第15章汽车新技术

2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院1第15章汽车新技术2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院21.安全气囊SRS(SupplementRestrainSystem)2.ESP3.转子发动机（马自达）4.发动机缸内直喷技术5.车载网络系统6.混合动力（丰田）7.半球形CVT2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院31安全气囊的分类1.按碰撞类型分正面碰撞防护安全气囊系统、侧面碰撞防护安全气囊系统和顶部碰撞防护安全气囊系统。2.按照安全气囊安装数目分单气囊系统(只装在驾驶员侧)和双气囊系统(驾驶员侧和副驾驶员侧各有一个安全气囊)两种。3.按照安全气囊的触发机构分按照安全气囊的触发机构可分为电子式和机电式两种。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院4安全气囊工作过程安全气囊系统的基本组成2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院5安全气囊系统工作原理当汽车遭受前方一定角度范围内的碰撞时，安装在汽车前部和SRSECU内部的碰撞传感器都会检测到汽车突然减速的信号，并将信号输入SRSECU，以便判断是否发生碰撞。当汽车遭受碰撞且减速度达到设定值时，SRSECU发出控制指令将气囊组件中的点火器(电雷管)电路接通，电雷管引爆使点火剂(引药)受热爆炸(即电热处通电发热引爆炸药)。点火剂引爆时，迅速产生大量热量，使充气剂(叠氮化钠固体药片)受热分解并释放出大量氦气充入气囊，气囊便冲开气囊组件上的装饰盖板鼓向驾驶员和乘员；2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院6气囊引爆过程(a)撞车10ms后，达到引爆系统引爆极限，点火器点燃气体发生器产生氮气，驾驶员仍然直坐着。(b)40ms后，气囊已完全充胀，驾驶员向前移动，安全带斜系在驾驶员身上并被拉长，部分冲击能量已被吸收。(c)80ms后，驾驶员的头及身体上部沉向气囊，气囊后面的排气孔将氮气在一定压力下匀速逸出。(d)110ms后，驾驶员向后移动回到座椅上，大部分气体从气囊中逸出，前方恢复清晰视野。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院7气体发生器2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院82019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院92019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院102ESP－电子稳定系统ESP（ElectronicStabilityProgram）系统由控制单元及转向传感器(监测方向盘的转向角度)、车轮传感器(监测各个车轮的速度转动)、侧滑传感器(监测车体绕垂直轴线转动的状态)、横向加速度传感器(监测汽车转弯时的离心力)等组成。控制单元通过这些传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令。ESP则能够探测和分析车况并纠正驾驶的错误，防患于未然。ESP对过度转向或不足转向特别敏感。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院11电脑能在一秒钟之间对车轮进行几百次的检测，并同时对制动系统进行数十次的操纵，在“抱死-松开-抱死-松开”的循环工作过程中，使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动状态。安装了ABS的汽车能显著改善汽车的制动性，具备一定的转向避让能力。工作原理2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院12（1）防止转向过度的后轮侧滑在弯道上，一辆具有转向过度特性的车会在后轮上产生向外拉的效果而跑离弯道；此时，通过在右前轮上施加制动力，ESP会相应产生一个具有稳定作用的顺时针扭矩，从而将车辆拉回到正确的行驶轨迹上来。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院13（2）防止转向不足的前轮侧滑在弯道上，一辆具有转向不足特性的车，在左转向时，会在前轮上产生向外拉的效果；而通过ESP在左后轮上施加制动力，车辆将被拉回到正确的行驶轨道上来。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院14EDS－电子差速锁EDS（ElectronicDifferentialSystem），又称为EDL(ElectronicDifferentialLockingTractionControl)。它是ABS的一种扩展功能，用于鉴别汽车的轮子是不是失去着地摩擦力，从而对汽车的加速打滑进行控制。EDS的工作原理：在汽车加速过程中，当电子控制单元根据轮速信号判断出某一侧驱动轮打滑时，EDS就自动开始工作，通过液压控制单元对该车轮进行适当强度的制动，从而提高另一侧驱动轮的附着利用率，提高车辆的通过能力。当车辆的行驶状况恢复正常后，电子差速锁即停止工作。同普通车辆相比，带有EDS的车辆可以更好地利用地面附着力，来提高车辆的运行性。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院153转子发动机：马自达汽车公司的核心1961年，被转子发动机的潜在优势深深吸引，马自达的工程师决定积极大力地进行转子发动机的不断开发。六年过去了，经过无数个小时的努力奋斗，终于在1967年，工程师们自豪地在CosmoSports上安装了世界上第一台双转子发动机。今天，马自达是世界上唯一生产和销售转子发动机汽车的公司。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院16排量/L1.3086挡手动模式下最大功率/kW176（8500r/min）最大扭矩/N·m211（5500r/min）马自达1.3LRenesis转子发动机参数2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院17汪克尔转子发动机工作冲程2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院18对于转子发动机，膨胀压力作用在转子的侧面。从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心（见图中力PG）。这一运动在两个分力的力作用下进行。一个是指向输出轴中心（见图中的Pb）的向心力，另一个是使输出轴转动的切线力（Ft）。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院19体积小重量轻精简结构均匀的扭矩特性运行更安静，噪音更小可靠性和耐久性汪克尔型转子发动机的特点2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院204发动机缸内直喷技术FSI普通多点喷射发动机的喷油器是装在进气歧管上的，汽油在歧管内开始混合，然后再进入到汽缸中燃烧。