系统（EFI）对燃油喷射量的控制一般电喷系统对喷油量的控制分为基本喷射量和补充喷射量来实现的；①

基本喷射量：维持发动机运转的基本喷射量是由电控单元（ECU）根据发动机转速信号（由曲轴转速传感器16或由点火线圈6根据点火次数测得）和发动机负荷信号（由空气流量计9和节气门位置传感器11测得）进行决策控制汽油喷射器3供给的油量。②补充喷射量：发动机电控单元（ECU）根据发动机特定的具体情况，供给发动机额外的喷射量称为补充喷射量；其由冷却水温、空气温度、节气门特定位置、点火开关起动位置等因素决定，通常包括：l

低水温补充油量：水温低于80˙C时，电控单元将控制汽油喷射器喷出一定的补充油量；水温越低补充的油量越多；l

低气温补充的油量：空气温度低于40˙C时，电控单元将控制汽油喷射器喷出一定的补充油量；气温越低补充的油量越多；l节气门位置的补充油量：当节气门在大负荷时，电控单元将控制汽油喷射器喷出一定的大负荷补充油量；l点火开关起动位置的补充油量：当点火开关在起动位置时，电控单元将控制汽油喷射器喷出一定的起动补充油量。92第九十二页，共117页。电喷油量控制图解总油量93第九十三页，共117页。二、汽车的电子防抱死制动系统（ABS）当汽车处于紧急制动下，普通制动系统将各车轮抱死，使汽车失去方向控制能力，制动性能下降，很容易造成交通事故；为改进汽车的制动性能，特在汽车上装设电子防抱死装置（Anti-lockbrakesystem）,以使汽车最大限度地利用地面的附着力而达到最佳的制动效果。94第九十四页，共117页。制动力与轮胎运动状态的关系V—汽车行驶速度；r—驱动轮半径；ω—驱动轮角速度；λ—制动滑移率；95第九十五页，共117页。1、电子防抱死（ABS）系统基本组成①车轮转速传感器与车轮转速传感器转子：该部件的主要作用是及时感知汽车各车轮的运动速度，并不断地把车轮运动信息传递给ABS电脑；其中各车轮转速传感器转子是与汽车的车轮一同转动的，该转子的轮齿与传感器之间产生电磁感应并发出与转速成比例的脉冲信息。②ABS电脑：该部件也是信号处理及控制装置，其主要作用是接受各车轮的转速传感器信息，并对信息进行加工运算，得出各车轮的瞬时转速及制动减速度，然后通过与存储器中的数据对比，判断各车轮是否被抱死停转，与此同时不断地向ABS执行器发出指令信息。③ABS执行器：该部件接受由ABS电脑发来的信息，按电脑指令调整制动力，以保证最大制动效能。96第九十六页，共117页。2、ABS执行器工作原理①ABS制动系统如图10-3所示，其是在普通制动系统的基础上增设电磁控制装置来实现的，其中虚线框中的部分是ABS执行部件。②ABS执行器工作原理：该部件是将受电脑控制的电磁伐串入制动液压回路中，当ABS电脑发出信息后直接控制电磁伐的通断，使制动器处于最佳制动状态下工作而不被抱死。97第九十七页，共117页。ABS原理图转速传感器98第九十八页，共117页。ABS制动效果VNp0tVnpV—行驶速度；n—车轮转速；P—制动油压；t—制动持续时间；99第九十九页，共117页。三、汽车安全气囊系统（SRS）1、安全气囊的功用安全气囊系统（SRS—SupplementalRestraintSystem）是汽车发生碰撞（一次碰撞）引起车速急剧变化后，为避免车内乘员与车内设施发生猛烈撞击（二次碰撞）而遭受伤害所设置的一种被动安全装置。安全气囊（SRS）系统必须配合安全带共同使用，才能充分发挥效能；其是在汽车产生一次碰撞与乘员和车内设施发生二次碰撞之间的一刹那（约120ms之内），在乘员与机件之间迅速产生一层气垫（如图10-4所示），使驾驶员与乘员免遭碰撞的创伤。100第一百页，共117页。2、安全气囊系统构造如图10-5所示，安全气囊系统主要由四部分组成：碰撞传感器、SRS指示灯、安全气囊组件、安全气囊控制装置（SRS电脑）。101第一百零一页，共117页。3、安全气囊的工作原理①安全气囊组件基本构造安全气囊组件包括：气体发生器和气囊体；气体发生器内装有点火器（电雷管）、点火剂、充气剂；当点火器接到指令后引爆点火剂，点火剂产生大量热量使充气剂受热分解出大量气体充入气囊体。这一整个过程仅在短短的40ms内完成。②安全气囊系统工作原理安全气囊系统工作过程如图10-6所示：当汽车发生碰撞时，安装在车前端的碰撞传感器与SRS电脑中装的防护传感器共同作用的信号促使SRS电脑对气体发生器中的点火器发出指令，从而通过点火器引爆点火剂使充气剂迅速反应，将气囊体充满由充气剂分解后产生的气体。102第一百零二页，共117页。安全气囊工作原理103第一百零三页，共117页。第四节自动变速器一、自动变速器概况介绍1、普通变速器的不足①换档操作复杂，分散驾驶人员精力，增加行车不安全因素；②换档操作必须切断功率流，增加动载荷，影响传动系使用寿命；③换档操作最佳时机不易把握，影响汽车的动力性与经济性；④换档操作不平稳，影响乘员乘车的舒适性。2、自动变速器的发展情况20世纪30年代，由美国通用公司首先研制出了由液力偶合器与行星轮式变速器组合的新型变速系统；20世纪50年代，出现了由车速及节气门开度综合控制的液压操纵自动换档的变速器；20世纪70年代，由日本丰田公司首先研制了电子控制的自动换档变速器；3、自动变速器的主要优点①简化操作、减轻驾驶人员的劳动强度，提高了行车安全性；②减小了汽车传动部件的冲击载荷，提高了车辆的使用寿命；③实现了负载自动换档，提高了汽车的动力性能和通过性，减少了误车的可能性；④避免了驾驶人员的异常操作，减少了发动机的异常燃烧，降低了尾气排放的污染；104第一百零四页，共117页。4、自动变速器的主要类型按自动换档的控制方式分为液力控制式自动变速器与电子控制式自动变速器；①液力控制式自动变速器液力控制式自动变速器是通过机械装置将汽车的运行工况转化为液压信号，并使变速系统按照预定的变速规律通过液压积成伐板的回路控制来实现换档操作。②电子控制式自动变速器电子控制式自动变速器是通过传感器装置将汽车的运行工况转化为电信号，并通过自动变速器电脑对电信号处理，然后输出控制指令给相应的电磁伐，来实现变速器的换档操作。105第一百零五页，共117页。自动变速器控制原理各开关状态发动机转速变速器油温发动机温度汽车速度节气门开度106第一百零六页，共117页。自动变速器控制原理107第一百零七页，共117页。自动变速器构造1-变扭器、2-油泵、3-输入轴、4-行星轮变速器、5-变速控制伐体、6-输出轴、7-油底壳108第一百零八页，共117页。①

