汽車構造第六章：汽車新技術介紹

學習目標1能夠正確認識發(fā)動機新技術7.1發(fā)動機新技術發(fā)動機是汽車的心臟，發(fā)動機的性能決定了汽車的動力性、經濟性和排放性等。為了強化發(fā)動機的動力性，盡可能地提高發(fā)動機的熱效率，汽車發(fā)動機不斷地采用新技術。7.1.1自動啟停系統(tǒng)

發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)是指在車輛行駛過程中，需要臨時停車時（如等紅燈、擁堵情況），發(fā)動機自動熄火。當需要繼續(xù)行駛的時候，發(fā)動機自動起動的系統(tǒng)。發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)的主要作用是短暫停車時關閉發(fā)動機，實現節(jié)能減排的目的。

1．自動啟停系統(tǒng)的工作原理當車輛因為擁堵或在路口停止行駛時，駕駛員踩下制動踏板并停車摘擋。此時，自動啟停系統(tǒng)便開始自檢，當該系統(tǒng)發(fā)現發(fā)動機空轉并且變速器處于空擋位置；車輪轉速傳感器顯示車速為零；電子電池傳感器顯示有足夠的能量進行下一次起動。當滿足這三個條件后，發(fā)動機自動停止轉動。當需要繼續(xù)行駛時，駕駛員踩下離合器，即可起動“啟動停止器”，并快速起動發(fā)動機。駕駛員完成掛擋和踩油門動作后，車輛便能正常行駛。為了解決一直踩著制動踏板的疲勞問題，只需把電子手剎一并開啟，那么發(fā)動機只會在輕踩油門踏板后起動，便不用一直踩住制動踏板。對于裝備自動變速器的車輛，行駛中只要直接踩制動踏板，當車輛完全停止大概2s后，發(fā)動機便會自動熄火，一直踩著制動踏板，發(fā)動機就會保持關閉狀態(tài)。當需要繼續(xù)行駛時，只要松開制動踏板或轉動方向盤，發(fā)動機便立即自動起動，使汽車正常行駛，整個啟停過程自動變速器都處于D擋位置。自動啟停系統(tǒng)設置有開關按鈕，如圖所示。可以通過該按鈕控制自動啟停功能的開啟和關閉。

2．自動啟停系統(tǒng)的利弊分析（1）自動啟停技術對油耗的影響很多人認為在城市道路中頻繁的熄火/起動，不僅不能達到節(jié)油的目的，反而會增加燃油的消耗。其實，自動啟停系統(tǒng)主要堵車情況下，車輛短時間停止后再次起動，由于發(fā)動機處于正常運轉溫度，起動阻力較小，此時起動過程的耗油量大致相當于怠速工況運轉0.7s的耗油量。所以，理論上停車超過0.7s就有節(jié)油的效果。（2）頻繁起動對發(fā)動機磨損的影響有人認為頻繁的起動會造成活塞磨損，產生的金屬碎屑也會造成發(fā)動機其他部件的磨損。其實，發(fā)動機的磨損大多發(fā)生在冷車起動時，發(fā)動機的磨損有80％以上都來自冷起動的瞬間，正常怠速運行磨損只占20％左右。而自動啟停的工作狀態(tài)是熱起動，只是在短暫停車時關閉發(fā)動機，再次起動時的發(fā)動機溫度還很高，機油粘稠度較小、流動性較強，容易附著在零部件上，此時發(fā)動機起動磨損不會很大。（3）頻繁起動對蓄電池和起動機壽命的影響頻繁的啟停發(fā)動機會對起動機和蓄電池造成傷害。雖然裝備有自動啟停系統(tǒng)的車型都會采用增強型起動機和蓄電池，但在實際使用中，起動機和蓄電池的故障都會高于未裝備自動啟停系統(tǒng)的普通車輛。增強型的起動機和蓄電池保養(yǎng)維護費用較高。發(fā)動機頻繁的啟停對機油品質要求較高，使更換機油的費用增加。（4）對積碳的影響當堵車比較嚴重時，發(fā)動機熄滅時間較長，燃燒室溫度降低，未完全燃燒的碳氫氧化物和石蠟會形成積碳附著在氣缸內壁，產生積碳，使油耗增加、動力變弱。發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)在理論環(huán)境下確實可以達到節(jié)能環(huán)保的目的，但在嚴重堵車時，會增加蓄電池和起動機的負擔。另外在開空調的情況下，蓄電池負擔較大，為了給下一次起動積蓄能量，發(fā)動機可能會在剛停下不久就再次起動。發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)目前還存在許多弊端，當隨著發(fā)動機技術的快速發(fā)展，發(fā)動機啟停技術會日趨完善。7.1.2汽油機缸內直噴技術傳統(tǒng)的汽油機是往進氣歧管中噴油，在進氣歧管中與空氣形成混合氣，然后進入氣缸內燃燒。噴油嘴與燃燒室之間有一定的距離，微小的油粒會吸附在管道內壁上，并且汽油與空氣的混合受進氣氣流和氣門關閉的影響較大。而缸內直噴是將燃油直接噴射到氣缸內，在氣缸內與空氣混合。ECU可以根據吸入的空氣量精確地控制燃油的噴射量和噴射時間，高壓的燃油噴射系統(tǒng)可以使油氣的霧化和混合效率更加優(yōu)異，使混合氣體燃燒更加充分，從而降低油耗，提高發(fā)動機的動力性能。缸內直噴發(fā)動機結構如圖所示。

