現(xiàn)代汽車新技術(shù)-姜立標(biāo)主編

第一章

汽車發(fā)動機(jī)新技術(shù)未來汽車技術(shù)發(fā)展近期汽車技術(shù)發(fā)展發(fā)展節(jié)能與新能源汽車

發(fā)展先進(jìn)發(fā)動機(jī)，提高燃燒效率節(jié)能減排目標(biāo)發(fā)展汽車輕量化技術(shù)汽車節(jié)能減排的3種主要途徑

博世公司的汽車動力能源技術(shù)發(fā)展路線圖

不同節(jié)能和新能源汽車技術(shù)全過程的能源消耗和CO2排放

汽油柴油LPGCNGCBG乙醇（SB）乙醇（小麥）乙醇（纖維素）乙醇（蔗糖）MTBE,TBE生物柴油合成柴油（天然氣）合成柴油（煤）合成柴油（木材）二甲醚（天然氣）二甲醚（煤）二甲醚（木材）WTW溫室氣體排放量(gCO2/km)WTW總能耗（MJ/100km）一般來說，替代燃料能源效率低于傳統(tǒng)燃料。各種先進(jìn)動力系統(tǒng)轎車的燃油經(jīng)濟(jì)性比較

福特公司對主要車用動力進(jìn)行的熱效率分析

復(fù)合渦輪增壓重型直噴柴油機(jī)氫燃料電池發(fā)動機(jī)重型直噴柴油機(jī)小型高速直噴式（HSDI）柴油機(jī)預(yù)燃室式非直噴式（IDI）柴油機(jī)直噴火花點燃（DISI）稀燃分層DISI稀燃均質(zhì)DISI理想化學(xué)配比火花點火（SI）點噴射與理想化學(xué)配比燃?xì)鉁u輪增壓發(fā)動機(jī)最高熱效率（%）歐洲汽油動力與柴油動力系統(tǒng)轎車燃油經(jīng)濟(jì)性比較

各種動力的有效熱效率主要國家的柴汽比及柴油乘用車比重

柴汽比柴油車比重美國日本德國意大利法國目錄1.汽車發(fā)動機(jī)歷史回顧2.發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣控制新技術(shù)3.燃油缸內(nèi)直噴（GDI）技術(shù)4.發(fā)動機(jī)均質(zhì)充量壓縮燃燒技術(shù)5.可變壓縮比（VCR）技術(shù)6.柴油機(jī)電控高壓共軌燃油噴射技術(shù)1.汽車發(fā)動機(jī)歷史回顧

1-機(jī)油泵鏈輪；2-空調(diào)壓縮機(jī)；3-活塞；4-排氣歧管；5-氣門；6-凸輪軸；7-挺柱；8-噴油器；9-發(fā)電機(jī)；10-進(jìn)氣歧管；11-導(dǎo)向輪；12-水泵；13-動力轉(zhuǎn)向油泵；14-油底殼發(fā)動機(jī)整體構(gòu)造圖1.汽車發(fā)動機(jī)歷史回顧發(fā)動機(jī)是汽車的心臟，經(jīng)歷了蒸汽時代、化油器時代和電噴時代，其中奧托提出了內(nèi)燃機(jī)的四沖程理論，為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)。1.汽車發(fā)動機(jī)歷史回顧四沖程發(fā)動機(jī)工作流程圖1.汽車發(fā)動機(jī)歷史回顧化油器優(yōu)點有：能夠?qū)?nèi)燃機(jī)的油氣比控制在理想的水平上，不論天候、溫度，永遠(yuǎn)進(jìn)行著一成不變的工作。而且化油器的成本低、可靠度高，維修、保養(yǎng)容易。缺點：在冷車啟動、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)、急加速或低氣壓環(huán)境等，這樣固定的供油方式實際上并無法全面滿足引擎的運(yùn)轉(zhuǎn)需求，甚至可能因而產(chǎn)生黑煙、燃燒不全與馬力不足等狀況。1.汽車發(fā)動機(jī)歷史回顧電噴發(fā)動機(jī)系統(tǒng)組成最大優(yōu)點就是燃油供給控制十分精確，讓引擎在任何狀態(tài)下都能有正確的空燃比，不僅讓引擎保持運(yùn)轉(zhuǎn)順暢，其廢氣也能合乎環(huán)保法規(guī)的規(guī)范。2.發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣控制新技術(shù)1.可變氣門正時技術(shù)1）VTEC技術(shù)2）VVT-i技術(shù)3）Valvetronic技術(shù)2.可變長度進(jìn)氣歧管3.電子節(jié)氣門技術(shù)可變氣門正時技術(shù)可變氣門定時技術(shù)VVT（VariableValveTiming）指的是發(fā)動機(jī)氣門升程和配氣相位定時可以根據(jù)發(fā)動機(jī)工況作實時的調(diào)節(jié)。VVT技術(shù)可分為3種：可變相位（phase）技術(shù)，可變升程（lift）技術(shù)，以及可變相位和升程技術(shù)。代表性的VVT技術(shù)是本田公司的VTEC（VariableValveTimingandValveliftElectronicControlSystem），豐田公司的VVT-i和寶馬公司的Valvetronic技術(shù)。VTEC技術(shù)VTEC配氣機(jī)構(gòu)整個VTEC系統(tǒng)由發(fā)動機(jī)電子控制單元（ECU）控制，ECU接收發(fā)動機(jī)傳感器（包括轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力、車速、水溫等）的參數(shù)并進(jìn)行處理，輸出相應(yīng)的控制信號，通過電磁閥調(diào)節(jié)搖臂活塞液壓系統(tǒng)，從而使發(fā)動機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速工況下由不同的凸輪控制，影響進(jìn)氣門的開度和時間。VTEC技術(shù)VTEC系統(tǒng)工作原理發(fā)動機(jī)低速時，小活塞在原位置上，三根搖臂分離，主凸輪和次凸輪分別推動主搖臂和次搖臂，控制兩個進(jìn)氣門的開閉，氣門升量較少，情形好像普通的發(fā)動機(jī)。雖然中間凸輪也推動中間搖臂，但由于搖臂之間已分離，其它兩根搖臂不受它的控制，所以不會影響氣門的開閉狀態(tài)。VTEC工作原理VTEC工作原理當(dāng)發(fā)動機(jī)在中低速工作時，控制系統(tǒng)使主、副搖臂與中間搖臂分離，利用兩側(cè)的低速凸輪A、B驅(qū)動主、副搖臂，壓動氣門開啟。中間搖臂在彈簧的作用下與中間凸輪（高速凸輪）一起轉(zhuǎn)動，但此時由于沒有油壓作用于同步活塞，所以中間搖臂與氣門的開閉無關(guān)。當(dāng)發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，控制系統(tǒng)使搖臂內(nèi)部的液壓活塞沿箭頭方向移動。此時主、副及中間搖臂在同步活塞的作用下連成一體，均由中間凸輪（高速凸輪C）來驅(qū)動，從而獲得高功率所需的配氣正時和氣門升程。VTEC技術(shù)i-VTEC系統(tǒng)構(gòu)成i-VTEC系統(tǒng)是在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，添加一個稱為“可變正時控制”VTC（Variabletimingcontrol），即一組進(jìn)氣門凸輪軸正時可變控制機(jī)構(gòu)，通過ECU控制程序，控制進(jìn)氣門的開啟關(guān)閉。i-VTEC系統(tǒng)可連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時，且能調(diào)節(jié)氣門升程。

i-VTEC各種工作模式下的狀態(tài)及實現(xiàn)目標(biāo)工作模式VTC工作狀態(tài)VTEC工作狀態(tài)控制目標(biāo)怠速控制模式VTC以較小氣門重疊角（進(jìn)氣門滯后）控制凸輪正時，有助減小廢氣倒流內(nèi)進(jìn)氣管內(nèi)VTEC分別控制兩個氣門各自獨(dú)立工作，產(chǎn)生強(qiáng)烈渦流，以便怠速時增加混合氣空燃比（稀燃）獲得最佳燃油經(jīng)濟(jì)性和降低燃燒室廢氣排放稀薄燃燒控制模式VTC以較小氣門重疊角（進(jìn)氣門滯后）控制凸輪正時VTEC分別控制兩個氣門各自獨(dú)立工作，產(chǎn)生強(qiáng)烈渦流，有助減小廢氣倒流內(nèi)進(jìn)氣管內(nèi)增大混合氣空燃比（稀燃），改善經(jīng)濟(jì)性和排放普通燃燒控制模式VTC增大氣門重疊角，讓部分廢氣倒流入進(jìn)氣管內(nèi)，以便在下一進(jìn)氣行程稀釋空氣中氧氣含量，降低NOx排放VTEC分別控制兩個氣門各自獨(dú)立工作，產(chǎn)生強(qiáng)烈渦流，加快燃料空氣混合和燃燒速度產(chǎn)生EGR效果，以增加經(jīng)濟(jì)性和減低排放低速高負(fù)荷控制模式VTC控制最佳凸輪相位（滯后），獲得發(fā)動機(jī)最佳轉(zhuǎn)矩VTEC分別控制兩個氣門各自獨(dú)立工作，產(chǎn)生強(qiáng)烈渦流，加快低轉(zhuǎn)速時混合狀態(tài)和燃燒速度獲得最大轉(zhuǎn)矩高速控制模式VTC控制最佳凸輪相位（滯后），充分利用氣流慣性，增大沖量VTEC切換同步活塞連接高速凸輪和低速凸輪，兩氣門由高速凸輪驅(qū)動獲得大升程，充分進(jìn)氣獲得最大功率VVT-i技術(shù)VVT-i系統(tǒng)組成最大特點是可根據(jù)發(fā)動機(jī)的狀態(tài)控制進(jìn)氣凸輪軸，通過調(diào)整凸輪軸轉(zhuǎn)角對配氣時機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，以獲得最佳的配氣正時，從而在所有速度范圍內(nèi)提高扭矩，并能大大改善燃油經(jīng)濟(jì)性，有效提高汽車的功率與性能，減少油耗和廢氣排放。雙VVT-i系統(tǒng)雙VVT-i系統(tǒng)雙VVT-i指的是分別控制發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)。在急加速時，控制進(jìn)氣的VVT-i會提前進(jìn)氣時間，并提高氣門的升程，而控制排氣的VVT-i會推遲排氣時間。Valvetronic技術(shù)1－扭轉(zhuǎn)彈簧；2－支架；3－進(jìn)氣凸輪軸；4、10－下?lián)u臂；5－排氣凸輪軸；6、8－液壓挺柱；7－排氣門；9－上搖臂；12－進(jìn)氣門；13－蝸桿軸；14－伺服電動機(jī)；15－偏心輪；16－蝸輪；圖1-11Valvetronic系統(tǒng)組成Valvetronic技術(shù)氣門開閉仍由凸輪軸來控制，而凸輪上的凸輪卻并非與氣門直接貼合，而是通過一個搖臂機(jī)構(gòu)，然后才作用到氣門。這個搖臂機(jī)構(gòu)可以通過自身角度的改變來控制開啟氣門的深度，從而使氣門的行程發(fā)生改變。而搖臂本身是由一個步進(jìn)電機(jī)帶動一個凸輪來控制的，步進(jìn)電機(jī)對于凸輪的作用，則由ECU來控制。這項技術(shù)最為顯著的特點，就是取消了節(jié)氣門。與傳統(tǒng)式的雙凸引擎來比較，Valvetronic利用一支附加的偏心軸、步進(jìn)馬達(dá)和一些中置搖臂，來控制氣門的啟開或關(guān)閉。Valvetronic技術(shù)通過實現(xiàn)對氣門行程的無級可調(diào)，達(dá)到對發(fā)動機(jī)不同轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，功率扭矩輸出的最佳均衡。Valvetronic技術(shù)裝備有Valvetronic系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)可變長度進(jìn)氣歧管1-細(xì)長進(jìn)氣歧管；2-控制閥；3-粗短進(jìn)氣歧管；4-噴油器；5-進(jìn)氣道；6-進(jìn)氣門圖1-14可變長度進(jìn)氣歧管

