浅析当代汽车技术讲解

1、浅析当代汽车技术陶梓栋湖北汽车工业学院经济管理学院 湖北十堰 ）摘要：汽车的四大组成部分：发动机、底盘、车身和电气设备缺一不可、环环相 扣，每一个系统里面的每一个部件都起着至关重要的作用。 同样， 每一个系统里 面的任何一部分有了技术突破的话，对整车的性能提升来说也是至关重要的。关键词：汽车；技术；创新；发展在当代科技迅猛发展的背 景下，汽车产业也产生了质的飞 跃，它不仅是生产生活中的必备 品，更是人类智慧与高新科技的 集合体。本文将对当代汽车上的 各种新技术进行简要的介绍与分 析。汽车被分为发动机、底盘、车身 和电气设备四大系统，本为将以 这四部分为例，剖析各种专业技 术点。一发动机发动机被

2、誉为汽车的心脏， 其性能的好坏对汽车的性能起着 决定性的因素。当代汽车崇尚高 效节能的理念，诞生出了许多先 进的技术。在这里，主要介绍如 下几点。1. 电喷 电喷发动机与化油器式发动 机有很大的区别，在使用操作 方法上也颇有不同。 起动电喷 发动机时 （包括冷车起动 ） ，一 般无需踩油门。因为电喷发动 机都有冷起动加浓、 自动冷车 快怠速功能，能保证发动机不 论在冷车或热车状态下顺利 起动；在起动发动机之前和起 动过程中，像起动化油器式发 动机那样反复快速踩油门踏 板的方法来增加喷油量的做 法是无效的。因为电喷发动机 的油门踏板只操纵节气门的 开度，它的喷油量完全是电脑 根据进气量参数来决定

3、； 在油 箱缺油状态下，电喷发动机不 应较长时间运转。因为电动汽 油泵是靠流过汽油泵的燃油 来进行冷却的。在油箱缺油状 态下长时间运转发动机， 会使 电动汽油泵因过热而烧坏， 所 以如果您的爱车是电喷车， 当 仪表盘上的燃油警告灯亮时， 应尽快加油；在发动机运转时 不能拔下任何传感器插头， 否 则会在电脑中显现人为的故 障代码，影响维修人员正确地 判断和排除故障。2. 可变气门正时系统 发动机可变气门正时技术 (VVT，Variable Valve Timing) 原理是根据发动机的运行情 况，调整进气(排气)的量， 和气门开合时间、 角度，使进 入的空气量达到最佳， 提高燃 烧效率。优点是省

4、油， 功升比 大而缺点是中段转速扭矩不 足。VVT技术至今已经有 30 余年 的历史， 1980 年，AlfaRomeo 首次使用 VVT技术； Honda， 1989 年，首次使用具有可变 气门升程能力的 VVT技术； BMW，2001 年，首次使用 VVT 技术取代了传统的节气门。 韩系车的 VVT是根据日本中 的丰田的 VVT-I 和本田的 VTEC技术模仿而来，但是相 比丰田的 VVT-I 可变正时气 门技术，VVT仅仅是可变气门 技术，缺少正时技术，所以VVT发动机确实要比一般的 发动机省油，但是赶不上日系 车的丰田和本田车省油。BMW在之前的一代发动机中 早已采用该技术，目前如本田

5、 的 VTEC、 i-VTEC、；丰田的VVT-i ；日产的 CVVT；三菱的 MIVEC；铃木的 VVT；现代的 VVT；起亚的 CVVT；江淮的 VVT；长城的 VVT等也逐渐开 始使用。总的说来其实就是一 种技术，名字不同。3. 汽油机缸内直喷 这一技术是用来改善传统汽油发 动机供油方式的不足而研制的缸 内直 接喷射技术，先进的直喷 式汽油发动机采用类似于柴油发 动机的供油技术，通过一个活塞 泵提供所需的 100bar 以上的压 力，将汽油提供给位于汽缸内的 电磁喷射器。然后通过电脑控制 喷射器将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室，其控制的精确度 接近毫秒，其关键是考虑喷射器 的安装，必须

6、在汽缸上部留给其 一定的空间。由于汽缸顶部已经 布置了火花塞和多个气门，已经 相当紧凑，所以将其布置在靠近 进气门侧。由于喷射器的加入导 致了对设计和制造的要求都相当 的高，如果布置不合理、制造精 度达不到要求导致刚度不足甚至 漏气只能得不偿失。另外 FSI 引 擎对燃油品质的要求也比较高， 目前国内的油品状况可能很难达 到 FSI 引擎的要求，所以部分装 配了 FSI 的进口高尔夫出现了发 动机的水土不服。此外，FSI技术采用了两种不同的注油模 式，即分层注油和均匀注油模式。 发动机低速或中速运转时采用分 层注油模式。此时节气门为半开 状态，空气由进气管进入汽缸撞 在活塞顶部，由于活塞顶部制

