《汽车概论》课件第5章

第五章现代汽车技术简介第一节发动机控制技术第二节底盘控制技术第三节行驶安全方面的控制技术第四节现代汽车信息与舒适性方面的控制技术复习思考题第一节发动机控制技术一、电控汽油喷射系统

1．基本概念汽油喷射是用喷油器将一定压力和数量的汽油喷入进气道或气缸内。其目的是提高汽油雾化质量，改进燃烧，改善汽油发动机性能。电控汽油喷射是采用电动喷油器，根据发动机运行工况和使用条件将适量的汽油喷入进气道或气缸，实现对发动机供油量的精确控制。

2．这类发动机的优点装有汽油喷射系统的发动机的优点表现在以下几个方面：

(1)汽油喷射系统配以高能点火装置，发动机可以燃用稀薄混合气。

(2)使用电子控制汽油喷射系统的发动机可以对混合气空燃比和点火提前角进行精确控制，使发动机在任何工况下都处于最佳工作状态，特别是对过渡工况的动态控制，更是传统化油器式发动机所无法做到的。

(3)由于汽油喷射系统中混合气的制备不需要依靠进气道的高速气流和进气管的加热，这就使得进气道的设计可以充分考虑减少进气阻力，降低进气温度，从而提高发动机充气系数。

(4)由于进气温度较低，使得爆震燃烧得到了有效控制，这样就可以采用较高的压缩比，以提高发动机的燃烧效率。

(5)采用多点汽油喷射系统，从根本上解决了发动机各缸混合气分配不均匀的问题。因此，采用汽油喷射系统的发动机与传统化油器式发动机相比，可减少有害气体排放20%左右，降低燃烧消耗率5%～10%，能满足当前最为严格的排放法规和燃烧经济性法规的要求。同时，可使发动机功率提高5%～10%。

3．系统分类近年来，汽油喷射技术随着汽车工业和电子工业的进步有了飞速发展。各个汽车生产厂家根据本公司的情况进行了大量的研制和改型工作，一般可按如下几个方面分类：

1)按喷油器的安装方式分类汽油喷射系统根据喷油器的不同布置方式可分为单点式汽油喷射系统SPI(SinglePointInjection)和多点式汽油喷射系统MPI(MultiPointInjection)。

2)按喷油器喷射方式分类根据喷油器的工作时间、顺序的不同，汽油喷射系统可分为连续喷射和间歇喷射两种方式。间歇喷射方式又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射。

3)按控制原理分类汽油喷射系统在控制原理上有较大的差别，从大的方面可分为机械控制式汽油喷射系统、机电混合式汽油喷射系统和电子控制式汽油喷射系统。电控汽油喷射系统根据其控制过程又可分为开环控制方式和闭环控制方式。

4)按进气量的测量方式分类汽油喷射系统根据进气量的测量方式可分为直接测量方式和间接测量方式两种。直接测量方式是利用空气流量计直接测量吸入进气管的空气流量，用测得的空气流量除以发动机转速得到每一循环的空气量，由此算出每一循环的汽油喷射量。这种方法测量精度高，可对空燃比进行更精确的控制。常用的空气流量计有以下几种：翼片式空气流量计(测量体积流量)；卡门涡旋式空气流量计(测量体积流量)；热线式空气流量计(测量质量流量)；热膜式空气流量计(测量质量流量)。

4．电控汽油喷射系统在现代汽车上，机械式和机电混合式汽油喷射系统已趋于淘汰，电控汽油喷射系统因其更优越的性能而开始普及。现在汽车上采用的电控系统，名目繁多，各具特色，从名称到结构均不尽相同。但其功能和基本组成却是相近或相同的，即以电控单元ECU为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器等为控制对象，保证获得与发动机各种工况相匹配的最佳混合气成分。电控汽油喷射系统又称EFI(ElectronicFuelInjection)，一般由进气系统、燃油系统和电子控制系统三部分组成。如图5-1所示。图5-1电控汽油喷射系统

1)进气系统进气系统的功能是为发动机提供正常燃烧所必需的空气量，并且能够通过电控单元对进气量进行测量和控制。进气系统通常由空气滤清器、空气流量计(L-EFI系统中采用)、节气门体、进气总管和进气歧管等组成。空气经过空气滤清器过滤后，通过空气流量计进行测量，然后经过节气门体到达稳压箱，最后通过进气歧管分配给各气缸。一般行驶时，空气流量由节气门来控制，怠速时节气门关闭，空气由旁通怠速气道通过。怠速转速的控制是由怠速调整螺钉和怠速空气调节器调整流经旁通气道的空气量来实现的。

2)燃油系统燃油系统的功用是向气缸内供给燃烧时所需要的油量，由电控单元控制喷油器来实现。燃油系统通常由油箱、电动汽油泵、燃油滤清器、燃油脉动缓冲器、燃油压力调节器、喷油器及供油管路等组成。汽油由电动汽油泵从油箱中泵出，经燃油滤清器过滤后，由压力调节器调压(调节器根据系统所需压力将过量的燃油通过回油阀门流回油箱，以保持喷油压力的恒定)，然后经输油管配送给各个喷油器，喷油器根据ECU发出的指令，将适量的汽油喷入各进气歧管，和空气混合进入气缸燃烧。