發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道是連接進(jìn)氣門和進(jìn)氣總管的，進(jìn)氣歧管設(shè)計的形狀也能直接影響發(fā)動機(jī)的性能。隨著進(jìn)氣門的開啟和關(guān)閉，在進(jìn)氣管內(nèi)會產(chǎn)生壓力波動，形成吸氣波和壓力波，并以聲速傳播，進(jìn)氣管的長度必須根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速而調(diào)整，以保證最高壓力波在進(jìn)氣門關(guān)閉以前到達(dá)進(jìn)氣門，從而提高進(jìn)氣量?？勺冮L度進(jìn)氣歧管可變長度進(jìn)氣歧管工作原理圖在低轉(zhuǎn)速時短進(jìn)氣歧管關(guān)閉，發(fā)動機(jī)使用長進(jìn)氣歧管進(jìn)氣；高轉(zhuǎn)速時則關(guān)閉長進(jìn)氣歧管，使用短管進(jìn)氣；或者在進(jìn)氣歧管內(nèi)設(shè)置閥門，通過開關(guān)來控制歧管內(nèi)的閥門，以此來控制進(jìn)氣歧管的長度，分段可調(diào)能夠?qū)崿F(xiàn)多種長度，更能后適應(yīng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的要求。電子節(jié)氣門技術(shù)汽車電子節(jié)氣門技術(shù)(ElectronicThrottleControl，ETC)是伴隨汽車電子驅(qū)動理念(Drive-by-Wire)而誕生的。它摒棄了傳統(tǒng)油門踏板采用鋼絲繩或杠桿機(jī)構(gòu)與發(fā)動機(jī)節(jié)氣門間的直接的機(jī)械連接，通過增加相應(yīng)的傳感器和電控單元，實時精確控制節(jié)氣門開度。電子節(jié)氣門技術(shù)1-加速踏板；2-加速踏板位置傳感器；3-ETC控制單元；4-其它控制單元；5-電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)；6-節(jié)氣門；7-節(jié)氣門位置傳感器；8-反饋信號圖1-16ETC控制系統(tǒng)工作原理示意圖

