课  时  授  课  计  划          编号：6
授课日期
授课时数
授课班级
2
课  题                    第四章汽车与科技
任务1 发动机、底盘与科技
教学目的          掌握汽车发动机、底盘等新技术及科技
教学重点          汽车发动机、底盘等新技术及科技
教学难点          汽车发动机、底盘等新技术及科技
课堂类型及教学方法      讲授课
                        讲授法、演示法
教具、挂图              多媒体
教学过程      如下
教研室主任签字：        　年  月  日      任课教师：手动挡汽车驾驶技术
                  　
组织教学
引入课题
讲授新课
教师讲解
提问
举例
图片展示
图片展示
播放视频
图片展示
课题小结
考勤
    复习旧课
   
任务1 发动机、底盘与科技
   
  一、发动机与科技
    伴随汽车产销量快速增长而来的是大气污染和石油消耗。先进的发动机技术在汽车节能、环保技术开发中起着关键的决定性的作用。涡轮增压是一种利用内燃机动作所产生的废气驱动空气压缩机的技术。涡轮增压主要作用是提高发动机的进气量。它通过涡轮增压器(Trubro)利用发动机排出的废气惯性冲力，预先对进入气缸的气体进行压缩，提高进入气缸的气体密度，增大进气量，更好地满足燃料的燃烧需要。在不增加发动机排量的基础上，可大幅度提高功率和扭矩。 机械增压发动机的压缩机直接被发动机的曲轴带动，它的优点是响应性好，工作稳定，动力输出流畅，但是它本身需要消耗一部分能量，因此机械增压不能产生特别强大的动力，尤其是在高转速时。它响应性好是指没有涡轮的迟滞现象，可以在任何时候都能源源不断的输出扭力，但高转速时会产生大量的摩擦，从而影响到转速的提高，并且噪音大。
    汽油直喷技术，就是将汽油通过高压(约100个大气压)供油系统将汽油直接喷到燃烧室内与空气混合、燃烧。GDI有四大显著的优点：能有效降低发动机的未燃碳氢化合物的排放，极大地提高了燃油与空气的混合程度，更为精确地控制了每个燃烧循环的空气与燃油的比例，从而达到缸内完全燃烧的目的；使汽油在燃烧室内雾化、蒸发，降低了燃烧室内空气的温度，从而增加了燃烧室内空气的质量；因汽油蒸发降低了充气的温度，使发动机设计师有可能提高发动机的压缩比，提高发动机的热效率；GDI使发动机能很容易实现分层燃烧，分层燃烧是发动机稀薄燃烧技术的一种。
高压共轨(Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、压力感器和电子控制单元(ECU)组成的闭环市统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。   
发动机可变气门正时技术(VVT，Variable Value Timing)是汽油发动机技术发展的一个里程碑。VVT指的是发动机气门升程和配气相位正时可以根据发动机工况作实时的调节。
    可变气门正时技术加上先进的发动机控制策略，可以巧妙地实现可变压缩比：在大负荷时，发动机容易发生自燃引起爆震，通过推迟进气门关闭时间可达到降低有效压缩比的目的，从而避免爆震。而在中小负荷时，爆震不再是问题，可以通过调整气门关闭时间达到提高有效压缩比的目的，从而使发动机在中小负荷时有较好的热效率。
可变排量技术(DOD，Displacemont On Demend)就是根据汽车动力的需求来实时决定发动机的有效排量，使做功的气缸总是处于全负荷状态，实现更好的燃油经济性。   
转子发动机也称为三角活塞旋转式发动机，这种发动机是由德国人菲加士•汪尔所发明，他在总结前人的研究成果的基础上，解决了一些关键技术问题，研制成功了第一台转子发动机。
  当汽车停车灯亮时，发动机关闭，施加的制动力使装置转入发电机工作状态，电流输入蓄电池；当驾驶员踏下加速踏板时，该装置在几秒钟之内重新启动发动机。   
