汽車新技術(shù)全套可編輯PPT課件

123缸內(nèi)直噴技術(shù)與汽油機分層燃燒汽油機雙獨立可變氣門正時技術(shù)柴汽混燃發(fā)動機技術(shù)汽油機自動啟停技術(shù)4第一章柴油機共軌直噴技術(shù)5汽車發(fā)動機新技術(shù)123AMT變速器CVT變速器 雙離合變速器四驅(qū)技術(shù)4第二章電子駐車制動系統(tǒng)5汽車底盤新技術(shù)123車燈新技術(shù)自動空調(diào)汽車行車記錄儀全球定位GPS系統(tǒng)4第三章車載顯示技術(shù)5汽車電子與電氣新技術(shù) 123ESP和CAPS輪胎的安全保證防滑控制系統(tǒng)主動制動/主動安全系統(tǒng)4第四章汽車安全新技術(shù)123新能源汽車的基本概念與發(fā)展純電動汽車混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車第五章新能源汽車123自適應巡航控制系統(tǒng)自動泊車輔助系統(tǒng) 夜視輔助系統(tǒng)并線輔助系統(tǒng) 4第六章車道偏離預警系統(tǒng) 5汽車輔助系統(tǒng)新技術(shù)123缸內(nèi)直噴技術(shù)與汽油機分層燃燒汽油機雙獨立可變氣門正時技術(shù)柴汽混燃發(fā)動機技術(shù)汽油機自動啟停技術(shù)4第一章柴油機共軌直噴技術(shù)5汽車發(fā)動機新技術(shù)第一節(jié)缸內(nèi)直噴技術(shù)與汽油機分層燃燒1.掌握汽油機缸內(nèi)直噴技術(shù)的工作原理。2.掌握汽油機分層燃燒技術(shù)的工作原理。學習目標汽油發(fā)動機混合氣的形成技術(shù)在經(jīng)歷了化油器、單點電噴、多點電噴技術(shù)階段之后，已經(jīng)逐步進入直噴的時代。一般的電噴發(fā)動機都是將噴油嘴安置在進氣歧管內(nèi)，混合氣在氣缸外部形成，其缺點是空燃比難以得到精確的控制。而缸內(nèi)直噴技術(shù)則將噴油嘴安置在氣缸內(nèi)部，使燃油噴射和油氣的混合過程均在氣缸內(nèi)進行，這樣就可以使油量與油氣混合的控制更為精準，克服了缸外噴射的缺點。同時，氣缸內(nèi)的混合氣濃度也可以得到精確控制，而高壓燃油在缸內(nèi)湍流的作用下也能得到更充分的混合，因此燃燒效率大大提高，同時動力表現(xiàn)更加出色。學習導入一、缸內(nèi)直噴技術(shù)的工作原理缸內(nèi)直噴技術(shù)是指直接將燃油噴入氣缸內(nèi)與新鮮空氣在燃燒室內(nèi)混合的技術(shù)，如下圖所示。該技術(shù)可以有效控制燃油消耗量，提高發(fā)動機的升功率，并且使發(fā)動機的壓縮比提高至12甚至更高，與同排量的普通發(fā)動機相比功率和扭矩都提高了10%左右。缸內(nèi)直噴技術(shù)缸內(nèi)直噴發(fā)動機的核心是高壓噴油系統(tǒng)。高壓噴油系統(tǒng)是直噴發(fā)動機最關鍵的部分，由發(fā)動機控制模塊（ECM）、高壓油泵、高壓油軌和噴油嘴四部分組成。發(fā)動機控制模塊（ECM）是發(fā)動機的“大腦”，主要負責采集發(fā)動機相關數(shù)據(jù)，按照預定程序控制噴油時機和噴油量，從而實現(xiàn)最高的燃燒效率；高壓油泵依靠進氣凸輪軸驅(qū)動，主要負責給燃油加壓；高壓油軌主要起均衡各噴油嘴噴射壓力的作用；噴油嘴耐高溫高壓，負責向缸內(nèi)噴射燃油。目前，已經(jīng)有多家汽車廠商生產(chǎn)的發(fā)動機運用了缸內(nèi)直噴技術(shù)，包括寶馬汽車公司（簡稱寶馬）、大眾汽車公司（簡稱大眾）以及通用汽車公司（簡稱通用）等。而它們的直噴技術(shù)原理基本相同，只是在配件應用上有所區(qū)別。以大眾主流的1.4TSI（機械增壓+渦輪增壓+分層直噴）發(fā)動機為例，其高壓燃油泵可同時配備高壓燃油系統(tǒng)和低壓燃油系統(tǒng)，低壓為400kPa，在低壓油泵將燃油送到高壓油泵之后，高壓油泵可以將燃油加壓至10MPa（這是普通汽油泵壓力的數(shù)十倍），并將其送入高壓油軌，從而更易于燃燒，使發(fā)動機工作效率更高。缸內(nèi)直噴發(fā)動機噴射壓力提高了很多，使燃油霧化更加細致，真正實現(xiàn)了按比例精準地控制燃油噴射。同時，因為噴嘴位置、噴霧形態(tài)、進氣氣流控制，以及活塞頂形狀等特別設計，使油氣能夠在整個氣缸內(nèi)充分、均勻地混合，從而使燃油充分燃燒，能量轉(zhuǎn)化效率更高。因此，有人認為缸內(nèi)直噴式汽油發(fā)動機是將柴油機的燃油供給形式移植到汽油機上的一種革新。二、缸內(nèi)直噴發(fā)動機各部件1.氣缸蓋氣缸蓋是缸內(nèi)直噴發(fā)動機的關鍵部件，尤其是氣缸蓋中燃燒室部分及氣道結(jié)構(gòu)對氣流運動、混合氣形成、火焰?zhèn)鞑サ绕鹬陵P重要的作用。2.進氣管對于采用分層燃燒模式的缸內(nèi)直噴發(fā)動機，為了增加進氣充量及增強進氣滾流，不但對進氣管的管徑、管長、諧振腔的容積有特殊的要求，而且往往增加可變滾流和可變管長等結(jié)構(gòu)。這樣不但使進氣管結(jié)構(gòu)變得復雜，制造成本較高，而且對性能開發(fā)和匹配標定的難度也增大了。而對于同時采用渦輪增壓的缸內(nèi)直噴發(fā)動機來說，由于進氣增壓的作用，在發(fā)動機大部分工況下進氣管內(nèi)均為正壓，一般可達200kPa左右，對進氣管的強度要求較高，同時發(fā)動機本體或整車需要另外增設真空泵來滿足系統(tǒng)對真空度的要求。3.高壓油泵缸內(nèi)直噴發(fā)動機的噴油壓力一般為10～15MPa，以保證燃油霧化質(zhì)量及合適的貫穿距離。高壓油泵一般由安裝在進氣凸輪軸上的凸輪來驅(qū)動，升程為2.5～4.0mm。升程對高壓油泵的性能十分重要，其直接影響冷啟動時直噴系統(tǒng)的建壓時間。升程需根據(jù)發(fā)動機性能需求、滾輪挺柱使用壽命、驅(qū)動凸輪型線及制造工藝等因素綜合設計，一般3.5mm左右的升程即可滿足使用需求。4.噴油器噴油器是直噴系統(tǒng)的核心部件。噴油器在燃燒室內(nèi)的布置方式、噴嘴結(jié)構(gòu)形式、油束的噴霧形狀等都直接影響燃油的霧化、油氣混合及燃燒過程，最終影響發(fā)動機的性能。另外，噴油器噴嘴置于燃燒室內(nèi)，受燃油品質(zhì)影響較大。如果燃油品質(zhì)差，燃燒不充分，極易生成積碳并堵塞噴嘴，影響噴霧質(zhì)量及噴油器的使用壽命。因此，缸內(nèi)直噴發(fā)動機對汽油牌號的要求比普通發(fā)動機要高，加上較高的壓縮比，缸內(nèi)直噴發(fā)動機一般要求使用95號以上汽油。5.活塞缸內(nèi)直噴發(fā)動機的活塞頂面形狀對燃燒室內(nèi)氣流的運動及混合氣的形成有很大的影響，因此研究人員將缸內(nèi)直噴發(fā)動機活塞作為關鍵部件進行重點設計和開發(fā)。無論是壁面引導、氣流引導還是噴射引導，都需要特殊的活塞頂面凹坑相適應，從而達到較為理想的油氣混合效果，形成油氣濃度的均質(zhì)分布或梯度分布，保證燃燒的順利進行。6.燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)的開發(fā)是缸內(nèi)直噴發(fā)動機開發(fā)的核心部分，如何提高容積效率，增強系統(tǒng)的抗爆性，并能夠?qū)崿F(xiàn)高效、快速的燃燒，同時兼顧在分層燃燒模式和均質(zhì)燃燒模式下的燃燒穩(wěn)定性，對缸內(nèi)直噴發(fā)動機的燃燒室形狀、噴霧形態(tài)及氣流組織等方面提出了更高的要求。7.燃油系統(tǒng)缸內(nèi)直噴發(fā)動機的燃油噴射壓力一般為10～15MPa，最大可達20MPa，遠高于進氣道噴射（PFI）發(fā)動機0.3～0.4MPa的燃油噴射壓力，對高壓油軌的材料和可靠性要求較高。另外，噴油器直接伸入燃燒室內(nèi)，工作溫度為500～1100℃，而噴嘴的孔隙為微米級，汽油中硫燃燒形成的硫酸鹽類化合物及芳香烴燃燒不完全形成的黑色碳煙易堵塞噴嘴，影響霧化效果，加大噴油噪聲。同時，燃油系統(tǒng)壓力高，各部件的磨損增加，易導致潤滑效果下降。8.排放及后處理系統(tǒng)缸內(nèi)直噴發(fā)動機采用分層燃燒模式時，由于在壓縮行程后期噴入燃油，燃油和空氣沒有足夠的時間進行混合，使燃油蒸發(fā)慢，同時形成的可燃混合氣在燃燒室內(nèi)分布不均勻，存在部分區(qū)域的油氣濃度偏大，進而在這些區(qū)域產(chǎn)生的NOx增加。另外，缸內(nèi)直噴發(fā)動機的大部分運行工況都處于部分負荷，燃燒經(jīng)常在過量空氣系數(shù)較大的條件下進行，導致排氣中含氧量較多且排氣溫度較低，在中、小負荷時碳氫化合物（HC）、顆粒排放物增加，三元催化轉(zhuǎn)化器達不到最佳的轉(zhuǎn)化溫度，對氮氧化物的轉(zhuǎn)化效率低，難以符合嚴格的排放法規(guī)。9.電控系統(tǒng)及標定缸內(nèi)直噴發(fā)動機對電控系統(tǒng)要求較高，為了達到均質(zhì)燃燒或分層稀薄燃燒所要求的噴霧質(zhì)量、靈活的噴油定時和點火正時，實現(xiàn)不同燃燒模式下轉(zhuǎn)矩的平順過渡，需采用精度高、響應快的柔性控制策略，開發(fā)和標定難度大，標定周期長，一般需要8～10個月。10.增壓系統(tǒng)對于匹配有渦輪增壓器的缸內(nèi)直噴發(fā)動機，進氣經(jīng)廢氣渦輪強制增壓后，在壓縮過程和燃燒時，燃燒室的溫度和壓力都會大幅增加，爆燃傾向增大，而降低壓縮比又會造成燃燒不充分，燃燒性能指標下降；另外，由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速高，空氣流量變化較大，易造成渦輪增壓器反應遲滯，致使低轉(zhuǎn)速工況動力性不足，同時渦輪易積碳、增加噪聲及影響可靠性。