1．缸內直噴的工作原理缸內直噴技術采用了均質燃燒和分層燃燒兩種不同的燃燒模式。均質燃燒是指在進氣行程后期向燃燒室內噴入燃油，在進氣行程與壓縮行程中完成與空氣的充分混合，并在點火時刻使缸內形成較為均勻的混合氣，確保穩(wěn)定點火。分層燃燒是指在壓縮行程噴入燃油，隨著壓縮行程的進行，燃油與空氣混合，直至點火時刻，從火花塞處至缸壁，燃油濃度由濃到稀，保證有效點火，有利于火焰的傳播，從而提高燃油經濟性。缸內直噴發(fā)動機燃油和空氣混合主要有三種方式，即噴射引導、壁面引導和氣流引導，如圖所示。噴射引導方式是噴油器設計在缸蓋頂部，火花塞設計在發(fā)動機的側面，在火花塞周圍易形成較濃的混合氣。這種布置方式比較適合于分層稀薄燃燒，具有較好的燃油經濟性。壁面引導方式是噴油器側置，火花塞頂置。通過活塞頂部的特殊形狀引導油束運動并與空氣混合。此種方式可以在火花塞周圍形成較大面積的可燃區(qū)域。氣流引導方式同樣采用噴油器側置、火花塞頂置的形式。利用進氣時形成的滾流強化油氣混合。壁面引導和氣流引導方式結構形式相似，多用于均質燃燒模式。2．缸內直噴的優(yōu)缺點缸內直噴發(fā)動機與進氣道噴射發(fā)動機相比有如下優(yōu)點：（1）當缸內直噴發(fā)動機在大負荷或全負荷工況時，在進氣行程中將燃油噴入燃燒室，因為油束的移動速度小于活塞的下行速度，所以油束周圍的壓力較低，使燃油迅速的擴散蒸發(fā)，而形成均質燃燒混合氣。另外，燃油蒸發(fā)吸收熱量使氣缸內溫度降低，增強了抗爆震性能。因此缸內直噴發(fā)動機可以用較高的壓縮比，提高了發(fā)動機的熱效率，壓縮比一般可提高至11～14。由于缸內溫度降低，提高了充量系數，使發(fā)動機有較大的輸出功率。當缸內直噴發(fā)動機在低負荷運行時，在壓縮行程中進行燃油噴射，利用氣缸內滾流的運動促進油氣混合，在火花塞電極附近形成適宜點火的燃油混合氣，并且燃油混合氣濃度在燃燒室內呈梯度分布，可實現較大的空燃比，從而提高發(fā)動機的經濟性。同時，分層燃燒模式使燃燒發(fā)生在燃燒室的中心區(qū)域，被周邊的空氣隔絕，有效地防止了熱量傳遞給缸體水套，可減少熱量損失，提高燃燒的熱效率。進氣道噴射發(fā)動機在冷起動過程中，氣缸內溫度低，油氣蒸發(fā)不完全，使實際噴油量遠遠超過按理論空燃比計算得到的噴油量，而且在冷起動時易出現失火或不完全燃燒現象，使HC排放增加。而缸內直噴發(fā)動機可以精確控制每個循環(huán)的空氣與燃油比例，結合分層燃燒直接起動技術，可降低冷起動時的HC排放，瞬態(tài)響應好。缸內直噴發(fā)動機根據各缸的實際需求進行燃油噴射，可減少各缸之間的差異，提高各缸均勻性。一般情況下，缸內直噴發(fā)動機的各缸均勻性可控制在3%以內。缸內直噴發(fā)動機的缺點：由于缸內直噴發(fā)動機在怠速或低負荷運行時，在壓縮行程后期噴入燃油，燃油和空氣沒有足夠的時間進行混合，使燃油蒸發(fā)慢。同時形成的可燃混合氣在燃燒室內分布不均勻，部分區(qū)域的燃油混合氣濃度偏大，產生的NOx增加。另外，缸內直噴發(fā)動機大部分運行工況都處于部分負荷，燃燒經常在過量空氣系數較大的條件下進行，導致排氣中含氧量較多且排氣溫度較低。在中、小負荷時HC、顆粒排放物增加，三元催化器達不到最佳的轉化溫度，對氮氧化物的轉化效率低，難以滿足嚴格的排放要求。