電子節(jié)氣門技術(shù)在工作時，駕駛員操縱油門踏板，油門踏板位置傳感器產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號輸入節(jié)氣門ECU，根據(jù)當(dāng)前的工作模式、踏板移動量和變化率解析駕駛員意圖，計算出對發(fā)動機(jī)扭矩的基本需求，得到相應(yīng)的節(jié)氣門轉(zhuǎn)角的基本期望值。經(jīng)過CAN總線和整車控制單元進(jìn)行通訊，獲取其他工況信息以及各種傳感器信號如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、檔位、節(jié)氣門位置、空調(diào)能耗等等，由此計算出整車所需求的全部扭矩，通過對節(jié)氣門轉(zhuǎn)角期望值進(jìn)行補(bǔ)償，得到節(jié)氣門的最佳開度，并把相應(yīng)的電壓信號發(fā)送到驅(qū)動電路模塊，驅(qū)動控制電機(jī)使節(jié)氣門達(dá)到最佳的開度位置，節(jié)氣門位置傳感器則把節(jié)氣門的開度信號反饋給節(jié)氣門控制單元，形成閉環(huán)的位置控制。電子節(jié)氣門技術(shù)的優(yōu)點(1)精確控制節(jié)氣門開度(2)改善了發(fā)動機(jī)的排放性能(3)具有更高的車輛行駛可靠性(4)可選擇不同的工作模式(5)可獲得海拔高度補(bǔ)償電子節(jié)氣門技術(shù)的發(fā)展趨勢(1)向集成化和綜合控制方向發(fā)展(2)結(jié)合多種控制方法進(jìn)行綜合控制(3)車載網(wǎng)絡(luò)、總線技術(shù)在汽車電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的應(yīng)用燃油缸內(nèi)直噴（GDI）技術(shù)汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)作為第三種燃燒方式得到了廣泛重視和發(fā)展。已經(jīng)成為汽車工業(yè)發(fā)展的重要方向。目前在一些先進(jìn)國家如日本、歐美的GDI汽油機(jī)在保持汽油機(jī)動力性能優(yōu)勢的同時。在燃油經(jīng)濟(jì)性方面已達(dá)到甚至超過柴油機(jī)水平?？梢灶A(yù)見，車用汽油機(jī)GDI技術(shù)將得到更大發(fā)展，并將取代進(jìn)氣道直噴成為電控噴射的主要形式。奔馳汽油直噴技術(shù)燃油缸內(nèi)直噴（GDI）技術(shù)三種形式的汽油發(fā)動機(jī)汽油發(fā)動經(jīng)歷了三次改革：從化油器到電控汽油噴射，再到現(xiàn)在的研究的缸內(nèi)直噴。三種形式的汽油發(fā)動機(jī)的重大區(qū)別在于汽油出口的位置，位置不同，技術(shù)也就不同。燃油缸內(nèi)直噴（GDI）技術(shù)直噴式發(fā)動機(jī)（缸內(nèi)噴注式汽油發(fā)動機(jī)）與一般汽油發(fā)動機(jī)的主要區(qū)別在于汽油噴射的位置；GDI裝置引進(jìn)了柴油機(jī)直接將柴油噴入缸內(nèi)的理念直接在缸內(nèi)噴射汽油，利用缸內(nèi)氣體流動與空氣混合組織形成分層燃燒。燃油缸內(nèi)直噴（GDI）技術(shù)缸內(nèi)直噴汽油機(jī)稀燃技術(shù)的原理：缸內(nèi)直噴汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)分為均質(zhì)稀燃和分層稀燃兩種燃燒模式。中小負(fù)荷時。在壓縮行程后期開始噴油，通過與燃燒系統(tǒng)的合理配合。在火花塞附近形成較濃的可燃混合氣。在遠(yuǎn)離火花塞的區(qū)域，形成稀薄分層混合氣；大負(fù)荷及全負(fù)荷時，在早期進(jìn)氣行程中將燃油噴人氣缸。使燃油有足夠時間與空氣混合，形成完全的均質(zhì)化計量比進(jìn)行燃燒。燃油缸內(nèi)直噴（GDI）技術(shù)GDI發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)原理圖缸內(nèi)直噴汽油機(jī)主要要達(dá)到兩個目標(biāo)：一是大幅度改善車用汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，二是控制排放，主要是NOx和未燃HC的排放。燃油缸內(nèi)直噴（GDI）技術(shù)GDI燃油噴射控制模式1)按工況區(qū)分控制模式2)扭矩控制策略3)噴油正時控制策略4)噴油壓力控制策略燃油缸內(nèi)直噴技術(shù)優(yōu)點1、動力性：可以提高發(fā)動機(jī)的壓縮比。也使發(fā)動機(jī)具有更高的熱效率，燃料熱得到充分利用。試驗證明，GDI發(fā)動機(jī)的功率要比同排量的其它發(fā)動機(jī)大40％左右。2、燃油經(jīng)濟(jì)性：GDI發(fā)動機(jī)有著卓越的燃油經(jīng)濟(jì)性，油耗量低，升功率大3、污染排放量：GDI發(fā)動機(jī)能有效的降低HC、NOx和CO三種污染物的排放，使排放可達(dá)歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)性能優(yōu)點燃油經(jīng)濟(jì)性提高燃油經(jīng)濟(jì)性（經(jīng)濟(jì)性的對比取決于測試循環(huán)，最大可以提高20%-30%）降低泵氣損失（取消節(jié)氣門采用分層充氣模式）更低的熱損失（無節(jié)氣門、分層充氣模式）可以提高壓縮比（進(jìn)氣過程噴油冷卻充氣）降低辛烷值要求（進(jìn)氣過程噴油冷卻充氣）提高充氣效率（進(jìn)氣過程噴油冷卻充氣）減速時可以實現(xiàn)斷油控制加速時較少的加濃量駕駛性能提高瞬態(tài)響應(yīng)性能提高冷起動穩(wěn)定性空燃比控制性能更準(zhǔn)確地空燃比控制縮短起動過程和提高燃燒穩(wěn)定性降低起動加濃量降低加速加濃量燃燒穩(wěn)定性可以擴(kuò)大EGR工作界限（減少節(jié)氣門的使用、降低NOx的排放）排放可實現(xiàn)更低的排放降低冷起動HC排放降低發(fā)動機(jī)瞬態(tài)HC峰值排放降低CO2排放系統(tǒng)優(yōu)化提高系統(tǒng)優(yōu)化的潛力GDI發(fā)動機(jī)理論上的優(yōu)勢燃油缸內(nèi)直噴技術(shù)存在的問題性能存在問題排放性能部分負(fù)荷、分層充氣時局部產(chǎn)生較高的NOx，混合氣較稀不能使用三效催化器小負(fù)荷時相對較高的HC排放大負(fù)荷時相對較高的NOx排放增加了微粒的排放穩(wěn)定燃燒和控制中小負(fù)荷區(qū)域內(nèi)分層充氣稀薄燃燒的控制負(fù)荷變化時實現(xiàn)無縫過渡，控制和噴油策略變得非常復(fù)雜為了降低NOx采用較高的EGR率相對較高的噴油嘴沉淀物和積碳燃油經(jīng)濟(jì)性提高噴油壓力和油泵回流造成的損失催化器快速起燃和再生消耗的額外燃油噴嘴和高壓油泵增加的額外電量消耗性能和可靠性相對高的噴嘴沉淀物和積碳由于提高了系統(tǒng)壓力，增加了燃油系統(tǒng)的磨損提高而來缸套的磨損增加了進(jìn)氣門和燃燒室的沉淀物控制復(fù)雜性更復(fù)雜的排放控制系統(tǒng)和控制策略實現(xiàn)從冷起動到全負(fù)荷各種工況的控制，需要復(fù)雜的供油系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)控制技術(shù)增加了系統(tǒng)優(yōu)化的標(biāo)定參數(shù)燃油缸內(nèi)直噴技術(shù)的發(fā)展方向1、降低NOx排放的技術(shù)（1）稀燃催化器（2）廢氣再循環(huán)2、二次燃燒技術(shù)3、二次混合技術(shù)4、均質(zhì)混合壓燃技術(shù)發(fā)動機(jī)均質(zhì)充量壓縮燃燒（HCCI）技術(shù)傳統(tǒng)燃燒概念局限性傳統(tǒng)的汽油機(jī)屬于預(yù)混均質(zhì)燃燒，由于汽油特性以及爆震等諸多因素的限制，因此，壓縮比低，熱效率低。與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)具有較高的熱效率和優(yōu)越的燃油經(jīng)濟(jì)性，但是，傳統(tǒng)柴油機(jī)的燃燒是燃料噴霧的擴(kuò)散燃燒，依靠發(fā)動機(jī)活塞壓縮到接近終點時的高溫使混合氣自燃著火。由于噴霧與空氣的混和時間很短，燃料與空氣混和的嚴(yán)重不均勻，混合氣分為高溫過濃區(qū)和高溫火焰區(qū)，導(dǎo)致碳煙和N0排放生成。發(fā)動機(jī)均質(zhì)充量壓縮燃燒（HCCI）技術(shù)三種發(fā)動機(jī)燃燒比較HCCI是英文“HomogeneousChargeCompressionIgnition”的縮寫，中文意思是“均質(zhì)充量壓縮點燃”。它是一種預(yù)混合燃燒和低溫燃燒相結(jié)合的新型燃燒方式：在進(jìn)氣過程形成均質(zhì)的混合氣，當(dāng)壓縮到上止點附近時均質(zhì)混合氣自燃著火。比較內(nèi)容點燃式發(fā)動機(jī)壓燃式發(fā)動機(jī)HCCI發(fā)動機(jī)燃料汽油等柴油、乙醇、天然氣等均可，范圍更廣過量空氣系數(shù)1左右1.6-2.2范圍更廣混合氣形成方式噴射-均質(zhì)噴射-濃稀均質(zhì)稀薄燃燒否是是點火方式點燃壓燃壓縮自燃點火系統(tǒng)有無無燃燒方式預(yù)混合燃燒擴(kuò)散燃燒同時著火節(jié)氣門有無無扭矩調(diào)節(jié)方式變量調(diào)節(jié)變質(zhì)調(diào)節(jié)變質(zhì)調(diào)節(jié)壓縮比較低較高較高火焰有有無明顯火焰前鋒壓縮終了溫度較低較高較高燃燒溫度較高局部較高相對低溫理論循環(huán)等容加熱混合加熱等容加熱泵氣損失較高較低較低向氣缸散熱較多較少較低熱效率低高高燃油經(jīng)濟(jì)性低高高NOx高高低PM低高低HC高低高CO高低高燃燒起點控制點火定時噴油定時綜合控制燃燒劇烈程度較小較大較大三種燃燒方式的發(fā)動機(jī)比較HCCI特點1、超低的氮氧化物和碳煙排放2、燃燒熱效率高（1）減小了節(jié)流損失（2）提高了壓縮比（3）縮短了燃燒持續(xù)期3、HCCI燃燒過程主要受燃燒化學(xué)動力學(xué)控制4、HCCI發(fā)動機(jī)運(yùn)行范圍較窄5、HCCI發(fā)動機(jī)HC、CO排放較高規(guī)范化放熱曲線NOx排放曲線比較圖HCCI面臨的問題與難點1、適用工況范圍窄：燃燒受到失火(混合氣過稀)和爆燃(混合氣過濃)的限制，發(fā)動機(jī)運(yùn)行范圍比較窄。