11.不規(guī)則燃燒現(xiàn)象采用增壓直噴技術(shù)后，發(fā)動機的熱負荷和爆發(fā)壓力相比PFI自然吸氣式發(fā)動機有大幅提高，爆震傾向加大。同時也存在擴散燃燒現(xiàn)象和早燃現(xiàn)象，擴散燃燒會引起碳煙排放，而早燃則會引起破壞性更強的超級爆震，這些都需要在開發(fā)中引起重視。三、分層燃燒技術(shù)的工作原理燃油分層噴射（FuelStratifiedInjection，F(xiàn)SI）技術(shù)是指將燃油由噴嘴分層次噴入缸內(nèi)的技術(shù)，是直噴式汽油發(fā)動機領域的一項創(chuàng)新技術(shù)。如果在火花塞附近的區(qū)域內(nèi)，供給適宜點火的濃混合氣（過量空氣系數(shù)α=0.8～0.9），而在其他區(qū)域供給稀混合氣，就可以實現(xiàn)稀薄燃燒。在這種情況下，即使采用普通點火系統(tǒng)，也能很快點燃很稀的混合氣。由于混合氣有濃、稀層次之分，燃燒的進展也由濃到稀，因此，把按這種方式工作的汽油機稱為分層燃燒汽油機。FSI發(fā)動機技術(shù)是基于缸內(nèi)直噴式發(fā)動機的一種技術(shù)。與常規(guī)的進氣道噴射式發(fā)動機相比，F(xiàn)SI發(fā)動機將燃油直接噴入燃燒室，由于噴霧的汽化冷卻作用，優(yōu)化了充氣效率，實現(xiàn)了汽油機的質(zhì)調(diào)節(jié)，不再需要節(jié)氣門，大大降低了進氣損失。分層燃燒減少了發(fā)動機的傳熱損失，從而增大了滿負荷的輸出功率，并降低了部分負荷的燃油消耗。FSI發(fā)動機能夠降低泵吸損失，在低負荷時確保低油耗，但需要增加特殊催化轉(zhuǎn)化器以便有效凈化處理排放氣體。直噴式發(fā)動機燃油與空氣混合主要有三種方式，即噴射引導、壁面引導和氣流引導，如下圖所示。發(fā)動機噴油器設計在缸蓋頂部，火花塞設計在發(fā)動機的側(cè)面，此種方式稱為噴射引導方式，在火花塞周圍易形成較濃的混合氣，這種布置方式比較適合于分層稀薄燃燒，具有較好的燃油經(jīng)濟性。壁面引導方式是噴油器側(cè)置，火花塞頂置，通過活塞頂部的特殊形狀引導油束運動并與空氣混合，此種方式可以在火花塞周圍形成較大面積的可燃區(qū)域。氣流引導方式同樣采用噴油器側(cè)置、火花塞頂置的方式，利用進氣時形成的滾流強化油氣混合。壁面引導方式和氣流引導方式結(jié)構(gòu)形式相似，多用于均質(zhì)燃燒模式，可以由傳統(tǒng)的PFI發(fā)動機轉(zhuǎn)化而來，可以實現(xiàn)與PFI發(fā)動機共用燃燒室及缸蓋毛坯，進而實現(xiàn)發(fā)動機的平臺化和模塊化。四、缸內(nèi)直噴發(fā)動機的優(yōu)缺點1.優(yōu)點（1）缸內(nèi)直噴式汽油機油耗低，升功率大。（2）空燃比可達到40∶1（一般汽油機的空燃比是14.7∶1），有效控制了燃燒排放。（3）缸內(nèi)的活塞頂部一半是球形，另一半是壁面，空氣從氣門沖進來后在活塞的壓縮下形成一股渦流運動。當壓縮行程即將結(jié)束時，在燃燒室頂部的噴油嘴開始噴油，汽油與空氣在渦流運動的作用下形成混合氣，這種急速旋轉(zhuǎn)的混合氣是分層次的，越接近火花塞越濃，易于點火做功。（4）壓縮比高達12甚至更高，提高了發(fā)動機的抗爆性，與同排量的普通發(fā)動機相比功率和扭矩都提高了10%左右。（5）缸內(nèi)直噴發(fā)動機在中、小負荷工況時采用分層燃燒模式，燃油濃度呈梯度分布，即在缸壁附近分布的大部分是空氣，有效防止將熱量傳遞給缸體水套，提高了燃燒的熱效率。（6）缸內(nèi)直噴發(fā)動機可以精確控制每個循環(huán)的空氣與燃油比例，結(jié)合分層燃燒直接啟動技術(shù)，可以降低冷啟動時的HC排放，瞬態(tài)響應好。（7）缸內(nèi)直噴發(fā)動機采用質(zhì)調(diào)節(jié)，根據(jù)各缸的實際需求進行燃油噴射，可減少各缸之間的差異，提高各缸均勻性。與進氣道噴射（PFI）汽油機相比，缸內(nèi)直噴發(fā)動機的各缸均勻性可以控制在3%以內(nèi)。1.缺點（1）采用缸內(nèi)直噴的供油系統(tǒng)除了在研發(fā)過程中必須花費更多成本外，與傳統(tǒng)電噴發(fā)動機相比還需要更加頻繁地更換火花塞等零部件。（2）對燃油質(zhì)量要求比較高，需要使用較高牌號的燃油，無形中增加了用車成本。（3）缸內(nèi)直噴發(fā)動機比傳統(tǒng)電噴發(fā)動機更容易產(chǎn)生積碳，需要使用價格昂貴的缸內(nèi)直噴發(fā)動機專用添加劑來解決積碳問題。第二節(jié)汽油機雙獨立可變氣門正時技術(shù)1.熟悉汽油機雙獨立可變氣門正時技術(shù)的作用及工作原理。2.掌握汽油機雙獨立可變氣門正時技術(shù)的類型。學習目標汽油機的配氣相位對其動力性、經(jīng)濟性及排污性都有著重要的影響。最佳的配氣相位應使發(fā)動機在很短的換氣時間內(nèi)充入最多的可燃混合氣，并使排氣阻力最小，廢氣殘留量最少。發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化時，由于氣流速度和進排氣門早開遲閉的絕對時間都發(fā)生了變化，因此其最佳的配氣相位角也應隨之改變。發(fā)動機的氣門開閉由凸輪驅(qū)動，進排氣門的早開角、遲閉角固定不變，這實際上只能使發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速范圍下處于最佳的配氣相位，而在發(fā)動機轉(zhuǎn)速很低或很高時，其配氣相位會處于不理想的狀態(tài)。汽油機雙獨立可變氣門正時技術(shù)可以使發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速下得到最佳的配氣相位。學習導入一、汽油機雙獨立可變氣門正時技術(shù)的作用及工作原理汽油機雙獨立可變氣門正時系統(tǒng)由電磁閥（OCV）和可變凸輪軸相位調(diào)節(jié)器（VCT）組成，通過調(diào)節(jié)發(fā)動機凸輪相位，使進氣量和排氣量都可隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化而改變，從而達到最佳燃燒效率，提高燃油經(jīng)濟性。傳統(tǒng)發(fā)動機的氣門正時系統(tǒng)是一種配氣相位（即氣門開啟/關閉）一成不變的機械系統(tǒng)，這種配氣系統(tǒng)很難滿足發(fā)動機在多種工況下對配氣的需要，不能滿足發(fā)動機在各種轉(zhuǎn)速工況下均能輸出強勁的動力要求。在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時，會因為氣門疊開角比理想值大，使部分新鮮混合氣被廢氣帶走而造成油耗和排污增加；在發(fā)動機高轉(zhuǎn)速時，由于氣門疊開角比理想值小，進氣量不足，因此限制了發(fā)動機所能達到的最大功率。汽油機雙獨立可變氣門正時技術(shù)可以根據(jù)發(fā)動機的運行狀況，調(diào)整進氣（排氣）量和氣門開閉時間、角度，使進氣量達到最佳，提高燃燒效率，增大功升比。曲軸經(jīng)由齒狀的傳動裝置帶動凸輪軸轉(zhuǎn)動，使氣門在做開啟與關閉的動作時會與曲軸的轉(zhuǎn)動角度形成一定的對應關系?？勺儦忾T正時技術(shù)是國內(nèi)目前最為普通的發(fā)動機節(jié)油技術(shù)。常見的可變氣門正時技術(shù)原理是根據(jù)不同的發(fā)動機負荷，通過控制進氣門開啟時間（其原理為鏈條帶動的齒盤與凸輪軸的接合，中間存在一定的自由量，通過伺服電動機可以對凸輪與齒盤的角度差做出調(diào)節(jié)，使氣門提前或者延遲關閉，從而實現(xiàn)可變氣門正時），從而改善發(fā)動機的效率和性能。無奈的是，目前市場上很多帶有可變正時氣門機構(gòu)的發(fā)動機僅僅是進氣門正時可變，由于其只控制進氣門正時，節(jié)油效果并不十分明顯，如果同時排氣門也采用可變氣門正時技術(shù)，發(fā)動機的效率和性能將會得到更大的提高。使用進排氣可變正時技術(shù)的發(fā)動機數(shù)量很少，其中較為知名的為豐田汽車公司（簡稱豐田）的雙VVT-i發(fā)動機。而福特汽車公司（簡稱福特）的EcoBoostGTDi正時采用了進、排氣都可控的可變正時技術(shù)。福特EcoBoostGTDi2.0L發(fā)動機的進、排氣凸輪軸都配備了獨立的可變氣門正時系統(tǒng)，它能在不同轉(zhuǎn)速下優(yōu)化缸內(nèi)氣流，特別是可在部分負荷下改善發(fā)動機效率和性能。VVT-i系統(tǒng)是豐田公司的智能可變氣門正時系統(tǒng)的英文縮寫，最新款的豐田客車的發(fā)動機已普遍安裝了VVT-i系統(tǒng)。豐田VVT-i系統(tǒng)可連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時，但不能調(diào)節(jié)氣門升程。VVT-i系統(tǒng)由傳感器、電子控制單元（ECU）和凸輪軸液壓控制閥、控制器等組成。ECU儲存了最佳氣門正時參數(shù)值，曲軸位置傳感器、進氣歧管空氣壓力傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、冷卻液溫度傳感器和凸輪軸位置傳感器等將反饋信息匯集到ECU并與預定參數(shù)值進行對比計算，計算出修正參數(shù)并發(fā)出指令到凸輪軸正時液壓控制閥，控制閥根據(jù)ECU指令控制機油槽閥的位置，即改變液壓流量，把提前、滯后、保持不變等信號指令選擇輸送至VVT-i控制器的不同油道上。