汽车新技术(课堂PPT)

1汽车新技术综述2汽车新技术发展的必然性随着人们对汽车“高效、安全、节能、环保、舒适、可靠”等方面要求的提高，和材料、工艺、自动控制等方面技术的进步，汽车工业获得飞速发展。汽车动力源、底盘、车身的方方面面都发生了巨大变化，性能显著提高。3主要内容：动力源传动系转向系制动系和辅助安全系统悬架和车身电器车载网络4“节能、环保”要求，由单一的内燃机动力源向“动力源三国”转变；内燃机暂时统治，EV无限光明。内燃机ICEV混合动力HV一、动力源电动机EV51.内燃机“高速、节能、环保”要求内燃机向高转速、高压缩比、高喷油压力、缸内直喷方向发展。（三高一直）6A.汽油机1）控制内容越来越多为了提高发动机的综合性能，从1967年开始，汽车上开始采用发动机控制系统。汽油机控制系统的功能包括：主要控制功能和辅助控制功能，控制内容涉及8个方面。7主要控制功能包括燃油喷射控制喷油压力喷油定时喷油量（喷油规律）点火控制点火提前角、初级电路导通角8辅助控制功能（1）怠速控制怠速转速（ISC）。（2）排放控制EGR、EVAP(FECS)。（3）配气与增压控制进气谐振增压(IACS)、可变配气正时（VVT）、废气涡轮增压（TUR）。9（4）稀薄燃烧控制汽油缸内直喷GDI、分层燃烧FSI。（5）故障自诊断OBD。（6）其他控制安全保险功能等。10自适应巡航定速系统巡航定速装置自适应巡航定速系统达到驾驶员设置的希望车速。正前方无行驶车辆正前方有行驶车辆达到驾驶员设置的希望车速。将实现由驾驶员设置的希望车距（有时间差）。112）供油方式根本改变化油器和单点喷射SPI（TBI）基本淘汰；多点进气管喷射MPI是主流；汽油缸内直喷GDI/FSI增多。12GDI优势提高热效率（经济性、动力性）减少CO、HC、NOx排放量。13怠速油耗降低40%城市工况降35%14进气效率提高使功率和扭矩提高10%Power(kW)Torque(Nm)15高效机理在中小负荷时，GDI不需要节气门来调节负荷，从而减小了泵气损失、提高了容积效率，同时减少了气缸壁散热损失，改善了燃油经济性。16环保机理MPI将燃油喷在各缸进气阀的背面，在冷起动时，由于蒸发并不完全，实际喷入的燃油量远远超过理论值，以致在启动的前4-10个循环中会明显出现失火现象，导致HC、CO的排放显著增加。而GDI直喷缸内，在第2个工作循环时即可正常运转，减少CO、HC排放量。17GDI关键技术高压缩比普通发动机混合气浓度较大，如果ε过高就容易爆震。稀薄燃烧可使ε由9-11提高到10-12。Octane18GDI关键技术高喷射压力由0.3MPa提高到5MPa以上，燃油颗粒直径由100-150μm变为15-30μm改善雾化效果。51015喷射压力（MPa）油粒直径（μm）20151019压缩比及喷射压力变化MPIGDI/FSIεεp4G93（三菱）10.5125MPa3S-F（丰田）9.510（8-13）MPaVQ30（日产）1011（3-7）MPaLUPO1.4（大众）10.511.5（3-10）MPa20GDI关键技术分层燃烧如果空燃比达到25：1以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成A/F12:1左右易于点火的浓混合气，外层逐渐稀薄。保证在顺利点火的情况下尽可能的实现稀薄燃烧。21燃烧模式GDI/FSI发动机有至少两种燃烧模式：分层燃烧均质燃烧。均质燃烧模式还可细分为：均质稀燃模式均质燃烧模式。25-5015-2512-1522分层燃烧（StratifiedMode）应用在中低转速及负荷情况下。喷油时间在上止点前60°CA至上止点前45°CA（随转速升高提前），如果小于这个范围，混合气点燃困难，过大则趋于均质状态。23均质燃烧均质燃烧模式（HomogeneousMode）：主要应用在高负荷条件下，用来提供大功率。该模式中，燃油在进气冲程早期喷入发动机，给予燃油与空气充分的混合时间，形成均一较浓的可燃混合气。