现代汽车技术.

第9章现代汽车技术第9章现代汽车技术9.1安全技术9.2轻松、舒适、防盗、智能技术9.3环保、节能技术9.4排放和节能综合控制技术第9章现代汽车技术现代汽车技术主要以电子控制为基础，目前向着安全、环保、节能、轻松、舒适、防盗、智能的方向发展，尤以轿车最为突出。其中有些技术已经普及，成为汽车的标准配置；有些只应用于少数高级轿车；有些还处于试验阶段。在这些技术中，以安全技术居多。各汽车厂家为了强调汽车技术的先进性或配置较高，往往把该技术的英文缩写字母标在车上，如ESP、ASR、VVT、VTEC等。9.1安全技术9.1.1汽车防抱死制动系统9.1.2电子制动力分配系统9.1.3电子刹车辅助系统9.1.4自动制动差速器9.1.5牵引力控制系统9.1.6驱动防滑系统9.1.7动态稳定控制系统9.1.8电子稳定系统9.1.9车辆动力学控制9.1安全技术9.1.10电子控制动力转向系统9.1.11四轮转向系统9.1.12主动悬架9.1.13胎压监测系统和智能轮胎9.1.14倒车雷达和倒车影像系统9.1.15双级燃爆气囊9.1.16主动头部约束系统9.1.17减轻碰撞系统9.1安全技术9.1.18防侧翻系统9.1.19盲点和车道偏离警告系统9.1.20前照灯照距自动调节系统9.1安全技术9.1.1汽车防抱死制动系统汽车防抱死制动系统(AntilockBrakeSystem，ABS)是汽车的一种主动安全装置，可在汽车制动时根据车轮的运动自动调节车轮的制动压力，用于防止汽车制动时车轮抱死，并充分利用车轮与地面间的附着力，使车轮处于最佳制动状态，以获得最佳的制动效果。9.1安全技术因此ABS具有以下优点：缩短制动距离，同时保证汽车制动时的方向稳定性，防止产生侧滑甩尾和跑偏；减少汽车制动时轮胎的磨损；减轻驾驶员的疲劳强度(特别是汽车制动时的紧张情绪)。9.1安全技术9.1.2电子制动力分配系统在ABS系统中嵌入电子制动力分配装置(EBD)构成了ABS+EBD系统。EBD(ElectricBrake-forceDistribution)的功能就是在汽车ABS开始制动压力调节之前，高速计算出汽车4个轮胎与路面间的附着力大小，根据汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS提高制动稳定性，同时尽可能地缩短制动距离。9.1安全技术汽车在制动时，4只轮胎附着的地面条件往往不一样。例如，有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中，这种情况会导致在汽车制动时4只轮子与地面的附着力不一样，制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。9.1安全技术EBD用高速计算机在汽车制动的瞬间，分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出不同的附着力数值，使4只轮胎的制动装置能够根据不同的情况用不同的方式和力量制动，并在运动中不断高速调整，从而保证车辆的平稳与安全。9.1安全技术9.1.3电子刹车辅助系统电子刹车辅助系统(ElectronicBrakeAssistant，EBA)是专为那些在非常紧急的事件中，驾驶者不能迅速踩下刹车踏板而设计的。该系统利用传感器感应驾驶者对制动踏板踩踏的力度与速度大小，然后通过计算机判断驾驶者此次刹车意图。9.1安全技术如果属于非常紧急的制动，EBA此时就会指示制动系统产生更高的油压使ABS发挥作用，从而使制动力快速产生，缩短制动距离。而对于正常情况刹车，EBA则会通过判断不予启动ABS。EBA可以有效防止常见的意外“追尾”。9.1安全技术9.1.4自动制动差速器自动制动差速器(AutomaticBrakeDifferential，ABD)的主要作用是缩短制动距离，和ABS、EBD等配合适用。当紧急制动时，车会向下点头，车的重量前移，而相应地车的后轮所承担的重量就会减少，严重时可以使后轮失去附着力，这时相当于只有前轮在制动，会造成制动距离过长。