2、燃燒進(jìn)程難以控制：HCCI是預(yù)混合壓燃，不能像汽油機(jī)一樣由點火時刻控制燃燒始點，也不能像柴油機(jī)一樣由噴油時間控制燃燒始點，它沒有直接控制燃燒始點的措施，混合氣的自燃受混合物特性、溫度時間歷程等的影響。3、均勻混合氣的制備比較困難：均勻混合氣的制備和避免燃料與壁面相互作用對實現(xiàn)高燃燒效率、減少HC和PM排放及潤滑油稀釋很重要。HCCI技術(shù)的展望1、耦合詳細(xì)化學(xué)動力學(xué)探索HCCI燃燒機(jī)理2、改變氣體／燃料混合氣的混合特性3、改變發(fā)動機(jī)設(shè)計和工作參數(shù)目前，限制HCCI燃燒技術(shù)運(yùn)用的核心問題是著火點控制、燃燒放熱速率的控制以及拓寬HCCI發(fā)動機(jī)運(yùn)行范圍?？勺儔嚎s比（VCR）技術(shù)壓縮比是氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，其表示活塞由下止點運(yùn)動到上止點時氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度，是衡量發(fā)動機(jī)性能的重要參數(shù)，是影響發(fā)動機(jī)效率最重要的因素之一。一般來說，壓縮比越高，發(fā)動機(jī)的性能就越好。對于傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)，一經(jīng)設(shè)計好其壓縮比是固定不變的，因為燃燒室容積及氣缸工作容積都是固定的參數(shù)?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)的壓縮比汽油機(jī)一般為8～12，柴油機(jī)一般為12～22。在增壓壓力低的低負(fù)荷工況使壓縮比提高到與自然吸氣式發(fā)動機(jī)壓縮比相同或超過；另一方面.在高增壓的高負(fù)荷工況下適當(dāng)降低壓縮比。換言之，隨著負(fù)荷的變化連續(xù)調(diào)節(jié)壓縮比，以便能夠從低負(fù)荷到高的整個工況范圍內(nèi)有提高熱效率?？勺儔嚎s比（VCR）技術(shù)薩博SVC發(fā)動機(jī)薩博SVC變壓縮比技術(shù)就是通過活塞運(yùn)動到上止點位置的變化來改變?nèi)紵胰莘e的，從而改變壓縮比的。其壓縮比范圍可從8：1至14：1之間變化。在發(fā)動機(jī)小負(fù)荷時采用高壓縮比以節(jié)約燃油；在發(fā)動機(jī)大負(fù)荷時采用低壓縮比，并輔以機(jī)械增壓器以實現(xiàn)大功率和高扭矩輸出。可變壓縮比（VCR）技術(shù)采用了長壽命的齒輪和滾珠軸承系統(tǒng)導(dǎo)向的活塞，且活塞相對以前沒有活塞裙部，該結(jié)構(gòu)使活塞不會產(chǎn)生垂直拍擊和徑向負(fù)荷，保證發(fā)動機(jī)的堅固耐用和可靠性。能有效的降低摩擦損失，提高機(jī)械效率。法國MCE-5發(fā)動機(jī)可變壓縮比（VCR）技術(shù)多連桿VCR發(fā)動機(jī)運(yùn)動規(guī)律：活塞與曲軸通過上連桿與下連桿連在一起。下連桿也通過控制連桿連接到了控制軸偏心軸頸中心。曲軸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致了下連桿圍繞著主軸頸的中心旋轉(zhuǎn)，同時圍繞著曲柄銷的中心轉(zhuǎn)動。壓縮比改變的原理：移動偏心軸的中心向上使下連桿順時針傾斜，因此使活塞的上止點和下止點的位置同時下降以降低壓縮比。相反，偏心軸的中心向下移動可以提高壓縮比?？勺儔嚎s比（VCR）技術(shù)壓縮比圖在低速低負(fù)荷時采用高壓縮比14：1以獲得提高燃油經(jīng)濟(jì)性的最佳效果；隨著負(fù)荷的增加，減小壓縮比以防止爆震發(fā)生；為了在全負(fù)荷時采用高增壓，將壓縮比設(shè)為最低值8：1?？勺儔嚎s比技術(shù)的優(yōu)點1、提高了發(fā)動機(jī)的熱效率，很大程度上改善了發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。2、適合于多元燃料驅(qū)動3、有利于降低排放4、提高運(yùn)行穩(wěn)定性5、實現(xiàn)發(fā)動機(jī)的小排量，結(jié)構(gòu)更緊湊，比質(zhì)量更高可變壓縮比技術(shù)存在問題1、VCR發(fā)動機(jī)一般都結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常需要對發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大幅改變，有時加工困難。2、那些新增的控制及輔助機(jī)構(gòu)等可活動零部件導(dǎo)致了振動、摩擦損失和磨損的增加，也使發(fā)動機(jī)質(zhì)量增加，這些大質(zhì)量體的移動需要耗費(fèi)很大一部分能量。3、適時準(zhǔn)確地改變發(fā)動機(jī)的壓縮比，需要相應(yīng)的高精度控制設(shè)備，匹配難度大。4、密封性問題。5、研發(fā)及制造成本高。可變壓縮比技術(shù)發(fā)展方向1、隨著發(fā)動機(jī)相關(guān)理論、微機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等技術(shù)的飛速發(fā)展,可變壓縮比技術(shù)會越來越多地應(yīng)用在發(fā)動機(jī)上,它可使發(fā)動機(jī)的各項性能在各工況變化范圍內(nèi)得到優(yōu)化。2、VCR技術(shù)使未來的發(fā)動機(jī)趨向于小型化、節(jié)能環(huán)保且能提供強(qiáng)大的動力。3、未來的VCR發(fā)動機(jī)應(yīng)具有與現(xiàn)有發(fā)動機(jī)之間的互換性，以推動量產(chǎn)。4、未來的VCR發(fā)動機(jī)應(yīng)與先進(jìn)的電子控制系統(tǒng)相配合，以盡可能精確地連續(xù)調(diào)節(jié)壓縮比，使其滿足不同的工況和使用要求，獲得更高的效率。5、應(yīng)加大可變壓縮比技術(shù)研發(fā)投入，結(jié)合VVT、GDI、HCCI、渦輪增壓、稀薄燃燒等新技術(shù)來改善和提高發(fā)動機(jī)的綜合性能。柴油機(jī)電控高壓共軌燃油噴射技術(shù)汽油機(jī)和柴油機(jī)的區(qū)別汽油機(jī)的壓縮比為8～12。柴油機(jī)的壓縮比為12～22。從理論上講，壓縮比越大，效率越高。汽油機(jī)熱效率比較低，而柴油機(jī)有著更好的熱效率，也就是更好的油耗表現(xiàn)。點火方式不同，汽油機(jī)是把吸入氣缸的汽油蒸汽與空氣混合、加壓，然后用火花塞點火。柴油機(jī)是由噴油嘴噴出的霧狀柴油與空氣混合、加壓，靠壓縮來提高混合氣體的溫度自動點火，即壓燃式點火。汽油機(jī)使用鋁合金、塑料等材料制成。體積小，重量輕，起動方便，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速快，適用于汽車、飛機(jī)等要求體積小、速度快的運(yùn)輸工具。柴油機(jī)的壓縮比大，氣缸因為要承受較大的壓力而做得較為牢固笨重，一般用鋼板，鐵板等材料制成。它的功率大，適用于載重較大的大型卡車、拖拉機(jī)、機(jī)車和船艦。柴油機(jī)與汽油機(jī)相比主要有三大優(yōu)點1.經(jīng)濟(jì)。首先，每單位柴油的能量含量比汽油高；其次柴油機(jī)的壓燃特性使其熱效率比汽油機(jī)高。一般柴油機(jī)的油耗要比汽油機(jī)的低30%-40%。2.環(huán)保。相對而言，柴油機(jī)的一氧化碳、碳?xì)浠衔锖投趸寂欧帕繕O低，但在顆粒物和氮氧化物的排放控制上要比汽油機(jī)更難處理。3.柴油機(jī)低速大扭矩的特性，為汽車提供了更好的使用性能。柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)發(fā)展歷史柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的開發(fā)研究從20世紀(jì)70年代開始，己經(jīng)經(jīng)歷了三代。從第一代的“位置控制式”到第二代的“時間控制式”，再到現(xiàn)在的第三代“時間一壓力控制式”。柴油機(jī)共軌式電控燃油噴射技術(shù)是一種全新的技術(shù),它集成了計算機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感檢測技術(shù)以及先進(jìn)的噴油結(jié)構(gòu)于一身,它有助于減少柴油機(jī)的尾氣排放量,改善噪聲,并降低燃油消耗。電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)組成1-低壓油泵；2-柱塞泵切斷電磁閥；3-調(diào)壓電磁閥；4-燃油濾清器；5-燃油箱；6-ECU；7-蓄電池；8-共軌管；9-共軌壓力傳感器；10-油溫傳感器；11-電控噴油器；12-水溫傳感器；13-曲軸位置與轉(zhuǎn)速傳感器；14-加速踏板位置傳感器；15-凸輪軸位置傳感器；16-空氣流量計；17-增壓傳感器；18-進(jìn)氣溫度傳感器；19-渦輪增壓器圖1-30高壓共軌噴油系統(tǒng)的組成

