汽车结构新技术及应用

汽车结构新技术及应用摘要：近年来，当代汽车飞速发展，新技术不断涌现和应用，带动车辆性能得到极大改善。特别是在汽车发动机和底盘两大部分，创新了许多新技术，本文通过对各种创新技术的收集与归纳，通过对汽车各项新技术特点的分析，使我们对汽车有了更深的了解，尤其是对汽车发动机及底盘新技术的了解。关键词：汽车发动机汽车底盘新技术一、汽车发动机新技术1、缸内直喷发动机通过气缸内安装的燃油喷油嘴将燃油直喷入气缸，并同时与进入缸内气体混合，是缸内直喷发动机的基本特点。伴随喷嘴位置、燃油喷雾形状、缸内进气其流量的精准控制等关键技术的不断改进完善，发动机活塞顶外形的专门设计，不仅从根本上解决了缸外喷射的诸多缺点问题，而且实现了缸内油气比例的精准控制、均匀混合，最终达到燃油节约且燃烧充分，发动机效率更高的目的。汽油喷射位置是其有别于一般式汽油发动机的主要之处，一般的汽油发动机采用的是电控喷射系统，汽油需要先被喷射入进气歧管或进气管道上，并与空气形成混合气体后，最终由进气门进入燃烧室后才被点燃实现热能到机械能的做功转化；而缸内直喷式汽油发动机则是通过缸内燃油嘴直接将燃油在汽缸内喷注，并与直接进入进气门的空气形成混合气被点燃而实现功的转化，这种形式与直喷式柴油机相似。2、TFSI是TSI与FSI的完美结合TSI是“涡轮增压+缸内直喷”，大众集团发明的发动机技术。由于设计精巧、材料科学运用得当，所以这款发动机具有超前的性能。缸内直喷就是将汽油的喷油嘴从进气歧管挪到了气缸内，是的燃油燃烧更充分，获得更好的经济性和动力性。涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它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，使之增压进入气缸。但是废气涡轮增压的缺点是启动时间比较的滞后，一般在2000转左右，所以采用机械增压跟涡轮增压的双增压技术，在发动机2000转以前使用机械增压，在发动机2000转以后使用涡轮增压机，从而使发动机在任何一个工作区间内都能获得最大的动力提升效果。而大众2.0TFSI发动机采用了更为先进的可变截面涡轮增压技术VTG，在性能较TFSI的发动机更为优秀。在业内更为尖端的双废气涡轮增压发动机技术R2S，采用一大一小两台涡轮增压器并联工作的发动机技术。使发动机在性能上更加优秀，突破了发动机在低速喘振和高速阻塞的界限。3、VTEC技术VTEC是本田开发的先进发动机技术，也是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程两种不同情况的气门控制系统。VTEC的意思“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”。与普通发动机相比，VTEC发动机所不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法，它有中低速用和高速用两组不同的气门驱动凸轮，并可通过电子控制系统的调节进行自动转换。通过VTEC系统装置，发动机可以根据行驶工况自动改变气门的开启时间和提升程度，即改变进气量和排气量，从而达到增大功率、降低油耗及减少污染的目的。目前本田车型都使用i-VTEC(智能可变气门配气相位和气门升程电子控制系统)，i-VTEC技术作为本田公司VTEC技术的升级技术，其不仅完全保留VTEC技术的优点，而且加入了当今世界流行的智能化控制理念。4、可变进气歧管技术可变进气歧管技术是一门汽车可变进气技术的一种，将可变进气歧管技术应用于汽车发动机中，可明显提高发动机的性。变进气技术包括可变进气歧管$可变配气相位$可变气门升程等技术，本文将介绍可变进气歧管技术的原理$结构及发展趋势能，改善发动机的输出特性。09款City装载的1.8L发动机采用了VIM可变进气歧管技术，该技术可以使发动机在不同转速下具有不同进气路径，从而满足发动机在不同工况下对进气量的不同需求。在发动机低转速时，为了提高发动机的功率输出，此时采用较短的进气路径。