汽车底盘新技术介绍.ppt

第五章 底盘新技术,行驶系的组成 （车架、车桥、车轮和悬架）,传动系的组成,转向系的组成,制动系的组成,5.1 悬架系统新技术,5.1.1 概述 悬架特性弹簧、阻尼元件决定 平顺性弹簧-阻尼系统软 操纵稳定性弹簧-阻尼系统硬,矛盾,电子控制悬架,电子控制悬架,1、半主动悬架 只改变悬架的阻尼，不改变刚度 （不消耗汽车动力，结构简单） 2、主动悬架 同时改变悬架的阻尼和刚度 （性能优越，消耗汽车动力，结构复杂，成本高）,工作原理：,5.1.2 半主动悬架,不需要外加能量系统,控制原理,控制目标量车身振动加速度 控制量阻尼C,小孔节流原理,5.1.3 主动悬架,油气主动式悬架电磁阀驱动 空气主动式悬架步进电机驱动 控制功能： 根据各种复杂工况对悬架系统的不同要求，及时改变悬架的刚度、阻尼系数和车身高度，以保证汽车行驶中的操纵稳定性和乘坐舒适性,(1)主动悬架的控制功能,软 低、中、高 主动悬架 硬 低、中、高 控制内容： 车速及路面感应 车身姿态 车身高度,1）车速与路面感应控制,A、车速高提高行驶稳定性 增大K、C B、前轮振动减小车身振动和冲击 减小后轮K、C C、坏路面抑制车身产生大的振动 增大K、C,2）车身姿态控制控制车身过度摇摆,A、转向时车身侧倾控制 转向传感器检测转角、转速 增大K、C B、制动车身点头控制 车速传感器、制动开关 增大K、C C、起步车身俯仰控制 车速传感器、节气门位置传感器 增大K、C,3）车身高度控制,A、高速感应控制 90km/h 降低车高 90km/h 降低车高提高行驶稳定性,（2）油气主动式悬架,五大传感器：,转向盘转角传感器转向的快慢、大小 加速度传感器加速踏板油门动作传感器 车速传感器输出与转速成正比的脉冲信号 车身高度传感器车身与车桥的相对高度 制动压力传感器制动管路中压力信号,主动式油气悬架系统工作原理,低速正常行驶,高速、转向、启动、制动,（3）主动式空气悬架,K、C、车身高度,5.1.4 主要元件,（1）微机控制系统 CMOS单片机 反应时间：0.070.09S 监视模块及时发现各部分可能出现的故障,（2）车身高度传感器 1）光电式车身高度传感器,检测车身与车桥之间的相对位置,On/oFF 幅度、频率,光敏元件的光电效应原理,砷化镓发光二极管,硅光敏晶体管,金属或塑料制成,光源,光接收器,遮光盘,光敏二极管,工作原理：,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,P,N,SiO2,电极,电极,2）电子开关式车身高度传感器,（3）光电式转角传感器,5.2 无级变速器,液力自动变速器（AT） 电控机械式自动变速器（AMT） 机械无级变速器（CVT）,5.2.1 电控机械式自动变速器（AMT）,液力变矩器、辅助变速器（一般采用行星齿轮）和自动换档控制机构（电子控制机构）,液力变矩器传递转矩、变矩、变速、离合 泵 轮 主动部分，将发动机动力变成油液动能。 涡 轮 输出部分，将动力传至机械式变速器的输入轴。 导 轮 反作用元件，它对油流起反作用，达到增扭作用。,转矩 动能 转矩,A、三元件液力变矩器 泵轮+涡轮+导轮 B、四元件液力变矩器 泵轮+涡轮+导轮（两个） C、带有锁止离合器的液力变矩器 泵轮+涡轮+导轮+锁止离合器 行驶阻力大解除锁止，提高平顺性 行驶阻力小锁止，提高行驶速度、燃油经济性,转速差+液力损失 提高变矩器 的效率,行星齿轮变速器 扩大传动比的变化范围 通常采用两排行星齿轮来实现各档变速比。 行星齿轮组由齿圈、行星齿轮、太阳轮个元件组成。,电子液压控制系统 主要由传感器、电控单元、换档电磁阀、油压调节电磁阀等组成。 变速器的电子控制，能按照汽车的运行工况提供稳定和精确的换档点（时间）和换档品质。,小结,电控机械式自动变速器(AMT)：变矩器通过导轮起增扭作用，克服增大的阻力。 当汽车行驶阻力小时，锁止离合器将变矩器的泵轮和涡轮锁住，可以提高传动效率。 AMT系统根据汽车的负荷、路况和驾驶员意图对电磁阀，执行机构发出指令控制升档和降档、使汽车在发动机动力性或经济性最佳的工况或中间多种模式下工作，并调整管路油压，控制换档感觉更加平稳、舒适。 缺点：结构复杂；精度要求高；制造、维修难度大、成本高、传动效率比较低,5.2.2 机械无级变速器（CVT）,CVT：传动比连续改变、无换档跳越、减缓换档冲击。 适应汽车动力性、经济性、舒适性的要求 易于与计算机技术结合,金属带+工作轮+液压泵+离合器+控制系统,VDT-CVT的结构示意图,(CVT): 无级传动由V型金属传动带和带轮组成,主、被动带轮的可动部分轴向移动时改变传动带与带轮结合的工作半径从而改变传动比,金属传动带,V型金属传动带由许多套在柔性钢带上具有V型侧面金属 片组成，这种金属带传动，两个带轮间动力传递是靠作为推力块的金属片的推力实现的。,CVT与AT、AMT比较,优点： 1）速比变化是无级的，在各种行驶工况下都能选择最佳的速比，其动力性、经济性和排放与AT比较，目前报道大约可以改善5%左右。 