電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)組成高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)主要由電控單元(ECU)、高壓油泵、共軌管、電控噴油器以及各種傳感器等組成。柴油機(jī)高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的構(gòu)成和工作方式與汽油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)相似，主要由燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)兩大部分組成。電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)組成供油系統(tǒng)柴油機(jī)電控高壓共軌噴油系統(tǒng)的燃油供給系統(tǒng)又分為低壓供油和高壓供油兩部分電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)框圖控制系統(tǒng)由傳感器、電控單元(ECU)和執(zhí)行器組成。ECU根據(jù)各個傳感器的信息，計算出最佳噴油時間和最合適的噴油量，并確定合理的噴油時刻和噴油持續(xù)期，向執(zhí)行器(電控噴油器的電磁閥)發(fā)出開關(guān)指令，從而精確控制發(fā)動機(jī)的工作過程。電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)工作原理高壓共軌噴油系統(tǒng)是建立在直噴技術(shù)、預(yù)噴射技術(shù)和電控技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種全新概念的噴油系統(tǒng)。電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)共軌管中的燃油壓力由一個徑向柱塞式高壓泵產(chǎn)生，壓力大小與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可在一定范圍內(nèi)自由設(shè)定，其大小由一個電磁壓力調(diào)節(jié)閥控制，根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作需要進(jìn)行連續(xù)壓力調(diào)節(jié)。電控單元作用于噴油器電磁閥上的脈沖信號控制燃油的噴射過程，噴油量的大小取決于共軌管中的油壓和噴油器電磁閥開啟時間的長短，及噴油嘴液體流動特性。工作時，該系統(tǒng)將共軌管內(nèi)形成的恒定高壓燃油，通過高壓油管分送到每個噴油器，并借助于集成在每個噴油器上的高速電磁閥的開啟與閉合，控制噴油器定時、定量地將燃油噴射至燃燒室。柴油機(jī)電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)優(yōu)點1、共軌系統(tǒng)中噴油定時與噴油壓力都可以獨(dú)立控制，噴油壓力不依賴于轉(zhuǎn)速，因而在寬廣的運(yùn)行區(qū)域內(nèi)都可以進(jìn)行高壓噴射(噴射壓力達(dá)120M-200MPa以上)；2、共軌系統(tǒng)具有高精度控制預(yù)噴射的能力，可控制噴油速率變化，實現(xiàn)預(yù)噴射和多次噴射；3、由電磁閥控制噴油，其控制精度較高，減輕柴油機(jī)的振動和降低排放；4、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、實用性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣；5、自由調(diào)節(jié)噴油時間根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等參數(shù)，計算出最佳噴油時間，并控制電磁噴油器在適當(dāng)時刻開啟和關(guān)閉，從而精確控制噴油時間。柴油機(jī)電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)發(fā)展方向（1）提高噴油壓力；（2）更小的噴孔直徑；（3）多孔式噴油嘴；（4）壓電式噴油器；（5）高精度快速響應(yīng)智能型傳感器的研制；（6）共軌燃油壓力持續(xù)恒壓反饋控制的進(jìn)一步深入和完善；（7）采用先進(jìn)的多次噴射的控制模式與算法；（8）安全保護(hù)與提高故障診斷及緊急運(yùn)行能力的研究；（9）提高整個噴射系統(tǒng)的優(yōu)化匹配；（10）提高系統(tǒng)的可靠性，降低制造成本。第二章汽車傳動系統(tǒng)新技術(shù)目錄2.1無級變速器CVT2.2雙質(zhì)量飛輪2.3汽車雙離合器變速器技術(shù)2.4驅(qū)動防滑系統(tǒng)2.5混合動力汽車的傳動技術(shù)2.1無級變速器CVT液力自動變速器(AT)液力自動變速器是將發(fā)動機(jī)的機(jī)械能平穩(wěn)地傳給車輪的一種液力機(jī)械裝置，以其良好的乘坐舒適性、方便的操縱性、優(yōu)越的動力性、良好的安全性奠定了在汽車工業(yè)的主導(dǎo)地位。電控機(jī)械式自動變速器(AMT)電控機(jī)械式自動變速器既具有液力自動變速器自動變速的優(yōu)點，又保留了原手動變速器齒輪傳動的效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、易制造的長處。它結(jié)合了二者優(yōu)點，是非常適合我國國情的機(jī)電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品。它是在現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械變速器上進(jìn)行改造的，保留了絕大部分原總成部件，只改變其中手動操作系統(tǒng)的換擋桿部分，生產(chǎn)繼承性好，改造的投入費(fèi)用少，非常容易被生產(chǎn)廠家接受。它的缺點是非動力換擋，這可以通過電控軟件方面來得到一定彌補(bǔ)。無級變速器的類型駕駛靈活、低油耗和低噪聲要求變速器擋位越多越好，這種思想的進(jìn)一步延伸就是無級變速。無級變速傳動(ContinuouslyVariableTransmission，CVT)指無級控制速比變化的變速器。它能提高汽車的動力性、燃料經(jīng)濟(jì)性，駕駛舒適性，行駛平順性。電控的CVT可實現(xiàn)動力傳動系統(tǒng)的綜合控制，充分發(fā)揮發(fā)動機(jī)特性。帶式CVT人們首先應(yīng)用的帶式CVT是橡膠帶式，它裝用于DAT公司的微型乘用車及Volvo340系列乘用車上，但因傳遞功率容量低，而被橡膠與金屬帶、金屬帶及鏈帶等形式所取代。其中又以VDT(VanDoorne’sTransmission)的金屬帶最為成功。除這類濕式帶外，最近由樹脂和鋁合金等構(gòu)成的干式帶也問世，它用直流電機(jī)控制，其特點是：起步由定傳動比的齒輪，即副傳動路線來傳遞動力，保證起步性能；當(dāng)達(dá)到規(guī)定車速時，再變換到由帶傳動確定的主傳動路線。鏈?zhǔn)紺VT鏈?zhǔn)紺VT是帶的另一種形式，類似自行車的鏈條，它由3部分組成：內(nèi)連接片、壓板連接片和連接它們的浮動銷，銷相互滾動，使鏈條在彎曲時摩擦力小，且具柔性。銷的表面被沖壓，以使其與輪的接觸隨旋轉(zhuǎn)半徑的減小而從上移到下，使鏈表面保持磨損穩(wěn)定。鏈輪表面的沿輪向凸起是防止鏈因摩擦系數(shù)下降而打滑。鏈可不必有固定周節(jié)，從而消除純音色，有利于降低噪聲。另外，它比帶式CVT簡單價廉。CVT的特點汽車采用無級變速器之后，可以實現(xiàn)發(fā)動機(jī)與變速器的最佳匹配，使發(fā)動機(jī)長時間工作在最佳工況下，從而可以有效地提高汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性和舒適性。因此，它具有如下特點：(1)提高燃油經(jīng)濟(jì)性(2)提高動力性能(3)減少排放量(4)節(jié)約成本(5)改善了駕駛舒適性能機(jī)械式CVT的結(jié)構(gòu)機(jī)械式無級變速器由電控系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、傳動裝置、速比調(diào)節(jié)裝置、安全緩沖轉(zhuǎn)置和金屬帶組成。汽車的橫置發(fā)動機(jī)通過變速器殼內(nèi)的離合器與換向機(jī)構(gòu)，帶動金屬帶錐盤變速器、主減速器、差速器和半軸齒輪等，通過半軸帶動左右萬向節(jié)軸驅(qū)動前輪。車輛行駛時，當(dāng)主、被動工作帶輪的可動部分通過控制高壓油使其按需要做軸向移動時，改變了主、被動輪的工作半徑比，從而滿足了外界對汽車的要求。機(jī)械式CVT變速器的工作原理CVT系統(tǒng)主要由主動輪組、從動輪組、金屬傳動帶和液壓控制系統(tǒng)及電子控制系統(tǒng)等組成。主動輪組和從動輪組都由固定盤和可動盤組成，固定盤在軸上固定不動，而可動盤在液壓控制系統(tǒng)的控制下可以沿軸向移動?？蓜颖P與固定盤都是錐面結(jié)構(gòu)，他們各自的錐面共同形成V型槽與V型金屬傳動帶嚙合。發(fā)動機(jī)輸出動力首先傳遞到CVT的主動輪，然后通過V型金屬傳動帶傳遞到從動輪，最后經(jīng)減速器、差速器傳遞給汽車驅(qū)動輪。CVT變速是由液壓控制系統(tǒng)控制主動輪與從動輪的可動盤作軸向移動來改變主動輪、從動輪錐面與V型傳動帶嚙合的工作半徑，從而改變傳動比，從而實現(xiàn)了無級變速。汽車開始起步時，主動輪的工作半徑較小，變速器可以獲得較大的傳動比，變速器獲得較大的減速。隨著車速的增加，主動輪的工作半徑逐漸減小，從動輪的工作半徑相應(yīng)增大，CVT的傳動比下降，變速器輸出轉(zhuǎn)速升高，使得汽車能夠以更高的速度行駛。機(jī)械式CVT變速器的工作原理圖1-主動工作輪不動部分；2-主動工作輪可動部分；3-離合器；4-發(fā)動機(jī)飛輪；5-主動工作輪液壓控制缸；6-金屬帶；7-從動工作輪固定部分；8-中間減速器；9-主減速器與差速器；10-主動工作輪可動部分；11-從動工作輪液壓控制缸；12-液壓泵機(jī)械式CVT的關(guān)鍵部件(1)金屬傳動帶金屬帶式無級變速器的核心元件是金屬帶組件，由幾百片(現(xiàn)已達(dá)400多片)V形金屬片和兩組金屬環(huán)組成高柔性的金屬帶。每個金屬V形塊的厚度為1．4～2．2mm，在兩側(cè)工作輪擠壓力作用下推擠前進(jìn)來傳遞動力。兩側(cè)的金屬環(huán)由多層薄鋼帶、帶環(huán)疊合而成，在傳動中正確引導(dǎo)金屬元件的運(yùn)動。較薄的厚度對減少運(yùn)動噪聲十分重要。較多的元件與帶輪接觸，降低接觸面壓力，還可允許其表面偶爾出現(xiàn)一兩個損壞，有利于耐久性的提高。這種金屬帶的特點是使帶輪可以最小的卷繞半徑工作，速比范圍大，轉(zhuǎn)矩傳遞容高。機(jī)械式CVT的關(guān)鍵部件（2）工作輪主從動工作輪構(gòu)成變速機(jī)構(gòu)，主動工作輪由固定部分(固定錐盤)和可動部分(可動錐盤)組成，從動工作輪也是由固定部分和可動部分組成。主、從動工作輪的可動部分可做軸向移動；工作輪的固定部分和可動部分間形成V形槽，金屬帶在槽內(nèi)與它嚙合；工作面大多為直線錐面體，也有球面體、復(fù)合母線錐體。在控制系統(tǒng)的作用下，可動錐盤依靠鋼帶一滑道結(jié)構(gòu)做軸向運(yùn)動，可連續(xù)地改變傳動帶的工作半徑，從而實現(xiàn)無級變速傳動。無級變速器動力傳遞是由發(fā)動機(jī)飛輪經(jīng)離合器傳到主動工作輪、金屬帶和從動工作輪后再經(jīng)中間減速齒輪機(jī)構(gòu)和主減速器，最后傳遞給驅(qū)動輪。