采用可变进气歧管技术的目的是优化发动机整个转速范围内的扭矩曲线的同时改善加速性能和响应性，从而使发动机在不同工况的动力性、燃油经济性和排放水平达到和谐、统一。5、电子式节气门电子式节气门的作用主要是控制发动机的进气流量，决定发动机的运行工况驾驶员通过加速踏板改变节气门开度调节发动机的充量达到发动机输出功率的目的，而电子节气门是在加速踏板的附近安装一个加速踏板传感器，在驾驶员踏加速踏板时只需提交踏板的位置信息即可，提高了汽车的燃油经济性。与传统的节气门相比有以下优点：(l)节气门开度的精确控制。在普通节气门体上、节气门的开度由加速踏板。的踏下量来控制;而ETCS根据发动机ECU对应于驾驶状况来计算出最佳的节气门开度,并利用气门控制电机来控制节气门的开度。(2)汽车整个控制系统结构简化。ETCS可同时控制怠速控制系统、巡航控。制系统和车辆稳定控制系统,使车辆结构大大简化。(3)具有更高的可靠性。ETCS为确保车辆行驶的可靠性,节气门平衡位置。处于一个微小开度,当ETCS出现异常或不能工作时,发动机仍可运行。有的ETCS则提供了一个双重操纵系统,在此情况下系统可被切断,仍由加速踏板缓慢操纵汽车行驶。6、可变气门正时技术VVT技术改变了传统发动机中配气相位固定不变的状态,在发动机运转工况范围内提供最佳的配气正时,较好地解决了高转速与低转速!大负荷与小负荷下动力性与经济性的矛盾,同时在一定程度上改善了废气排放更进一步的说,VVT技术可以用来减小发动机泵气损失，加快进气速度!改善混合气质量!改变残余废气系数,提高进气效率!最终改善发动机的燃烧过程,使动力性!经济性!排放性以及响应性能得到综合提高对于汽油机而言,应用vvT技术有以下优点：(l)改善怠速稳定性和低速平稳性;(2)提高发动机功率和扭矩;(3)扩大发动机转速范围;(4)降低部分负荷燃油消耗率;(5)改善废气排放；韩国的汽车工业一向不以技术先进闻名，所以所用技术也多是借鉴了德、日等国的经验，而CVVT正是在VVT-i和i-VTEC的基础上研发而来。以现代汽车的CVVT引擎为例，它能根据发动机的实际工况随时控制气门的开闭，使燃料燃烧更充分，从而达到提升动力、降低油耗的目的。但是CVVT不会控制气门的升程也就是说这种引擎只是改变了吸、排气的时间。二、汽车底盘新技术1汽车底盘的电子化技术全电路制动系统（BBW）BBW是一种全新的制动模式，是一种新型的智能化制动系统，它采用嵌人式总线技术，可以与防抱死制动系统（ABS）、牵引力控制系统（TCS）、电子稳定性控制程序（ESP）、主动防撞系统（ACC）等汽车主动安全系统更加方便地协同工作，通过优化微处理器中的控制算法，可以精确地调整制动系统的工作过程，提高车辆的制动效果，加强汽车的制动安全性能。BBW以电能作为能量来源，通过电机或电磁铁驱动制动器。因此，BBW的结构简洁，更趋向于模块化，安装和维修更简单方便。控制单元是BBW的控制核心，它负责BBW信号的收集和处理，并对信号的推理判断以及据此向制动器发出制动信号。此外，根据汽车智能化的发展趋势，汽车底盘上的各种电子控制系统将与制动控制系统高度集成，同时在功能上趋于互补。BBW采用双重闭环控制方式，首先在各个电能制动器中都有制动力矩传感器，可以实时地监控制动力矩的大小，实现制动力矩的闭环控制。其次在制动过程中，各车轮转速传感器时刻监视着车轮的运转过程，ABS根据车轮转速传感器的信号判断车轮的运转状态。根据目前BBW的研究成果，投入使用还需要解决一系列问题，其中主要是电能制动器结构和性能的改善。电能制动器要保证能够独立对车辆实施有效制动，必须能产生足够大的制动力矩，对内部的驱动电机（或驱动电磁铁体）、驱动力矩的传动系统、外部的供电系统提出了较高的要求。现在比较成熟的想法是提高汽车的供电电压，从原来的12V提高到42V，提高电压可以有效地解决BBW的能源问题。2汽车转向控制系统2.1后轮转向系统（RWS）RWS能主动让汽车两后轮的横拉杆相对于车身作侧向运动，使两后轮产生一转向角。