3)电子控制系统电子控制系统的功能是根据发动机运转状况和车辆运行状况确定汽油的最佳喷射量。电子控制系统通常由各种传感器、电控单元(ECU)和执行器组成。传感器监测发动机的实际工况，测量各种信号并传给ECU。检测发动机和车辆运行工况的传感器主要有水温传感器、进气温度传感器、曲轴位置传感器、节气门开度传感器、车速传感器、氧传感器及空调开关等。二、微机控制点火系统发动机点火系自1910年首次装用汽车以来，主要经过传统触点式点火系、半导体辅助点火系、普通电子点火系、微机控制电子点火系和微机控制无分电器电子点火系的发展过程。对于汽油发动机来说，点火系统的工作好坏对发动机的性能有着决定性的影响，它直接影响着燃烧的质量，从而影响着发动机的动力性、经济性、排放污染及工作稳定性。为了提高汽车的动力性、经济性，减少排气污染物含量，要求点火系统不仅要提供较高的点火能量，而且在对点火时刻的控制方面有较高的精度和对发动机各种工况变化的自适应性。在发动机燃油供给系统采用微机控制的同时，对点火系统的控制也广泛采用微机控制，并且逐渐发展形成综合控制系统。在大多数ECU单元中，都有对电子点火系统的微机控制系统。

1．微机控制点火系统的基本工作原理微机根据曲轴传感器提供的曲轴位置信号，判断出发动机各缸的活塞位置，并由这些脉冲信号计算出发动机转速值，再通过燃油喷射系统的节气门位置传感器或空气流量传感器确定出负荷的大小，可对发动机的运行工况作出较精确的判断。根据发动机转速和负荷的大小，微机从存储单元中查找出对应此工况的点火提前角和点火初级电路导通时间，由这些数据对电子点火器进行控制，从而实现点火系统的精确控制。另外，微机系统还可以根据其他影响因素对这两个参数进行修正，实现点火系统的智能控制。图5-2为微机控制点火系统的工作原理框图。它主要包括发动机运行工况参数的采集与处理、控制参数计算、控制命令的输出和点火器的执行等。图5-2微机控制点火系统工作原理图

2．点火提前角的控制因为点火提前角对发动机的工作影响较大，所以对点火提前角控制就成了点火系统控制的重点。最佳点火提前角是对发动机进行试验而得到的，设计人员将这些数据存储在微机存储器中。发动机工作时，微机根据各种传感器的测试数据，确定运行工况，查出最佳点火提前角数值，再通过电子点火器对点火提前角进行控制。

3．通电时间控制为了保证点火系统能产生可靠的电火花，必须有足够高的次级电压，提高点火能量，而次级电压的大小又受初级电流的影响，只有通电时间达到一定值时，初级电流才可能达到规定值，才能达到所需的次级电压。当点火线圈的初级电路接通后，其初级电流是按指数规律增长的，初级电路被断开瞬间初级电流所能达到值即断开电流，与初级电流接通的时间长短有关，而次级电压最大值是与断开电流成正比的，因此必须保证通电时间才能使初级电流达到规定值。

4．爆震控制汽油发动机混合气在燃烧过程中，有时会出现瞬时爆发燃烧，即爆震，特别是大负荷条件下，这种可能性更大。这会对发动机造成较大的损害，是发动机必须防止的最有害的一种现象。要消除爆震，通常可采用抗爆性能好的燃料、改进燃烧室的结构、加强冷却系统的循环及推迟点火时间等方面的措施，尤其是推迟点火时间对消除爆震有明显作用。为防止信号线路断开、传感器失灵或检测电路发生故障等意外情况，系统内装有一个安全电路，以保护发动机。一旦出现这些情况，安全电路将点火时刻推迟，并且接通仪表警告灯，警告驾驶员爆震控制系统发生了故障。

5．微机控制无分电器电子点火系统随着点火系统的电子化，人们把注意力集中到分电器上，一旦取消这一机械传动部件，便可实现点火的完全电子化，从而达到点火系统的无机械传动、无磨损运行，无分电器的点火系统便由此而产生了。无分电器电子点火系统简称DLI(DistributorLessIgnition)。

1)独立点火方式的无分电器点火系统采用独立点火方式的无分电器点火系统时，每个气缸配一个点火线圈和火花塞。点火线圈多采用超小型塑封式闭磁路点火线圈，直接安装在火花塞上方，整个点火器用铝合金托架装于气缸盖上。发动机工作时，微机根据曲轴转角位置传感器、转速传感器、空气流量计、水温传感器、爆震传感器、节气门开关等有关输入信号，根据微机存储的数据，经计算后适时地输出点火信号至点火器，由点火器中的功率管分别接通和切断各缸点火线圈的初级电路。当切断点火线圈初级电流时，在次级绕组中产生高压电并点燃缸内的混合气。这种点火系统的火花塞采用铂电极，电极间隙不需要检查和调整，但每行驶10万公里应更换。如图5-3所示。图5-3独立点火方式的无分电器点火系统