(3)液壓泵液壓泵為系統(tǒng)控制的液壓源，其類型有齒輪泵和葉片泵兩種。CVT的控制系統(tǒng)一般采用機(jī)械液壓式控制和電子液壓控制兩種類型的液壓泵。機(jī)械式CVT的關(guān)鍵部件工作輪的工作原理CVT系統(tǒng)控制(1)機(jī)械液壓控制系統(tǒng)機(jī)械液壓控制系統(tǒng)主要由油泵、主閥體、控制閥、離合器和制動器等組成。有的轎車無級變速器還裝有液力變矩器，例如日產(chǎn)天籟轎車。右圖所示為機(jī)械液壓控制系統(tǒng)工作原理示意圖。當(dāng)駕駛員踩下加速踏板，通過柔性鋼索1帶動換擋凸輪2轉(zhuǎn)動，控制速比控制閥3。由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的液壓泵8將壓力油輸送給主壓力控制閥9。主壓力控制閥9根據(jù)工作輪位置傳感器4的液壓信號，控制速比控制閥3中的壓力，從而控制主、從動工作輪可動部分的液壓缸中油液的壓力，以調(diào)節(jié)金屬帶與工作輪的工作半徑，實現(xiàn)無級自動變速。1-柔性鋼索；2-換擋凸輪；3-速比控制閥；4-工作輪位置傳感器；5-主動工作輪液壓缸；6-從動工作輪液壓缸；7-金屬帶；8-液壓泵；9-主壓力控制閥；10-加速踏板；11-節(jié)氣門CVT系統(tǒng)控制(2)電液控制系統(tǒng)目前CVT電液控制系統(tǒng)主要有單壓力回路和雙壓力回路兩種。其工作原理如左圖所示。系統(tǒng)中包括電磁離合器的控制和主從帶輪的傳動比控制。傳動比由發(fā)動機(jī)節(jié)氣門信號和主從帶輪轉(zhuǎn)速所決定。電子控制單元根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、節(jié)氣門開度和換擋控制信號等控制主從動帶輪上伺服液壓缸的壓力，主、從工作輪的可動部分軸向移動，改變金屬帶與工作輪間的工作半徑，從而實現(xiàn)無級變速。幾種無級自動變速器的典型應(yīng)用(1)CVT與電磁離合器組成無級變速傳動用磁粉式離合器與采用VDT鋼帶的CVT組合的無級變速傳動系統(tǒng)，簡稱為“ECVT”。磁粉式離合器是靠本身的電磁力來傳遞扭矩的。在離合器主、從動部分之間有密閉空間，內(nèi)放30～50的磁化鋼微粒(磁粉)，密閉空間外纏繞有線圈。通電后散狀磁粉在磁場中開始“凝固”，即磁粉在磁場中形成磁鏈，把從動轂與電磁鐵連在一起。通電電流越大，磁鏈數(shù)目越多，磁鏈強(qiáng)度也越高，則磁粉式離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力也越大。當(dāng)電流大到足以使磁粉離合器主、從動部分牢牢地接合在一起時，離合器便停止打滑。磁粉的粘結(jié)力特性與電流值成正比，所以對離合器的接合時間和力的控制，可通過發(fā)動機(jī)節(jié)氣門開度與車速兩個參數(shù)來控制線圈中電流的大小和通電時間的長短。幾種無級自動變速器的典型應(yīng)用電磁離合器與CVT組成的無級變速傳動機(jī)構(gòu)這種離合器結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)增長，主、從動部分不接觸，無磨損，而且電磁鐵與從動轂之間的間隙在工作中不發(fā)生變化，故無需調(diào)整間隙，且允許主、從動部分存在較長時間的滑磨。因此，它不僅很理想地解決了裝用CVT車輛的起步問題，而且與裝用液力耦合器的CVT車輛相比，可以防止變速時爬行和消除始終存在的滑轉(zhuǎn)損失；但它要求磁粉材料的化學(xué)物理性能穩(wěn)定。幾種無級自動變速器的典型應(yīng)用(2)雙狀態(tài)無級變速傳動液力耦合器、電磁離合器等僅解決起步平穩(wěn)問題，因其均不變更轉(zhuǎn)矩，所以并未擴(kuò)大CVT總傳動比范圍。但用液力變矩器組合，不僅能提供最佳起步性能，而且由于它的變矩作用擴(kuò)大了總傳動比的變化范圍，降低了CVT自身的變化范圍，從而使CVT傳動易于使發(fā)動機(jī)調(diào)節(jié)到處于最佳燃油經(jīng)濟(jì)性的區(qū)域內(nèi)工作。德國ZF公司于1991年開發(fā)出適用于轎車的無級變速傳動裝置。它是CVT與綜合式液力變矩器(即帶鎖止離合器的液力變矩器)組成的組合式無級變速傳動系統(tǒng)。其動力傳動路線是：發(fā)動機(jī)動力經(jīng)液力變矩器2(或鎖止離合器1)、行星齒輪機(jī)構(gòu)5，再經(jīng)CVT7、減速齒輪8、最后傳給差速器9、半軸10和驅(qū)動輪。所謂雙狀態(tài)是指當(dāng)起步和低速時液力變矩器工作；當(dāng)速度增加至變矩器耦合點工況時，轉(zhuǎn)換到CVT傳動，此時變矩器轉(zhuǎn)換成鎖止離合器鎖止工況下工作。這種先為液力無級變速，后轉(zhuǎn)為“純機(jī)械無級變速(CVT)”的組合，稱為雙狀態(tài)無級變速傳動。幾種無級自動變速器的典型應(yīng)用CVT與液力變矩器組成的無級變速傳動1-鎖止離合器；2-液力變矩器；3-液壓泵；4-前進(jìn)擋離合器；5-行星齒輪機(jī)構(gòu)；6-倒擋離合器；7-金屬帶無級變速器；8-減速齒輪；9-差速器；10-半軸幾種無級自動變速器的典型應(yīng)用雙狀態(tài)無級變速傳動系統(tǒng)示意圖1-發(fā)動機(jī)；2-扭轉(zhuǎn)減振器；3-液力變矩器；4-轉(zhuǎn)換離合器；5-工作輪；6、9-內(nèi)、外側(cè)萬向節(jié)；7-單向離合器；8-差速器；10-傳動鏈；F-前進(jìn)擋離合器；R-倒擋離合器液力變矩器的功率通過傳動鏈10傳至差速器8，CVT無級變速傳動與其平行布置。這種組合在傳動比7:1范圍內(nèi)可提高30％的效率，故即使在公路上行駛?cè)钥商岣呷加?％～8％的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)加速行駛接近變矩器耦合點工況時，轉(zhuǎn)換離合器4開始工作，CVT、開始工作。傳遞變矩器動力的傳動鏈10的傳動比基本上與CVT鋼帶傳動的低擋傳動比相同，故當(dāng)液力變矩器傳動轉(zhuǎn)換為CVT傳動時，車輛在重載、大節(jié)氣門開度下工作，轉(zhuǎn)換離合器基本上能與CVT的工作輪同步轉(zhuǎn)換。因此，從液力變矩器換入純機(jī)械無級變速非常平順?；铨X式無級變速器在機(jī)械傳動領(lǐng)域，攻率和效率是兩個最主要的指標(biāo)，現(xiàn)有汽車變速領(lǐng)域認(rèn)為，只有齒輪傳動才能使功率和效率達(dá)到最高，但純粹的齒輪傳動是不可能實現(xiàn)無級變速的?；铨X嚙合這項全新理論的提出，突破了傳統(tǒng)CVT的功率極限，活齒無級變速器巧妙地將齒輪傳動進(jìn)行“活齒微積分”實現(xiàn)了活齒無級嚙合傳動，于是，活齒無級變速器就擁有了齒輪傳動和現(xiàn)有金屬帶無級變速傳動的全部優(yōu)點。目前，樣機(jī)測試扭矩已超800Nm，超出國際指標(biāo)近三倍。這種活齒無級變速器的結(jié)構(gòu)非常簡單，制造成本低?；铨X無級變速器的動力傳動仍然依賴鋼帶和帶輪，但是此帶輪是帶有活動齒帶輪，鋼帶則是帶有活齒的鋼帶?？梢钥闯墒蔷哂谢顒映值凝X輪和齒條系統(tǒng)?；铨X式無級變速器活動齒輪由調(diào)位圈調(diào)整成圓周的形式，調(diào)位圈要使用韌性和強(qiáng)度和高的材料制成?；铨X無級變速器的關(guān)鍵設(shè)計在于活齒的鋼帶?；顒育X條、定位鍵可以在內(nèi)鋼帶上套動，內(nèi)鋼帶起限制并使其繞活動齒輪嚙合運(yùn)動的作用，外剛帶則是貫穿各個活動齒條，起各條齒分力收集，保持結(jié)構(gòu)的作用。定位鍵的第一個主要作用是連接各調(diào)位鋼片彈簧；第二個主要作用是保證各活動齒條的最小齒距，確保活動條齒與活動輪齒的嚙合?；铨X式無級變速器活齒無級變速器的變速原理為活動齒輪通過兩端的凸臺受帶輪的凹形導(dǎo)軌控制改變各齒輪單元構(gòu)成的虛擬齒輪圓的半徑大小，活動條齒則在鋼片彈簧的作用下與活動齒輪單元的三聯(lián)齒嚙合，不嚙合的部分也由鋼片彈簧自動調(diào)整齒距，所有活動條齒可以在鋼帶上作細(xì)微套動。所有活動條齒和鋼帶之間的摩擦系數(shù)要取值適當(dāng)，否則鋼片彈簧不能起調(diào)整作用或活動條齒繞鋼帶空轉(zhuǎn)。又因為嚙合的三聯(lián)齒部分受到鋼帶的束縛力，摩擦力會自動增大，而不嚙合的部分則可以由鋼片彈簧自動均勻調(diào)整，所以在活動齒輪單元組成的虛擬齒輪圓半徑發(fā)生變化后，不嚙合的活動條齒的齒距會自動調(diào)整，嚙合活動齒在鋼帶壓力下產(chǎn)生足夠有益摩擦力將動力在鋼帶與帶輪之間工作，開始穩(wěn)定傳輸動力。這種將摩擦按要求分配的設(shè)計將能承受更大的扭矩也將擁有更高的工作效率?；铨X式無級變速器活齒式無級變速器活齒無級變速器變速原理示意圖2.2雙質(zhì)量飛輪雙質(zhì)量飛輪雙質(zhì)量飛輪是當(dāng)前汽車上隔振減振效果最好的裝置。因此20世紀(jì)90年代以來在歐洲得到廣泛推廣，已從高級乘用車推廣到中級乘用車，這與歐洲人喜歡手動擋和柴油車有很大關(guān)系。眾所周知，柴油機(jī)的振動比汽油機(jī)大，為了使柴油機(jī)減少振動，提高乘坐的舒適性，現(xiàn)在歐洲許多柴油乘用車都采用了雙質(zhì)量飛輪，使得柴油機(jī)乘用車的舒適性可與汽油機(jī)乘用車媲美。雙質(zhì)量飛輪的結(jié)構(gòu)雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器的基本結(jié)構(gòu)有三部分：第一質(zhì)量(第一飛輪)，第二質(zhì)量(第二飛輪)和兩質(zhì)量之間的減振器。兩種扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)比較示意圖1-第一飛輪；2-減振器；3-第二飛輪雙質(zhì)量飛輪的減振原理雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器的實質(zhì)在于：一方面由彈簧扭轉(zhuǎn)減振系統(tǒng)，來吸收發(fā)動機(jī)輸出扭矩中所包含的變動扭矩成分，將平均化的扭矩傳遞給變速器，衰減扭轉(zhuǎn)與振動有關(guān)的振動和噪聲；另一方面，通過將飛輪分成不同質(zhì)量的兩塊，使整個動力傳動系統(tǒng)的固有頻率大大降低，從而使發(fā)動機(jī)的工作轉(zhuǎn)速范圍避開共振區(qū)。與采用整體型飛輪相比，采用雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器對降低動力傳動系的扭轉(zhuǎn)振動有著十分顯著的效果。通過對雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器的扭轉(zhuǎn)特性進(jìn)行最佳的選擇和優(yōu)化，確定其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)性能數(shù)，可以使發(fā)生扭轉(zhuǎn)共振現(xiàn)象時的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降到實際使用的工作轉(zhuǎn)速范圍以下，也即是發(fā)動機(jī)怠速轉(zhuǎn)速范圍以下，從而確保雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器對發(fā)動機(jī)的變動扭矩的激勵達(dá)到較理想的吸收能力。雙質(zhì)量飛輪扭振減振器的優(yōu)點(1)可以降低發(fā)動機(jī)—變速器振動系統(tǒng)的固有頻率