互联网会议PPT资料大全技术大会产品经理大会网络营销大会交互体验大会RWS是由电子控制单元、传感器和执行机构等组成。其执行机构有整体式和分离式两种。整体式是指汽车两后轮的横拉杆由同一个执行机构调节；而分离式则指汽车两后轮的横拉杆由两个不同执行机构来调节。对于整体式RWS执行机构，用一个横拉杆位移传感器就能确定两后轮的转向角。但分离式RWS执行机构需要至少两个位移传感器。由于分离式RWS执行机构的元件多，两后轮的控制和协调比较复杂，现在研发更多的是整体式RWS执行机构。整体式RWS执行机构又分液压式和机电式两种。图2是机电式RWS执行机构，由电动机、螺母螺杆驱动机构和安全锁止机构等组成。为了提高系统的可靠性，执行机构里安装了一个电机转角传感器和一个螺杆位移传感器。当RWS出现故障时，电动机自动锁止，两后轮的转向角不再发生变化，直到故障排除。正常工作时，后轮的转向角是转向盘转向角和汽车行驶速度的函数。汽车低速行驶时，当转向盘的执行机构给后轮一个相应方向相反的转向角。从而使汽车在低速拐弯或停车时，转弯半径变小，使汽车转向和停车更方便快速、舒适。当汽车高速行驶时，给后轮一个与前轮转向角方向一致的转向角。汽车的前后轮同时向同一方向转向，可提高汽车的方向稳定性，特别是汽车在高速行驶换道时，汽车不必要的横摆运动会大大减小，从而增强了汽车的方向稳定性，当汽车在L2路面制动时，同系统相配合，可及时通过主动后轮转向角来平衡制动力所产生的横摆力矩，既能保持汽车的方向稳定性，又能最大限度地利用前轮的制动力，改进汽车的制动性能。2.2ESPⅡ（或者ESPplus）由于ESP系统在对轿车的行驶状态进行干涉时，只是通过对单个车轮施加制动来调节轿车的行驶稳定性。这时由脉冲制动力引起的轿车振动，乘员能够感觉到。ESPⅡ能够识别转向轮与地面之间的附着系数。如果汽车在路面两侧附着系数不同的对开路面上制动时，它朝着路面附着系数较大的一侧转动的趋势，即出现所谓的“制动器拉动”现象，在这种情况下，ESPⅡ能够通过转向轮朝路面附着系数较小的一侧作些适当的转向转动，以平衡“制动器拉动”的趋势。ESPⅡ将其转向盘转向柱设计成两部分，其中一部分含有一个齿轮传动机构，通过该齿轮传动机构，系统中的电动马达对转向轮的转角施加影响。ESPⅡ对汽车制动和转向的干涉，是利用ESP的控制装置基于一个扩展的软件来操控。3汽车悬架控制系统3.1主动悬架阻尼器控制系统（ADC）ADC（有时也称为连续性阻尼控制系统CDC）由电子控制单元、CAN、4个车轮垂直加速度传感器、4个车身垂直加速度传感器和4个阻尼器比例阀组成。根据汽车的运动状况及传感器信号，电子控制单元计算出每个车轮悬架阻尼器的最优阻尼系数，然后对阻尼器比例阀进行相应的调节，自动调整车高，抑制车辆的变化等，使汽车的悬架系统能提供更好的汽车舒适性、安全性和稳定性。为此，让汽车车轮的动载振幅和车身垂直加速度尽可能小。3.2主动横向稳定器（ARC）当汽车进行弯道行驶时，离心力会对汽车车身产生一个侧倾力矩。这个侧倾力矩一方面引起车身侧倾，另一方面使车轮的载质量发生由内轮向外轮的转移。主动横向稳定杆则可以根据具体情况对每个横向稳定杆施加一个可连续变化的初始侧倾角或者初始侧倾力矩。主动侧倾稳定杆有两种不同的结构形式：一种是将被动侧倾稳定杆从中间分开，通过一个旋转马达把稳定杆的左右两部分连接起来。旋转马达能让左右两部分进行相对转动，旋转马达的转矩可以调节。另一种是在被动稳定杆的一端安装一个差动液压缸机构。差动液压缸机构一端与稳定杆连接，另一端与同车轮的横向摆臂连接，差动液压缸机构两端的距离可以调节。ARC的工作原理是主动让稳定杆的左右两端作垂直方向的相对位移，平衡车身的侧倾力矩，使车身的侧倾角接近零，提高了舒适性。由于汽车前后两个主动稳定杆可以调节车身的侧倾力矩的分配比例，从而可调节汽车的动力特性，提高了汽车安全性和机动性。4汽车底盘的网络化技术目前汽车上每个总成几乎是机械、电子和信息一体化装置。在系统中电子和信息部分所起的作用也越来越重要，汽车工电子装置的增加使连接的电子线路迅速膨胀，线束越来越复杂。在汽车设计、装配、