汽车新技术汽车新技术 汽车技术发展趋势汽车技术发展趋势 长安汽车 新能源技术四轮驱动技术 转向系统 制动、驱动力主动控制系统 汽车发动机 自动变速器 悬架 汽车NVH特性 双质量飞轮扭振减振器 汽车安全性 发动机液压悬置隔振技术 车身 自动导航和车载娱乐 新能源技术1.1 电动汽车 电动汽车 纯电动汽车（BEV） 典型电动汽车交流电动机驱动系统主要有4个子系统： 驱动系统、冷却系统、车身控制系统、能量管理系统。 混合动力汽车（HEV） 串联式混合动力 并联式混合动力 混联式混合动力 HEV节油减排原理：发动机运行于高效低 排放区、电动机功率辅助、电动机单独 驱动、减速或制动时能量回收。 燃料电池汽车（FCEV） FCEV要成为真正商品，必须解决：寿命、成本、稳定 性、耐久性、环境适应性等问题。 新能源技术1.2 替代燃料汽车 •压缩天然气汽车（CNG） •液化天然气汽车（LNG） •液化石油气汽车（LPG） •醇类燃料汽车 •生物柴油汽车 •氢燃料汽车（CNG） CNG气瓶分四类：全金属瓶、金属内衬、薄金属内衬、非金属材料。 CNG优势：节约燃料费用、安全性高、抗爆性好、环保、延长维修周期。 LNG优势：安全性好、环保性能突出、经济效益明显、能量密度大、优化发 动机性能。 引入发动机冷却水加热、蒸发液态LPG，使之成为具有一定压力的气体。 甲醇、乙醇 E20、E85 随着掺混比增大，输出功率略有提升、NOx和CO排放增加、炭烟和HC降低。 •二甲醚汽车（DME） 存在问题：热值较低、DME沸点低易气堵、黏度低易泄露、体积弹性模数低 易喷射。 当前理论认为其是发展的终极方向。 新能源技术1.3 太阳能汽车 将光电池装在汽车上，用它将太阳光不断 地变成电能作为驱动汽车运动的动力,这种汽车 就是新兴起的太阳能汽车。 太阳能汽车利用太阳能的一般方法：在阳 光下，太阳能光伏电池板采集阳光，并产生人 们通用的电流。这种能量被蓄电池储存并为以 后旅行提供动力。或者直接提供给发动机也可 以边开边蓄电。能量通过发动机控制器带动车 轮运动，推动太阳能汽车前进。 太阳能汽车的控制：能量转换器、 电动机控制器、驾驶系统。 太阳能汽车一般都采用框架式设 计、整体壳式车身。 太阳能除驱动汽车外，更多用作汽车辅 助能源（1）用作蓄电池的辅助充电能 源；（2）用于驱动风扇和汽车空调等 系统。Ex：奔驰E级，奥迪A8、A6L、途 锐等部分车型已配备了太阳能天窗。 新能源技术四轮驱动技术 转向系统 制动、驱动力主动控制系统 汽车发动机 自动变速器 悬架 汽车NVH特性 双质量飞轮扭振减振器 汽车安全性 发动机液压悬置隔振技术 车身 自动导航和车载娱乐 汽车发动机2.1 汽油机直喷技术 由于排放、燃烧稳定性、燃油品质、性能及可靠性等方面问题限制了GDI发动机大规模产业化。 GDI发动机燃烧系统 喷束引导：向分层稀燃直喷燃烧系统发展。 壁面引导：控制分层燃烧，增大功率。 气流引导：缸内产生顺向滚流，实现分层、均质燃烧。 汽车发动机2.2 新型柴油机燃烧及排放控制技术 推广柴油机是提高热效率和降低温室气体排放的有效途径之一。此外，柴油机在HC和CO排放上 也具有汽油机无法比拟的优势。 高压共轨系统三个核心部件为压力限制阀、 流量限制阀和喷油器。 柴油机排放后处理技术方案 EGR+DOC+DPF：较高颗粒转化率。 EGR+DOC+POC：过滤器无堵塞风险。 SCR：燃油经济性改善6%，但要消耗尿素。 高压油泵主要由凸轮轴、柱塞偶件、 压力控制阀和出油阀组成。 汽车发动机2.3 发动机控制新技术 可变配气相位技术、涡轮增压技术、进气管长度可变系统、可变压缩比发动机、停缸技术 在汽油机上应用VVT技术优点： 改善废气排放。在柴油机上应用VVT技术，可改变有 效压缩比，提高各转速下的充气系 在增压柴油机上应用VVT技术，可以改善增压器与发动机的匹配。 汽车发动机2.3 发动机控制新技术 可变配气相位技术、涡轮增压技术、进气管长度可变系统、可变压缩比发动机、停缸技术 涡轮增压器正向两个方向发展：小功率及 汽油机、高增压和超高增压。 