2）具有最佳的驾驶舒适性 3）结构相对简单，批量生产成本比较低,缺点： 1）CVT不能实现换空挡，在倒档和起步时还得有一个自动离合器。 2）金属带无级传动是摩擦传动，存在效率和磨损问题，它的工程技术还正在发展之中。 目前只要用于2.5升以下的小排量发动机车型。,CVT与AT、AMT比较,5.4 ABS系统,目的： 提高汽车制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离 措施： 控制滑移率S,1、ABS的基本原理 滑移率汽车实际车速与车轮滚动的圆周速度之间的差异,滑动率与附着系数的关系,2、ABS结构组成,液压控制系统,电子控制系统,制动压力调节器,常规制动装置,传感器,控制开关,ABS ECU,ABS指示灯,制动压力调节器中的电磁阀和回液泵电动机,供能装置、控制装置,传动装置、制动器,（1）传感器 A、轮速传感器,B、减速传感器,识别路面附 着系数信息,开,关,（2）电子控制单元,（3）液压调节装置,3、 控制过程,轮速检测,参考车速的计算,车轮滑移率的计算,制动压力的跟踪调节,执行器电磁阀的控制,压力调节过程,建压阶段,保压阶段,降压阶段,增压阶段,4、 优点,保持汽车制动时的方向稳定性。 缩短制动距离。 减小汽车制动时轮胎的磨损。 减少驾驶员的疲劳强度（特别是汽车制动时的紧张情绪）。,ABS+EBD,EBDElectric Brakeforce Dis-tribution 针对ABS不能根据车辆制动时的实际情况合理分配四个车轮的制动力 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，调整制动装置，达到制动力与摩擦力的匹配，以保证车辆的平稳和安全。 EBD是ABS的功能的扩充,EBD控制流程图,EBD最佳滑移率控制图,过转向,不足转向,1,2,3,4 分别为 左前轮， 右前轮， 左后轮， 右后轮 的脚标,直线制动仿真结果,ABS EBD/ABS 车辆运动轨迹 质心速度曲线,ABS,EBD/ABS,5.3 转向系统新技术,5.3.1 电子控制动力转向系统（EPS） （1）概述 动力助力方式（动力装置） 气力式 液力式 电力式,动力转向系的要求：,A、有效减小操纵力（停车） B、转向灵敏性好 C、具有直线行驶稳定性（自动回正） D、有随动作用（车轮与转向盘） E、工作可靠,（2）电子控制动力转向系统的组成、原理,转矩传感器+车速传感器+电子控制器+电动机+电磁离合器+减速机构,电子控制动力转向的优点：,1、结构紧凑，重量轻 2、节省发动机动力 3、工作可靠 4、能根据工况变化得到很好的行驶稳定性 （停车）,（3）电子控制动力转向系统的主要零部件结构与工作原理,1）转矩传感器,作用：检测转向盘与转向器之间的相对转矩,ABCD桥式回路 Ui脉冲电压 Uo输出电压,UoM,光电式转角传感器,2）控制装置与控制逻辑,怠速,ON/OFF,减速机构、转向器,控制逻辑：,A、速度升高，助力减小 B、转矩增大，助力增大,3）电动机,小型永磁电动机 T3、T2正向转动 T1、T4反向转动,思考： 四轮转向系统的作用？,5.3.2 四轮转向 （4WS）,（1）概述 功能：确保车辆良好的操纵性和稳定性，有效控制车辆的横向运动特性 优点： A、直线行驶稳定性好 高速同相位 B、改善低速时操纵轻便性，提高机动性 低速逆向位 C、转向能力强、转向响应快,（2）电子/液压式四轮转向系统,A、转角传感型 后轮可按前轮偏转方向作同相偏转，也可以做反相偏转 B、车速传感型 设定车速，车速高于设定值，四轮同相偏转，低于设定值则反相偏转,1）车速感应式电子控制四轮转向系统,控制特性： 35km/h,2）车速、转向盘转角感应式电子控制四轮转向系统,5.5 ASR系统,ASR防止驱动轮打滑，提高汽车操纵稳定 性和动力性 汽车驱动防滑控制系统（ASR） 汽车牵引力控制系统（TCS） ABS系统的延伸,A B S ? 目的、措施、原理,ABS系统,目的： 提高汽车制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离 措施： 控制滑移率S,ABS的基本原理 滑移率汽车实际车速与车轮滚动的圆周速度之间的差异,滑动率与附着系数的关系,5.5.1 ASR的基本原理,V,驱动力,制动力,发动机输出功率 驱动力 路面附着系数,措施：控制滑移率S、加速度,V1非驱动轮 V2驱动轮,驱动防滑： 控制滑移率,1、静止起步 正确操纵离合器和加速踏板 2、路面一侧很滑、一侧不滑 差速锁 3、两侧很滑 驱动防滑系统+ 差速锁,5.5.2 ASR的主要控制过程,ASR的主要控制方式,1、发动机输出转矩控制 对应情况：附着系数较小路面，行使速度较高 A 、节气们开路控制 副节气门 （进气量） B、 点火参数调节 减小点火提前角 C、 燃油供给调节 供油量,2、差速器锁止控制