二、汽油機雙獨立可變氣門正時技術(shù)的發(fā)展20世紀50年代末，意大利菲亞特汽車公司最早獲得汽車使用的可變氣門正時與升程專利，并在1980年推出最早使用可變氣門技術(shù)發(fā)動機的汽車AlfaRomeoSpider2.0L。1975年，通用汽車公司為了減少汽車廢氣污染，發(fā)明了可變氣門揚程專利技術(shù)，但并未實際應用。1991年，美國克萊姆森大學發(fā)明了更先進的進排氣門連續(xù)可變氣門正時并獲得專利，之后寶馬汽車公司與該校機械系成為密切的合作伙伴。1995年，英國Rover汽車集團領先合作伙伴Honda汽車，發(fā)明了另一種連續(xù)可變氣門正時技術(shù)VVC。國外研究機構(gòu)對可變氣門正時早就進行了大量的研究，美國自1980年就已經(jīng)出現(xiàn)了關于可變氣門的專利，至1987年約有近800件，近年來仍在持續(xù)不斷地發(fā)展。但是出現(xiàn)在20世紀80年代以前的很多可變正時技術(shù)存在問題較多，如造價昂貴、機構(gòu)復雜、可調(diào)自由度有限以及沖擊載荷較高等。近20年來，電子技術(shù)的發(fā)展促進了可變配氣相位機構(gòu)產(chǎn)品化，有些技術(shù)已在汽車上成功應用，取得了較好的效果。本田公司在1989年推出了自行研制的“可變氣門正時和氣門升程電子控制（VTEC）系統(tǒng)”是世界上第一個能同時控制氣門開閉時間及升程的氣門控制系統(tǒng)。本田的VTEC發(fā)動機一直享有“可變氣門發(fā)動機的代名詞”之稱，它不僅輸出功率超強，還具有低轉(zhuǎn)速時尾氣排放環(huán)保、低油耗的特點，而這樣完全不同的特點在同一臺發(fā)動機上出現(xiàn)，就因為它在一個凸輪軸上有多種不同角度的凸輪。嚴格的環(huán)境保護法規(guī)使汽車制造商越來越重視可變氣門正時技術(shù)。到目前為止，已出現(xiàn)了多種配氣相位可變的發(fā)動機配氣裝置，使這些發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性及排污性等都得到了改善。三、汽油機雙獨立可變氣門正時技術(shù)的類型1.改變凸輪軸相位角機構(gòu)這種設計是將進氣門開啟持續(xù)角保持不變，即凸輪型線是固定的，僅利用整個凸輪軸相對于正時齒形傳動帶輪旋轉(zhuǎn)一個角度，從而改變凸輪軸相對于曲軸的轉(zhuǎn)角來改變配氣相位。當電控系統(tǒng)發(fā)出控制信號時，步進電動機帶動諧波齒輪傳動機構(gòu)像差動齒輪箱一樣工作，引起凸輪軸相對于正時傳動帶輪轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生角位移，實現(xiàn)發(fā)動機配氣相位的變化。在凸輪軸的末端裝配了一個斜線齒輪。在斜線齒輪外套有一個殼體，在殼體內(nèi)側(cè)也有相同的斜線花鍵與之相配合。如果將殼體向靠近凸輪軸方向或遠離凸輪軸方向移動，凸輪軸的轉(zhuǎn)角就被改變了。因為在斜線齒輪的作用下，殼體不能與凸輪軸平行移動。如果殼體向凸輪軸方向運動，凸輪軸的轉(zhuǎn)角將會提前；如果殼體向遠離凸輪軸的方向運動，那么凸輪軸的轉(zhuǎn)角將會推遲。2.變換凸輪機構(gòu)為了進一步解決高速動力性與低速比油耗之間的矛盾，全面提高發(fā)動機的性能，可變配氣相位和氣門升程的機構(gòu)應運而生。這種設計提供兩種以上有不同凸輪型線的凸輪及與之相配合的搖臂，在不同轉(zhuǎn)速和負荷下，靠液壓控制搖臂機構(gòu)驅(qū)動氣門，如本田公司研制的可變配氣相位機構(gòu)（VTEC），該機構(gòu)由具有高、低速兩個凸輪的凸輪軸，以及含有液壓柱塞的主搖臂和副搖臂。低速時搖臂各自獨立工作，主搖臂與低速凸輪配合，保證氣門正常工作；高速時由來自電子控制裝置的信號開啟液壓通道，將主搖臂中柱塞的一部分壓入副搖臂中，于是兩個搖臂變成一個整體與高速凸輪配合，驅(qū)動氣門工作。采用可變凸輪機構(gòu)的發(fā)動機與傳統(tǒng)配氣機構(gòu)發(fā)動機相比，其低速扭矩和高速動力性都得到了明顯改善。3.無凸輪軸可變配氣相位機構(gòu)有些發(fā)動機的氣門機構(gòu)采用了氣門電控液壓機構(gòu)，取消凸輪軸而直接對氣門進行控制。通過這種傳動機構(gòu)可實現(xiàn)對氣門正時和氣門升程的綜合控制，最終取代節(jié)氣門控制負荷，如福特公司的無凸輪電控液壓可變配氣相位機構(gòu)（ECV）。第三節(jié)柴汽混燃發(fā)動機技術(shù)1.了解柴油機與汽油機的特點。2.掌握柴汽混燃發(fā)動機的分類及工作原理。學習目標未來汽車動力總成的發(fā)展方向到底是堅持原來的傳統(tǒng)燃油發(fā)動機還是“油電”混合？不同的企業(yè)有不同的看法。例如，多數(shù)歐洲企業(yè)給出的方案是“柴油電動”混合動力，而以豐田為代表的日本廠商依舊堅持“汽油電動”混合動力。此外，也有企業(yè)獨辟蹊徑，推出了集中柴油機、汽油機優(yōu)勢的全新技術(shù)——柴汽混燃發(fā)動機技術(shù)。采用這種技術(shù)的發(fā)動機既可以采用柴油做燃料也可以采用汽油做燃料，從而獲得汽油機的大功率以及柴油機的大扭矩等優(yōu)點。學習導入一、柴油機與汽油機的特點1.柴油機的特點（1）柴油機的優(yōu)點1）熱效率高。2）單位功率的質(zhì)量低。3）廣泛采用廢氣渦輪增壓并提高增壓度。4）沒有點火系統(tǒng)，故障較少，易保養(yǎng)，工作可靠。（2）柴油機的缺點轉(zhuǎn)速較汽油機低，質(zhì)量大，制造和維修費用高，噪聲大，啟動困難等。而且柴油機車輛經(jīng)常在公路上行駛，車輛長時間運行，發(fā)動機溫度和壓力都較高，氣缸內(nèi)產(chǎn)生較多的煙灰和積碳，發(fā)動機油也容易氧化產(chǎn)生膠質(zhì)，因此要求柴油機機油具有良好的高溫清凈性。柴油機的缺點正在得到克服，隨著柴油機的轉(zhuǎn)速指標、質(zhì)量指標、噪聲指標等方面的改進，加之柴油機排出的有害氣體比汽油機少得多（尤其是CO少），因而在中小型汽車上采用柴油機的趨勢越來越明顯。2.汽油機的特點（1）汽油機的優(yōu)點汽油機轉(zhuǎn)速高，適應性好，工作平穩(wěn)、柔和，操作方便、省力，質(zhì)量輕，噪聲小，造價低，容易啟動，故在客車和中小型貨車及軍用越野車上得到廣泛的應用。（2）汽油機的缺點燃料消耗率較高，經(jīng)濟性較差，排氣凈化指標低。由于客車經(jīng)常在市內(nèi)行駛，因道路擁堵常處于走走停停的狀態(tài)，發(fā)動機經(jīng)常怠速運轉(zhuǎn)，溫度較低，即使在正常運轉(zhuǎn)條件下汽油機的溫度和壓力也比柴油機低，因此在汽油機的工作條件下，發(fā)動機機油容易產(chǎn)生低溫油泥（在低溫或者短途運行時，曲軸箱中的水分和燃油沒有完全蒸發(fā)，就會在發(fā)動機中乳化，導致油泥產(chǎn)生），所以要求汽油機機油具有良好的低溫油泥分散性。二、柴汽混燃發(fā)動機的分類及工作原理柴汽混燃發(fā)動機將柴油機與汽油機的優(yōu)點合二為一，這種發(fā)動機與傳統(tǒng)柴油機相比熱效率提高9%，NOx排放降低90%，PM排放降低90%，CO2排放降低15%；與傳統(tǒng)汽油機相比，熱效率提高19%，NOx排放降低80%，CO2排放降低30%。在發(fā)動機啟動和全速運轉(zhuǎn)時采用傳統(tǒng)火花塞點火方式，保證啟動的順暢和高速行駛時的高功率儲備；在中低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，提高燃燒效率，降低氮氧化物的排放，在帶來高扭矩的同時大幅提高了燃油經(jīng)濟性。此種技術(shù)對燃油品質(zhì)的要求較低，普通的汽油、柴油都可以使用。1.1.奔馳混燃式發(fā)動機奔馳F700混合概念車（下圖）采用均質(zhì)混合氣壓燃技術(shù)（HCCI）發(fā)動機，該發(fā)動機結(jié)合了汽油動力的力量和柴油動力的效率，從而使行駛里程更長，污染物排放更少。奔馳F700混合概念車奔馳F700Diesotto四缸發(fā)動機排量僅為1.8L，經(jīng)過兩級渦輪增壓，動力堪比奔馳S350的V6發(fā)動機，而百公里油耗僅為5.3L。在燃油較好的情況下，其CO2排放量僅為127g/km。這樣一項極具革命性的技術(shù)，無論是單獨使用還是與電動系統(tǒng)聯(lián)合使用，都將帶來目前最為高效和節(jié)能的動力總成。由于此種發(fā)動機對燃油品質(zhì)要求較低，如能得到大規(guī)模推廣，對高牌號汽油的需求會大幅下降，可以間接降低在石油冶煉過程中產(chǎn)生的污染。奔馳F700在啟動和加速階段的工作情況與汽油機相同：通過火花塞將燃料和空氣的混合物點燃。當進入高速行駛時，發(fā)動機切換到HCCI模式，通過氣缸內(nèi)的高壓和高溫使燃料燃燒，此時的工作情況與柴油機相同，都是通過高壓從燃料中獲取更多的能量。HCCI發(fā)動機能適用汽油、天然氣、丙烷、乙醇、柴油和生物燃料等多種燃料。目前，世界各著名汽車廠商都在研究HCCI技術(shù)，其中奔馳汽車廠商將該技術(shù)稱為Diesotto驅(qū)動系統(tǒng)（柴油、汽油混合動力發(fā)動機）。它出色地結(jié)合了汽油發(fā)動機的低排放和柴油發(fā)動機的節(jié)油性。奔馳Diesotto的工作情況如下：（1）在汽車加速時，Diesotto靠火花塞點燃可燃混合氣，高溫高壓的火焰?zhèn)鞑サ秸麄€燃燒室，并推動活塞向下止點運動。為了最大化獲取能量，采用進氣渦輪增壓和缸內(nèi)燃油噴射技術(shù)。