2)同时点火方式的无分电器点火系统采用两个同步缸同时点火方式的无分电器点火系统，其点火线圈的连接方式如图5-4所示。图5-4同时点火方式的点火线圈连接方式点火线圈的初级电路连接在控制电路中由控制器进行控制，其次级线圈的两端分别连接在两个同步缸的火花塞上。当初级电路断开后，将在这两个缸的火花塞上同时产生点火火花，在产生点火火花的时刻，这两个缸一个为压缩上止点时，另一个缸为排气上止点。因此，在点火顺序上不会有任何干涉。当点火线圈产生高压电时，运行至压缩上止点的气缸被点燃开始作功，而运行至排气上止点的气缸，虽然其火花塞也产生火花，但是，由于其处于排气上止点，所以为一次无效点火。另外，由于处于排气上止点的气缸，其缸内压力已经很低，又由于燃烧废气中有较多的导电离子，这个气缸火花塞的电极很容易被击穿放电，所以，其消耗的能量也非常小，不会因此而对点火缸的火花能量造成太大影响。

三、汽车排气净化与排放控制系统

1．汽车污染物的来源汽车有害气体主要从三个途径排入大气：

1)曲轴箱窜气以碳氢化合物为主要成分，并含有一氧化碳等其他成分的窜气，从曲轴箱排出。这些气体进入曲轴箱产生的后果是使机油产生热分解而变脏，生成油泥使金属零件加速磨损，加速金属氧化，汽油把机油变稀，水分混入机油，使机油品质显著下降。其次，窜气使活塞和气缸过热，积碳造成早燃，引起活塞环胶着，造成气缸擦伤等，成为产生各种故障的原因。

2)汽油蒸气汽油从油箱、化油器浮子室以及油泵接头等处蒸发，散发出直接污染大气的碳氢化合物。随着外界温度的降低，油箱内部的汽油蒸气凝结，因此产生部分真空，从油箱盖吸入空气，而随着外界温度的上升，空气与油箱内蒸发的汽油蒸气一起排出。化油器的浮子室，因发动机加热，也产生同样的作用，汽油蒸气经空气滤清器排入大气。此外，从油泵接头处渗出的汽油蒸气也会散入大气。以上各种汽油蒸气，成为大气污染源之一。

3)发动机燃烧废气根据发动机的运转条件不同，其排放的废气中含有不同比例的一氧化碳、碳氢化合物及氮氧化合物等有害气体。汽车废气是主要的大气污染源之一，汽车废气中所含的各种有害气体的比例，随着汽车运转情况的不同而不同。如在怠速运转时，一氧化碳的排放量最大，氮氧化合物最小；在行驶时，氮氧化合物排放量最大，碳氢化合物最小；在加速时，各种有害气体的排放量都增加，氮氧化合物的增加特别显著；在减速时，氮氧化合物再次成为最小，而碳氢化合物却显著增加。

2．汽车排放物的分类及其危害

1)排放物的分类发动机排放物按其对人类的危害性，可分为有害排放物和无害排放物两大类。无害排放物包括氮气(N2)、氧气(O2)、二氧化碳(CO2)和水蒸气等。其中CO2虽对人类无直接危害，但它对地球气候产生的温室效应会给人类带来较大的危害。有害排放物又称为污染物，它包括一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOX)、二氧化硫(SO2)及微粒等。

2)各种污染物的危害性

(1)一氧化碳。一氧化碳是无色、无臭的有毒气体。它虽然对人的呼吸道无直接作用，但被吸入人体以后，能以比氧强210倍的亲和力同血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，阻碍血液向心、脑等器官输送氧气，使人发生恶心、头晕、疲劳等症状，严重时会窒息死亡。

(2)碳氢化合物。碳氢化合物包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化产物，如多环芳烃、醛、酮、酸等在内的200多种成分，有时简称为未燃烃。人体内吸入较多的未燃烃，会破坏造血机能，造成贫血、神经衰弱，并会降低肺对传染病的抵抗力。

(3)氮氧化合物。氮氧化合物是燃烧过程中氮的各种氧化物总称，它包括NO、NO2、N2O4、N2O、N2O3和N2O5等。发动机排气中的氮氧化合物绝大多数为NO，而NO2次之，其余的含量很少。

NO是无色并具有轻度刺激性的气体，它在低浓度时对人体健康无明显影响，高浓度时能造成人与动物中枢神经系统障碍。尽管NO的直接危害不大，但在大气中可以被臭氧氧化成具有剧毒的NO2。NO2是一种赤褐色带刺激性的气体，吸入人体后与血液中的血红蛋白作用，成为变性血红蛋白，使血液的输氧能力下降。它对心、肝、肾等也有影响。人只要在NO2含量为100～150ppm的环境中停留0.5～1小时，就会因肺气肿而死亡。氮氧化合物也是形成光化学烟雾的起因物质之一，而光化学烟雾曾导致1943年和1954年两次严重的美国洛杉机烟雾，使许多人受到不同程度的伤害。

(4)光化学烟雾。光化学烟雾是碳氢化合物和氮氧化合物在太阳光紫外线作用下产生光化学反应生成的过氧化物形成的。它的主要产物是臭氧、醛等烟雾状物质。光化学烟雾发生在夏季，而夜间不会发生。大气中二氧化硫(SO2)主要来源于工厂和发电站燃烧煤和重油的产物，而汽车排气中的SO2很少，不是汽车排气污染的主要内容。在汽车对大气的污染中，除上述有害气体以外，还有一些浮游粒子。这些浮游粒子，有固态的(碳烟、铅化物)，也有液态的(烟雾)。液态的油雾，对于配备良好的汽车，不是主要问题，而最常见的是碳烟，它是燃料不完全燃烧的产物，即在燃烧室空气不足的局部高温区燃油被分解为碳(主要由直径为0.1～10μm的多孔性碳粒组成)。这些碳烟微粒除了会被吸入肺部沉积起来以外，还往往粘附有SO2及致癌物质，危害人体健康。