7、作 成特殊的形状从而在火花塞附近 形成期望中的涡流。当压缩过程 接近尾声时，少量的燃油由喷射 器喷出，形成可燃气体。这种分 层注油方式可充分提高发动机的 经济性，因为在转速较低、负荷 较小时除了火花塞周围需要形成 浓度较高的油气混合物外，燃烧 室的其它地方只需空气含量较高 的混合气即可，而 FSI 使其与理 想状态非常接近。当节气门完全 开启，发动机高速运转时，大量 空气高速进入汽缸形成较强涡流 并与汽油均匀混合。从而促进燃 油充分燃烧，提高发动机的动力 输出。电脑不断的根据发动机的 工作状况改变注油模式，始终保 持最适宜的供油方式。燃油的充 分利用不仅提高了燃油的利用效 率和发动机的输出而且

8、改善了排 放。4. 涡轮增压最早的涡轮增压器用于跑车或方 程式赛车上的，这样在那些发动 机排量受到限制的赛车比赛里 面，发动机就能够获得更大的功 率。 众所周知，发动机是靠 燃料在汽缸内燃烧做功来产生功 率的，由于输入的燃料量受到吸 入汽缸内空气量的限制，因此发 动机所产生的功率也会受到限 制，如果发动机的运行性能已处 于最佳状态，再增加输出功率只 能通过压缩更多的空气进入汽缸 来增加燃料量，从而提高燃烧做 功能力。因此在目前的技术条件 下，涡轮增压器是唯一能使发动 机在工作效率不变的情况下增加 输出功率的机械装置。 大家 可能会觉得涡轮增压装置非常复 杂，其实并不复杂，涡轮增压装 置主要是由

9、涡轮室和增压器组 成。首先是涡轮室的进气口与发 动机排气歧管相连，排气口则接 在排气管上。然后增压器的进气 口与空气滤清器管道相连，排气 口接在进气歧管上，最后涡轮和 叶轮分别装在涡轮室和增压器 内，二者同轴刚性联接。这样一 个整体的涡轮增压装置就做好， 你的发动机就好像电脑 CPU一样 被“超频”了。 我们平常所 说的涡轮增压装置其实就是一种 空气压缩机，通过压缩空气来增 加发动机的进气量，一般来说， 涡轮增压都是利用发动机排出的 废气惯性冲力来推动涡轮室内的 涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮， 叶轮压送由空气滤清器管道送来 的空气，使之增压进入汽缸。当 发动机转速增快，废气排出速度 与涡轮转速也

10、同步增快，叶轮就 压缩更多的空气进入汽缸，空气 的压力和密度增大可以燃烧更多 的燃料，相应增加燃料量和调整 一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。二底盘1. 主动悬架汽车的主动悬架系统是在普通悬 架系统中附加一个可以控制阻尼 作用力的装置，由执行机构、测 量系统、反馈控制系统和能源系 统四部分组成。主动悬架能够根 据汽车的运动状态和路面状况， 适时地调节悬架的刚度和阻尼， 使悬架系统处于最佳减振状态， 使车辆在各种路面状况下都会有 良好的舒适性。主动悬架的关键 部位是其执行机构，也就是可以 调节的悬架阻尼系统。 主动 悬架有作为直接力发生器的动作 器，可以根据输入与输出进行最 优的反

11、馈控制，使悬架有最好的 减震特性，以提高汽车的平顺性 和操纵稳定性。主动悬架的一个 重要特点就是，它要求动作器所 产生的力能够很好地跟踪任何力 控制信号。因此，它为控制律的 选择提供了一个广泛的设计空 间，即如何确定控制律以使系统 能够让车辆达到最佳的总体性 能。 针对悬架系统的非线性 特点，研究适宜的悬架系统电控 技术是汽车悬架系统振动性能改 进的方向。悬架位于车身与轮胎 之间，对车辆的运动性能、乘坐 舒适性有重大的影响。按照路面 行驶工况最优控制，悬架性能以 确保车辆行驶性能与乘坐舒适 性，电子控制悬架将进一步向高 性能方向发展。作为实现这种对 悬架的优化控制的方式之一，是 利用“预知传感

12、器”进行预知控 制的“预知控制悬架” 。2. 无级变速器 自动变速器是为了简便操作、降 低驾驶疲劳而生的，按齿轮变速 系统的控制方式，它可以分为液 控液压自动变速器和电控液压自 动变速器；按传动比的变化方式 又可分为有级式自动变速器和无 级式自动变速器。因此，无级变 速器实际上是自动变速器的一 种，但它比常见的自动变速器要 复杂得多，技术上也更为先进。 无级变速器与常见的液压自动变 速器最大的不同是在结构上，后 者是由液压控制的齿轮变速系统 构成，还是有挡位的，它所能实 现的是在两挡之间的无级变速， 而无级变速器则是两组变速轮盘 和一条传动带组成的，比传统自 动变速器结构简单，体积更小。 另外