喷油压力适当降低防止冲刷气缸壁。24B.柴油机1）由传统的机械控制向电控方向发展；2）随着排放、降噪要求越来越严格，电控层次不断提高：位置控制、时间控制、时间-压力控制（CR）。25位置控制电子控制分配泵喷射系统（捷达SDI）26时间控制电子控制泵喷嘴和单体泵系统(Bora1.9LTDI74kW/4000rpmAudiA62.5L5.2L/hkm)27时间-压力控制电子控制共轨系统（CommonRail）油耗降低3%，排放减少15～20%，动力增加5～7%，噪声减小3dB（A）。28高压多喷是核心29302.混合动力（HybridVehicle）比传统内燃机“节能、环保”、比纯电动汽车“充电快、续驶长”的综合优势，使混合动力车需求增加，过渡期延长。31油电混合动力分类按电机作用、发动机功率与总输出功率关系分四类：微混合：电机起动发动机、为蓄电池充电；实现快速“停车-起动”、避免发动机怠速运转。（Crown采用V63L发动机、THS-H，147kW+3kW，IMG电动/发电机；Accord采用V61.3L可停气缸数i-VTEC，70kW+12kW，薄型IMA电动/发电机）maxPPeng32弱混合：电机起动发动机，辅助爬坡；“双电动、双发电”四模式，油耗降低不小于7%（ISG装在离合器变速器间，又称“直联式”）。（大众Touran采用4缸1.78Li-VTEC发动机，110kW+20kW，ISG电动/发电机；Civic采用4缸1.3Li-VTEC发动机，70kW+（10-15）kW薄型IMA电动/发电机）max93.0PPeng33中混合：电机使汽车起步、低速巡航、加速爬坡；“三电动、双发电”五模式；油耗降低不小于20%。（一汽CA6110HEV大客车，118kW+（40~80）kW；克莱斯勒Citadel采用V63.5L发动机驱动后轮、西门子电机驱动前轮，189kW+52kW）max83.0PPeng34强混合：电机使汽车起步、中速巡航、加速爬坡；“三电动、双发电”五模式；双电机结构，油耗降低不小于35%。（Prius采用4缸1.5L发动机，（57+37+50）kW；EstimaMPV采用4缸2.362L发动机，（115+13+18）kW；GS450h、LS600h等类似；红旗CA7150N，（65+8+（20~30））kW））max74.0PPeng353.电动汽车（EV）由于节能、减污效果好，EV前途光明。EV装备储能式电源、电动机为唯一驱动机械，储能式电源包括动力电池组和超级电容器。主要包括“插电式”、“换电式”两类。36“插电式”EV由于“续驶里程、充电速度、电池寿命”等制约，市场化主要靠政策推动。“换电式”模式有待进一步探索。为了解决续驶里程，出现了“增程式”EV，装置小型发动机-发电机或FC作为增程动力和发电动力。“时风”、“沂星”等已经量产。374.燃料电池（FC）FCV实际也是电动汽车，与一般电动汽车的区别在于装备了燃料电池发动机（发电机），与动力电池组和超级电容器共同组成“电-电”驱动平台，电动机是唯一驱动装备。只要保持氢燃料供应，FCV就可以自由驰骋，不受充电时间和电池SOC限制。因氢的制备、存储等因素制约，尚未商业化。38二、传动系传动系“高效无级”。离合器由机械、液力向磁粉转变变速器由MT、AT向CVT、AMT发展自动换挡控制向多模式、多参数转变驱动防滑措施多样化391.离合器由机械、液力向磁粉类型转变提高传动效率延长寿命便于电子控制402.变速器由MT、AT向AMT、CVT发展是改善经济性、舒适性，提高燃油效率的有效途径。41CVT根据驾驶需求和运行条件，自动保持发动机在最大扭矩或最低油耗区域附近范围工作。CVT通过控制主从动轮移动盘的轴向移动，改变节圆半径使传动比变化。变速比一般为：0.44~4.69423.自动换挡控制向多模式、多参数转变ECU根据驾驶员选择的控制模式（标准模式Norm；动力模式Sport或Power；经济模式Econ）、挡位，以及车速、发动机转速、TPS等传感器信息确定控制策略，通过电磁阀控制换挡阀动作，实现自动换挡和变矩器锁止控制。