3．控制排气污染的措施

1)曲轴箱强制通风系统发动机在运转时，燃烧室内有一小部分气体经由活塞环间隙渗漏入曲轴箱，在一定压力下向外逸出污染大气，另一方面也会污染曲轴箱内的机油，产生油泥，影响发动机的使用寿命。强制通风系统是将这些气体再循环进入发动机燃烧室被烧掉，这样既减少了污染，又改善了经济性。曲轴箱内的气体经气缸体上的气体通道进入右侧的气门盖室内，再经强制通风阀和软管，被吸入节气门体内，最后进入气缸。

2)活性炭罐蒸发污染控制为了防止燃油箱向大气排放燃油蒸气，在发动机控制系统中普遍采用了由ECU控制的活性炭罐蒸发污染控制装置。发动机不工作时，油箱中的汽油蒸气通过单向阀进入活性炭罐上部，被活性炭吸收存储起来，不使其排入大气，空气从炭罐下部进入清洗活性炭。当发动机工作时，油箱内蒸发的一部分油气流经炭罐，连同活性炭所吸附的汽油蒸气，通过炭罐上的排放控制阀流经节气门体上的孔一同进入气缸。排放控制阀由其上部的真空度控制，而真空度又受ECU控制的炭罐控制电磁阀控制。

3)三元催化转换器、氧传感器与闭环控制现代汽车在排气管中装有三元催化转换器，转换器内的三元催化剂是铂或钯和铑的混合物，能与HC、CO和NOX发生反应，但只有当空燃比保持稳定时，其转换效率才能得到精确控制。在发动机控制系统中普遍采用由氧传感器组成的空燃比反馈控制方式，即闭环控制方式。在三元催化转换器前面的排气管内装有氧传感器，用来检测排气中的氧含量，以确定空燃比与理论值是否相符，并向ECU反馈相应的电压信号，ECU进行处理，控制喷油量的增加或减少。

4)废气再循环控制系统(EGR)废气再循环是把一部分废气引入进气系统中，和混合气一起再进入气缸中燃烧，以抑制氮氧化合物生成的一种方式。但采用废气再循环会使混合气的着火性能和发动机输出功率下降，特别是在怠速、低转速小负荷及发动机处于冷态运行时。因此，应选择氮氧化合物排放量多的发动机运转范围，根据工况及工作条件的变化自动调整参与再循环的废气量，再循环的废气量一般在6%～23%变化。发动机工作时，ECU根据曲轴位置传感器、节气门位置传感器、水温传感器、点火开关、电源电压等信号，给废气再循环控制电磁阀提供不同占空比的控制电压，以控制真空阀的真空度，再用此真空度控制废气再循环阀的开启量，以控制适量的废气再循环量。第二节底盘控制技术一、汽车自动变速器自动变速器现在已经在汽车上大量应用，它之所以得到如此迅速的发展，是与它一系列的优越性分不开的。应用自动变速器的车辆操纵更加简单、省力，提高了行车安全和乘坐的舒适性，延长了发动机、传动系及变速器本身的使用寿命，改善了车辆的动力性和通过性，减少了排气污染。但也存在结构比较复杂、传动效率低，在制造、使用维修、故障分析处理方面技术要求较高，成本较大等问题。

1．自动变速器的类型按驾驶操作的自动化程度可分为半自动变速器和全自动变速器。按起步离合器形式可分为真空式、机械式、电磁式、液压式和液力式五种。按变速控制方式可分为液力控制式和电子控制式。按照汽车的驱动方式可分为后驱式自动变速器和前驱式自动变速器。按照前进挡的个数可分为2挡、3挡和4挡变速器。按照变矩器类型可分为普通液力变矩器式和锁止离合器的液力变矩器二种。按照变速机构类型可分为行星齿轮式自动变速器和平行轴式自动变速器。