3．雙噴射系統(tǒng)雙噴射系統(tǒng)是在缸內直噴的基礎上增加了一套進氣道噴射裝置，如圖所示。雙噴射系統(tǒng)是將進氣道噴射和缸內噴射的優(yōu)勢結合在一起，在提高發(fā)動機動力性能的基礎上，降低有害物質的排放，達到排放要求。（1）雙噴射燃油供給系統(tǒng)歧管噴油器（低壓噴射系統(tǒng)）由燃油箱內的預供油燃油泵提供噴射壓力，低壓燃油導軌與高壓油泵相連的目的是利用低壓燃油冷卻高壓油泵，而不是通過高壓油泵進行增加。缸內噴油器（高壓噴射系統(tǒng)）由高壓油泵提供壓力，高壓油泵將燃油再次升壓后送入高壓燃油導軌。燃油供給系統(tǒng)如圖所示。（2）雙噴射系統(tǒng)工作模式雙噴射系統(tǒng)有低壓單噴射、高壓單噴射、高壓雙重噴射和高壓三重噴射等4種工作模式。低壓單噴射高壓單噴射高壓雙重噴射高壓三重噴射發(fā)動機起動，當發(fā)動機處于冷態(tài)且冷卻液溫度低于45℃時，發(fā)動機在壓縮行程采用高壓三重噴射模式；當發(fā)動機已經起動，但冷卻液溫度還未達到45℃時，發(fā)動機在進氣行程和壓縮行程采用高壓雙重噴射模式；當發(fā)動機在部分負荷工況下運行，發(fā)動機冷卻液溫度超過45℃時，發(fā)動機采用低壓單噴射模式，降低燃油消耗；當發(fā)動機在低轉速全負荷工況下運行時，發(fā)動機基于高性能的需求，采用高壓單噴射模式；當發(fā)動機在高轉速全負荷工況下運行時，發(fā)動機在進氣行程和壓縮行程采用高壓雙重噴射模式。7.1.3發(fā)動機稀薄燃燒技術稀薄燃燒是指通過提高發(fā)動機內混合氣的空燃比，使混合氣在空燃比大于理論空燃比數值的狀態(tài)下燃燒。稀薄燃燒最大的特點是燃燒效率高、經濟環(huán)保，并且還能有效提高發(fā)動機的輸出功率。隨著汽車技術的發(fā)展以及電子技術在汽車上的應用，很多中高檔轎車已采用了稀薄燃燒技術。汽油機稀薄燃燒技術采用缸內直噴方式，將高壓燃油直接噴入活塞頂部的深坑型燃燒室內，配合進氣渦流及燃燒室內的氣流運動，形成分層燃燒。同時精確控制氣缸內的燃油噴射量和噴射時間，可實現空燃比為50：1的超稀薄燃燒。再結合提高壓縮比和廢氣再循環(huán)技術，可有效地改善發(fā)動機燃油經濟性和排放特性。汽油機缸內直噴稀薄燃燒技術已成為汽油機的發(fā)展方向。

1．實現稀薄燃燒的關鍵技術實現稀薄燃燒的關鍵技術主要有以下三個主要方面：（1）提高壓縮比采用緊湊型燃燒室，通過改進進氣口位置使氣缸內形成較強的空氣運動旋流，提高氣流速度；將火花塞置于燃燒室中央，縮短點火距離；提高壓縮比至13：1左右，促使燃燒速度加快。（2）分層燃燒如果混合比達到25:1以上，按常規(guī)方法是無法點燃的，因此必須采用由濃至稀的分層燃燒方式。通過缸內空氣的運動在火花塞周圍形成易于點火的濃混合氣（混合比達到12:1左右），外層逐漸稀薄。濃混合氣點燃后，燃燒迅速波及外層。為了提高燃燒的穩(wěn)定性和降低氮氧化物（NOx）的排放，目前采用燃油噴射定時與分段噴射技術，將噴油分成進氣初期噴油和進氣后期噴油兩個階段。進氣初期噴油使燃油首先進入缸內下部隨后在缸內均勻分布。進氣后期噴油使?jié)饣旌蠚庠诟變壬喜烤奂诨鸹ㄈ闹鼙稽c燃，實現分層燃燒。（3）高能點火高能點火和寬間隙火花塞有利于火核形成，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，燃燒速度快，稀燃極限大。有些稀燃發(fā)動機采用雙火花塞或者多極火花塞裝置來達到上述目的。

2．稀薄燃燒的方式及特點汽油機稀薄燃燒包括進氣道噴射稀薄燃燒系統(tǒng)（PFI）、缸內直噴稀薄燃燒系統(tǒng)（GDI）和均質混合氣壓燃系統(tǒng)（HCCI）。汽油機稀薄燃燒PFIGDIHCCI（1）進氣道噴射稀薄燃燒系統(tǒng)（PFI）普通汽油機工作時的空燃比為10～20，而稀薄燃燒汽油機的空燃比要大得多。為了保證可靠點火，點燃式稀燃汽油機在點火瞬間火花塞周圍必須形成易于點燃的空燃比為12.0～13.5的濃混合氣。這就要求混合氣在氣缸內非均質分布。要實現混合氣的非均質分布，必須使混合氣在氣缸內分層。混合氣分層主要依靠氣流的運動結合適時的噴油實現。進氣道噴射稀薄燃燒系統(tǒng)根據進氣流在氣缸內的流動形式不同，可分為軸向分層和縱向（滾流）分層2種。

1）軸向分層稀薄燃燒軸向分層稀薄燃燒一般是在進氣后期進行燃油噴射，通過氣缸內的渦流運動實現混合氣分層的作用，而噴油時刻決定濃混合氣在缸內的位置。如圖所示，在進氣行程初期隨著活塞的向下運動，氣缸內形成較強的渦流。通過對進氣系統(tǒng)的合理配置，使該渦流的軸心與氣缸中心大體一致，形成沿氣缸軸線的渦流運動。通過控制噴油時刻，使噴油器在進氣后期噴射燃油。燃油混合氣最后進入氣缸，在氣缸內形成上濃下稀的分層效果。在壓縮行程后期，雖然隨著活塞的上行渦流逐漸衰減，但渦流的分層效果仍大體一直保持到壓縮上止點，以利于點火燃燒。在這種燃燒系統(tǒng)中影響稀燃效果的主要因素是氣缸內渦流的強度和噴油時刻。一般情況下，渦流強度越強，氣缸內混合氣上下混合的趨勢就越小，分層效果越好；渦流強度越弱，分層效果越差。而噴油時刻則決定了氣缸內混合氣濃度梯度的分布形式。在進氣行程后期噴油，將形成上濃下稀的梯度分布；在進氣行程前期噴油，則形成上稀下濃的梯度分布。氣缸內渦流的強度噴油時刻