（2）Diesotto驅(qū)動系統(tǒng)適用于不需要完全輸出動力的場合，如在高速公路巡航時。此時節(jié)氣門開度大，可以使發(fā)動機利用更少的燃料和更多的空氣進行工作。發(fā)動機通過調(diào)節(jié)閥門的開度增大燃燒室的壓力，并通過一個附在曲軸上的鏈傳動裝置將活塞推得更高。（3）在工作過程中，高壓使燃燒室內(nèi)多處混合氣自燃，因此燃燒室溫度更低且燃燒更均勻。低溫相對于高溫能減少能量流失，并降低污染物排放。2.大眾混燃式發(fā)動機大眾汽車公司利用先進的發(fā)動機技術(shù)——柴汽混燃系統(tǒng)（CCS），把柴油機和汽油機的優(yōu)點融合在一起，并把柴汽混燃發(fā)動機安裝到途安試驗車上。汽油機的工作原理是將已經(jīng)汽化的燃料與燃燒室內(nèi)的空氣進行均勻混合，再通過火花塞點火。而柴油機是通過壓縮混合氣到高溫高壓的條件，致燃料自燃而對外做功。這一過程相對來說比汽油機慢一些，但卻能產(chǎn)生更大的壓力，而強大的壓力正是柴油機實現(xiàn)驅(qū)動的關鍵。柴汽混燃系統(tǒng)將均勻的混合過程與無火花自燃兩者合一，其原理是：在活塞壓縮行程，柴油機采用共軌噴射技術(shù)精確地將燃料噴入燃燒室，從而使形成混合氣的時間變長，混合質(zhì)量更好，能更快地使壓力和溫度上升，最終實現(xiàn)自燃。之后的獨立燃燒過程比目前的TDI渦輪增壓直噴式發(fā)動機減少10%的放射物質(zhì)和損耗。為了降低燃燒室溫度，使污染物排放降低，燃燒后的廢氣一部分再被引入到燃燒室。為了保證燃燒過程在不同的條件下能夠順利進行，需要特殊的高效燃料，以便精確計算燃點和燃燒延遲的時機。一般是通過化學方法添加碳氫化合物人工合成燃料，使燃料不再依靠原油。在實驗裝置中，天然氣和生物能量分別被加工成天然氣合成燃料和太陽合成燃料，這兩種燃料都不含硫化物和芳香烴，大大降低了有害氣體排放。第四節(jié)汽油機自動啟停技術(shù)1.熟悉汽油機自動啟停技術(shù)的工作原理。2.掌握汽油機自動啟停技術(shù)的類型及優(yōu)缺點。學習目標汽油機自動啟停是指在車輛行駛過程中臨時停車（如等紅燈）時，自動熄火。當需要繼續(xù)前進時，系統(tǒng)自動重啟發(fā)動機系統(tǒng)。自動啟停的英文名稱為STOP&START，簡稱為STT。STT智能節(jié)油系統(tǒng)是一套控制發(fā)動機啟動和停止的系統(tǒng)。學習導入一、汽油機自動啟停技術(shù)概述及工作原理德國博世公司做過試驗，裝備汽油機自動啟停系統(tǒng)的汽車平均節(jié)油率為8%～15%，路況越擁堵、發(fā)動機排量越大，效果越明顯。中國汽車技術(shù)研究中心也測試過，節(jié)油率甚至能達到27%。裝備汽油機自動啟停系統(tǒng)的汽車在一般路況條件下節(jié)油率可達10%左右，百公里還可減少15.1g的二氧化碳排放量。一般路況下汽車每行駛1萬公里大概可節(jié)省1000元人民幣。鑒于以上優(yōu)勢，汽油機自動啟停技術(shù)得到了廣泛應用。裝備汽油機自動啟停技術(shù)的汽車一般會有如下圖所示的自動啟停按鍵，當需要關閉此功能時可以按下按鍵解除自動啟停功能。2.汽油機自動啟停技術(shù)的工作原理汽油機自動啟停技術(shù)的工作原理是，當汽車行駛中因為擁堵或者紅燈停止行進，駕駛員踩下制動踏板或停車摘擋時，STT系統(tǒng)自動檢測：發(fā)動機空轉(zhuǎn)且沒有掛擋；防鎖定系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)速傳感器顯示為零；電子與電池傳感器顯示有足夠的能量進行下一次啟動。滿足上述三個條件后，發(fā)動機自動停止轉(zhuǎn)動。當?shù)缆吠〞郴蛐盘枱糇兙G后，駕駛員抬起制動踏板，隨即就可以啟動“啟動停止器”，并快速地啟動發(fā)動機，車輛快速起步。在高效蓄電池技術(shù)和相應的發(fā)動機管理程序的支持下，啟停系統(tǒng)在較低的溫度下也能正常工作，只需短暫的預熱過程便可激活。該系統(tǒng)是通過在傳統(tǒng)發(fā)動機上植入具有怠速啟停功能的加強電動機，使汽車在滿足怠速停車條件時，發(fā)動機完全熄火停止工作。當汽車需要啟動前進時，怠速啟停電動機系統(tǒng)迅速響應啟動命令，快速啟動發(fā)動機，瞬時銜接，從而大大減少油耗和污染物排放。該系統(tǒng)通過ECU判斷車輛的狀態(tài)，如車輛在紅燈、堵塞等停滯狀態(tài)，ECU可以控制發(fā)動機自動停止運行，并且在停止運行后，不影響車內(nèi)空調(diào)、音響等設備的使用。對于裝備自動變速器或雙離合變速器的車型，自動啟停系統(tǒng)的工作方式如下：行駛中只要直接踩下制動踏板，車輛完全停止約2s后發(fā)動機就會自動熄火，一直踩著制動踏板，發(fā)動機就會保持關閉。只要松開制動踏板，或者轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，發(fā)動機會自動啟動，踩下油門起步，整個過程都處于D擋狀態(tài)。為了解決長時間踩住制動踏板容易疲勞的問題，只要把AUTOHOLD（下圖）電子駐車制動系統(tǒng)也一并開啟，那么發(fā)動機只有在輕踩加速踏板之后才會啟動，從而節(jié)省了腳力。自動駐車按鍵二、汽油機自動啟停技術(shù)的類型1.分離式起動機/發(fā)電機啟停系統(tǒng)采用分離式起動機/發(fā)電機的啟停系統(tǒng)較為常見。該系統(tǒng)的起動機和發(fā)電機是獨立設計的，發(fā)動機啟動所需的功率由起動機提供，而發(fā)電機則為起動機提供電能。博世公司是這種啟停系統(tǒng)的主流供應商。該系統(tǒng)主要包括高增強型起動機、增強型蓄電池（隔板采用超細玻璃棉材料的蓄電池）、可控發(fā)電機、集成Start/Stop協(xié)調(diào)程序的發(fā)動機ECU和傳感器等。博世的起動機能快速、安靜地自動恢復發(fā)動機運轉(zhuǎn)，可降低啟動時的油耗。該啟停系統(tǒng)零部件少，安裝方便，可應用于各種不同混合動力（傳動帶驅(qū)動、直齒驅(qū)動和電力軸驅(qū)動）汽車。而且系統(tǒng)部件與傳統(tǒng)部件尺寸保持一致，因此可直接裝配至各種車輛上。2.集成起動機/發(fā)電機啟停系統(tǒng)集成起動機/發(fā)電機是一個通過永磁體內(nèi)轉(zhuǎn)子和單齒定子來激勵的同步電動機，能將驅(qū)動單元集成到混合動力傳動系統(tǒng)中。法雷奧的i-Start系統(tǒng)首先應用于PSA（標致-雪鐵龍集團）的e-HDi車型上。i-Start系統(tǒng)的電控裝置集成在發(fā)電機內(nèi)部，在遇紅燈停車時發(fā)動機停轉(zhuǎn)，只要掛擋或松開制動踏板發(fā)動機就立即自動啟動，其原理如下圖所示。汽車停止時關閉發(fā)動機踩下加速踏板時，蓄電池供電，發(fā)電機帶動發(fā)動機啟動3.馬自達SISS智能啟停系統(tǒng)馬自達SISS（現(xiàn)稱為i-Stop技術(shù)）智能啟停系統(tǒng)主要是通過在氣缸內(nèi)進行燃油直噴，以燃油燃燒產(chǎn)生的膨脹力來重啟發(fā)動機，發(fā)動機上的傳統(tǒng)起動機在發(fā)動機啟動時起到輔助作用。據(jù)官方數(shù)據(jù)，使用SISS技術(shù)，發(fā)動機在最短0.35s的時間內(nèi)就能啟動，比單純使用起動機或電動機的系統(tǒng)啟動速度快1倍。三、汽油機自動啟停技術(shù)的發(fā)展史汽油機自動啟停技術(shù)的歷史，最早可以追溯到20世紀70年代。當時豐田在皇冠轎車上對這一技術(shù)進行過實用性測試，只要車輛停穩(wěn)后1.5s，自動啟停系統(tǒng)就會自動控制發(fā)動機熄火，這也成為日后自動啟停技術(shù)發(fā)展的理論和設計雛形。而經(jīng)過豐田對該車的長時間測試之后，發(fā)現(xiàn)這一技術(shù)能帶來10%左右的節(jié)油效果。在豐田之后，大眾、菲亞特、馬自達等眾多汽車生產(chǎn)廠商開始了對自動啟停技術(shù)的研究。盡管早就開始了研究，但這項非常實用的技術(shù)直到2006年才開始普及。大概是因為從2006年開始歐盟率先制定了日益嚴苛的排放法規(guī)，讓汽車生產(chǎn)廠商不得不想盡一切辦法來滿足排放要求。2006年后，各汽車生產(chǎn)廠商紛紛加大了對各項節(jié)能技術(shù)的研發(fā)投入，包括渦輪增壓、缸內(nèi)直噴、混合動力在內(nèi)的多項技術(shù)被逐步應用推廣。在這些技術(shù)之中，自動啟停技術(shù)作為一項專為發(fā)動機怠速時設計的節(jié)能減排技術(shù)，開始大規(guī)模普及并搭載到新產(chǎn)品上。而因為曾經(jīng)是“豪車”上的配置，各大汽車生產(chǎn)廠商在發(fā)布新產(chǎn)品時都會把自動啟停技術(shù)當作一大宣傳亮點。目前，市場上已經(jīng)有許多車型搭載發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)，歐洲各國裝備自動啟停技術(shù)的車型較多，包括奧迪、奔馳、寶馬、沃爾沃、保時捷等；大眾旗下各品牌的藍驅(qū)系列也都裝備了該系統(tǒng)。另外，馬自達CX-5、榮威550、帝豪EC7、長城C30、鈴木鋒馭等也裝備了類似系統(tǒng)。經(jīng)過一段時間的發(fā)展，目前越來越多的汽車生產(chǎn)廠商開始推廣自動啟停技術(shù)。2013年歐盟地區(qū)已有超過半數(shù)的上市新車配備此功能，而福特汽車在2017年實現(xiàn)了旗下70%的車型配備自動啟停系統(tǒng)。