2．电控自动变速器结构组成汽车电控自动变速器的组成如图5-5所示。图5-5电控自动变速器组成示意图一般有以下四个部分：

(1)液力变矩器。其作用是柔和地传递扭矩，自动增大输出轴的扭矩。

(2)行星齿轮系统。行星齿轮系统由2到3组行星齿轮、离合器、制动器和单向离合器组成，形成2至5挡变速比。

(3)液压控制系统。液压控制系统由各种阀体、滑阀、弹簧、钢球等组成。

(4)电控装置。电控装置由变矩器锁止电磁阀、强制低挡电磁阀、超速电磁阀、换挡电磁阀、停车挡锁止电磁阀、停车挡和空挡启动开关、监控传感器等辅助控制系统组成。

3．电控自动变速器控制原理电控自动变速器是采用传感器监测车速和节气门开度，并把信号传送给电控单元(ECU)，经ECU处理后，再向电磁阀输出指令信号，利用电磁阀控制油压回路，控制各换挡阀的位置，打开或关闭通往离合器、制动器的油路，操纵离合器和制动器从而控制换挡时机。电控自动变速器的动力源是系统的油压，油压是由液力变矩器驱动的油泵产生的。电控液力自动变速器，由电子控制系统根据车速和油门位置、选挡范围、换挡规律等信号，按存储器中存放的最佳换挡规律，选择适当的挡位和换挡时刻，并发出控制指令控制执行机构动作，完成换挡操作，代替驾驶员的手动操作。由于电控自动变速器的存储器中存放着几种不同的换挡规律，如动力模式、经济模式、正常模式等，可按驾驶员的意图调用相应的规律，实现最佳控制。如正常行驶时可以按经济模式换挡，在具有足够动力的前提下，达到节油、提高舒适性、减少排气污染的目的；而需要爬坡、加速、超车时，可按动力模式换挡，以保证最高的动力性。图5-6所示是电控液力自动变速器系统框图。自动变速器控制系统是由传感器、电控单元和控制变速器自动换挡的执行机构组成。此外还设有自动变速指示装置，可以指示出变速器所处的工作状态。图5-6电控液力自动变速器系统框图当自动变速器操纵手柄至于D挡时，系统进入自动换挡控制。驾驶员根据车速、负荷、道路情况通过变速选择开关选择适当的规律，如动力模式、经济模式、正常模式等，控制系统根据车速、节气门开度等传感器输入的信号和驾驶员的意图进行比较、运算，选择该工况下的换挡点和换挡时刻，如果需要换挡，则通过接口电路发出换挡命令，操纵电磁阀控制换挡阀动作，实现换挡。当道路情况需要人为干预时，可松开油门提前换入高挡，或操纵换挡手柄换入低挡运行。为了降低燃油消耗，在自动变速器中装有超速传动装置，使汽车在良好的道路上行驶时，适当减小发动机的油门开度后，仍能保持较高的行驶速度。超速传动机构，使汽车可以实现超速传动又可直接传动，它们之间的转换可以由电磁线圈控制。当接通超速开关，电磁线圈通电时，超速装置使变速器由直接挡变为超速挡。而在汽车爬坡或超车需要有足够的动力，应从超速挡变为直接挡时，由装在加速踏板下方的低速开关控制，当加速踏板踩到底时，低速开关的触点闭合，超速挡自动断开。

4．自动变速器的检验可用失速试验和时滞试验两种试验对自动变速器进行检验。

1)失速试验

(1)试验目的：失速试验的目的是检查发动机输出功率的大小，变矩器(主要是导轮)性能的好坏，变速器的离合器及制动器是否打滑。

(2)试验方法：用手制动器或脚制动器将车轮刹死；手柄分别处在D挡或R挡的位置；油温应在正常状态(50～80℃)；发动机怠速运转，猛踩一脚加速踏板，使节气门全开运转，时间不超过5s，试验次数不多于3次；读出发动机转速值，该转速叫“失速转速”，一般为2000r/min左右。变矩器的涡轮已刹住，也就是出现“失速点”。此时，发动机的全部能量(机械能)转变为液体的动能，冲击和摩擦热很大，因此时间不超过5s，试验次数不多于3次，防止油温急剧升高和损坏变矩器。

(3)性能分析：发动机转速等于2000r/min，这是正常状态的规定值(因机型有所不同)。若D挡和R挡的转速相同，均低于规定值，这说明发动机功率不足。若发动机转速低于规定值但高于600r/min，说明变矩器导轮的单向自由轮打滑，这是由于泵轮油液冲击涡轮后又直接冲击泵轮，加大了泵轮的负担所致。若D挡和R挡的转速都超过规定值，这说明油泵油压过低、油量不足、油质过差、主油路油压低等原因，造成离合器和制动器打滑。

2)时滞试验

(1)试验目的：时滞试验的目的是进一步检查前、后离合器和制动器的磨损情况及控制油压是否正常。它是利用升挡和降挡时的时间差来分析故障，是对失速试验结果的进一步验证。

(2)试验方法：手柄在N挡位置，拉紧手制动，油温正常(50～80℃)，分别从N挡换入D挡和R挡，间隔时间为1min，以便使离合器、制动器恢复全开状态。用秒表测量有振动感时经历的时间(换挡冲击)。其标准值为：N-D，1.2s；N-R，1.5s。

(3)性能分析：时滞过长，片间和带鼓间隙过大(磨损严重)或控制油压过低；时滞过短，片间和带鼓间隙调整不当或控制油压过高。由于高、低挡之间的转换，存在着充油和排油问题，应该有一定的“时差”。这个时差还有另一目的，即汽车行驶在阻力无常的路上时，当汽车速度接近“换挡点”速度时，由于“时差正常”，可防止忙乱地换挡。每次试验间隔时间为1min，取三次平均值为据。

二、汽车制动防抱死系统汽车制动防抱死系统，简称为ABS系统，是提高汽车制动安全性的一个重要装置。ABS系统不但能缩短汽车的制动距离，而且能增加驾驶员在制动过程中控制方向盘、绕开障碍物的能力。此外，还能保证汽车制动时的方向稳定性，特别是在路面较滑、潮湿的道路上行驶时，更能显示出其优越性。