2）縱向（滾流）分層稀薄燃燒縱向（滾流）分層稀薄燃燒是利用滾流式進氣道，進氣過程中在氣缸內繞垂直于氣缸中心線且平行于曲軸軸線產生縱向滾流，配合噴射方式在氣缸內形成混合氣濃度梯度分布，如圖所示。噴油器在進氣歧管中心布置，順氣流沿氣門方向噴油。在滾流作用下，濃混合氣經過氣缸中央布置的火花塞，兩側為空氣，實現橫向混合氣濃度梯度分布，空燃比可達到23，經濟性可提高6%～8%，NOx排放可降低80%。（2）缸內直噴稀薄燃燒系統(tǒng)（GDI）缸內直噴汽油機的噴油器安裝在燃燒室內，在氣缸內更容易形成不均勻的混合氣濃度梯度分布，消除了氣道油膜蒸發(fā)量對缸內混合氣質量的影響，更容易實現稀薄燃燒，且混合氣空燃比范圍更廣，有利于進一步改善發(fā)動機的經濟性和排放特性。

1）缸內直噴分層稀薄燃燒缸內直噴分層稀薄燃燒如圖所示。缸內直噴噴油器的啟噴壓力為2MPa，采用螺旋氣道在缸內產生一定強度的進氣渦流，沿氣流方向火花塞布置在噴油器下游的油束下方。噴油器順氣流噴射時在氣缸內氣流的作用下噴霧偏向火花塞方向擴散，形成火花塞附近為濃混合氣的分層分布。對應噴射時間控制點火時刻實現可靠著火，并向稀薄混合氣擴散燃燒。已燃氣體被氣流帶離火花塞區(qū)，新鮮氣體被帶入噴油區(qū)，依次循環(huán)工作。發(fā)動機壓縮比可提高到12，從而提高熱效率，改善燃油經濟性。

2）缸內直噴滾流分層稀薄燃燒缸內直噴滾流分層稀薄燃燒有切向進氣道和直立進氣道2種組織滾流的方式。切向進氣道直立進氣道采用切向進氣道利用燃燒室的結構形狀，在壓縮過程中，氣缸內形成壓縮滾流，隨著壓縮行程的進行滾流越來越強，并配合噴射時間，在缸內形成不同的混合氣濃度分層分布，如圖所示。缸內直噴滾流分層稀薄燃燒的空燃比可達到40，燃油經濟性提高30%，采用40％的EGR率可降低NOx排放達90%。根據發(fā)動機不同工況控制噴油器噴射時間，可實現均質燃燒和分層燃燒，也可從小負荷到大負荷實現分層稀薄燃燒。采用直立式進氣道進氣過程中在氣缸內直接產生進氣滾流，結合壓縮過程中不斷加強的滾流強度控制最佳噴射時間，在缸內形成混合氣濃度的分層分布，如圖所示，空燃比可達到50，能有效改善發(fā)動機的經濟性和排放特性。（3）均質混合氣壓燃系統(tǒng)（HCCI）均質混合氣壓燃發(fā)動機和傳統(tǒng)的汽油機一樣，都是向氣缸內注入均勻的燃油混合氣。但傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機通過火花塞點燃混合氣，而均質混合氣壓燃發(fā)動機的點火過程與柴油發(fā)動機類似，通過壓縮混合氣，使混合氣溫度升高到一定程度而自行燃燒。由于采用壓縮點燃的方式，可以采用相當稀薄的混合氣。采用均質混合氣壓燃系統(tǒng)的汽油機的壓縮比較高，當壓縮行程快結束時，噴油器把燃油噴入氣缸，燃油在壓縮行程完成時在氣缸內分布均勻。此時氣缸的壓力使均勻分布的油滴自燃，所有的燃料在同一時刻燃燒，提高了燃油的使用效率。均質混合氣壓燃汽油機采用預混的均勻混合氣，混合氣自燃。從表面上看，是點燃式汽油機和壓燃式柴油機的結合。實際上均質壓燃汽油機的燃燒過程與點燃式汽油機和壓燃式柴油機的燃燒過程都不同。而理想狀態(tài)的均質壓燃燃燒過程是非擴散的，是在整個燃燒室內同時發(fā)生均勻的燃燒。點燃式汽油機和壓燃式柴油機都是擴散燃燒，點燃式汽油機主要利用熱擴散來實現火焰?zhèn)鞑?。壓縮式柴油機主要依靠燃油蒸氣和氧氣的擴散現象促進混合氣形成，燃燒速率取決于混合氣的形成速率。7.1.4復合火花點火系統(tǒng)復合火花點火系統(tǒng)是在半球形燃燒室的兩側對稱布置兩個型號相同的火花塞，如圖所示。兩個火花塞與燃燒室中心的距離相等。發(fā)動機怠速或低速運行時，仍采用單火花點火。正常工況下，兩個火花塞同時點火。

1．復合火花點火系統(tǒng)的優(yōu)點復合火花點火系統(tǒng)的兩個火花塞同時點火使混合氣爆炸燃燒，急速形成較強烈的渦流，加快了火焰的傳播速度，同時火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x縮短一半，燃燒所用的時間也相應縮短，大幅度提高了熱量利用率。由于燃燒時間縮短，最大扭矩的點火提高角可以顯著推遲。因此，點火時燃燒室混合氣的溫度和壓力都較高，有利于著火和快速燃燒。混合氣在燃燒室內在空間和時間上都是不均勻的，因此存在火花塞點火的著火概率問題。而兩個火花塞同時點火，使著火概率提高一倍。在稀燃發(fā)動機中，利用雙火花塞的高能點火也是有利的?？蓪崿F穩(wěn)定燃燒。