混合动力车属于电动汽车，采用传统的内燃机和电动机作为动力能源，通过混合使用热能和电能两套系统开动汽车。混合动力系统的最大特点是油、电发动机的互补工作模式。在起步或低速行驶时，车辆仅依靠电力驱动，此时汽油发动机关闭，车辆的燃油消耗量是零；当车辆行驶速度升高(一般达40km/h以上)或者需要紧急加速时，汽油发动机和电机同时启动并开始输出动力；在车辆制动时，混合动力系统能将动能转化为电能，并储存在蓄电池中以备下次低速行驶时使用。   
天然气驱动技术具备了较高的经济性能，以天然气作为主要燃料。 目前，以具备可再生特性的乙醇燃料为代表的生物能源已成为近期汽车能源发展的趋势之一。所谓车用乙醇汽油，就是把变性燃料乙醇和汽油以适当比例(我国目前实行10%的乙醇参混比例)调配而成的一种新型清洁车用燃料。采用该技术的车型，具备较高的燃油经济性以及低排放的特性。
    氢燃料电池驱动技术具有一种潜在的魅力，燃料电池通过化学反应将氢转化成电能，电能供应给电机来驱动汽车。该项技术依靠氢和氧的化学反应释放能量，相对于内燃机驱动，燃料电池驱动的效率更高，污染更低，甚至是没有污染，它排出的仅有纯净的水蒸气。
    纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。
    二、底盘与科技
    目前越来越多的新电子控制设备被应用于汽车上。其中许多新的底盘控制技术设备在汽车的安全性、动力性、操作稳定性等方面起着重要的作用。它包括全电路制动系统、汽车转向控制系统、汽车悬架控制系统以及现在发展起来的汽车底盘线控技术，再加上汽车CAN总线的应用，42V电压技术的研究，电动汽车的研究都会带动汽车底盘控制技术向更高的层次发展。
  ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮抱死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏。
    汽车电控制动系统EBS是在ABS的基础上，用电子控制取代传统的机械传动来控制制动系统，以达到良好的制动效果，增加汽车制动安全性。汽车制动时，车轮的制动力与地面附着系数有关，当车轮处于半滑动半滚动状态时，地面附着系数可以达到最大，即制动力可以达到较大，此时的侧向稳定性也较好。当车轮完全抱死无滚动时，地面附着力有所下降，而侧向稳定性为零，极易出现侧滑和甩尾现象，容易造成事故。制动过程中，ABS系统不断检测车轮的转动情况。
    牵引力控制系统，又称循迹控制系统。它是根据驱动轮的转速及传动轮的转速来判定驱动轮是否发生打滑现象，当前者大于后者时，发出指令减少发动机的供油量，降低驱动力，进而抑制驱动轮转速的一种防滑控制系统。它与ABS作用模式十分相似，两者都使用传感器及制动压力调节器。
    TCS与ABS的区别在于，ABS是利用传感器来检测轮胎何时要被抱死，再减少该轮的制动力以防被抱死，它会快速的改变制动力，以保持该轮在即将被抱死的边缘，而TCS主要是使用发动机点火的时间、变速器挡位和供油系统来控制驱动轮打滑。
      ESP系统实际是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。
    ESP系统包含ABS(防抱死刹车系统)及ASR(防侧滑系统)，是这两种系统功能上的延伸。ESP系统由控制单元及各种传感器组成，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。有ESP与只有ABS或ASR的汽车，它们之间的差别在于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，防患于未然。
    英文全称是Electronic Power Steering简称EPS，它利用电动机产生的动力协助驾车者进行转向。此类系统一般由转矩传感器、电控单元(微处理器)、电动机、减速器、机械转向器和蓄电池电源所组成。