1．ABS系统分类汽车制动防抱死系统分为两类：两轮系统和四轮系统。

1)两轮系统前期的轿车和现在的货车多采用两个车轮装用制动防抱死系统的结构，这就是两轮系统。

2)四轮系统在四轮的前后两轴，四个车轮都装有制动防抱死系统。

2．工作原理在ABS系统中，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速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。图5-7是ABS系统对单个车轮控制的原理示意图。

ABS系统的工作过程可以分为常规制动、制动压力保持、制动压力减小和制动压力增大等阶段。图5-7ABS系统控制原理示意图

1)常规制动阶段在常规制动阶段，ABS系统并不介入制动压力控制，调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态，各出液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变化而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。

2)制动压力保持阶段在制动过程中，电子控制装置根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS系统就进入防抱死制动压力调节过程。防抱制动循环的第一阶段就是保持制动压力，这就是说无论驾驶员如何进一步踩踏制动踏板，制动主缸对车轮制动器也不会再增加制动压力。这时电子控制装置发出指令使压力调节装置中原来开启的各进液电磁阀关闭，而切断制动压力进入车轮制动器的通路。

3)制动压力减少阶段如果在车轮制动轮缸的制动压力保持一定时，电子控制装置判定车轮仍然趋于抱死时，电子控制装置便立即发出指令，在车轮的进液电磁阀保持关闭状态的同时，使车轮出液电磁阀也通电而转入开启状态，制动轮缸中的部分制动液就会流回储液器，使制动轮缸的制动压力迅速减小，车轮的抱死趋势将开始消除。

4)制动压力增大阶段随着制动轮缸制动压力的减小，车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车轮的抱死趋势已经完全消除时，电子控制装置就使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，出液电磁阀转入关闭状态，同时也使电动泵通电运转，向制动轮缸泵送制动液，由制动主缸输出的制动液和电动泵泵送的制动液都经过处于开启状态的进液电磁阀进入制动轮缸，使制动轮缸的制动压力迅速增大，车轮又开始制动，减速运转，这时的工况相当于正常制动工况。

ABS系统通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复地经历保持、减小、增大过程，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，直至汽车速度减小到很低或者制动主缸的输出压力不再使车轮趋于抱死时为止。由保持、减小、增大构成的防抱制动循环是在瞬间完成的，制动压力调节循环的频率可达3～20Hz。在该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，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。

三、汽车电控悬架系统

1．悬架控制系统的功用对于装有气体弹簧的车辆，在其悬架系统中出现了微机控制的车高自动调平装置和减震器衰减力自动调整系统。它根据载重情况，通过改变悬架弹簧的刚度，对汽车的高度和形态进行修正。其功能如下：

(1)在高质量路面上高速行驶时，弹簧变软，以提高舒适性。

(2)一旦驶上凹凸不平的劣质路面，使悬架弹簧变硬，以抗御颠簸、冲击和碰撞。

(3)若车内后座乘客多，或满载货物，此时汽车处于“仰头”状态，前照灯的光轴向上，使迎面来的车辆产生眩目，车高自动调整装置可使汽车找平，保持前照灯的光轴不变。

(4)可减缓汽车制动时的点头现象。

2．悬架控制的过程在控制过程中，根据车辆高度传感器测得的车辆平均高度绝对值，自动地选择“空载状态”或“负载状态”进行控制，据此建立悬架压缩控制常数和拉伸控制常数。因此，准确地确定空载状态和负载状态的临界值，是执行悬架控制的关键。

3．自动油压悬挂系统汽车为适应路面的各种条件，进行从低速到高速、行走、转弯及上下坡等动作。在这些场合下，汽车的操纵稳定性与汽车质(重)心、受力方向有很大关系。自动油压悬挂系统就是为了适应汽车重心在不同方向上产生惯性力时，柔和地调节悬挂装置，达到舒适的乘坐条件而设计开发的一种系统。第三节行驶安全方面的控制技术

一、汽车安全气囊系统汽车安全气囊系统(SupplementalRestraintSystem)，也称辅助乘员保护系统，是一种当汽车发生碰撞而急剧减速时能很快膨胀的缓冲垫，可以保护车内驾乘人员不致撞到车厢内部，是现代汽车上一种常见的被动安全装置。随着世界汽车市场的激烈竞争和制造成本的下降，安全气囊已逐渐发展成为一种标准件安装在现代轿车上，如图5-8所示。图5-8宝马汽车安全气囊

1．安全气囊的类型根据碰撞类型可分为正面碰撞防护安全气囊系统和侧面碰撞防护安全气囊系统两种。正面碰撞防护安全气囊系统，经过长时间的研究开发，在轿车的驾驶员和前排乘员座上已经有较高的装车率。根据交通事故统计表明，安全气囊与安全带一起使用，对正面碰撞事故中的驾乘人员具有优良的保护效果。侧面碰撞防护安全气囊是现在的研究热点，已在高挡轿车上安装使用，但还不普及。根据安装气囊数量可分为单气囊系统和双气囊系统两种。根据安全气囊的触发机构可分为电子式、电气-机械式和机械式三种。根据在安全气囊系统开发中安全带与安全气囊的主从关系不同可分为被动安全气囊系统和主动安全气囊系统。