2．復合火花與廢氣再循環(huán)聯(lián)姻點火采用廢氣再循環(huán)裝置是降低廢氣排放的有效措施，有利于大幅度減少NOX的排放量。而復合火花點火技術與排氣再循環(huán)裝置（EGR）聯(lián)姻后，不但NOX排放量可大幅度降低（降低40％-70％），而且更有利于節(jié)油。因為它不僅可以減少節(jié)流損失，降低燃燒溫度，減少冷卻損失，還可以使參與燃燒的氣體數量增加，使工況質量組成發(fā)生變化，改變工況質量的絕熱指數，使熱效率提高。雙火花塞點火系統(tǒng)不僅加強了廢氣再循環(huán)的節(jié)油作用，同時還加快燃燒速度，縮短燃燒時間。使用復合火花點火系統(tǒng)后可使廢氣再循環(huán)率提高15％-20％。在燃燒稀混合氣的情況下，實現大幅度節(jié)油。試驗結果表明：把點火時刻調節(jié)到最佳扭矩，最小點火提前角，最低NOX排放量時，與常規(guī)發(fā)動機相比，復合火花點火發(fā)動機的油耗可降低10％以上。復合火花與廢氣再循環(huán)聯(lián)姻點火工作原理如圖所示。當活塞運動到上止點，將可燃混合氣壓縮至終點后，兩個火花塞同時點火，使混合氣急速爆炸燃燒，推動活塞向下運動做功。排氣門打開后，小部分的高溫高壓廢氣從排氣管上的開口處快速流入廢氣再循環(huán)控制閥，廢氣再循環(huán)控制閥根據車輛的行駛速度和負荷等不同工況，控制廢氣的引入量，然后通過進氣管上的開口進入氣缸，將一小部分的排放廢氣引入燃燒室內。7.1.5可變壓縮比技術壓縮比是氣缸總容積與燃燒室容積的比值，表示活塞由下止點運動到上止點時，氣缸內氣體被壓縮的程度，是影響發(fā)動機性能的重要參數之一。一般來說，壓縮比越高，發(fā)動機的性能就越好。對于傳統(tǒng)發(fā)動機，因為燃燒室容積和氣缸工作容積都是固定不變的，所以其壓縮比也是固定不變的。現代汽油機的壓縮比一般為8～12，柴油機的壓縮比一般為12～22。

1．可變壓縮比技術的作用可變壓縮比技術主要運用于增壓發(fā)動機，目的是提高增壓發(fā)動機的燃油經濟性，因為固定的壓縮比不能充分發(fā)揮增壓發(fā)動機的性能。在增壓發(fā)動機中，為了防止爆燃，其壓縮比低于自然吸氣式發(fā)動機。在增壓壓力低時，熱效率降低，使燃油經濟性下降。特別是在渦輪增壓發(fā)動機中，由于增壓度上升緩慢，在低壓縮比情況下，轉矩上升也很緩慢，導致增壓滯后現象，即增壓作用后，要等發(fā)動機加速至一定轉換后增壓系統(tǒng)才能起到作用。而可變壓縮比發(fā)動機在增壓壓力低的低負荷工況使壓縮比提高，在高增壓的高負荷工況下再適當減低壓縮比，使發(fā)動機在整個工況范圍內有效提高熱效率。隨著負荷的變化連續(xù)調節(jié)發(fā)動機的壓縮比，可以最大限度的發(fā)掘發(fā)動機的潛力，使其在任何工況下，都能有效提高發(fā)動機的熱效率，進而提高發(fā)動機的綜合性能。對于裝備可變壓縮技術的發(fā)動機，在小負荷、低轉速運轉時，發(fā)動機的熱效率低，相應的綜合性能比較差，此時可用較大的壓縮比。在大負荷、高轉速運轉時，為了防止發(fā)生爆燃而使熱負荷過高，可以用較小的壓縮比。

2．可變壓縮比技術的實現方案發(fā)動機可變壓縮比技術可通過如下幾個方案來實現：改變氣缸蓋的結構改變氣缸體的結構改變活塞及曲柄連桿的結構（1）改變氣缸蓋的結構薩博SVC可變壓縮比發(fā)動機是讓氣缸蓋與氣缸體通過一組搖臂連接在一起，搖臂可以在ECU的控制下改變一定的角度，使燃燒室的體積發(fā)生改變，從而達到改變壓縮比的目的，結構如圖所示。由于該發(fā)動機比普通發(fā)動機多出了一套搖臂裝置，所以它比普通發(fā)動機多一套冷卻系統(tǒng)，通過氣缸蓋和氣缸套周圍的冷卻水散熱。由于氣缸蓋和氣缸體會發(fā)生移位，在氣缸蓋和氣缸體之間設計了一組橡膠套，起到密封作用。（2）改變氣缸體的結構法國標致雪鐵龍集團的VCRi技術的壓縮比可變范圍更大，但由于特殊液壓控制裝置的存在，較大地增大了氣缸體的體積，不利于發(fā)動機小型化。VCRi技術的活塞和連桿是一體的，只作垂直方向運動，點燃混合氣產生的沖擊力不會使活塞產生較大的向氣缸壁擠壓的分力，降低活塞與氣缸之間的摩擦，降低發(fā)動機內部運轉阻力，如圖所示。（3）改變活塞及曲柄連桿的結構英菲尼迪VC-Turbo發(fā)動機通過在傳統(tǒng)的活塞連桿機構上增加多連桿連接機構，實現活塞行程的增加或減少，如圖所示。根據車輛的行駛狀態(tài)和駕駛員的操作，智能選擇最佳壓縮比。當發(fā)動機低轉速時，提高壓縮比以達到提升燃燒效率的目的；當發(fā)動機高轉速時，降低壓縮比以達到減少發(fā)動機爆震的目的。當需要改變壓縮比時，調節(jié)機構調整執(zhí)行器臂，執(zhí)行器臂旋轉控制軸當控制軸旋轉時，作用在下連桿上，改變多連桿的角度，多連桿調節(jié)活塞在氣缸內上止點的高度，改變壓縮比學習目標2能夠正確認識純電動汽車6.2純電動汽車純電動汽車是指僅用動力電池作為驅動能源的汽車，它利用動力電池作為儲能動力源，通過動力電池向電動機提供電能，驅動電動機運轉，從而推動汽車前進。它是涉及機械學、動力學、電化學、電機學、微電子與計算機控制等多種學科的高科技產品，如圖所示。6.2.1純電動汽車的結構純電動汽車主要由車載電源、電池管理系統(tǒng)、驅動電動機、控制系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)和車身及底盤等組成，如圖所示。