434.驱动防滑措施多样化防滑差速器、ASR、4WD，提高附着系数利用率、改善加速性能，效果越来越好。itiptfFFFFF44ASR/TRC/TCS(1)如果驱动轮都滑转，ASRECU控制减小发动机输出扭矩Me，减小车轮牵引力。(2)如果一个驱动轮滑转，ASRECU控制对滑转车轮定量制动，减小滑转车轮牵引力。45三、转向系“纵横驰骋”要求转向操纵轻便、安全、高效，转向系统向EMPS、4WS方向发展。46变传动比转向系VGRS(VariableGearRatioSteering)LowRatio(Quick)HighRatio(Slow)VehiclespeedlowVehiclespeedhighaaa+47传动比变化曲线VGRSSystem–SteeringGearRatioVehicleSpeedSteeringGearRatio:‘03ModelwithVGRSSystem:‘02ModelComparisonofthegearratioGearRatio:12.4LocktoLock:2.4GearRatio:18.0LocktoLock:3.5SlowGearRatio:17.3LocktoLock:3.3QuickGearRatio:19.8LocktoLock:3.8VGRSsystemnotoperates48控制原理VGRSSystem–NormalOperationVGRSActuatorVGRSECUSteeringAngleSensorVehicleSpeedSkidControlECUSteeringAngleVehicleSpeedActuatorOperatingAngleMapCalculateactuatortargetoperatingangleControlSignal(TargetOperatingAngle)MotorGearVGRSECU根据车速确定传动比补偿量与基本量叠加后通过执行器（电动机）输出。49执行器ReductionMechanismLockMechanismDCMotorSpiralCableVGRS执行器SteeringWheelRack&PinionRubberCoupling51四、制动系和辅助安全系统制动系和安全系统保障车辆“动静如意”：跑得快、跑得准，停得住、停得稳；被动也安全。两方面特点：安全技术全面发展控制措施手段全面提升521.安全技术全面发展1）主动安全技术：车辆和驾驶员状态监测；缓速器和制动器等。2）被动安全技术：缓冲结构、SRS、SRTS、MaydayCall。532.控制措施手段全面提升EREABSEBDEBAESPDACHACSRSSRTS主动安全被动安全54ERE缓速器可以：保证下长坡等连续制动性能延长行车制动器寿命降噪、节能ERE是缓速器发展方向。吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程55ABSAnti-LockBrakeSystem，简称ABS系统，在制动过程中防止车轮抱死，提高汽车方向稳定性和转向操纵能力、缩短制动距离。56EBDEBD是英文ElectronicBrakeforceDistribution的缩写，中文“电子制动力分配”，在汽车紧急制动瞬间，确定各个轮胎的附着情况，调整左右侧车轮制动力或增大后轮制动力，保证车辆的平稳和安全。57识别载荷大小增大制动力5859EBAEBA是英文ElectronicControlBrakeAssistSystem缩写，中文“电子控制制动辅助系统”。根据制动踏板的速度和制动液压力增大制动力，缩短制动距离。使“全民驾车”有保障60ESPESP为ElectronicStabilityProgram的缩写，中文译为电子稳定系统或电子车身稳定系统，最早由Bosch发明，也