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汽车底盘理论知识:中级修理技巧

时间:2023-10-07 理论教育 版权反馈
【摘要】:按照汽车的驱动方式分类 按照汽车的驱动方式可将自动变速器分为后桥驱动自动变速器和前桥驱动自动变速器。齿轮变速系统 自动变速器齿轮变速系统安装在液力变矩器后面,其作用是改变传动比和传动方向,进而改变汽车的行驶速度和行驶方向。这就是汽车制动的基本原理。所谓滑移率就是汽车在制动过程中车轮的滑动位移占总位移的比例。

汽车底盘理论知识:中级修理技巧

1.自动变速器的种类

自动变速器包括液力式自动变速器(Automatic Transmission,简称AT)、机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission,简称AMT)、无级自动变速器(Continuously Varia-ble Transmission,简称CVT)。

2.液力式自动变速器的种类

(1)按照前进档的数目分类 按前进档的数目可将自动变速器分为二档式、三档式、四档式。

(2)按照汽车的驱动方式分类 按照汽车的驱动方式可将自动变速器分为后桥驱动自动变速器和前桥驱动自动变速器。

(3)按照齿轮变速机构的类型分类 自动变速器可分为普通直齿式自动变速器(又称定轴式自动变速器)和行星齿轮式自动变速器(又称动轴式自动变速器)两种。

(4)按照液力变矩器有无锁止离合器分类 液力式自动变速器分为有锁止离合器和无锁止离合器两种。

(5)按照控制系统分类 液力式自动变速器分为液压控制自动变速器和电子控制自动变速器。

3.自动变速器组成

自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速系统、控制系统组成。

(1)液力变矩器 液力变矩器位于发动机和齿轮变速系统之间。

(2)齿轮变速系统 自动变速器齿轮变速系统安装在液力变矩器后面,其作用是改变传动比和传动方向,进而改变汽车的行驶速度和行驶方向。

自动变速器齿轮变速系统包括齿轮变速机构和换档执行元件两大部分。

(3)控制系统 控制系统一般安装在齿轮变速系统的下部,其作用是根据汽车的运行状态(车速、节气门开度等)自动控制齿轮变速系统的工作。

控制系统可分为液压控制系统和电子控制系统。

4.汽车制动原理

当车轮转速降低后,由于惯性作用,汽车车身仍要以原来的速度前进,于是在车轮和路面之间产生摩擦力,该摩擦力使汽车车身速度(即车速)降低。这就是汽车制动的基本原理。

汽车制动时车轮上所受到的力有:制动器制动力(即在车轮周缘为克服制动摩擦力矩所需加的力),地面制动力(即地面与车轮间的摩擦力)。由此可见,汽车制动的实现取决于两个方面的因素:一是制动器制动力;二是地面制动力。

在一般硬实路面上,地面制动力的最大值就是地面附着力Fϕ,其表达式为

Fϕ=ϕFZ

式中 FZ——地面对车轮的法向反作用力;

ϕ——地面与轮胎间的附着系数。

地面对车轮的法向反作用力受载客数量(或载货量)、前后轴荷分配、汽车上坡或下坡等因素的影响;地面与轮胎间的附着系数受车轮在地面上的滑动程度、轮胎花纹、轮胎气压、路面状况等影响。在车辆载荷、轮胎花纹、轮胎气压、路面状况等一定的前提下,地面附着力就仅与车轮在地面上的滑动程度有关。

5.车轮滑移率

通常用滑移率表示汽车车轮在地面上滑动的程度。所谓滑移率就是汽车在制动过程中车轮的滑动位移占总位移的比例。

6.地面附着系数与滑移率

1)附着系数随路面性质不同而不同。在干混凝土路面上的附着系数最大,在冰地上的附着系数最小。

2)无论在什么路面上,附着系数都随滑移率的变化而变化,且变化趋势基本相同。

车轮的纵向附着系数直接影响汽车的制动效能,在10%~30%之间达到最大。

车轮的横向附着系数直接影响汽车的方向稳定性。当滑移率为0时,横向附着系数最大;随着滑移率的增大,横向附着系数会越来越小,而且在滑移率超过30%后会急剧下降;当滑移率达到100%时,车轮横向附着系数将会变得非常小。

如果在汽车制动时将车轮滑移率控制在20%左右,则纵向附着系数最大,可获得最大地面制动力,最大程度地缩短制动距离;同时,在车轮滑移率为20%附近,横向附着系数也较大,可使汽车制动时能较好地保持方向稳定性和转向控制能力。