隨著自動啟停系統(tǒng)本身技術(shù)的逐步完善，人們保護環(huán)境和珍惜能源的意識不斷加強，自動啟停技術(shù)必將為我國的節(jié)能減排乃至環(huán)境優(yōu)化做出更大的貢獻。四、汽油機自動啟停技術(shù)的優(yōu)缺點1.優(yōu)點汽油機自動啟停技術(shù)能減少不必要的燃油消耗，降低廢氣排放，提高燃油經(jīng)濟性。在城市交通中等待信號燈或是堵車時，能夠盡量降低發(fā)動機怠速空轉(zhuǎn)時間，并且在發(fā)動機熄火后其電源能取代傳動帶輪對發(fā)動機冷卻風扇及車內(nèi)空調(diào)提供運轉(zhuǎn)動力。2.缺點（1）再次啟動等待時間長雖然自動啟停技術(shù)確實能夠通過在車輛制動時停止發(fā)動機的工作來降低油耗，但系統(tǒng)的響應遲滯，且發(fā)動機再次啟動必然會造成一定時間的等待。（2）費用高頻繁地啟停發(fā)動機還會對相關部件如起動機和蓄電池造成一定程度的損害。因此，搭載了自動啟停系統(tǒng)的車型一般都會采用增強型起動機和蓄電池。不過在實際使用中，增強型起動機和蓄電池雖然強于普通型，但由于自動啟停帶來的發(fā)動機啟停次數(shù)增多，它們的故障率依然很高。而且，增強型起動機和蓄電池的維修費用也較高。（3）噪聲大自動啟停系統(tǒng)最為人所詬病的，也最與用戶體驗直接相關的一點，就是啟動時的振動和噪聲。最初人們覺得“豪車”上的自動啟停技術(shù)“高大上”，是因為在“豪車”上不會明顯感受到發(fā)動機啟停帶來的振動和噪聲，這完全得益于豪華品牌汽車在NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）以及發(fā)動機技術(shù)上的領先。而當這項技術(shù)開始普及時，低端車型的振動和噪聲就會比較大，影響用戶體驗。（4）舒適性差發(fā)動機熄火后，空調(diào)送風比較干燥，制冷效果差，影響乘坐舒適性。（5）涉水危險大如果車輛涉水，發(fā)動機熄火后排氣管壓力變小，水會順著排氣管進入發(fā)動機，這時發(fā)動機如果自動啟動就可能造成很大的危險。第五節(jié)柴油機共軌直噴技術(shù)1.掌握柴油機共軌直噴技術(shù)的工作原理。2.掌握柴油機共軌直噴系統(tǒng)各部件的結(jié)構(gòu)和組成。3.了解柴油機共軌直噴技術(shù)的分類和特點。學習目標隨著發(fā)動機排量的不斷升級，高壓共軌技術(shù)已在各國柴油機車輛上得到了廣泛推廣和應用，尤其是歐洲的商用車普及率已達90%以上。近年來，高壓共軌技術(shù)在中國重型貨車及大型客車上也得到了較快推廣，未來幾年有望在中型貨車上得到應用。學習導入一、柴油機共軌直噴技術(shù)的工作原理柴油機共軌直噴技術(shù)是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制單元（ECU）組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式。它是由高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管，通過公共供油管內(nèi)的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管的壓力與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關，可以大幅降低柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的程度。二、柴油機共軌直噴系統(tǒng)各部件的結(jié)構(gòu)和組成柴油機共軌直噴系統(tǒng)主要由高壓油泵、高壓油軌及高壓油管、噴油器、電子控制單元（ECU）、各類傳感器和執(zhí)行器等部件組成，如下圖所示。柴油機共軌直噴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)輸油泵從油箱將燃油泵入高壓油泵的進油口，由發(fā)動機驅(qū)動的高壓油泵將燃油增壓后送入共軌腔內(nèi)，再由電磁閥控制各缸噴油器在相應時刻噴油。1.高壓油泵高壓油泵（下圖）供油量的設計準則是必須保證在任何情況下滿足柴油機的噴油量與控制油量之和的需求以及啟動和加速時的油量變化的需求。由于共軌系統(tǒng)中噴油壓力的產(chǎn)生與燃油噴射過程無關，且噴油正時也無須高壓油泵的凸輪來保障，因此高壓油泵的壓油凸輪可以按照峰值扭矩最低、接觸應力最小和最耐磨的原則來設計。高壓油泵2.高壓油軌（共軌管）高壓油軌（下圖）將高壓油泵提供的高壓燃油分配到各噴油器中，起蓄壓器的作用。它的容積應削減高壓油泵的供油壓力波動和每個噴油器由噴油過程引起的壓力振蕩，使高壓油軌中的壓力波動控制在5MPa之內(nèi)。但其容積又不能過大，以保證有足夠的壓力響應速度以快速跟蹤柴油機工況的變化。高壓油軌高壓油軌上還安裝了壓力傳感器、液流緩沖器（限流器）和壓力限制器。壓力傳感器向ECU提供高壓油軌的壓力信號；液流緩沖器（限流器）保證在噴油器出現(xiàn)燃油泄漏故障時切斷向噴油器的供油，并可減小共軌和高壓油管中的壓力波動；壓力限制器保證高壓油軌在出現(xiàn)壓力異常時，迅速將高壓油軌中的壓力釋放。3.電控噴油器電控噴油器（下圖）是共軌式燃油系統(tǒng)中最關鍵和最復雜的部件，它的作用是根據(jù)ECU發(fā)出的控制信號，通過控制電磁閥的開啟和關閉，將高壓油軌中的燃油以最佳的噴油定時、噴油量和噴油率噴入柴油機的燃燒室。電控噴油器電控噴油器的工作原理如下：（1）電磁閥斷電：球閥關閉控制腔壓力＋針閥彈簧壓力>針閥腔壓力，針閥關閉，不噴射。（2）電磁閥通電：球閥開啟，泄油孔泄油，針閥抬起，噴射燃油。噴射針閥抬起速度取決于泄油孔與進油孔的流量差；針閥關閉速度取決于進油孔流量噴射響應（等于電磁閥響應+液力系統(tǒng)響應），一般為0.1～0.3ms。為了實現(xiàn)預定的噴油形態(tài)，需對噴油器進行合理的優(yōu)化設計?？刂剖业娜莘e決定了針閥開啟時的靈敏度：控制室的容積過大，針閥在噴油結(jié)束時不能實現(xiàn)快速斷油，使后期的燃油霧化不良；控制室容積過小，不能給針閥提供足夠的有效行程，使噴射過程的流動阻力加大。因此，控制室容積也應根據(jù)機型的最大噴油量合理選擇。此外，噴油嘴的最小噴油壓力取決于回油量孔和進油量孔的流量率及控制活塞的端面面積。這樣在確定了進油量孔、回油量孔和控制室的結(jié)構(gòu)尺寸后，就確定了噴油嘴針閥完全開啟的穩(wěn)定、最短噴油過程，同時也確定了噴油嘴的穩(wěn)定最小噴油量?？刂剖胰莘e的減小可以使針閥的響應速度更快，使燃油溫度對噴嘴噴油量的影響更小。但控制室容積不可能無限制地減少，它應能保證噴油嘴針閥的升程以使針閥完全開啟。兩個控制量孔決定了控制室中的動態(tài)壓力，從而決定了針閥的運動規(guī)律，通過仔細調(diào)節(jié)這兩個量孔的流量系數(shù)，可以實現(xiàn)理想的噴油規(guī)律。因為高壓共軌噴射系統(tǒng)的噴射壓力非常高，所以其噴油嘴的噴孔截面積很小，如博世（BOSCH）公司的噴油嘴的噴孔直徑為0.169mm，在如此小的噴孔直徑和如此高的噴射壓力下，燃油流動處于極端不穩(wěn)定狀態(tài)，油束的噴霧錐角變大，燃油霧化更好，但貫穿距離變小，因此應改變原柴油機進氣的渦流強度、燃燒室結(jié)構(gòu)，以確保最佳的燃燒過程。對于噴油器電磁閥，由于共軌系統(tǒng)要求它有足夠的開啟速度，考慮到預噴射是改善柴油機性能的重要噴射方式，控制電磁閥的響應時間應縮短。4.高壓油管高壓油管是連接共軌管與電控噴油器的通道，它應有足夠的燃油流量以減小燃油流動時的壓降，并使高壓管路系統(tǒng)中的壓力波動較小，能承受高壓燃油的沖擊作用，且啟動時能很快建立共軌中的壓力。各缸高壓油管的長度應盡量相等，使柴油機每個噴油器有相同的噴油壓力，從而減小發(fā)動機各缸之間噴油量的偏差。各高壓油管應盡可能短，使從共軌管到噴油嘴的壓力損失最小。BOSCH公司的高壓油管的外徑為6mm，內(nèi)徑為2.4mm；日本電裝公司的高壓油管的外徑為8mm，內(nèi)徑為3mm。三、柴油機共軌直噴系統(tǒng)的發(fā)展采用電子控制技術(shù)是當前柴油機共軌直噴技術(shù)發(fā)展的重要方向。早在20世紀70年代，世界上許多技術(shù)發(fā)達國家就已開發(fā)柴油機電子控制技術(shù)并研制新產(chǎn)品。到目前為止，已研制并生產(chǎn)出許多功能各異的柴油機電子控制系統(tǒng)，其中大部分已產(chǎn)品化并投放市場，取得了顯著的經(jīng)濟效益。與此同時，也有力地推動了柴油機電子控制系統(tǒng)的進一步發(fā)展，控制功能更全、工作更可靠的新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。柴油機電子控制技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展是一個必然趨勢。究其原因，主要有以下兩個方面。1.節(jié)能減排石油能源危機及嚴重的霧霾環(huán)境，對柴油機這一主要移動式動力裝置的燃油經(jīng)濟性和污染物排放指標提出了十分苛刻的要求。很久以來，為了降低柴油機的油耗和減少排放，除了對柴油機本身的各個系統(tǒng)進行研究和改進外，先后出現(xiàn)了各種各樣的機械式控制機構(gòu)。這些控制機構(gòu)如機械式調(diào)速器、噴油提前裝置等，實現(xiàn)了對影響發(fā)動機經(jīng)濟性和排放的主要參數(shù)的控制，但由于它們不可能實現(xiàn)更為復雜的調(diào)控并存在一些先天缺陷，其控制結(jié)果并不令人滿意。