，以避免發(fā)動機(jī)處于怠速時發(fā)生共振。(2)可以加大減振彈簧的安裝半徑，降低減振彈簧剛度K并容許增大轉(zhuǎn)角

。(3)由于雙質(zhì)量飛輪扭轉(zhuǎn)減振器的減振效果較好，因此在變速器中可以采用黏度較低的SAE80號齒輪油而不致產(chǎn)生齒輪沖擊噪聲，并可改善冬季的換擋過程。(4)由于采用雙質(zhì)量飛輪后，空間變大，限制和約束減少，所以我們可以嘗試著使用其他形式的彈性和阻尼，如液力阻尼、橡膠彈簧等，以期達(dá)到最佳減振效果。(5)改善傳動系的布置，延長傳動系零部件壽命。雙質(zhì)量飛輪扭振減振器的缺點(1)結(jié)構(gòu)較離合器從動盤式復(fù)雜，加工制造困難且成本高。(2)減振彈簧分布半徑增大，在發(fā)動機(jī)高速轉(zhuǎn)動下，彈簧徑向的離心力和切向的變形量增加，使彈簧的磨損加劇。主要原因如下：(1)由于飛輪上靠近中心的位置用于安裝與曲軸法蘭盤連接的螺栓和支撐第二質(zhì)量的軸承了，因此減振器彈簧在徑向上向外移動了一定距離，使分布半徑變大，因而，在同樣的轉(zhuǎn)速下意味著彈簧要承受更大的離心力。(2)在同樣的轉(zhuǎn)速下，由于半徑增大，彈簧在切向上的運(yùn)動量也會加大，這也會加大彈簧的磨損速度。(3)為了適應(yīng)雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器的功能要求，雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器要吸收更大的轉(zhuǎn)速波動，這也會導(dǎo)致彈簧運(yùn)動量加大而加速彈簧的磨損。雙質(zhì)量飛輪的分類目前，雙質(zhì)量飛輪的結(jié)構(gòu)有很多種，但是不論結(jié)構(gòu)如何，雙質(zhì)量飛輪都是由第一質(zhì)量、第二質(zhì)量和扭轉(zhuǎn)減振器等三部分組成的。第一質(zhì)量與發(fā)動機(jī)曲軸輸出法蘭盤相連接，第二質(zhì)量通過一個軸承安裝在第一質(zhì)量上，第二質(zhì)量上又安裝有離合器殼等。第一質(zhì)量和第二質(zhì)量之間設(shè)置了彈性機(jī)構(gòu)和阻尼機(jī)構(gòu)，通過彈性機(jī)構(gòu)傳動實現(xiàn)二者相對轉(zhuǎn)動并傳遞扭矩。雙質(zhì)量飛輪的種類主要包括：(1)就雙質(zhì)量飛輪采用的彈性元件而言，有螺旋彈簧式和橡膠彈簧式兩種，螺旋彈簧式又可根據(jù)彈簧的布置分為徑向彈簧式和周向彈簧式，其中周向彈簧式又有長曲線彈簧式和短輕直彈簧式之分。(2)就雙質(zhì)量飛輪采用的摩擦阻尼類型而言，有干摩擦阻尼式、粘性摩擦阻尼式和空氣阻尼式。(3)就雙質(zhì)量飛輪采用的軸承類型而言，有滾動軸承式、滑動軸承式和推力軸承式。雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點這種雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器在飛輪第一質(zhì)量和減振器之間形成一個封閉的隔腔，在隔腔內(nèi)布置長弧形螺旋彈簧，并采用內(nèi)、外組合式彈簧或長、短彈簧分層布置等多種設(shè)計方案，從而實現(xiàn)彈性分級。同時，在隔腔內(nèi)充滿了油脂，由于油脂在對運(yùn)動起阻尼作用的同時也能潤滑彈簧，此時彈簧的磨損成為次要問題，因而可以加長彈簧長度，增加其有效壓縮量，進(jìn)而使飛輪兩質(zhì)量間有較大的相對扭轉(zhuǎn)角(一般可達(dá)20°～30°)，最高可達(dá)45°。由于其扭轉(zhuǎn)剛度小，共振頻率低，因而控制扭振和噪聲的能力增強(qiáng)，是一種具有代表性的雙質(zhì)量飛輪。采用長螺旋彈簧的雙質(zhì)量飛輪(DoubleMassFlywheel-CircumferentialSpring，DMF-CS)雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點DMF-CSS扭振減振器采用直螺旋彈簧作為彈性元件，通過選擇彈簧的線性剛度、彈簧帽與滑塊或滑塊之間的初始距離等實現(xiàn)多級非線性彈性特性。由于在雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器中，減振彈簧分布的半徑較大，所受的離心力大，在與傳統(tǒng)從動盤式扭振減振器減振彈簧分布角相同的情況下，其彈簧的長度增加，因此彈簧易發(fā)生徑向變形，導(dǎo)致彈簧與窗口接觸，加劇彈簧的磨損。為了解決這個問題，選擇較輕的彈簧，使其離心力減小，同時又因其較短，徑向彎曲和周向變形也小，因而較好地解決了彈簧的壽命問題。同時，彈簧帽和滑塊大大降低了彈簧的磨損程度，也減小了彈性機(jī)構(gòu)在制造、裝配等環(huán)節(jié)的難度。為了保證傳遞足夠大的轉(zhuǎn)矩，通常由多組彈簧共同工作。采用短輕直彈簧的雙質(zhì)量飛輪(DoubleMassFlywheel-CircumferentialShortSpring，DMF-CSS)雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點為了使減振器在各種不同工況下均能很好地工作，常將彈簧分組，各組彈簧的剛度不一樣，起作用的時間不一樣，從而獲得良好的非線性特性。帶怠速減振級的減振器就是將先起作用的一組彈簧剛度設(shè)計得很低，專門用于減緩怠速時的噪聲。帶怠速減振級的DMF-CSS采用短輕直彈簧的雙質(zhì)量飛輪按其與摩擦阻尼元件的連接方式還可以分為串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種，前者的實際使用效果更好些，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計和布置較困難。為了更好地發(fā)揮減振性能，人們還采用了行星齒輪機(jī)構(gòu)。雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點帶行星齒輪機(jī)構(gòu)的DMF-CSS徑向雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器的結(jié)構(gòu)特點是其減振彈簧為直彈簧，并分組安裝在由減振器側(cè)板、從動板組成的沿飛輪徑向的彈簧室中，側(cè)板和從動板通過兩個傳動銷分別與飛輪的第一質(zhì)量和第二質(zhì)量相連。當(dāng)減振器不承受轉(zhuǎn)矩時，彈性機(jī)構(gòu)組件處于沿飛輪徑向的初始位置；當(dāng)其受到轉(zhuǎn)矩作用時，第一飛輪、第二飛輪之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)角，而減振彈簧只產(chǎn)生簡單的軸向壓縮變形。這樣布置彈簧可使減振器具有非常理想的光滑漸硬的非線性彈性特性，其扭轉(zhuǎn)剛度隨著傳遞扭矩的增加而逐漸增大。雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點徑向雙質(zhì)量飛輪(DoubleMassFlywheel-RadialSpring，DMF-RS)采用橡膠彈簧的雙質(zhì)量飛輪如右圖所示，減振器用橡膠彈簧代替了前一方案中鋼絲螺旋彈簧，這樣就不存在前述的彈簧磨損問題，同時由于橡膠的非線性彈性特性和較高的內(nèi)阻尼，使得減振器的彈性特性更為合理，同時還簡化了結(jié)構(gòu)。這種減振器的主要缺點是：橡膠彈簧容易老化；長時間工作后橡膠發(fā)熱，會使其阻尼下降。雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點橡膠彈簧雙質(zhì)量飛輪大多數(shù)雙質(zhì)量飛輪采用的都是干摩擦阻尼或粘性阻尼，這兩種阻尼都很好實現(xiàn)。粘性阻尼一般都是將彈簧艙密封，并在里面注滿粘性材料來實現(xiàn)的。干摩擦阻尼一般是在兩個飛輪之間添加摩擦材料來實現(xiàn)的。除此之外，還有一種概念，就是采用空氣阻尼來實現(xiàn)減振?？諝庾枘犭p質(zhì)量飛輪通常是由三組行駛級彈簧和三組怠速級彈簧交叉布置。其中每組怠速級彈簧由兩個端頭，中間柱狀像膠塊及兩個彈簧組成，端頭與柱狀橡膠塊形成封閉腔室，傳遞轉(zhuǎn)矩時封閉室受壓，空氣經(jīng)端頭中間的排氣孔排出，起到阻尼的作用。雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點采用空氣阻尼的DMF絕大部分雙質(zhì)量飛輪都使用滾動軸承，但也有一些使用滑動軸承和推力軸承的。采用滑動軸承的雙質(zhì)量飛輪結(jié)構(gòu)的飛輪減振器其兩個飛輪之間采用滑動軸承連接，使得彈簧的布置空間變大，但加工和制造相對困難一些。采用推力軸承的雙質(zhì)量飛輪結(jié)構(gòu)的飛輪減振器結(jié)構(gòu)更為簡單，加工和制造也更為方便。雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點采用滑動軸承的DMF采用推力軸承的DMF液力雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器是在上個世紀(jì)80年代末、90年代初期出現(xiàn)的一種新型雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器，它從根本上擺脫了傳統(tǒng)離合器從動盤式扭振減振器設(shè)計思想的束縛，為扭振減振器的設(shè)計開辟了一個新思路。液力雙質(zhì)量飛輪的基本原理是：油路連接飛輪的第一質(zhì)量和第二質(zhì)量，液壓泵驅(qū)動油液傳遞動力，在不同的工況下，不同的閥體處于不同的工作狀態(tài)，從而控制阻尼的大小，利用減振彈簧室來平滑轉(zhuǎn)矩波動，并由彈簧室的大小來控制其極限轉(zhuǎn)角。這種形式的雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)緊湊，但加工制造成本較高，其控制系統(tǒng)也較復(fù)雜。雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點液力雙質(zhì)量飛輪近年來，有人開始研究采用離心擺來消除發(fā)動機(jī)的振動。這種結(jié)構(gòu)的雙質(zhì)量飛輪有兩種實現(xiàn)方案：一種是將離心擺安裝在第一飛輪上，另一種是將離心擺安裝在第二飛輪上。離心擺安裝在第一飛輪上時，它可同時對作用在附件上的激勵起到減振作用，第一飛輪密封艙內(nèi)的潤滑材料也可以對它起到潤滑作用，但所需的離心擺的質(zhì)量很大，大約為3～5kg。離心擺安裝在第二飛輪上時，不能對作用在附件上的激勵起作用，但卻可將離心擺的質(zhì)量降低到約1kg。擺式雙質(zhì)量飛輪雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點2.3汽車雙離合器變速器技術(shù)雙離合器變速器的結(jié)構(gòu)雙離合器變速器使用兩個離合器，但沒有離合器踏板。最新的電子系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)控制著離合器，正如標(biāo)準(zhǔn)的自動變速器中的一樣。在雙離合器變速器中，離合器是獨(dú)立工作的。一個離合器控制了奇數(shù)檔位(如：1檔、3檔、5檔和倒檔)，而另一個離合器控制了偶數(shù)檔位(如：2檔、4檔和6檔)。使用了這個布局，由于變速器控制器根據(jù)速度變化，提前嚙合了下一個順序檔位，因此換檔時將沒有動力中斷。雙離合器變速器主要由雙離合器、機(jī)械部分變速器、自動換檔機(jī)構(gòu)、電子控制液壓控制系統(tǒng)組成。其中最具創(chuàng)意的核心部分是雙離合器和機(jī)械部分變速器中的兩軸式的輸入軸。這個精巧的兩軸式結(jié)構(gòu)分開了奇數(shù)檔和偶數(shù)檔。不象傳統(tǒng)的手動變速器將所有檔位集中在一根輸入軸上，雙離合器變速器將奇數(shù)檔和偶數(shù)檔分布在兩根輸入軸上。外部輸入軸被挖空，給內(nèi)部輸入軸留出嵌入的空間。以6檔變速器為例，內(nèi)部輸入軸上安裝了1檔、3檔、5檔和倒檔的齒輪，外部輸入軸上安裝了2檔、4檔和6檔的齒輪。這使得快速換檔成為可能，維持了換檔時的動力傳遞。雙離合器變速器的結(jié)構(gòu)雙離合器自動變速器結(jié)構(gòu)簡圖目前已上市的雙離合器變速器使用了濕式多片式的離合器。濕式離合器就是將離合器零部件浸入潤滑油中以減少摩擦和限制熱量的產(chǎn)生。一些制造商正開發(fā)使用干式離合器的雙離合器變速器，干式離合器通常跟手動變速器相關(guān)，但目前所有裝備雙離合器變速器的量產(chǎn)車均使用濕式離合器。雙離合器變速器的結(jié)構(gòu)濕式離合器結(jié)構(gòu)圖雙離合器變速器的工作過程濕式多片式離合器是利用液壓壓力來驅(qū)動齒輪。當(dāng)離合器結(jié)合時，離合器活塞內(nèi)的液壓使一組螺旋彈簧零件受力，這將驅(qū)使一組離合器盤和摩擦盤壓在固定的壓力盤上，油壓的建立是由變速器控制器指令電磁閥來控制的。摩擦片內(nèi)緣處有內(nèi)花鍵齒，以便與離合器鼓上的外花鍵相嚙合。離合器鼓與齒輪組相連，這樣就可以接受傳遞過來的力。為分離離合器，離合器活塞中的液壓就會降低，在彈簧的作用下，離合器就會分開。雙離合器變速器的工作過程雙離合器式自動變速器工作原理1、換檔工作過程如左圖所示，為一個雙離合器式自動變速器的工作原理圖，它為了實現(xiàn)動力換檔，將檔位按奇數(shù)檔(1、3、5檔)與偶數(shù)檔(2、4檔)分開配置，分別與兩個濕式離合器相連。其1、3、5檔與離合器C1聯(lián)結(jié)在一起，而2、4檔聯(lián)結(jié)在離合器C2上。離合器C1的輸出軸為一個實心軸，而離合器C2的輸出軸是套在C1輸出軸外面的一個空心軸，兩個輸出軸是同心的。雙離合器自動變速器的工作原理圖在車輛處于停車狀態(tài)時，兩個離合器都是常開式的，即在平時兩個離合器均處于分離狀態(tài)，不傳遞動力。當(dāng)車輛起步時，因C1分離，自動換檔機(jī)構(gòu)將檔位切換為I檔，然后離合器C1接合，車輛開始起步運(yùn)行，這時的控制過程與電控機(jī)械式自動變速器類似。車輛換入I檔運(yùn)行后，因為此時離合器C2處于分離狀態(tài)，不傳遞動力，當(dāng)車輛加速，達(dá)到接近II檔的換檔點時，自動換檔機(jī)構(gòu)可以將檔位提前換入II檔，離合器C1開始分離，同時離合器C2開始接合，兩個離合器交替切換，直到離合器C1完全分離，離合器C2完全接合，整個換檔過程結(jié)束，與目前的AT自動變速器相同。車輛進(jìn)入II檔運(yùn)行后，車輛自動變速器電控單元可以根據(jù)相關(guān)傳感器信號知道車輛當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而判斷車輛即將進(jìn)入運(yùn)行的檔位，如果車輛加速，則下一個檔位為III檔，如果車輛減速，則下一個檔位為I檔。而I檔和III檔均聯(lián)接在離合器C1上，因為該離合器處于分離狀態(tài)，不傳遞動力，故可以指令自動換檔機(jī)構(gòu)十分方便的預(yù)先換入即將進(jìn)入工作的檔位，當(dāng)車輛運(yùn)行達(dá)到換檔點時，只需要將正在工作的離合器C2分離，同時將另一個離合器C1接合，配合好兩個離合器的切換時序，整個換檔動作全部完成。雙離合器式自動變速器工作原理2、離合器切換控制在換檔過程中，發(fā)動機(jī)的動力始終不斷的被傳遞到車輪，所以這樣完成的換檔過程為動力換檔。但是在兩個離合器切換過程中，與AT自動變速器一樣，必然存在工作重疊的部分。如何控制好C1與C2的配合時序，是雙離合器控制策略中最重要的問題之一，在這方面，我們經(jīng)過摸索，已經(jīng)總結(jié)出了成熟的控制規(guī)律。如果兩個離合器重疊量過大，則會出現(xiàn)雙鎖死的情況，會產(chǎn)生破壞作用；如果兩個離合器重疊量過少，則仍會出現(xiàn)少量動力切換中斷的情況。所以，需要對兩個離合器的工作進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)。雙離合器式自動變速器工作原理雙離合器工作切換過程雙離合器式自動變速器工作原理雙離合器式自動變速器控制系統(tǒng)框圖典型的雙離合器變速器目前唯一量產(chǎn)的雙離合器變速器是德國大眾的DSG(DirectShiftGearbox)變速器。下面以DSG變速器為例，簡單介紹雙離合器變速器的工作過程。在1檔起步行駛時，動力傳遞路線如下圖中直線和箭頭所示，外部離合器接合，通過內(nèi)部輸入軸到1檔齒輪，再輸出到差速器。同時，圖中虛線和箭頭所示的路線是2檔時的動力傳輸路線，由于離合器2是分離的，這條路線實際上還沒有動力在傳輸，是預(yù)先選好檔位，為接下來的升檔做準(zhǔn)備的。當(dāng)變速器進(jìn)入2檔后，退出1檔，同時3檔預(yù)先結(jié)合。所以在DSG變速器的工作過程中總是有2個檔位是結(jié)合的，一個正在工作，另一個則為下一步做好準(zhǔn)備。DSG變速器在降檔時，同樣有2個檔位是結(jié)合的，如果6檔正在工作，則5檔作為預(yù)選檔位而結(jié)合。DSG變速器的升檔或降檔是由變速器控制器(TCU)進(jìn)行判斷的，踩油門踏板時，變速器控制器判定為升檔過程，作好升檔準(zhǔn)備；踩制動踏板時，變速器控制器判定為降檔過程，作好降檔準(zhǔn)備。一般變速器升檔總是一檔一檔地進(jìn)行的，而降檔經(jīng)常會跳躍地降檔，DSG變速器在手動控制模式下也可以進(jìn)行跳躍降檔，例如，從6檔降到3檔，連續(xù)按3下降檔按鈕，變速器就會從6檔直接降到3檔，但是如果從6檔降到2檔時，變速器會降到5檔，在從5檔直接降到2檔。在跳躍降檔時，如果起始檔位和最終檔位屬于同一個離合器控制的，則會通過另一離合器控制的檔位轉(zhuǎn)換一下，如果起始檔位和最終檔位不屬于同一個離合器控制的，則可以直接跳躍降至所定檔位。典型的雙離合器變速器DSG變速器各檔位動力傳遞路線DSG變速器各檔位動力傳遞路線DSG變速器各檔位動力傳遞路線2.4驅(qū)動防滑系統(tǒng)防滑控制系統(tǒng)主要包括制動防滑系統(tǒng)和驅(qū)動防滑系統(tǒng)兩種。前者的功能是防止汽車在制動過程中車輪被抱死滑移，使汽車的制動力達(dá)到最大，縮短車輛的制動距離，并且能提高汽車在制動過程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力，被稱為制動防抱死系統(tǒng)(AntilockBrakeSystem，ABS)；但是當(dāng)汽車在驅(qū)動過程(如起步、轉(zhuǎn)彎、加速等過程)中，ABS系統(tǒng)不能防止車輪的滑轉(zhuǎn)，因此針對這個要求又出現(xiàn)了防止驅(qū)動車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動防滑系統(tǒng)(AccelerationSlipRegulation，ASR，也稱為TRC)。由于驅(qū)動防滑系統(tǒng)是通過調(diào)節(jié)驅(qū)動車輪的驅(qū)動力來實現(xiàn)工作的，故它也常被稱為牽引力控制系統(tǒng)(TractionControlSystem，TCS)。驅(qū)動防滑系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)在硬質(zhì)路面上，車輪與路面之間的附著力就是車輪與路面之間的摩擦力。由摩擦定律可推知，車輪與地面之間的附著力取決于車輪的垂直載荷與附著系數(shù)。即：