7.防抱死制动系统的组成

防抱死制动系统的主要组成有轮速传感器、电控单元、制动压力调节器等。防抱死制动系统和常规制动系统组合在一起就构成了带ABS的汽车制动系统。

8.防抱死制动系统的控制过程

防抱死制动系统是以最佳车轮滑移率(或最佳减速度)为控制目标,电控单元根据轮速传感器(有的车上还设有减速度传感器)检测到的车轮转速进行控制。在制动过程中,当电控单元根据车轮转速信号判断到车轮即将抱死时,便向执行元件发出控制指令,使执行元件动作,调节作用在制动轮缸上的液压,从而控制作用在车轮上的制动力,使车轮始终工作在不被抱死(滑移率为10%~30%)的状态下,达到最佳制动效果,使汽车在保证行驶稳定性的前提下有最短的制动距离。

防抱死制动系统常见的控制方式有逻辑门限值控制、最优控制、滑动模态变结构控制等。

所谓逻辑门限值控制就是预先选择一些运动参数作为控制参数并设定相应控制门限值,在制动时,将检测到的实际参数与电控单元内设定的门限值进行比较,按照一定的逻辑,根据比较的结果,适时对制动液压进行调节。

9.防抱死制动系统的分类

(1)按制动压力调节器与制动主缸的结构关系分类

1)分离式防抱死制动系统:分离式防抱死制动系统是指制动主缸和制动压力调节器分别独立安装的防抱死制动系统。

2)整体式防抱死制动系统:制动主缸和制动压力调节器安装在一起,形成一个整体的防抱死制动系统,称为整体式防抱死制动系统。

(2)按控制通道分类 在防抱死制动系统中,通常把能够独立进行制动液压调节的制动管路称作控制通道。

在实际控制中,有的车轮单独占用一个控制通道,单独对其液压进行调节,这种控制方式叫独立控制或单轮控制;也有两个车轮共用一个控制通道,这种控制方式叫同时控制或一同控制;如果实行一同控制的两个车轮又在同一轴上,则把这种控制方式称为同轴控制或轴控制。

当一同控制的两个车轮行驶在不同附着系数的路面上时,制动时两个车轮抱死的时刻不同,行驶在低附着系数路面上的车轮会先抱死,行驶在高附着系数路面上的车轮会后抱死。在控制时以保证低附着系数路面上的车轮不抱死为控制条件而进行压力调节的原则称作低选原则;在控制时以保证高附着系数路面上的车轮不抱死为控制条件而进行压力调节的原则称作高选原则。

1)单通道系统:单通道系统是指仅有一条控制通道的防抱死制动系统。

2)双通道系统:双通道系统是指有两条控制通道的防抱死制动系统。

3)三通道系统:三通道系统是指有三条控制通道的防抱死制动系统。

对两后轮按低选原则进行一同控制,可以保证汽车在各种条件下左、右两个后轮的制动力相等,使汽车在各种路面上制动时都具有良好的行驶稳定性。

对两前轮进行独立控制,可以充分利用两前轮的附着力,一方面可以使汽车获得尽可能大的制动力,缩短制动距离,另一方面可使制动时两前轮始终保持较大的横向附着力,使汽车保持良好的转向控制能力。

4)四通道控制系统:四通道控制系统是指有四条控制通道的防抱死制动系统。

10.驱动轮防滑转的基本知识

所谓驱动轮滑转就是指汽车在起步时,驱动轮不停地转动,但汽车却原地不动,或者在加速时,汽车车速不能随驱动轮转速的提高而提高。驱动轮滑转的根本原因是汽车的驱动力超过了地面的附着力。

一般地,用滑移率来表示汽车制动时车轮滑移的程度,而用滑转率来表示驱动轮的滑转程度。滑转率的表达式如下:978-7-111-57001-1-Chapter08-1.jpg

汽车的滑转率直接影响汽车驱动时的纵向、横向附着系统。

11.驱动轮防滑转的控制方法

(1)对发动机输出转矩进行控制

1)调节喷油量。

2)推迟点火(即减小点火提前角)。

3)调节进入发动机气缸的空气量。

(2)对驱动轮进行制动 这种控制方法是防止滑转最迅速的一种方法,但是为了保证乘坐舒适,制动力不能太大,因此这种方式一般是作为节气门调整发动机输出转矩方法的补充。

(3)对差速锁进行锁止控制 这种控制方法用在电子控制的可锁止差速器上。(www.xing528.com)