無論是柴油機的循環(huán)供油量（齒桿位移量的控制）還是噴油提前角（噴油始點的控制），實際上均受很多因素的制約，其每一瞬時的最佳值均不同。要想實現(xiàn)發(fā)動機的最優(yōu)運行，必須實現(xiàn)多參量的實時檢測與控制。顯然，這又是機械式控制所無能為力的。因此，當人們對柴油機的經(jīng)濟性和排放提出更高的要求時，傳統(tǒng)的機械式控制系統(tǒng)就有可能被更好的控制系統(tǒng)所取代。柴油機采用電子控制技術(shù)后，由于其控制精度高、控制自由度大、控制功能齊全，因此能實現(xiàn)整個運行范圍內(nèi)的參數(shù)優(yōu)化。它不僅能降低排放和提高經(jīng)濟性，還能有效地改善低速性能、低溫啟動和怠速性能，以及操作性能，從而也改善了汽車的舒適性。柴油機電子控制技術(shù)的發(fā)展，明顯提高了其使用性能，降低了排放。2.電子技術(shù)不斷發(fā)展單片機的出現(xiàn)大大促進了柴油機控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，使柴油機電子控制技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展成為必然。隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，微電子產(chǎn)品的成本大幅度下降，在功能強化、功耗降低的情況下，可靠性逐步提高，且性能日臻完善，使柴油機這一特殊設備采用微型計算機控制技術(shù)成為可能。特別是當單片機以嶄新的面貌出現(xiàn)以后，采用單片機的柴油機數(shù)字控制系統(tǒng)異軍突起，發(fā)展十分迅速?？梢哉f電子模擬控制已比傳統(tǒng)的機械控制大大前進了一步。但由于各種內(nèi)在原因，此種控制仍不能滿足更高的要求，而數(shù)字控制系統(tǒng)的情形就截然不同了。與模擬控制系統(tǒng)相比，數(shù)字控制系統(tǒng)具有許多優(yōu)點，如它的線路簡單、所需硬件少、功耗低、抗干擾能力強、可靠性高、控制精度高，能實現(xiàn)多功能控制且調(diào)試方便等。因此，以單片機為中心配備適當?shù)挠布蛙浖?，足以形成一個功能十分齊全、體積很小的監(jiān)測、控制、診斷及支撐系統(tǒng)，以完成柴油機所需要的高精度實時控制。微型計算機控制系統(tǒng)的兩大顯著特點是控制精度高和處理信息能力強。這兩點正是機械式控制系統(tǒng)所不及的，也是微型計算機控制系統(tǒng)之所以能夠理所當然地取代柴油機機械控制系統(tǒng)的主要原因。四、柴油機共軌直噴系統(tǒng)的分類1.按照共軌壓力大小分類按照共軌壓力大小不同，柴油機共軌直噴系統(tǒng)可分為高壓共軌直噴系統(tǒng)和中壓共軌直噴系統(tǒng)兩類。高壓共軌直噴系統(tǒng)的特點是高壓輸油泵直接輸出高壓燃油到共軌容器，壓力可達120MPa，因此整個系統(tǒng)從高壓輸油泵到噴油器均處于高壓狀態(tài)。在中壓共軌直噴系統(tǒng)中，輸油泵輸出的燃油是中、低壓油，壓力為10～30MPa，此壓力燃油進入共軌，然后進入噴油器。噴油器中有液壓放大結(jié)構(gòu)（即增壓器），燃油被加壓到120MPa以上，然后再噴入氣缸。因此，在中壓共軌直噴系統(tǒng)中，高壓區(qū)域僅局限在噴油器中。目前，已投入使用的共軌直噴系統(tǒng)大多為高壓共軌直噴系統(tǒng)。2.按照發(fā)展階段分類按照柴油機共軌直噴系統(tǒng)的發(fā)展階段可將其分為位置控制式、時間控制式和時間壓力控制式三類。（1）位置控制式位置控制式系統(tǒng)的特點是不僅保留了傳統(tǒng)的噴油泵—高壓油管—噴油器系統(tǒng)，而且還保留了噴油泵中齒條、齒圈、滑套和柱塞上控油螺旋槽等控制油量的機械傳動機構(gòu)，只是對齒條或滑套的運動位置控制由原來的機械調(diào)速器控制改為電子控制，使控制精度和響應速度得以提高。柴油機的結(jié)構(gòu)幾乎無須改動，故生產(chǎn)繼承性好，便于對現(xiàn)有機器進行升級改造。其缺點是控制自由度小，控制精度差，噴油率和噴射壓力難以控制，而且不能改變傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)固有的噴射特性，也很難大幅提高噴射壓力。位置控制式噴油系統(tǒng)主要是在直列泵和分配泵上進行改進。在直列泵上，通過控制噴油泵齒桿位移來控制噴油量，通過控制液壓提前器來實現(xiàn)噴油正時控制；在分配泵上，通過控制滑套位移來控制噴油量，通過控制VE泵上的提前器或改變凸輪相位來實現(xiàn)噴油正時控制。（2）時間控制式時間控制式系統(tǒng)是指用高速電磁閥直接控制高壓燃油的適時噴射。此種系統(tǒng)可以保留原來的噴油泵—高壓油管—噴油器系統(tǒng)，也可以采用新型的高壓燃油系統(tǒng)。用高速電磁閥直接控制高壓燃油的噴射。一般情況下，電磁閥關閉，執(zhí)行噴油；電磁閥打開，噴油結(jié)束。噴油始點取決于電磁閥關閉時刻，噴油量則取決于電磁閥關閉時間的長短。因此，它既可實現(xiàn)噴油量控制，又可實現(xiàn)噴油定時控制。時間控制式系統(tǒng)的控制自由度更大。在時間控制式電控噴油系統(tǒng)中，噴油泵仍采取傳統(tǒng)直列泵、單體泵、分配泵柱塞供油的原理，即通過由柴油機曲軸驅(qū)動的噴油泵凸輪軸使柱塞壓縮燃油，從而產(chǎn)生高壓脈沖，這一脈沖以壓力波的形式傳至噴油器，并頂開針閥。但在傳統(tǒng)的噴油泵中，柱塞同時起到建立供油壓力與調(diào)節(jié)供油量的作用。時間控制式噴油系統(tǒng)采用高速電磁閥泄油調(diào)節(jié)原理，柱塞只承擔供油加壓的功能，供油量、供油時刻控制則由高速電磁閥單獨完成。因此，供油加壓與供油調(diào)節(jié)在結(jié)構(gòu)上就互相獨立。這樣，傳統(tǒng)的噴油泵結(jié)構(gòu)得以簡化，強度得以提高，而且傳統(tǒng)噴油泵的齒圈、滑套、柱塞上的斜槽、提前器和齒桿等可全部取消，噴油泵的設計自由度提高，高壓噴油能力大大加強。但是，此種噴油系統(tǒng)噴油壓力依舊利用脈動柱塞供油，因此對轉(zhuǎn)速的依賴性很大。在低速、低負荷時，其噴油壓力不高，而且難以實現(xiàn)多次噴射，不利于降低發(fā)動機的噪聲和振動。（3）時間壓力控制式（即電控共軌式直噴系統(tǒng)）時間壓力控制式直噴技術(shù)是國外于20世紀90年代中期開始推向市場的一種新型柴油機電控噴油技術(shù)。它摒棄了以往傳統(tǒng)使用的泵—管—嘴脈動供油的形式，代之為一個高壓油泵，在柴油機的驅(qū)動下以一定的速比連續(xù)將高壓燃油輸送到共軌管（即公共容器）內(nèi)，高壓燃油再由共軌管送入各缸噴油器。高壓油泵并不直接控制噴油，僅是向共軌供油以維持所需的共軌壓力，并通過連續(xù)調(diào)節(jié)共軌壓力來控制噴射壓力，采用壓力-時間式燃油計量原理，用高速電磁閥控制噴射過程。噴油壓力、噴油量及噴油正時由電子控制單元（ECU）靈活控制。五、柴油機共軌直噴系統(tǒng)的特點相對于其他燃油噴射系統(tǒng)，柴油機共軌直噴系統(tǒng)有以下特點。1.在燃油定量和噴油定時方面實行全電子和柔性控制，響應快，控制精確。2.具有高度的緊湊性和較低的高壓油泵驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。3.可實現(xiàn)高壓噴射，噴射壓力比一般直列泵系統(tǒng)高出1倍，最高可達200MPa。4.噴射壓力獨立于發(fā)動機轉(zhuǎn)速，可以改善發(fā)動機低速、低負荷時的性能。5.可以實現(xiàn)預噴射，調(diào)節(jié)噴油速率，實現(xiàn)理想噴油規(guī)律。6.噴油正時和噴油量可自由選定。7.具有良好的噴射特性，可優(yōu)化燃燒過程，使發(fā)動機油耗、煙度、噪聲及排放等性能指標得到明顯改善，并有利于改進發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩特性。8.結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好、適應性強，可在所有新老發(fā)動機上應用。數(shù)據(jù)表明，采用高壓共軌技術(shù)的柴油機，燃燒效率可達45%，而汽油機的燃燒效率僅為35%左右。德國聯(lián)邦汽車運輸管理局（KBA）對大量柴油機的測試表明，同等排量共軌柴油機比汽油機節(jié)油30%～35%；而與傳統(tǒng)柴油發(fā)動機相比，它又有著出色的舒適性和環(huán)保性；高壓共軌柴油機排放可達歐Ⅵ水平。123AMT變速器CVT變速器