9.1安全技术而ABD可以有效防止这种情况，它可以通过检测全部车轮的转速发现这一情况，相应的减少后轮制动力，以使其与地面保持有效的附着力，同时将前轮制动力加至最大，以达到缩短制动距离的目的。ABD与ABS的区别在于，ABS是保证在紧急制动时车轮不被抱死，以达到安全操控的目的，并不能有效地缩短制动距离。而ABD则是通过EBD在保证车辆不发生侧滑的情况下，允许将制动力加至最大，从而有效地缩短制动距离。9.1安全技术9.1.5牵引力控制系统牵引力控制系统(TractionControlSystem，TCS)又称循迹控制系统，是根据驱动轮的转数及从动轮的转数来判定驱动轮是否发生打滑现象，当前者大于后者时进而抑制驱动轮转速的一种防滑控制系统。汽车在光滑路面制动时，车轮会打滑甚至使方向失控；同样汽车在起步或急加速时驱动轮也有可能打滑，在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而出危险。9.1安全技术TCS就是针对此问题而设计的。TCS依靠电子传感器探测到从动轮速度低于驱动轮时(这是打滑的特征)，就会发出一个信号，调节点火时间、减小气门开度、减小油门、降挡或制动车轮，从而使车轮不再打滑。TCS可以提高汽车行驶稳定性、加速性以及爬坡能力。当在低速发现打滑时，TCS会立刻通知ABS动作来减低此车轮的打滑。若在高速发现打滑时，TCS立即向行车计算机发出指令，指挥发动机降速或变速器降挡，使打滑车轮不再打滑，以防止车辆发生失控甩尾事故。9.1安全技术9.1.6驱动防滑系统驱动防滑系统(AccelerationStabilityRetainer，ASR)又称牵引力控制系统，是在ABS基础上拓展的又一种汽车安全装置。ASR的功能是防止汽车在起步或加速时驱动轮打滑导致甩尾和方向失控，特别防止汽车在非对称路面或转弯时驱动轮空转及在冰、雪、积水、泥等路况下的行车安全。其功能在ABS系统基础上增加相应的软件和部件就可实现，并形成ABS/ASR系统。9.1安全技术9.1.7动态稳定控制系统BMW(宝马)公司开发的第三代动态稳定控制系统(DSC)系统采用了防抱死制动器(ABS)、四轮牵引控制以及“转弯制动控制”(CBC)机制，即使在最恶劣的驾驶条件下，亦能确保汽车的稳定性。如果检测到汽车可能正在滑行，DSC系统降低发动机功率，必要时对特定的车轮施加额外的制动力，从而对汽车采取必要的纠正措施。因此，DSC能在1s的时间内使汽车在所行驶的道路上稳定下来。9.1安全技术现实中的TCS、ASR、TRC、TRAC、ATC和DSC的功能相同，只是叫法不同，都是指“牵引力控制系统”。一般情况下，大众车型上叫ASR，宝马车型上叫DSC，日系车型上叫TRC。9.1安全技术9.1.8电子稳定系统电子稳定系统(ElectronicStabilityProgram，ESP)包含ABS及ASR，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。它通过对各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，然后向ABS、ASR发出纠偏指令，以此帮助车辆维持动态平衡。ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。9.1安全技术ESP实际上是一种牵引力控制系统。与其他牵引力控制系统比较，ESP不但可以控制驱动轮，而且可以控制从动轮。当后轮驱动汽车出现转向过多而使后轮失控而甩尾时，ESP便会刹慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了矫正转向方向，ESP则会刹慢内后轮。ESP与ABS、ASR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，当因操作不当或路面异常时，ESP会用警告灯警示驾驶者，防患于未然。9.1安全技术9.1.9车辆动力学控制车辆动力学控制(VehicleDynamicsControl，VDC)的作用是保持汽车在行驶(包括制动和驱动)时的稳定性。传统的ABS(防抱死制动系统)和TCS(牵引控制系统)主要是对车轮上的制动力和驱动力进行控制，而VDC则可以防止车轮出现过大的纵向滑移率，以获得最大的附着力，既可产生最大的减(加)速度，又可防止出现侧滑。