1．車載電源純電動汽車以動力電池組作為車載電源，用周期性的充電來補充電能。動力電池組是電動汽車的關鍵設備，動力電池組儲存的電能、電池組本身的質量和體積，對純電動汽車的性能起決定性影響，也是發(fā)展純電動汽車的主要研究和開發(fā)對象。動力電池組提供約155～380V高壓直流電使驅動電動機運轉，另外還通過DC/DC轉換器，供應12V或24V低壓直流電，并儲存在低壓電池組中，作為儀表、照明和信號裝置的工作電源。目前動力電池的發(fā)展已經過了三個歷程，如圖所示。第一代是鉛酸電池。優(yōu)點是技術成熟、成本低。但比能量和比功率低，不能滿足純電動汽車續(xù)航里程和動力性能的要求；第二代是高能電池，包括鎳-鎘電池、鎳-氫電池和鋰離子電池等。優(yōu)點是比能量和比功率都比鉛酸電池高，大大提高了純電動汽車的續(xù)航里程和動力性能。但需要復雜的電池管理系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)，并且各種電池對充電技術有不同要求。另外電化學電池中的活性物質在使用一定期限后，容易老化變質以致完全喪失充電和放電功能而報廢；第三代是飛輪電池和超級電容器，飛輪電池是電能-機械能-電能轉換的電池。超級容量器是電能-電位能-電能轉換的電池。這兩種儲能器在理論上都具有很大的轉換能力，而且充放電方便迅速，尚處于研制階段。

2．電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)是對動力電池組充電與放電時的電流、電壓、放電深度、再生制動反饋電流和電池溫度等進行控制。電池管理系統(tǒng)對整個動力電池組及其每一單體電池進行監(jiān)控，保持各單體電池間的一致性。防止個別電池性能變化后，影響整個動力電池組的性能。

3．驅動電動機驅動電動機是驅動純電動汽車行駛的唯一動力裝置，如圖所示。主要類型有直流電動機、交流電動機、永磁電動機和開關磁阻電動機等。純電動汽車有再生制動的功能。制動時電動機可實現再生制動，一般可回收10%～15%的能量，有利于延長汽車的續(xù)航里程。

4．控制系統(tǒng)純電動汽車的控制系統(tǒng)主要是對動力電池組的管理和對驅動電動機的控制。汽車行駛過程中，加速踏板、制動踏板的機械位移行程量轉換為電信號，輸入中央控制器，通過動力控制模塊控制驅動電動機運轉?？刂葡到y(tǒng)還用于計算動力電池組剩余電量和汽車剩余的續(xù)航里程，對整車低壓系統(tǒng)的電子、電器裝置進行控制等。5．安全保護系統(tǒng)動力電池組具有高壓直流電，必須設置安全保護系統(tǒng)，確保駕駛員、乘員和維修人員在駕駛、乘坐和檢修時的安全。純電動汽車還配備電氣裝置的故障自檢和故障報警系統(tǒng)，在電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時自動控制汽車不能起動，防止事故的發(fā)生。

6．車身及底盤純電動汽車的車身及底盤如圖所示。動力電池組的質量比較大，為了減輕整車質量，純電動汽車的車身和底盤部位采用輕質材料制造。動力電池組占據的空間大，在底盤布置上還要有充足的空間，并且要求線路連接、充電、檢查和拆裝方便，能夠實現動力電池組的整體機械式拆裝。另外，車身造型特別重視流線型，以降低空氣阻力系數。純電動汽車和傳統(tǒng)燃油汽車組成的區(qū)別，如表所示。表