雙離合變速器四驅(qū)技術(shù)4第二章電子駐車制動系統(tǒng)5汽車底盤新技術(shù)第一節(jié)AMT變速器1.熟悉AMT變速器的結(jié)構(gòu)。2.掌握AMT變速器的分類。3.熟悉AMT變速器的工作原理。學習目標隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們越來越追求駕駛的舒適性，因此配備自動變速器的車輛逐漸成為主流。目前常用的自動變速器主要有AMT電控機械式自動變速器、DSG雙離合變速器、CVT機械式無級變速器和傳統(tǒng)的AT電控液壓自動變速器。學習導入一、AMT電控機械式自動變速器AMT是電控機械式自動變速器（AutomatedMechanicalTransmission）的簡稱，如下圖所示。AMT是在傳統(tǒng)的手動齒輪式變速器基礎上改進而來的，是一種結(jié)合了傳統(tǒng)自動變速器（AT）和手動變速器（MT）兩者優(yōu)點的自動變速器。AMT是自動變速器的一個重要發(fā)展方向，現(xiàn)在多用于小型客車。AMT電控機械式自動變速器駕駛員通過加速踏板和操縱桿向電子控制單元（ECU）傳遞控制信號；電子控制單元采集發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器等信號，時刻掌握車輛的行駛狀態(tài)；電子控制單元（ECU）根據(jù)這些信號按存儲于其中的最佳程序、最佳換擋規(guī)律、離合器模糊控制規(guī)律、發(fā)動機供油自適應調(diào)節(jié)規(guī)律等，對發(fā)動機供油、離合器的分離與接合、變速器換擋三者的動作與時序?qū)崿F(xiàn)最佳匹配。從而獲得優(yōu)良的燃油經(jīng)濟性、動力性能以及平穩(wěn)起步與迅速換擋的能力，以達到最佳的駕駛效果。二、AMT的結(jié)構(gòu)AMT電控機械式自動變速器的結(jié)構(gòu)如下圖所示。AMT電控機械式自動變速器的結(jié)構(gòu)1.自動離合器自動離合器可以在變速器變換擋位時，自動切斷和連接動力傳遞，保障換擋精確、平順。自動離合器相對于駕駛員操作的普通離合器用時更短，目前已達到毫秒級。自動離合器可分為干式離合器、濕式離合器和電磁離合器三類。出于成本考慮，目前采用干式離合器較多。（1）干式離合器干式離合器一般采用普通片式離合器，增加一套自動執(zhí)行機構(gòu)，可以在原有離合器、變速器的基礎上進行改裝，成本較低。（2）濕式離合器濕式離合器一般是重新設計制作而成，采用多片摩擦片浸泡在液壓油中，有助于散熱和減磨。（3）電磁離合器電磁離合器依靠電磁吸力連接離合器的主動部分和從動部分，響應性較好。但成本比較高，應用較少。2.機械齒輪式變速器機械齒輪式變速器一般采用原有的手動變速器，操縱部分由ECU通過氣壓、液壓或電動機進行動作。其換擋基本原理與手動變速器基本相同。3.電控系統(tǒng)電控系統(tǒng)由執(zhí)行機構(gòu)、傳感器和電子控制單元（ECU）三部分組成。（1）執(zhí)行機構(gòu)：根據(jù)所采用的動力源不同，執(zhí)行機構(gòu)包括電動機（步進電動機和直流電動機）、電磁閥（普通電磁閥和高速電磁閥）、液壓缸（離合器動缸和選換擋油缸）、氣壓缸等。（2）傳感器：包括速度傳感器（發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器）、節(jié)氣門開度傳感器、擋位傳感器等。（3）電子控制單元（ECU）：包括CPU、ROM、RAM、I/O接口等。三、AMT的分類按照執(zhí)行機構(gòu)的動力源不同，AMT分為電控氣動式、電控液動式和電控電動式三種類型。1.電控氣動式AMT電控氣動式AMT由電控系統(tǒng)通過氣壓裝置操縱變速器換擋機構(gòu)。由于一般重型貨車都自帶氣源，電控氣動式AMT選換擋系統(tǒng)采用原車高壓氣源作為執(zhí)行機構(gòu)動力源。2.電控液動式AMT電控液動式AMT由電控系統(tǒng)通過液壓裝置操縱變速器換擋機構(gòu)。電控液動選換擋系統(tǒng)具有容量大、操作簡便、易于實現(xiàn)安全保護、具有一定的吸振與吸收沖擊的能力，以及便于空間布置等優(yōu)點。缺點是液壓系統(tǒng)動作一般都有滯后性，且對溫度敏感，溫度下降后液壓油變黏稠，響應性變差。3.電控電動式AMT電控電動式AMT將自動變速控制系統(tǒng)中需要直接控制的對象——節(jié)氣門、離合器以及選換擋裝置的動作均采取電動機帶動的方式。相對于電控液動式AMT而言，電控電動式AMT在以下幾個方面具有更大的優(yōu)勢：（1）取消了液壓系統(tǒng)，減少了機械故障，結(jié)構(gòu)更加簡單，質(zhì)量更輕。（2）直接采用電動機取代液壓執(zhí)行元件，響應更快，控制精度更高，動作更準確。（3）無須其他動力源，變速器改裝更加簡單。四、AMT的工作原理電子控制單元（ECU）根據(jù)車輛行駛工況（車速、加速度、擋位）和駕駛員的駕駛意圖（加速踏板、換擋控制桿），按照設定的換擋規(guī)律，選擇合適的擋位和換擋時機，控制換擋執(zhí)行機構(gòu)模擬駕駛員的換擋動作（包括對離合器、變速器和發(fā)動機的聯(lián)合控制），進行選擋和換擋。第二節(jié)CVT變速器1.熟悉CVT變速器的定義及種類。2.理解CVT變速器的結(jié)構(gòu)及工作原理。學習目標目前的自動擋汽車一般有4個、6個、7個或8個前進擋，控制單元根據(jù)車速及其他參數(shù)自動進行擋位變化。有一種特殊的變速器，它沒有明確的擋位數(shù)量，工作期間傳動比一直在變化，這就是CVT變速器。學習導入一、無級變速器的種類無級變速是指系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)速可在兩個極限轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)連續(xù)變化的傳動。目前汽車上廣泛應用的無級變速器有以下三種。1.液力變矩器液力變矩器能夠在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速，但傳動比調(diào)節(jié)范圍較窄，一般配合自動變速器（AT）使用，兩者配合能夠近似實現(xiàn)汽車的無級變速。2.機械式無級變速器（CVT）CVT意為連續(xù)可調(diào)變速器，指變速比在動力傳輸過程中是無級可調(diào)的變速器，實現(xiàn)了傳動比的連續(xù)改變。機械式無級變速器簡稱CVT（ContinuouslyVariableTransmission），是當代最先進的汽車變速器之一。由于它可以使發(fā)動機在能耗最低、最節(jié)能的環(huán)境下工作，與自動變速器（AT）相比節(jié)能環(huán)保效果更好，成為取代AT的理想傳動形式。3.電動式無級變速器電動式無級變速器一般應用于電動機驅(qū)動的車輛，由電動機控制器實現(xiàn)調(diào)速。隨著混合動力電動汽車和純電動汽車的普及，電動式無級變速器的應用越來越多。目前應用最為廣泛的是液力變矩器+AT組合。CVT由于其傳遞扭矩受限，一般用于中小型客車。二、CVT變速器的結(jié)構(gòu)CVT一般由行星齒輪機構(gòu)、無級變速機構(gòu)、控制系統(tǒng)和差速器機構(gòu)組成。1.行星齒輪機構(gòu)CVT的行星齒輪機構(gòu)用于實現(xiàn)前進擋與倒擋之間的切換操作，采用雙行星齒輪機構(gòu)，行星架上固定有內(nèi)、外行星齒輪，其中外行星齒輪與齒圈嚙合，內(nèi)行星齒輪與太陽輪嚙合。在前進擋時，行星架與太陽輪鎖死，太陽輪主動旋轉(zhuǎn)，行星架隨太陽輪同速旋轉(zhuǎn)，即整體同步旋轉(zhuǎn)；在倒擋時，齒圈固定在機箱上不動，太陽輪主動旋轉(zhuǎn)，通過雙行星齒輪后，實現(xiàn)行星架與太陽輪反向旋轉(zhuǎn)。2.無級變速機構(gòu)無級變速機構(gòu)由金屬傳動帶、主動輪組、從動輪組組成，如下圖所示。其中，主動輪組和從動輪組都由可動錐盤和固定錐盤組成。機械式無級變速器的無級變速機構(gòu)3.控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)用來實現(xiàn)CVT傳動比無級自動變化，多采用機-液控制系統(tǒng)或電-液控制系統(tǒng)，如下圖所示。三、CVT變速器的工作原理主動帶輪、從動帶輪分別由一軸向固定的錐盤和可軸向移動的錐盤組成。置于固定和移動兩錐盤構(gòu)成的V形槽內(nèi)的金屬帶，是一個組合元件，由數(shù)百片厚約2mm的V形摩擦片和嵌在摩擦片鞍座面內(nèi)的兩組金屬鋼帶環(huán)組組成。每組鋼帶環(huán)組由若干層厚度為0.18mm的鋼帶環(huán)套合而成，帶環(huán)寬度和層數(shù)可根據(jù)傳遞轉(zhuǎn)矩的不同而增減。鋼帶環(huán)的作用一是引導摩擦片的運動方向，二是承擔金屬帶的張力。摩擦片的作用是傳遞力和轉(zhuǎn)矩。在金屬帶式無極變速器的工作過程中，主動帶輪和從動帶輪的中心距是固定的，根據(jù)傳動比要求，主、從動軸上的移動錐盤做軸向移動，進而影響從動帶輪的可移動錐盤做軸向移動，從而改變帶輪的工作半徑。而帶輪的工作半徑可以連續(xù)變化，所以可實現(xiàn)無級變速，如下圖所示。第三節(jié)雙離合變速器1.熟悉雙離合變速器的結(jié)構(gòu)。2.理解雙離合變速器的工作原理。學習目標在現(xiàn)有自動變速器中，電控液壓自動變速器（AT）傳動效率低，油耗大；CVT無級變速器無法傳遞較大扭矩；AMT變速器換擋沖擊大，舒適性差。有沒有一種變速器能夠彌補以上不足呢？學習導入一、雙離合變速器1940年，雙離合變速器的專利已被申請。該變速器曾經(jīng)在貨車上進行過試驗，但是由于當時科學技術(shù)條件的局限，沒有得到很好的利用。1983年，保時捷汽車股份有限公司也發(fā)明了專用于賽車的雙離合變速器（PDK）。然而，在那個時代應用于賽車上的零部件都集成了高端的技術(shù)和大量的資金投入。在當時，雙離合變速器可以說是技術(shù)的革命，不過使用成本很高，當時也只有在賽車上才有安裝它的必要，未能成功將PDK技術(shù)投入批量生產(chǎn)。20世紀90年代末期，大眾汽車公司和博格華納（美國）攜手合作生產(chǎn)了第一個適用于大批量生產(chǎn)和應用于主流車型的雙離合變速器。雙離合變速器（DualClutchTransmission）簡稱DCT或DSG，是基于雙軸式常嚙合齒輪、手動變速器MT演變而成的，保留了結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高的優(yōu)點，并升華為電控液動換擋控制，改善了換擋品質(zhì)，降低了油耗及故障率和制造成本，前景十分可觀。