13、，它可以自由改变传动比， 从而实现全程无级变速，使车速 变化更为平稳，没有传统变速器 换挡时那种“顿”的感觉。三电气设备1.CAN总线CAN是 Controller Area Network 的缩写(以下称为 CAN)，是 ISO 国际标准化的串行 通信协议。在当前的汽车产业中， 出于对安全性、 舒适性、方便性、 低公害、低成本的要求，各种各 样的电子控制系统被开发了出 来。由于这些系统之间通信所用 的数据类型及对可靠性的要求不 尽相同，由多条总线构成的情况 很多，线束的数量也随之增加。 为适应“减少线束的数量” 、“通 过多个 LAN，进行大量数据的高 速通信”的需要， 1986 年德国电

14、气商博世公司开发出面向汽车的 CAN通 信协议。此后， CAN 通过 ISO11898 及 ISO11519 进行了 标准化，现在在欧洲已是汽车网 络的标准协议。现在，CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、 船舶、 医疗设备、工业设备等方面。现 场总线是当今自动化领域技术发 展的热点之一，被誉为自动化领 域的计算机局域网。它的出现为 分布式控制系统实现各节点之间 实时、可靠的数据通信提供了强 有力的技术支持。2. 防抱死制动系统防抱死制动系统 ABS全称是 Anti-lock Brake System ，即 ABS，可安装在任何带液压刹车的 汽车上。它是利用阀体内的一个

15、 橡胶气囊，在踩下刹车时，给予 刹车油压力，充斥到 ABS的阀体 中，此时气囊利用中间的空气隔 层将压力返回，使车轮避过锁死 点。ABS( Anti-lockBraking System )防抱死制动系 统，通过安装在车轮上的传感器 发出车轮将被抱死的信号，控制 器指令调节器降低该车轮制动缸 的油压，减小制动力矩，经一定 时间后，再恢复原有的油压，不 断的这样循环（每秒可达 510 次），始终使车轮处于转动状态而 又有最大的制动力矩。 没有 安装 ABS的汽车，在行驶中如果 用力踩下制动踏板，车轮转速会 急速降低，当制动力超过车轮与 地面的摩擦力时，车轮就会被抱 死，完全抱死的车轮会使轮胎与

16、地面的摩擦力下降，如果前轮被 抱死，驾驶员就无法控制车辆的 行驶方向，如果后轮被抱死，就 极容易出现侧滑现象。 ABS 这种最初被应用于火车上的技 术，后应用于飞机，现在已经十 分普及，在十万元以上级别的轿 车上都可见到它的踪影，有些大 客车上也装有 ABS。装有 ABS的 车辆在遇到积雪、冰冻或雨天等 打滑路面时，可放心的操纵方向 盘，进行制动。它不仅有效的防 止了事故的发生，还能减少对轮 胎的摩损，但它并不能使汽车缩 短制动距离，在某些情况下反而 会有所增加。 提示：在遇到 紧急情况时，制动踏板一定要踩 到底，才能激活 ABS系统，这时 制动踏板会有一些抖动，有时还 会有一些声音，但也不能

17、松开， 这表明 ABS系统开始起作用了。3. 车身电子稳定系统ESP系统实际是一种牵引力控制 系统，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 常出现的转向过多情况，此时后 轮失控而甩尾， ESP便会刹慢外 侧的前轮来稳定车子；在转向过 少时，为了校正循迹方向， ESP 则会刹慢内后轮，从而校正行驶 方向。 ESP系统包含 ABS（防 抱死刹车系统）及 ASR（驱动防 滑转系统），是这两种系统功能上 的延伸。因此， ESP称得上是当 前汽车防滑装置的最高级形式。 ESP系统由控制单元及转向传感 器（监测方向盘的转向角度） 、车 轮传感器（监测各个车轮的

18、速度 转动）、侧滑传感器（监测车体绕 垂直轴线转动的状态） 、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 的错误，防患于未然。 ESP对过 度转向或不足转向特别敏感，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。当然，任何事 物都有一个度的范围，如果驾车 者盲目开快车，现在的任何安全 装置都难以保全。四车身1. 非承载式车身非承载式车身的汽车有一刚性车 架，又称底盘大梁架。在非承载 式车身中发动机、传动系统的一 部分、车身等总成部件都是用悬 架装置固定在车架上，车架通过 前后悬架装置与车轮联接。非承 载式车身比较笨重，质量大，高 度高，一般用在货车、客车和越 野车上，也有部分高级轿车使用， 因为它具有较好的平稳性和安全 性。2. 承载式车身承载式