而空气跟汽油的最佳混合比是14.7/1（也叫理论空燃比）。由于汽油跟空气是在进气歧管内混合，那么他们只能均匀的混合在一起，所以必须达到理论空燃比才能获得较好的动力性和经济性。FSI缸内直喷发动机，应用了稀薄燃烧技术，就是说它在正常工作情况下的空燃比要大于理论空燃比，混合气浓度比普通电喷发动机更低。混合气浓度降低了，那么经济性也随之提高，跑同样的路，应用稀燃技术的发动机就会更省油。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院21当空燃比大于理论空燃比时，由于混合气浓度降低，那么汽油的发火性也会降低。通俗的说汽油就不那么容易被点燃。要获得更好的点火和燃烧条件，就必须把燃油直接喷射到汽缸中去。通过对燃烧室内部形状的设计，让混合气能产生较强的涡流使空气和汽油充分混合。然后使火花塞周围区域能有较浓的混合气，其他周边区域有较稀的混合气。这样才能在保证在顺利点火的情况下尽可能的实现稀薄燃烧。而这种在不同区域拥有不同混合气浓度的燃烧技术叫做分层燃烧技术。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院222019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院23系统在一个运转周期内使用了两次喷射。第一次喷射是在吸气行程的时候喷入部分汽油，让汽油跟空气能有充分的时间混合；第二次喷射，是在压缩终了时活塞接近上止点的时候喷入部分汽油，让火花塞周围形成较浓的区域，利于点火。而在整个压缩过程中，活塞顶部都在形成强烈的涡流，这样空气跟汽油就能混合得更均匀，燃烧更充分。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院24首先，FIS与普通发动机显著的区别就是它的喷油器安装在燃烧室上的，汽油直接喷注到汽缸当中去。而它的第二次喷射，是在压缩终了时进行的。此时汽缸内的压力非常高，油路必须具备比缸内更高的压力才能把汽油有效的喷注到汽缸当中去。这就对整个燃油供给系统提出了更高的要求。首先要使用高压汽油泵，燃油管道内的压力提高以后，管道的各个接头的密封处的强度也要随之提高，这样才能保证在正常使用时不会发生燃油泄露。这样，对喷油器的设计和制造工艺也提出了更高的要求。由于喷油器是直接安装在燃烧室上的，那么必须需要喷油器有耐高温的能力，而且供油压力提高以后对喷油嘴的精度也提出了更高的要求，因为喷油嘴要在高温高压的状态下保证良好的密封性能。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院25车载电子装置按照通信的数据类型和性能需求被划归为四类：1.动力传动系统2.车身电子系统3.故障诊断系统4.信息娱乐系统5车载网络系统2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院26网络化汽车的优点①采用网络式结构，只需一根通信电缆连接，减少了线束连接，减轻车体质量；②无须配电柜，部件数量减少，可靠性能提高；③可实现实时诊断、测试和报警，实现集中显示、历史查询和自诊断等功能，使汽车具有准黑匣子功能；④电气信号传递性质发生了变化，由功率型转变为“逻辑”型；⑤系统的扩展性强等。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院27与其他控制现场相比，汽车内温度变化范围大(-45℃到100℃)，电磁干扰和其他电子噪声强，环境恶劣，使得网络在车内的运行可靠性显得尤为重要。北美汽车制造商和汽车工程师协会(SAE)开发了J1850，这是一个汽车网络的专用协议。CAN(ControllerAreaNetwork）总线最早是德国博世公司开发的，是一种最高数据速率可达到1Mb/s的实时控制总线。目前，CAN在世界范围得到了广泛的认可和支持。CAN(ControllerAreaNetwork）总线2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院28POLO轿车CAN总线的连接形式2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院29汽车通信和多媒体总线结构针对多媒体数字化技术的日益普及，世界范围内的汽车制造商已就光纤数据总线技术在汽车上的应用进行了长期的研究，以满足汽车对多媒体数字化技术应用方面的需求。1394b以IEEE1394-1995和1394a为基础，目的是在新型应用中普及多媒体标准规格，用来支持车内多媒体娱乐的应用，如后座娱乐和其他完整的音视频解决方案。德州仪器公司(TI)率先推出了业界第一套车用1394b总线解决方案。车用的IDB-1394技术可在10m塑料光纤(POF)或非屏蔽双绞五类线(UTP5)上以100Mb/s的速率支持1394b协议。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院30IDB-1394其结构2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院316混合动力混合动力系统，简要说来就是采用电动机和传统的内燃机作为动力源，通过混合使用热能和电力两套系统开动汽车，达到节省燃料和降低排气污染的目的。大致上分为：串联式、并联式和混联式三种。2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院322019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院332019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院342019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院352019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院36LEXUSRX400h启动阶段2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院37低速行驶阶段2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院38加速阶段2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院39全速、四轮驱动阶段2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院40减速、制动阶段2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院41一般行驶阶段2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院427半球形CVT2019年8月14日星期三北京邮电大学自动化学院43半球形CVT半环形无级变速器通过改变夹在输出圆盘和输入圆盘之间的动力滚子中心轴的倾角来实现平稳、顺畅、连续无级差的换档。这是一种划时代的变速器。人类开发半环形无级变速器的历史可追溯到1877年。100年后的1978年，NSK正式立项开始研发,整整用了21年的时间终