涡轮增压器使用发动机排出的废气带动涡轮、 气泵旋转。对流入发动机的空气进行压缩,从 而向气缸内注入更多燃料，产生更多动力。 发动机涡轮增压优点： 排气噪声减少。涡轮增压器 可变涡 轮增压 可变进气道增压器 可变喷嘴环增压器 可变涡轮喉口截面增压器 可变叶片增压器 废气放气增压器 进气回流增压器 增压 闭式空—水中冷分开式空—水中冷 共用冷却风扇空—空中冷 独立冷却风扇空—空中冷 涡轮增压工作原理图 汽车发动机2.3 发动机控制新技术 可变配气相位技术、涡轮增压技术、进气管长度可变系统、可变压缩比发动机、停缸技术 粗、短、直的进气歧管对于进气流阻力 小，气流速度快，因此在高速过程中响应较 快；长、细、弯的进气歧管则有利于进气歧 管中油与气的混合。 因此较短的进气歧管更适合于高转速， 而较长的进气歧管则更适合于低转速。技术 分为两种，分段可调与无极可调。 进气管长度可变系统示意图 VGIS 进气歧管 控制系统 真空罐 电磁控制阀 阀门 阀门控制器 汽车发动机2.3 发动机控制新技术 可变配气相位技术、涡轮增压技术、进气管长度可变系统、可变压缩比发动机、停缸技术 萨博公司2000年开发了1.6L可变压缩比 发动机，达到了与3LV6发动机功率水平。虽 降低了油耗，但由于质量的增加，成本高 昂，目前还无法批量生产。 可变压缩比发动机模拟 改变发动机压缩比可通过改变汽缸的工作 容积和燃烧室容积来实现。 通常采用改变燃烧室容积、可变活塞压缩 高度、可移动的汽缸盖和汽缸体、可变长度连 杆、偏心主轴承和可变的曲柄连杆机构等方法 来改变气缸压缩容积。 汽车发动机2.3 发动机控制新技术 可变配气相位技术、涡轮增压技术、进气管长度可变系统、可变压缩比发动机、停缸技术 发动机部分负荷时，切断部分汽缸的供油而使工作气缸的负荷提高，以改善发动机性能 的技术称为停缸技术。 方法仅仅停止供油（断油） 停止气门运动和断油 断油同时引入工作缸废气到不做功气缸内（断油回流） 汽车发动机2.4 新型燃烧系统 HCCI 阿特金森循环 HCCI燃烧模式是在进气及压缩过程 中，燃油与空气预先混合成均质混合气， 在压缩行程活塞接近上止点的时刻，被压 缩的缸内混合气同时自动着火燃烧。 优点： 较高的热效率； 燃料适应性好。 难题： 着火时刻控制； 大负荷下燃烧速率控制； 负荷范围拓宽； 均匀混合气制备； 冷启动及过渡工况； HC和CO排放较高。 阿特金森循环低速转矩小，只能在 中度以上混合动力车上应用。 阿特金森发动机的特点是用电子控制 装置和进气阀定时装置，通过推迟进气门 关闭，在压缩冲程从进气门排出部分燃 气，减少进气量，使燃烧在气缸中的油/气 混合物的体积膨胀得更大，借此让动力装 置能更高效地利用燃油。 新能源技术四轮驱动技术 转向系统 制动、驱动力主动控制系统 汽车发动机 自动变速器 悬架 汽车NVH特性 双质量飞轮扭振减振器 汽车安全性 发动机液压悬置隔振技术 车身 自动导航和车载娱乐 四轮驱动技术3.1 概述 2WD：2个轮为驱动轮 4WD：4个轮均为驱动轮 四轮驱动 常时四轮驱动 短时四轮驱动 变速器+分动器+前后传动轴 带中央差速器 机械式差速器 黏性联轴器 不带中央差速器 黏性传动（黏性联轴器） 转矩分流（多片式液力离合器） 超越离合器 四轮驱动技术3.2 驱动系总布置 前纵置发动机后轮驱动为原型前纵置发动机前轮驱动为原型 前横置发动机前轮驱动为原型 中置发动机为原型 后置发动机为原型 吉普车大体都采用这种方案 audi quattro基于大众b2平台，采用前纵置引擎四轮驱动布局 四轮驱动比较容易，在四驱乘用车中占比很高。 四轮驱动技术3.3 四轮驱动的固有问题 固有问题 急转弯制动汽车转弯半径越小现象越明显； 附着系数大的铺装路面明显。 前后轮干涉前后驱动轮系干涉 轮胎运动半径差异引起干涉 光滑路面转弯困难 对制动系统的影响 中间差速器的作用 单轮空转使汽车抛锚 动力传动效率四轮驱动的驱动轮系比较复杂，使用零件数量较多， 能量损失较大，整车燃油消耗上升。 