Fδ=G·φ

實際在汽車行駛過程中，車輪與地面之間的垂直載荷和附著系數(shù)都會隨著很多因素的變化而變化，所以，車輪與地面之間的附著力也是變化的。假設(shè)忽略車輪垂直載荷的變化，那么，附著力就只取決于車輪與地面之間的附著系數(shù)，而附著系數(shù)主要取決于道路狀況(道路種類、干濕程度等)、車輪狀況(車輪的類型、氣壓、新舊程度等)以及車輪相對于路面的運(yùn)動狀態(tài)。而要設(shè)法對驅(qū)動輪進(jìn)行控制，道路狀況與車輪狀況是不能隨時改變的，因此只有從車輪相對于地面的運(yùn)動狀態(tài)角度進(jìn)行考慮。實際車輪附著力受很多因素影響，它是一個隨機(jī)的變量。因此，為了控制車輪的滑動率，就要對作用于車輪上的力矩進(jìn)行實時的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，即要求防滑控制系統(tǒng)具有足夠快的反應(yīng)速度和足夠高的調(diào)節(jié)精度，否則，就難以將車輪的滑動率控制在最理想的范圍內(nèi)。驅(qū)動防滑系統(tǒng)的控制方式1、調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)扭矩發(fā)動機(jī)輸出力矩調(diào)節(jié)主要有三種方式：點火參數(shù)的調(diào)節(jié)、燃油供給調(diào)節(jié)和油門位置調(diào)節(jié)。對于汽油機(jī)，控制方法主要有：燃油供給控制；點火正時控制；節(jié)氣門開度控制(化油器式)或噴油量控制(燃油直接噴射式)。2、驅(qū)動輪制動調(diào)節(jié)當(dāng)驅(qū)動車輪出現(xiàn)打滑時，直接向該輪上施加制動力矩，使車輪轉(zhuǎn)速降至最佳的滑轉(zhuǎn)率范圍內(nèi)。由于制動壓力直接施加到打滑的車輪上，因此，這種方法的響應(yīng)時間是最短的。驅(qū)動防滑系統(tǒng)的控制方式3、差速器鎖止控制普通的開式差速器左右輪輸出相同的扭矩，在路面兩側(cè)附著系數(shù)相差很大時，高μ一側(cè)驅(qū)動輪的驅(qū)動力得不到充分發(fā)揮，限制了車輛的牽引性。鎖定差速器和粘性耦合差速器雖然提高了車輛的牽引性，但損害了車輛的穩(wěn)定性。防滑差速器可以根據(jù)路面條件在一定程度上鎖止，使左右驅(qū)動輪的輸出扭矩根據(jù)鎖定比和路面情況而不同。該控制方式只適合于后輪驅(qū)動車，較驅(qū)動輪制動力矩控制成本要高。驅(qū)動防滑系統(tǒng)的控制方式4、離合器或變速器控制離合器控制是指當(dāng)發(fā)現(xiàn)汽車驅(qū)動輪發(fā)生過度滑轉(zhuǎn)時，減弱離合器的結(jié)合程度，使離合器主、從動盤出現(xiàn)部分相對滑轉(zhuǎn)，從而減小傳遞到半軸的發(fā)動機(jī)輸出扭矩；變速器控制是通過改變傳動比來改變傳遞到驅(qū)動輪的驅(qū)動扭矩，以減小驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)程度的一種驅(qū)動防滑控制。由于離合器和變速器控制響應(yīng)較慢，變化突然，所以一般不作為單獨(dú)的控制方式，而且由于壓力和磨損等問題，使其應(yīng)用也受到很大限制。5、采用電控懸架實現(xiàn)車輪載荷分配在各驅(qū)動車輪的附著條件不一致時，可以通過電控懸架的主動調(diào)整使載荷較多地分配在附著條件較好的驅(qū)動車輪上，使各驅(qū)動車輪附著力的總和有所增大，從而有利于增大汽車的牽引力，提高汽車的起步加速性能；也可以通過懸架的主動調(diào)整使載荷較多的分配在附著條件較差的驅(qū)動輪上，使各驅(qū)動車輪的附著力差異減小，從而有利于各驅(qū)動車輪之間牽引力的平衡，提高汽車的行駛方向穩(wěn)定性。目前，在ASR領(lǐng)域中電控懸架參與控制技術(shù)還處在理論探索階段，而且這項技術(shù)較為復(fù)雜，成本較高，在ASR系統(tǒng)中很少采用。驅(qū)動防滑系統(tǒng)的控制方式不同控制方式的ARS性能對比控制方式驅(qū)動性操縱性穩(wěn)定性舒適性積極性節(jié)氣門開度調(diào)節(jié)----+++點火參數(shù)及燃油供給調(diào)節(jié)0++-++驅(qū)動輪制動力矩調(diào)節(jié)(快)++-----驅(qū)動輪制動力矩調(diào)節(jié)(慢)+0000差速器鎖止控制++++--離合器或變速器控制+++---節(jié)氣門開度+制動力矩控制(快)+++++++-節(jié)氣門開度+制動力矩控制(慢)+00+-點火參數(shù)+制動力矩控制++++++-節(jié)氣門開度+差速器鎖止控制+++++--點火參數(shù)+差速器鎖止控制+++++-注：“--”表示很差，“-”表示較差，“0”表示基本無影響，“+”表示較好，“++”表示很好防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的特點不同車上的ASR系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)有所差別，但它們都具有以下特點：(1)ASR系統(tǒng)是否進(jìn)入工作狀態(tài)可以由駕駛員通過操縱ASR選擇開關(guān)進(jìn)行控制。當(dāng)ASR系統(tǒng)工作時，ASR系統(tǒng)工作指示燈就會自動點亮；如果關(guān)閉ASR系統(tǒng)，則ASR關(guān)閉指示燈就會自動點亮。(2)當(dāng)ASR系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)時，副節(jié)氣門就會自動處于打開狀態(tài)；ASR系統(tǒng)的制動壓力調(diào)節(jié)器不會影響車輛制動系統(tǒng)的正常工作。(3)當(dāng)ASR系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，若駕駛員踏下制動踏板，則ASR系統(tǒng)就會自動退出工作狀態(tài)，而不會影響車輛的正常制動過程。(4)ASR系統(tǒng)的工作是有速度條件的，當(dāng)車速超過某一值(一般為120km/h或80km/h)后，ASR系統(tǒng)就會自動退出工作狀態(tài)。(5)ASR系統(tǒng)在其工作范圍內(nèi)具有不同的優(yōu)先選擇性，當(dāng)車速較低時，以提高牽引力為優(yōu)先選擇，此時，對兩驅(qū)動輪所加的制動力矩可以不一樣，即對兩后制動輪缸進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)。當(dāng)車速較高時，以提高行駛的方向穩(wěn)定性作為優(yōu)先選擇，此時，對兩驅(qū)動車輪所加的制動力矩是相同的，即對兩后制動輪缸進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)節(jié)。(6)ASR系統(tǒng)具有故障自診斷功能，當(dāng)ASR系統(tǒng)發(fā)生故障時，它將會自動關(guān)閉，同時向駕駛員發(fā)出警告信號。防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)(ASR)的結(jié)構(gòu)特點ASR和ABS都是由液壓控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)組成，并組合在一起。該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)ABS功能，而且能夠?qū)崿F(xiàn)ASR功能。1-右前車輪轉(zhuǎn)速傳感器；2-比例閥和差壓閥；3-制動主缸；4-ASR制動壓力調(diào)節(jié)器；5-右后車輪轉(zhuǎn)速傳感器；6-左后車輪轉(zhuǎn)速傳感器；7-發(fā)動機(jī)/變速器電子控制單元(ESU)；8-ABS/ASR電子控制單元(ECU)；9-ASR關(guān)閉指示燈；10-ASR工作指示燈；11-ASR選擇開關(guān)；12-左前車輪轉(zhuǎn)速傳感器；13-主節(jié)氣門開度傳感器；14-副節(jié)氣門開度傳感器；15-副節(jié)氣門驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)；16-ABS制動壓力調(diào)節(jié)器豐田ABS/ASR系統(tǒng)在控制驅(qū)動輪的制動力時，將ASR與ABS結(jié)合在—起是控制驅(qū)動輪制動力的最佳方案。這是因為對于前驅(qū)動汽車，考慮到舒適性和操縱穩(wěn)定性，對ASR和ABS制動壓力的建立速度有不同要求。一般說來，ASR制動壓力的建立速度比ABS制動壓力的建立速度要慢。驅(qū)動輪的制動力可直接使用ABS的液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制，只需在ABS的液壓控制系統(tǒng)中增設(shè)一