目前大眾、寶馬、福特以及比亞迪等汽車公司都在大力推廣雙離合變速器。大眾汽車公司使用的DSG變速器有兩種，一種是6速02E，另一種是7速0AM（在大眾內(nèi)部代號分別為DQ250和DQ200）。代號為DQ250的DSG變速器有6個前進擋位，采用濕式雙離合器，能承受最大扭矩為350N·m，主要用于高排量或主打操控性的車型，如途觀和邁騰，其配備的發(fā)動機是1.8或2.0TSI，發(fā)動機的功率比較高。而DQ200則是7速雙離合變速器，采用干式雙離合器，能承受最大扭矩為250N·m，主要搭載于中、低排量的車型，如6代高爾夫、朗逸，配備的發(fā)動機是1.4TSI。二、大眾6速DSG變速器02E的結(jié)構(gòu)大眾6速DSG變速器02E的結(jié)構(gòu)如下圖所示。（1）兩個油浴濕式摩擦式離合器K1和K2，通過扭轉(zhuǎn)減振盤連接飛輪，其輸出端分別驅(qū)動齒輪組的奇數(shù)擋和偶數(shù)擋。用K1和K2的分離與接合，交替轉(zhuǎn)換傳力擋位，滿足自動換擋的需求。即：第一離合器K1——控制1、3、5、R擋位。第二離合器K2——控制2、4、6擋位。（2）與手動式變速器（MT）一樣，用鎖環(huán)式慣性同步器控制各擋位常嚙合齒輪的連接，組成6個前進擋和1個R擋。（3）離合器K1與K2的離合控制和同步器與常嚙合齒輪的連接控制，采用電控液動方式，通過液壓缸充油或泄油進行快速繼動換擋控制。（4）多片濕式雙離合器的滑磨熱利用自動變速器的ATF（自動變速器油）來吸收，使摩擦片得到良好的冷卻，接合柔和，磨損均勻，使用壽命長，扭矩傳遞性能好。三、大眾7速DSG變速器的結(jié)構(gòu)1.雙片式離合器大眾7速DSG變速器的雙片式離合器與手動擋變速器基本相似，但仍有一些不同。如下圖所示，DSG雙離合器由驅(qū)動盤，兩個帶扭轉(zhuǎn)減振器的摩擦從動盤，兩個推力軸承，兩個操縱桿K1、K2，塑料固定架等構(gòu)成。扭矩通過發(fā)動機曲軸、雙質(zhì)量飛輪、雙離合器進行傳遞。雙質(zhì)量飛輪裝配有內(nèi)齒，與雙離合器外殼上裝配的外齒相嚙合，如此扭矩就被傳遞到雙離合器。兩個從動摩擦片分別與輸入軸1和軸2相連。輸入軸1（較細）與靠近發(fā)動機的摩擦盤相連，輸入軸2與遠離發(fā)動機的從動盤相連。大、小操縱桿K1、K2通過推力軸承與一大一小、一深一淺的兩個膜片彈簧相結(jié)合。

大眾7速DSG變速器的結(jié)構(gòu)2.齒輪傳動機構(gòu)大眾7速DSG變速器由輸入軸、輸出軸差速器、同步器等組成，有7個前進擋和1個倒擋。輸入軸1與輸出軸1、輸出軸2的一部分常嚙合齒輪構(gòu)成了1、3、5、7擋。輸入軸2與輸出軸1、輸出軸2的另一部分及輸出軸3全部嚙合，構(gòu)成了2、4、6擋和倒擋。輸出軸1、2、3與差速器相嚙合輸出動力。輸入軸1通過花鍵與K1相連，用于驅(qū)動1、3、5、7擋。為了監(jiān)測變速器輸入轉(zhuǎn)速，輸入軸1有變速器輸入轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖靶輪。輸入軸2被設計成空心軸，安裝在輸入軸1的外側(cè)，通過花鍵與K2相連，用于驅(qū)動2、4、6、R擋。為了檢測變速器輸入轉(zhuǎn)速，輸入軸2上有變速器輸入轉(zhuǎn)速傳感器的靶輪。3.電液控制系統(tǒng)電液控制系統(tǒng)由電液控制閥板、液壓泵單元、離合器操縱機構(gòu)、換擋控制閥、換擋選擇機構(gòu)等構(gòu)成，如下圖所示。大眾7速DSG變速器電液控制系統(tǒng)四、福特6DCT450自動變速器的結(jié)構(gòu)福特6DCT450雙離合變速器運用在蒙迪歐-致勝上，克服了手動變速器的最大缺點——牽引力輸出的中斷。即使與最先進的自動變速器相比，其高效率也是非常明顯的。該變速器上使用的是電子控制液壓執(zhí)行的濕式離合器片，并且由于節(jié)省空間，因此變速器結(jié)構(gòu)更加緊湊，如下圖所示。其結(jié)構(gòu)特點主要表現(xiàn)為以下幾點：（1）6前進擋加倒擋。（2）前橫置安裝。（3）可用于全時四驅(qū)（AWD）。（4）可用于雙動力車輛。（5）并列的濕式離合器。（6）內(nèi)部電子控制換擋機構(gòu)。（7）智能換擋控制。福特6DCT450雙離合變速器福特6DCT450雙離合變速器依據(jù)控制功能可分為電子控制系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)兩部分，如下圖所示。TCM與閥體組成一個整體，TCM集成有傳感器，閥體內(nèi)包含閥塊。1.電子控制系統(tǒng)（1）變速器中的TCM控制閥體上的各個電磁閥作為輸入信號，TCM計算并存儲各種自適應數(shù)據(jù)、故障碼以及診斷參數(shù)。（2）TR（變速器擋位）傳感器位于TCM及閥體上。2.液壓控制系統(tǒng)（1）發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，集成在變速器殼體上的油泵產(chǎn)生變速器控制所需的液壓。（2）雙離合以及換擋撥叉單元的供油是通過電磁閥使油流經(jīng)過油道來形成的。電磁閥根據(jù)電子PWM（脈寬調(diào)制）信號的占空比來調(diào)節(jié)油壓。調(diào)節(jié)后的油壓可以使相應的離合器進行平順換擋。（3）電磁閥的狀態(tài)不是開就是關。3.機械控制福特6DCT450雙離合變速器的機械核心部分是被分為兩部分的輸入軸。輸入軸包含一個外軸（空心軸）和一個內(nèi)軸（實心軸）?？招妮S用于驅(qū)動偶數(shù)擋（2、4、6擋），實心軸用于驅(qū)動奇數(shù)擋（1、3、5擋，以及通過惰輪驅(qū)動倒擋）。這兩個輸入軸都是通過外齒與多片式離合器相連，如下圖所示。第四節(jié)四驅(qū)技術(shù)1.了解四驅(qū)系統(tǒng)的類型。2.理解適時四驅(qū)和全時四驅(qū)的工作過程。學習目標近幾年，運動型多功能汽車（SUV）快速發(fā)展，但是，多數(shù)SUV車型只是外觀上像越野車，實際上采用的還是單純的前輪驅(qū)動或后輪驅(qū)動，真正有越野能力的車輛一般都采用四驅(qū)技術(shù)。你知道四驅(qū)系統(tǒng)有哪些類型嗎？

學習導入四驅(qū)系統(tǒng)是四輪驅(qū)動系統(tǒng)（4WD）的簡稱，四驅(qū)系統(tǒng)的優(yōu)點是通過性強，加速性好，操控性好，可以輕松行駛于崎嶇不平的山路上。同時由于四輪驅(qū)動的良好循跡性，車輛的操控性和高速過彎能力非常好，因此有些小型客車的性能版和越來越多的超級跑車、豪華汽車也在使用四驅(qū)系統(tǒng)，如奧迪的Quattro、寶馬的xDrive、奔馳的4MATIC等。要保證四個輪子都能獲得驅(qū)動力且互不干涉，需要在傳動系統(tǒng)中增加一個協(xié)調(diào)前后軸轉(zhuǎn)動關系的部件。根據(jù)四輪驅(qū)動類型的不同，目前較多采用分動器、中央差速器、扭矩管理器等。四驅(qū)系統(tǒng)一般分為分時四驅(qū)、適時四驅(qū)和全時四驅(qū)三種。

相關知識一、分時四驅(qū)分時四驅(qū)是一種基于后驅(qū)傳動機構(gòu)的四驅(qū)系統(tǒng)，通常情況下車輛以后輪來驅(qū)動行駛。通過在變速器和傳動軸之間增加一個分動器來實現(xiàn)動力向前橋的傳輸與斷開，常見的分動器如下圖所示。分動器一般設有高速擋和低速擋兩種，變速可通過一套行星齒輪或者兩組齒輪來實現(xiàn)。動力傳遞一般通過齒輪副或者金屬鏈來完成。分動器結(jié)構(gòu)復雜，操作煩瑣，舒適性不好，特別是由于沒有中央差速器，在四驅(qū)狀態(tài)下車輛的操控性比較差，效率也很低，不適于在鋪裝路面上行駛，所以現(xiàn)在的SUV一般不再使用。但由于其具有可靠性高的優(yōu)點，目前多用于“硬派”越野車和特種車輛上。分動器二、適時四驅(qū)適時四驅(qū)是指只有在特定情況下車輛才是四輪驅(qū)動，而正常情況下則依靠前輪或者后輪驅(qū)動。其實現(xiàn)方式是在原本前驅(qū)或者后驅(qū)的傳動系統(tǒng)中通過取力器（PTU）/智能分動器（TOD）向后橋/前橋傳遞一部分動力，傳遞扭矩的大小由扭矩管理器（ITM）/智能分動器（TOD）來控制。ITM/TOD中的傳力部件一般為多片離合器，通過電磁或者液壓來控制離合器片的壓緊程度，進而調(diào)節(jié)傳遞扭矩的大小。扭矩管理器也有極其簡單的，如本田CR-V的黏性耦合。1.基于前驅(qū)傳動系統(tǒng)的適時四驅(qū)動力傳動路線（見下圖）福特6DCT450雙離合變速器的機械核心部分是被分為兩部分的輸入軸。輸入軸包含一個外軸（空心軸）和一個內(nèi)軸（實心軸）?？招妮S用于驅(qū)動偶數(shù)擋（2、4、6擋），實心軸用于驅(qū)動奇數(shù)擋（1、3、5擋，以及通過惰輪驅(qū)動倒擋）。這兩個輸入軸都是通過外齒與多片式離合器相連，如下圖所示。基于前驅(qū)傳動系統(tǒng)的適時四驅(qū)動力傳動路線2.基于后驅(qū)傳動系統(tǒng)的適時四驅(qū)動力傳動路線（見下圖）一般適用于大排量縱置發(fā)動機，整體結(jié)構(gòu)與分時四驅(qū)基本相同。兩者的區(qū)別在于，分動器中采用多片離合器實現(xiàn)扭矩的自動調(diào)節(jié)。雖然也稱此類四驅(qū)系統(tǒng)為全時四驅(qū)，但理論上它只能分流部分扭矩到前橋，暫且將它歸類為適時四驅(qū)。

基于后驅(qū)傳動系統(tǒng)的適時四驅(qū)動力傳動路線3.大眾途觀適時四驅(qū)系統(tǒng)（見下圖）大眾途觀適時