驱动系的振动和噪声•联轴节的振动和噪声 •间隙噪声和浮动噪声 四轮驱动技术3.4 四轮驱动各装置作用 1.短时四轮驱动防止轮胎打滑 正常行驶用二轮驱动，特别需要时刻采用四轮驱动 2.用单向超越离合器避免急转弯制动 汽车转弯前轮比后轮快时，单向超越离合器空转，前轮与发动 机间的传动被切断成为后轮驱动，解决急转弯制动。 3.用湿式多片离合器控制驱动转矩 用油压控制湿式多片离合器传递的转矩，进而控制前后轮驱动 转矩大小，实现合理驱动力分配。 4.用差动限制装置补偿差速器缺点 在差速器不该起作用的时候限制其差动。 5.用等速联轴节降低驱动系振动和噪声 汽车产生振动和噪声的主要根源是联轴节，用2个叉式联轴节 串联起来可解决等速问题。 四轮驱动技术3.5 黏性联轴器 黏性联轴节是基于牛顿内摩擦定律，以液体的黏性或油膜剪切来传递动力。 黏性联轴器传递动力原理： 液体黏性传动基于牛顿内摩擦定律， 即在两块平行板之间充满黏性液体，当两 块平行板间产生相对运动时，板间液体受 到剪切，剪切力的大小与液体油膜的动力 黏度和剪切速度成正比，与油膜厚度成反 黏性联轴器依靠液体黏性来传递动力和转矩，一般用高黏度的硅油作为介质， 片间间隙大约0.1—0.2mm，主、被动叶片 可沿轴向自由滑动以自调间隙。当充满硅 油的联轴器主、从动叶片有相对转速差 时，就会产生油膜剪切力，转速差越大， 油膜的剪切力越大，传递转矩越大。反之 当转速差是零时，剪切力为零不传递转矩。 四轮驱动技术3.6 常时四驱有固定转矩分配和变动转矩分配两种方式，变动转矩分配又可分为被动分配（利用前后轮转速差分配）和主动分配（用电脑控制液压油压力分配）两类。 被动分配式四轮驱动系统 •自锁式蜗杆齿轮差速器 •黏性联轴器的常时四驱 Volvo S60四轮驱动电子控制系统 本田SH-AWD系统 主动分配式四轮驱动系统 4WD轴间差速技术发展趋势 •硬件系统匹配 •提高传感器精度 •优化控制策略 •减小体积、控制成本 新能源技术四轮驱动技术 转向系统 制动、驱动力主动控制系统 汽车发动机 自动变速器 悬架 汽车NVH特性 双质量飞轮扭振减振器 汽车安全性 发动机液压悬置隔振技术 车身 自动导航和车载娱乐 自动变速器4.1 综述 汽车的发展经历了三大革命：动力革命、传动革命与控制革命，先进国家目前正处于 控制革命阶段，即自动控制阶段。 液力自动变速器（AT）电控机械式自动变速器（AMT） 无级自动变速器（CVT） 双离合器自动变速器（DCT） 自动变速器4.2 液力变矩器（TC） 液力变矩器是AT最重要的部件，它由泵轮汽车技术、涡轮和导轮等构件组成，兼有传递扭矩和 离合的作用。 一台性能良好的发动机和一台性能出色的变矩器，如匹配不当， 并不能获得卓越的汽车性能。 自动变速器4.3 液力变矩器的闭锁与滑差控制 AT最大缺陷是效率低。闭锁是指在液 力变矩器的泵轮和涡轮之间安装一个可控 制的离合器，一定工况时把泵轮和涡轮锁 为一体，变成刚性机械传动，提高效率。 控制规律： 单参数控制 涡轮转速控制 车速控制 档位控制 双参数控制 按速比控制 涡轮转速与加速踏板开度控制 车速与加速踏板开度控制 闭锁妨碍吸收振动和冲击，快速制动 易熄火。故在变矩器工况与全闭锁工况间 增加过渡的滑差控制。 有汽车公司用黏性联轴节作为减振器 实现滑差控制。 液力变矩器实现功率分流 液力变矩器实现CVT闭锁 自动变速器4.4 AT典型结构及发展趋势 完整的AT均由液力变矩器、辅助变速器与自动换挡控制系统三大部分组成。 缺点： AT对速度变化反应较慢，换挡顿挫感明显， 相对耗油等。虽然档位增加（齿轮增加）可以减 轻AT的天生缺陷，不过，档位的增多也意味着体 积和重量的增大，因此AT在未来档位增加上还是 有一定局限性。 优点： 免除了手动变速器繁杂的换档和脚踩离 合器踏板的频繁操作，使开车变得简单、省 力，而且经过多年发展，AT的生产成本已经