    四轮转向系统(4WS,4Wheel Steering)主要目的是提商汽车快速行驶或在侧向风力作用时的操作稳定性，改善在低速下的操纵轻便性，以及减小汽车的转旁半径。该系统有4个主要部分：前轮定位感应器、可操纵的固定偏轴伞齿轮后轴、电动机驱动的执行机构、控制单元。
    转向盘位置和车辆速度传感器不断将数据传输给控制单元，控制单元据此确定后轮的转向角度。该系统有3种基本状态——正相、中间和负相。在较低速度为负相，后轮与前轮方向相反；中速时，后轮保持直行；高速时为正相，后轮与前轮方向相同。   
    电控空气悬架引入空气悬架原理和电子控制技术，将两者完美结合。电控空气悬架系统主要由电子控制单元(ECU)、空所压缩机、电磁阀、高度传感器、转向角度传感器、速度传感器、制动传感器、气囊等部件组成。它具备车辆升降功能：当车辆行驶时，ECAS维持正常底盘高度，在特殊路况和行驶条件下，可通过控制开关提升或者降低车辆的底盘高度，方便车辆轮渡或者通过隧道，ECAS还允许ECU设置车辆速度，通过车速控制整车高度。ECAS同时具备侧倾功能：此功能是用于城市公交车的专用功能。当车辆到站时，车门侧气囊放气，使踏步高度可自动降低，便于婴儿车、轮椅车的上下，方便老、幼年乘客和残障人士乘车。
    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，屯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、让汽车车轮的动载振幅和车身垂直加速度尽可能小等，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。
    无级变速技术(CVT，Continuously Variable Transmission)采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力。和传统自动挡变速箱采用液力耦合的传动方式不同，无级变速箱可以实现传动比的连续改变，这就使车速变化更为平稳，因此坐在装有无级变速箱的车里，人们丝毫感觉不到换挡时的顿挫感。此外，CVT还有重量轻、体积小、零件少的特点，加上这种传动形式的功率损耗小，这样就为车带来省油的好处。国外某权威机构曾做过实验证明，配置无级变速箱的车型甚至比同排量手动挡车型油耗还低。
    全时四轮驱动车型不同于一般的四驱车型，它是一个永久的四轮驱动系统，是一个高度智能化的电子、机械一体化装置，而且它还是一个免维护的系统。全时四轮驱动系统通常包括有带自动锁止装置的Torsen中央差速器和带有制动力作用于全部驱动轮上的电子差速锁止装置(EDL)，以及全时驱动的四轮。
    全时四轮驱动系统的核心就是位于前后驱动桥之间负责把动力输出分配的Torsen中央差速器。它每时每刻根据前、后桥以及四个车轮上的传感器测得的数据，对前、后桥之间的扭矩分配作出自动的持续的调节。在正常的路面条件下，前、后桥之间的动力分配大约为50%：50%；而在极端的条件下，Torsen中央差速器借助于它的自动锁止装置按照保证最大牵引力输出的原则可以将前、后桥的动力调节到25%∶75%或75%∶25%，这就充分保证即使当前、后桥中的一个桥处于极差的路况下，另一个桥将获得足够大的动力将车辆开出这一区域。
      目前汽车底盘的线控技术包括线控换挡系统、制动系统、悬架系统、增压系统、节气门系统和转向系统等。线控技术具有如下优点：无需使用任何液压装置，使汽车更为环保；减小了正面碰撞时的潜在危险性，并为汽车设计提供了更多空间；线控的灵活性使汽车设计、工程制造和生产过程中的成本大为降低，且降低了维护要求和车身重量。
幻灯片255
    现代汽车底盘电子控制系统正从最初单一控制发展到如今的多变量多目标综合协调控制，这样可以在硬件上共用传感器、控制器件、线路，使零件数量减少，从而减少连接点，提高可靠性，在软件上实现信息融合、集中控制，提高和扩展各自的单独控制功能。
(1)ABS/ASR/ESP的集成化。    (2)ABS/ASR/ACC的集成化。    (3)汽车底盘全方位控制系统。