2．汽车安全气囊系统的基本结构与原理汽车安全气囊系统是由传感器系统、电子控制器、气体发生器和气囊等主要部分组成。传感器系统的功用是检测、判断汽车发生事故后的撞击信号，以便及时起动安全保护气囊，并提供足够的电能或机械能来点燃气体发生器。电子控制器不断接收传感器传来的车速信息，经过不断地计算、分析、比较、判断，并随时准备发出指令引燃气体发生器。气体发生器是根据信号产生一定量气体，并迅速向气囊充气，气囊充气后膨胀，对驾驶员起保护作用。气囊一般用轻尼龙或聚酯纤维布料制成，像降落伞一样可折叠成包，内层涂覆树脂，能承接大于2500N的拉力。汽车安全气囊的工作原理比较简单，工作时间也极短。当汽车发生碰撞时，由传感器对碰撞程度进行感应，在0.01 s内将感应信号输送给电子控制器，由电子控制器对碰撞信号进行识别，对中等程度和严重程度的碰撞，电子控制器发出信号，指示气体发生器内的点火器点火，使其发生爆炸，这一过程一般只用0.05 s左右。气体发生器产生大量氮气，在30ms内冲开气囊盖，使气囊完全充满，形成一枕头状气囊，当人体的脸部一接触气囊，气囊受压后，其后面的泄气孔就逐渐泄气，持续时间不到1s，从而达到对驾乘人员的缓冲保护作用。

二、汽车防撞控制系统

1．夜间目标检测和警报系统夜间行驶条件比白天差，容易发生事故。为避免事故发生，应在规定的车辆接近区域内，检测是否存在目标或行人，并通过直观显示警告驾驶员，以便提前采取适当措施。

2．车辆检测与警报系统装备后视立体摄像机系统，该系统检测在两辆车接近的区域内是否有车辆存在，如有车量存在则发出警报信号，警告原车驾驶员，也警告跟随车辆的驾驶员，采取相应措施。

3．车距警报系统采用激光扫描雷达传感器或摄像机系统检测车距，该系统给跟踪车辆传送本车到前导车辆的距离信号，当两车距小于规定值时，系统发出直观警报信号，如驾驶员未采取措施，则车辆自动地进行制动和转向系统输入转向信号，以避免车辆相撞。

4．车辆行驶路线改变的事故避免系统当车辆从路线1向路线2改变行驶路线时，往往因后面车辆车速太高或驾驶员不注意而发生碰撞事故。在车辆上安装超声波传感器或立体摄像机系统，检测车辆变线时后面对角方向上正在接近的车辆，如果驾驶员不知道后面对角方向有车，同时操纵转向，试图改变线路或转向，系统将及时发出警报，提醒驾驶员及时回位。

5．行驶路线偏离警报系统由于某种原因，在驾驶员未操纵转向系统的情况下，车辆开始偏离自己的路线，为避免后来车辆碰撞或该车碰撞道路隔离带的事故，采用摄像机系统检测识别白色路线标记，并通过声音信号警告行驶路线位置偏离的车辆驾驶员，如驾驶员没有使车辆回到原行驶路线，系统便自动地使车回到原来路线。

6．调节车辆位置的速度控制系统为了使同一行驶路线的车辆保持一定距离，有些车辆装有速度控制系统，采用激光扫描雷达和摄像机系统检测前面行驶的车辆，自动调节油门和换挡顺序，调节车速，使跟随车辆始终与前面车辆保持合适的距离，以避免发生事故和减轻驾驶员劳动强度。

7．转弯减速调节系统当车辆行驶遇到弯道时，由于驾驶员对道路情况不熟悉或注意力不集中，或车速太高，经常发生车撞路标和翻车事故。转弯减速调节系统可检测转弯车辆经由路面的转弯半径及曲率，并相应地自动调节降低车辆速度。第四节现代汽车信息与舒适性方面的控制技术

一、汽车电控自动空调汽车空调系统的目的是为了在任何气候和行驶条件下，能为乘员提供舒适的车内环境，并能预防或除去附在风窗玻璃上的雾、霜，以确保驾驶员的视野清晰与行驶安全。电控自动空调利用传感器随时检测车内温度及车外环境温度的变化，并把检测到的信号送给空调的电子控制单元(ECU)，ECU则按预先编制的程序对信号进行处理，并通过执行元件，不断地对风机转速、出风温度、送风方式及压缩机工作状况等进行调节，从而使车内温度、空气湿度及流动状况始终保持在驾驶员设定的水平上。

1．电控自动空调系统的组成电控自动空调系统如图5-9所示，主要由冷气、热风、送风、操作、电子控制等分系统组成。其中冷气系统中有压缩机、冷凝器、蒸发器和储液干燥器；热风系统有加热器、水阀等；送风系统有风机、风道、吸入与吹出风门；操作系统有温度设定与选择开关；电子控制系统有传感器、电子控制单元(ECU)、各种转换阀门和执行元件等。图5-9电控自动空调系统的构成

2．自动空调电控系统的主要部件及原理

1)传感器

(1)车内温度传感器。车内温度传感器一般安装在仪表板的下端，在前后双空调式车上多在前后座上各装1个，它是具有负温度系数的热敏电阻。传感器可以吸入车室内的空气，并利用热敏电阻检测出吸入车室内的空气温度，再把温度值转换为电阻值信号输入空调ECU。当车内温度发生变化时，热敏电阻的阻值改变，从而向空调ECU输送车内温度信号，改变车内空调的制冷量。