在这三种控制方式中,目前较多采用的是前两种方式的组合。

12.驱动轮防滑转调节系统的优点

1)汽车起步、行驶中驱动轮可提供最佳驱动力。

2)能保持汽车的方向稳定性和前轮驱动汽车的转向控制能力。

3)减少了轮胎的磨损与发动机油耗。

13.驱动轮防滑转调节系统的组成和工作原理

(1)驱动轮防滑转调节系统的组成 驱动轮防滑转调节系统是控制车轮滑转率的装置,主要由轮速传感器、电控单元(ASRECU)、驱动轮防滑转调节系统执行器(如电磁阀等)、ASR警告灯、ASR关闭指示灯等组成。

(2)驱动轮防滑转调节系统的工作原理 该系统根据驱动轮的转数及传动轮的转数来判定驱动轮是否发生打滑现象。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。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,就会发出一个信号,调节点火时间、减小气门开度、降档或制动车轮,从而使车轮不再打滑。

14.ASR和ABS区别

ASR和ABS的不同之处是,ABS根据轮速信号计算出车轮滑移率,ASR则根据轮速信号计算出车轮滑转率。

ASR在汽车起步、加速等工况时起作用,但在汽车制动时不起作用,而ABS则是在汽车制动时起作用,在汽车正常运行过程(包括起步、加速等工况)中不起作用。

15.电子控制悬架的概述

汽车悬架是车架与车桥之间的弹性连接传力装置。

汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两大类。

独立悬架是指两侧车轮分别安装在断开式车轴两端,每段车轴和车轮单独通过弹性元件与车架相连。这种结构的优点是当一侧车轮跳动时对另一侧车轮不产生影响。

汽车悬架主要由弹性元件、减振器和导向装置三部分组成。

16.电子控制悬架系统的组成与工作原理

(1)电子控制悬架系统的组成 该系统主要由空气压缩机干燥器、空气电磁阀、车身高度传感器、带有减振器的空气弹簧、悬架控制执行器、悬架控制选择开关和电控单元等组成。

(2)电子控制悬架系统的工作原理 当需要升高车身时,电控单元便控制空气电磁阀使压缩空气进入空气弹簧的主气室,空气弹簧伸长,车身高度升高;当需要降低车身高度时,电控单元便控制空气电磁阀使主气室中的压缩空气排放到大气中,空气弹簧被压缩。

当需要改变悬架刚度时,电控单元通过悬架执行器来控制空气弹簧主、辅气室之间的连通阀,改变主、辅气室之间的气体流量,进而改变悬架的刚度。

当需要改变减振器的阻尼力时,电控单元便控制减振器的阻尼力调节装置工作,调节减振器的阻尼力。

17.电子控制悬架系统各主要组件的结构

(1)车身高度传感器 车身高度传感器的作用是检测车身高度的变化,将车身高度转变为电信号向电控单元输入,作为车身高度控制的主要依据。目前,汽车多用光电式车身高度传感器。