純電動汽車和傳統(tǒng)燃油汽車組成的區(qū)別組成要素純電動汽車常規(guī)汽車能量補給方式從電網充電從加油站加油車載能量源動力電池組汽（柴）油箱動力裝置電機發(fā)動機傳動系統(tǒng)變速器等離合器、變速器、傳動軸、差速器等輔助系統(tǒng)車身電氣、低壓供電、整車控制、制動/空調/轉向等車身電氣、低壓供電、制動/空調/轉向等純電動汽車按工作原理劃分，主要由電力驅動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)三部分組成。6.2.2純電動汽車的工作原理電力驅動系統(tǒng)電源系統(tǒng)輔助系統(tǒng)1．工作原理描述純電動汽車行駛時，電力驅動系統(tǒng)經儲存在動力電池中的電能高效地轉化為車輪的動能，控制單元根據加速踏板和制動踏板的輸入信號，向驅動控制器發(fā)出相應的控制指令，對驅動電動機進行起動、加速、減速和制動控制，并能夠將汽車車輪的動能轉換為電能充入動力電池。機械傳動裝置將驅動電動機的驅動轉矩傳輸給汽車的車輪，使汽車前進或后退。工作原理如圖所示。正常行駛時驅動電動機發(fā)揮其主要的驅動功能，將電能轉化為機械能；在減速或下坡滑行時又能進行發(fā)電，將車輪的慣性動能轉化為電能。機械傳動裝置將驅動電動機的驅動轉矩傳輸給汽車的車輪，使汽車前進或后退。工作原理如圖所示。

2．純電動汽車的布置形式純電動汽車的布置是指電源、驅動系統(tǒng)和機械傳動裝置的具體布置形式。由于純電動汽車的驅動電動機及其減速器的體積和質量比內燃機要小，動力電池組雖然質量和體積較大，但可以分散布置，所以純電動汽車的總體布置比較靈活。從電氣控制的角度講，在純電動汽車總體布置時，應使動力電池組到控制器再到驅動電動機之間的大電流回路盡可能短，以減小回路的電壓損失，保證汽車的動力性和續(xù)航里程的要求。電源驅動系統(tǒng)和機械傳動裝置純電動汽車的布置形式主要有電動機中央驅動、電動輪驅動、電動機驅動橋組合式和雙電機驅動等幾種形式。純電動汽車的布置形式電動機中央驅動電動輪驅動電動機驅動橋組合式雙電機驅動（1）電動機中央驅動電動機中央驅動的布置形式與內燃機汽車類似，將電動機放置在發(fā)動機的位置，動力經離合器、變速器、減速器、差速器傳至半軸及車輪，如圖所示。這種布置的特點是結構和傳統(tǒng)燃油汽車結構類似，可以在內燃機汽車的基礎上改裝，其傳動裝置和技術比較成熟。另外只需一臺驅動電動機，控制電路簡單。（2）電動輪驅動電動輪驅動的布置形式是將電動機及相應的減速器安裝在車輪上，如圖所示。這種布置形式可以省略傳動軸和差速器等裝置，簡化了傳動系統(tǒng)結構。但需要兩臺或四臺電動機，控制電路比較復雜。（3）電動機驅動橋組合式電動機驅動橋組合式布置形式取消了離合器和變速器，但有減速差速機構，由一臺電動機驅動兩個車輪旋轉，如圖所示。這種布置形式對驅動電動機的要求較高，不僅要求驅動電動機具有較高的起動轉矩，而且要求具有較大的后備功率，以保證純電動汽車在起動、爬坡和加速超車時的動力性。（4）雙電機驅動雙電機驅動是將驅動電動機裝到驅動軸上，直接由電動機實現變速和差速轉換，如圖所示。這種布置形式同樣對驅動電動機有較高的要求，要求驅動電動機有較大的起動轉矩和后備功率。同時，還要求控制系統(tǒng)有較高的控制精度和良好的可靠性，從而保證純電動汽車行駛的安全、平穩(wěn)。學習目標2能夠正確認識底盤新技術7.2底盤新技術如果說發(fā)動機是汽車的心臟，那么底盤則是汽車的骨架，在汽車構造中占有重要地位。隨著現代汽車技術的飛速發(fā)展，底盤新技術的應用也越來越廣泛。7.2.1自動離合器

自動離合器（ACMT）又叫自動離合控制系統(tǒng)，是針對手動擋車型研發(fā)的一種智能離合器控制系統(tǒng)。在不改變原車變速器和離合器結構的基礎上，加裝一套獨立的由微電腦控制離合器的分離和結合的系統(tǒng)，從而達到“手動擋車型不用踩離合”的效果。

1．工作原理自動離合器是通過機械、電子和液壓系統(tǒng)實現自動控制離合器分離和結合的獨立系統(tǒng)，主要由離合器驅動機構、控制電腦、擋位傳感器、線束和顯示語音單元等部件組成，如圖所示。控制電腦根據車輛的行駛狀態(tài)，包括車速、轉速、油門、剎車和換擋等信息，結合駕駛員的意圖，模擬最優(yōu)秀的駕駛技術，用最佳的時間和速度控制離合器驅動機構，使離合器快速分離和平穩(wěn)結合，達到起步與換擋的平順舒適性，同時還能避免空油與熄火。另外，還可以通過語音提示駕駛員正確操作。自動離合器系統(tǒng)在保持手動擋車型駕駛樂趣的同時，達到減輕駕駛疲勞，降低汽車油耗和保護發(fā)動機的目的。車速轉速油門剎車換擋

2．主要功能自動離合器的主要功能有：擋位顯示：用數字或字母顯示擋位或故障碼；換擋離合：換擋時離合器自動分離、結合；起步爬行：起步時，不需要踩加速踏板也能夠自動慢速行駛；制動離合：制動過程中離合器根據發(fā)動機的運行工況適時自動分離、結合；熄火保護：發(fā)動機轉速過低時，離合器自動分離，然后再根據運行工況適時結合，保證任何擋位停車時都不會熄火；誤操作保護：換擋錯誤時擋位閃爍，離合器斷續(xù)結合或分離；自動調整：離合器操縱裝置自動補償摩擦片或機械構件的磨損量；智能控制：電控單元車輛行駛狀態(tài)自動優(yōu)化調整運行參數；故障檢測：自動離合器能夠自動判別故障，并儲存故障碼；模式選擇：自動離合器有標準模式、舒適模式和運動模式等八種模式可供選擇，同時可自由調快一擋起步的速度。