(2)车外环境温度传感器。车外环境温度传感器一般安装在车辆前部散热器的进风栅处，也是热敏电阻，负责检测车室外的温度，并把温度值转换为电阻值信号输入空调ECU。当车外温度变化时，热敏电阻的阻值改变，从而向空调ECU输送车外温度信号，改变车内空调的制冷量。

(3)空调器温度传感器。空调器温度传感器由热敏铁氧体、笛簧开关和永久磁铁等构成。它利用铁氧体温度超过设定值后磁通量急速降低的性能，从而使笛簧开关闭合或断开转换。它用于温度检测开关的汽车冷气的可变容量压缩机系统上，可以根据汽车冷气的状况控制压缩机的工作状态，从而提高了压缩机的工作效率。

(4)空调蒸发器出口温度传感器。这种传感器装在空调的蒸发器片上，用来检测蒸发器表面温度的变化，并依此来控制压缩机的工作状况。这个传感器也是负温度系数的热敏电阻。

(5)水温传感器。水温传感器直接安装在暖气芯底部的水道上，检测冷却水温度，产生水温信号传送给空调ECU，用于低温时的风机转速控制。

(6)日照传感器。车用空调日照传感器一般安装在仪表板上方容易接受日光照射的位置处，可把日光照射量变化转换为电流值变化信号检测出来，用于调整车用空调器吹出的风量与温度。

(7)压缩机锁止传感器。这是一种磁电式传感器，安装在空调装置的压缩机内，用于检测压缩机转速。压缩机每转一转，该传感器线圈产生4个脉冲信号传送到空调ECU。

(8)静电式流量传感器。静电式流量传感器用于检测系统中制冷剂的流量。传感器内部设有多个电极，当通过传感器的制冷剂流量发生变化时，则电极间的静电电容量也发生变化，再经振荡电路把变化的静电容量转换成脉冲信号输入到空调ECU中，再转换成电压，从而使ECU判断出制冷剂的流量。当出现异常时，利用监控显示系统向驾驶人员报警。

(9)烟雾浓度传感器。烟雾浓度传感器可以检测出车内的烟雾，并向空调ECU传送信号，ECU使空气净化器运转，从而净化车内空气，保持车内空气清新。没有烟雾时，净化器自动停止运转。烟雾浓度传感器是利用红外线反射原理工作的，当无烟雾时红外线射不到光敏元件上，电路不工作；但当香烟烟雾等进入到传感器内时，烟雾粒子对间歇的红外线进行漫反射，就有红外线射到光敏元件上，这时传感器判断出车内有烟雾，ECU使净化器开始工作。

(10)湿度传感器。热敏电阻式湿度传感器装有金属氧化物系列陶瓷材料制成的多孔烧结体，烧结体表面对水分子有吸附作用，吸附水分子的同时其电阻值发生变化，根据这一变化就可检测出湿度的变化。

2)执行元件

(1)进风控制伺服电机。进风控制伺服电机的转子经连杆与进风挡风板相连，从而实现对进风方式的控制。

(2)空气混合伺服电机。空气混合伺服电机用于控制冷暖空气的混合比例。(3)送风控制伺服电机。(4)最冷控制伺服电机。(5)风机转速控制。(6)压缩机工作控制。

二、电动座椅汽车座椅的主要功能是为驾驶员提供便于操作、舒适而又安全的驾驶位置，为乘员提供不易疲劳、舒适又安全的乘坐位置。作为人和汽车之间联接部件的座椅，对其性能的要求越来越高，从以前的固定式座椅到多功能的动力调节座椅，到20世纪80年代又出现了气垫座椅、电动座椅、立体音响座椅等特殊功能座椅，直至发展到现在的电子调节座椅。此外，有些座椅中还附加了一些特殊功能的装置，如在气垫座椅上使用电动气泵，对各个专用气袋如腰椎支撑气袋、侧背支撑气袋、座位前部的大腿气袋等进行充气，起到调节支撑腰椎、侧背、大腿的作用，取得良好的效果。图5-10全可调式电动调节座椅到现在电动调节座椅出现了应用电脑控制的电子座椅，将选定的座椅调节位置预先存储，使用时只要一按电脑上设定的按键开关，座椅就会自动地调到选定的座椅位置上。

1．电动座椅的组成及工作原理电动座椅的调节机构主要由双向电动机、传动装置和座椅调节器等组成。

2．电子调节座椅控制原理电动座椅的电子控制系统有1个存储器，只要一按按钮，就能按储存的各个座椅位置的要求调整座椅的位置。

三、汽车导航系统全球车用卫星导航系统也称全球定位系统(GlobaoPositioningSystem)。GPS是利用环绕在地球周围的24颗卫星的设定进行位置定位，一部陆上交通工具需要3颗卫星才能计算出其经纬坐标，当卫星锁定位置传讯至GPS时，汽车的所在地与路线会立刻显示在荧光屏的电子地图上。车用导航系统可在城市或公路网络范围内，定向选择最佳行驶路线，并能在屏幕上显示地图，表示汽车行驶中的位置，以及到达目的地的方向和距离。GPS实质是汽车行驶向智能化发展的方向，再进一步就可成为无人驾驶汽车。由于GPS的导航在遇上隧道或收讯不良处仍会有些误差，因此需靠车速感应器和陀螺仪组成的自立导航作为修正与辅助效果，成为一种双重的导