液力变矩器液力变矩器通常由与发动机飞轮连接的泵轮、与变速器输入轴连接的涡轮与与单向离合器连接的导轮组成，其主要作用是通过油液的运动传递动力并在一定范围内实现降速增扭、无级变速。②

行星轮变速器行星轮变速器是由一系列的行星齿轮系、液压离合器与制动器组成的有级式的变速器，该变速器易于通过控制系统实现自动换档，并且与液力变矩器配合可在更大范围内实现无级变速。③

电子控制系统自动变速器电子控制系统由反应汽车工况的传感器、自动变速器控制电脑、变速电磁伐及换档离合器等执行机构组成，其主要功用是由自动变速器控制电脑根据传感器反应的车况信息进行自动运算和判断，发出科学的换档指令到换档执行机构以实现自动换档变速。109第一百零九页，共117页。液力变矩器结构原理飞轮涡轮泵轮导轮Ⅰ轴壳体110第一百一十页，共117页。①

功率流传递路线汽车发动机发出的功率流通过液力变矩器的一次放大（可达到2～4倍）后，传给行星轮变速器进行有级变速，然后输出到驱动桥；其中液力变矩器可在一定范围内实现无级变速，根据汽车的行驶阻力与车速自动调整负荷。②

传感器监测的主要信息l

节气门位置传感器反应节气门的开度大小的比例，该信息与发动机转速、汽车行驶速度等参数配合提供电脑换档的决策依据；l

车速传感器反应汽车的行驶速度；l

发动机转速传感器反应发动机实际运转速度；l

冷却水温传感器反应发动机热平衡状况信息，水温较低时不适宜加档，应在低负荷下继续预热；l

变速器油温传感器反应变速器润滑油热平衡状况，其是控制散热器的散热强度的依据；l

档位开关反应驾驶人员的意图并间接反应出道路情况，自动变速器仍然需要将变速手柄置于某一确定的位置（至少分为前进、倒退、空位等）；l

模式选择开关决定汽车行驶的基本模式：是以经济车速行驶还是以高动力性行驶；l

制动灯开关决定发动机工况及各传动部件的工况；③

自动变速系统的控制内容l

档位控制：当变速手柄在前进档时，自动变速器电脑根据汽车行驶情况选择最佳的时刻换到最合适的档位，以使汽车充分发挥动力性和经济性；l

变速液压系统的油压控制：自动变速器电脑根据汽车的工况需要调整液压系统的压力，以达到既减少能耗，又满足传递功率流的需要，同时保证换档平稳无冲击；l

发动机控制：自动换档过程中，自动变