9.1安全技术车辆动力学控制系统虽然也是控制车轮的制动力与驱动力，但它们与ABS/TCS有很大的不同，其主要表现是可实现左右纵向力的差动控制，以直接对汽车提供横摆力矩，抵消汽车的不稳定运动(如在滑路上甩尾时的矫正作用)。9.1安全技术该系统通过在汽车上安装的各种传感器，检测到汽车的速度、角速度、转向盘转角以及其他的汽车运动姿态，根据需要主动地对某侧车轮进行制动，来改变汽车的运动状态，使汽车达到最佳的行驶状态和操纵性能，增加了车轮的附着性和汽车的操纵性和稳定性。9.1安全技术9.1.10电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统(ElectronicPowerSteering，EPS)有电控液压助力转向和电控电动助力转向两种形式。汽车转向时，所需转向力随着车速的增加而减少，若不能自动控制，则只能靠驾驶员的手感来防止转向过快或转向过度。该系统通过对车速、转向力、转向角度等信息进行监测，然后由计算机作出处理、判断，并根据驾驶员的意愿来自动有效地控制转向力、转向速度和转向角，以保证行车安全。9.1安全技术9.1.11四轮转向系统四轮转向系统(4WheelSteering，4WS)系统是在20世纪80年代中期开始发展起来的。四轮转向主要有两种方式：当后轮转向与前轮转向方向相同时称为同向位转向，其转弯半径比采用两轮的大，但汽车在转向时车身与行驶方向的偏转角小，这样就减小了汽车调整行驶转向时的旋转和侧滑，提高了操纵稳定性，适于汽车高速行驶；9.1安全技术当后轮转向与前轮转向方向相反时称为逆向位转向，其转弯半径比采用两轮的小，这样就提高了汽车停车或在狭小空间转向的机动性，改善了操纵轻便性，适于汽车低速行驶。9.1安全技术9.1.12主动悬架主动悬架是近十几年发展起来的由计算机控制的一种新型悬架。它具有能够产生作用力的动力源，执行元件能够传递这种作用力并能连续工作，具有多种传感器并将有关数据集中到微型计算机进行运算并决定控制方式。因此，主动悬架汇集了力学和电子学的技术知识，是一种比较复杂的高技术装置。9.1安全技术它可以控制车身运动，当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时，主动悬架会产生一个与惯性力相对抗的力，减少车身位置的变化，从而保证汽车行驶的稳定性、操纵性和舒适性。例如，ABC(ActiveBodyControl)奔驰公司主动悬架系统，使汽车对侧倾、俯仰、横摆、跳动和车身高度的控制都能更加迅速、精确。9.1安全技术如果车身的侧倾小，车轮外倾角度变化也小，轮胎就能较好地保持与地面垂直接触，这样使轮胎对地面的附着力提高，汽车就能充分发挥轮胎的驱动制动作用。同时ABC的出现克服了悬挂设定舒适性和操控性之间的矛盾，最大限度地接近消费者对这两方面的要求。9.1安全技术9.1.13胎压监测系统和智能轮胎胎压监测系统可以在汽车行驶过程中实时地对轮胎气压进行监测。驾驶者从监视屏幕上就可以清楚地知道每个轮胎的气压值以及温度值，当轮胎的气压及温度有异于设定的标准值时，监视器将自动报警，使驾驶者可以及时地对轮胎的异常情况进行处理，从而有效地避免事故发生。9.1安全技术智能轮胎是在轮胎内装有计算机芯片或将计算机芯片与轮胎相连接。计算机芯片能自动监控并调节轮胎的行驶温度和气压，使轮胎在不同条件下都能保持最佳的运行状况，这样既提高了安全系数，又节省了开支。更先进的智能轮胎还能在结冰的路面上变软，使牵引力更好，并根据路面的潮湿程度自动改变轮胎的花纹，以防打滑。9.1安全技术9.1.14倒车雷达和倒车影像系统轿车高后备箱的设计趋势增加了车后部的盲区，而倒车影像系统就可以弥补这种缺陷。在国外，倒车雷达和倒车摄像除了帮助司机平直地倒入车位以外，还可以帮助司机随时检查车后连接的拖车。9.1安全技术9.1.15双级燃爆气囊当汽车发生撞击时，它能够根据乘员的重量和撞击的力度，分两级按照不同的尺寸和压力打开。如果撞击并不十分严重，或者乘客体重较小，那么气囊就不会按照最大压力和最大尺寸完全充气。双级气囊