光电式车身高度传感器主要由光电耦合元件、遮光板、旋转轴、连杆组成。

(2)车身高度控制执行装置 由空气压缩机、排气阀、干燥器、进气阀、储气罐、调压阀、电磁阀、高度传感器、气室及控制单元等组成。

(3)空气悬架刚度调节装置 空气悬架刚度调节装置主要由刚度调节阀和悬架控制执行器组成。

(4)悬架系统阻尼调节装置 阻尼调节装置通过改变阻尼孔的大小来改变悬架系统的阻尼力。

1)机电式阻尼调节装置 主要由阻尼调节执行机构和减振器两大部分组成。阻尼调节执行机构位于减振器的上部,可以驱动减振器中的回转阀转动,改变阻尼孔的大小。

阻尼调节执行机构主要由直流电动机、减速齿轮、挡块、电磁铁等组成。直流电动机用于驱动回转阀的转动;挡块用于限制减速齿轮的旋转,挡块的工作由电磁铁控制。

机电式阻尼调节装置的工作由电控单元内存程序根据车速传感器、加速度传感器、转向传感器等输出的反映车辆行驶状态的信号进行控制。

2)压电式阻尼调节装置主要由压电传感器、压电执行器和阻尼力变换阀三部分组成。

18.电子控制动力转向系统的组成

动力转向系统主要由转向油泵、转向动力缸、转向控制阀和机械转向器等组成。

(1)动力转向系统的工作原理 动力转向系统的工作原理如图7-1所示。

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图7-1 动力转向系统的工作原理

1—转向操纵机构 2—转向控制阀 3—机械转向器与转向动力缸总成 4—转向传动结构 5—转向油罐 6—转向油泵 R—转向动力缸右腔 L—转向动力缸左腔

1)汽车直线行驶时:当汽车直线行驶时,转向控制阀2将转向油泵6出来的工作液与油罐相通,转向油泵处于卸荷状态,动力转向器不起助力作用。

2)汽车转弯时:当汽车需要向右转向时,驾驶人向右转动转向盘,转向控制阀将转向油泵泵出来的工作液与R腔接通,将L腔与油罐接通,在油压的作用下,活塞向下移动,通过传动结构使左、右轮向右偏转,从而实现右转向。向左转向时,情况与上述相反。

(2)电子控制动力转向系统的分类 根据动力源不同,电子控制动力转向系统可分为电子控制液压式动力转向系统(简称液压式EPS)和电子控制电动式动力转向系统(简称电动式EPS)。

19.电子控制液压式动力转向系统

电子控制液压式动力转向系统是在液压动力转向系统的基础上增加电子控制装置得到的。

(1)电子控制液压式动力转向系统的组成 此类型转向系统主要由车速传感器、电控单元、电磁阀、动力转向控制阀和动力转向油泵等组成。通过控制流向动力转向油缸两侧油室内的液压油流量来实现动力转向控制,因此该系统又称流量控制式动力转向系统。

(2)电子控制液压式动力转向系统的工作原理 在工作时,电控单元根据车速传感器输入的信号,向电磁阀输出不同占空比的控制信号,控制电磁阀阀芯的开启程度,以控制转向动力缸活塞两侧油室的旁路液压油流量,从而改变转向盘上的转向力。

20.电子控制电动式动力转向系统

电子控制电动式动力转向系统是以电动机作为动力转向的动力源,由电控单元根据转矩传感器和车速传感器输出的信号进行动力转向控制。

(1)电子控制电动式动力转向系统的组成 电子控制电动式动力转向系统主要由车速传感器、转矩传感器、电控单元、电磁离合器和电动机等组成。

1)转矩传感器:转矩传感器的作用是检测转向盘的转动方向以及转向盘与转向器之间的相对转矩,是电子控制电动式动力转向系统的一个重要传感器。常用的转矩传感器按工作原理可分为两种:电磁感应式和滑动可变电阻式。

2)电磁离合器和电动机:电磁离合器位于电动机的输出端,用于切断和接通电动机通向转向机构的动力传动路线

电动式动力转向系统所用电动机为永磁式直流电动机。

(2)电子控制电动式动力转向系统的工作原理 当驾驶人转动转向盘时,装在转向轴上的转矩传感器检测出转向轴上的转矩,电控单元根据该转矩信号与车速传感器输出的车速信号计算出转向助力的大小和方向,并据此选定电动机的电流和转向。然后电控单元向执行器(电动机和电磁离合器)输出控制指令,控制电磁离合器通电接合、电动机通电转动,电动机输出的转矩经减速机构减速增矩后,施加在转向机构上,实现与汽车车速相匹配的转向助力。

(3)铃木车系电子控制电动式动力转向系统 铃木车系电子控制电动式动力转向系统按车速控制范围可分为两种:低、中速控制型(0~45km/h)和全范围控制型(0~80km/h)。

1)低、中速控制型(0~45km/h)EPS的主要控制内容有:

①速度控制:当车速超出40.5~51.75km/h的范围时,汽车转向系统按普通转向方式工作。

②电动机电流控制:电控单元根据转矩传感器和车速传感器输出的转向力矩和车速信号确定电动机的工作电流。

③临界控制:临界控制的目的是保护电子控制电动式动力转向系统中的电动机及其控制组件。

2)全范围控制型(0~80km/h)EPS的主要控制内容有:

①电动机电流控制:电控单元根据车速传感器输送的信号控制电动机的工作电流,实现全车速范围的车速感应型控制。

②临界控制:为避免电动机及其控制组件在临界状态下因工作电流大发热造成的损坏,每当最大电流连续通过20s后,电控单元就控制逐步减小电动机的工作电流,每次减小1.5A。

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