3．自動離合器的優(yōu)勢減少駕駛疲勞目前城市堵車越來越嚴重，開手動擋車的駕駛員需要頻繁的油離配合容易導致疲勞和勞損，同時精神緊張，不利安全駕駛。而自動離合器不需要駕駛員踩踏離合器踏板，可以大大節(jié)省駕駛員的體力。降低駕駛難度對于新手司機來說，油離配合很需要技術。很多新手司機油離配合不好，而容易熄火，而自動離合器無論任何擋位剎車、停車都不會熄火，同時掛擋錯誤的時候還有語音提示，從而保證安全起步和停車。降低離合器摩擦片的磨損自動離合器簡單來講就是：當需要踩離合時，機械裝置幫助駕駛員踩踏離合器踏板，需要踩多少、放多少，都由控制單元根據車輛行駛狀況自動控制。自動離合器的最快分離時間是0.02s，控制精度達0.02mm，這種速度和精度是普通駕駛員無法達到的。節(jié)省燃油發(fā)動機是靠離合器傳遞動力的，離合器分離的時間越長，傳遞的動力就越少。而自動離合器的分離時間為0.02s，通過減少離合器的分離時間，可以達到節(jié)油的目的。7.2.2手自一體變速器手自一體變速器就是將汽車的手動換擋和自動換擋結合在一起的變速裝置，操縱方式如圖所示。該變速器結合了自動變速器和手動變速器的優(yōu)點，最大限度地減少了變速系統(tǒng)的功率損耗。

1．工作原理手自一體變速器主要由普通的齒輪箱（和手動變速器一樣）、電子控制離合器、自動換擋操縱機構和電子控制部分等組成。電子控制離合器的作用是根據需要自動地使離合器分離或接合。工作時由變速器ECU控制步進電機推動離合器撥叉，使離合器分離或接合。自動換擋操縱機構的作用是根據需要自動地掛入相應的擋位，一般設置兩個步進電機，都由變速器ECU來控制。其排擋桿的設置和普通自動變速器相似，沒有離合器踏板。手自一體變速器齒輪箱電子控制離合器自動換擋操縱機構電子控制部分手自一體變速器的工作是利用自動控制部分來模擬人工的換擋操作，正常駕駛時和液壓自動變速器沒有什么區(qū)別，只是在停車時，離合器是分離的。所以在坡道上停車時，一定要踩住剎車，否則會溜車。如果采用手動模式，便和駕駛手動擋汽車一樣，動力非常直接，還省去了踩離合器的動作。并且不需要逐擋地進行加減，可以跳躍加減擋。從結構上看，手自一體變速器實際上就是一款電控的液壓自動變速器。其硬件方面只是在換擋桿的操縱臺下面增加了3個傳感器，分別為加擋傳感器、減擋傳感器和手動模式傳感器；軟件方面是在控制系統(tǒng)里增加了手動控制程序，利用傳感器感知變速器是否處于手動模式，接收加擋或減擋信號，控制系統(tǒng)根據加減擋信號控制變速器的升擋或降擋。另外還增加了保護措施，例如當發(fā)動機轉速超過6000轉時，控制系統(tǒng)就會發(fā)出升擋的指令，使變速器自動升擋。當發(fā)動機轉速和車速都比較低時，如果駕駛員加擋，則控制系統(tǒng)不會發(fā)出升擋指令。相反，如果此時擋位較高，而駕駛員沒有進行減擋操作，則控制系統(tǒng)會發(fā)出降擋的指令，使變速器降擋。另外，如果增加的三個傳感器中，有一個或多個損壞，則變速器會被鎖擋。

2．產品類型手自一體的變速器的產品類型有以下幾種形式：在自動變速器的基礎上加裝電子和液壓控制裝置。由普通“H”型換擋方式的手動變速器和自動離合器相結合的變速系統(tǒng)。以手動變速箱為基礎，把自動離合器和電子液壓順序換擋結合到一起。（1）在自動變速器的基礎上加裝電子和液壓控制裝置此種類型的變速器即使在手動模式下，自動變速系統(tǒng)仍然隨時處于控制狀態(tài)。如果車速變快，而駕駛員沒有進行加擋操作，則控制單元會發(fā)出指令，使變速器自動加擋；如果在車速很快時掛入低擋，則不執(zhí)行；起步時會自動地將擋位掛入1擋或2擋；當車輛打滑還會自動轉到惡劣性天氣模式，防止車輪打滑。（2）由普通“H”型換擋方式的手動變速器和自動離合器相結合的變速系統(tǒng)其目的是使離合器自動化，而不改變手動變速器傳統(tǒng)的換擋機構。此種類型的變速系統(tǒng)結構簡單，只是離合器踏板被電動機所取代，根據微處理器的命令將液壓系統(tǒng)加壓，使離合器分離或接合。起動時，駕駛員只需要掛上擋位，踩踏油門踏板便能順利起步。換擋時抬起油門踏板，系統(tǒng)自動地將離合器分離。行駛過程中，傳感器會時刻監(jiān)測車輛的擋位、速度、油門位置以及駕駛員是否有換擋操作等，電控單元可以阻止不合時宜的加擋或減擋操作。如有需要，還會發(fā)出語音提醒駕駛員選擇合適的擋位。（3）以手動變速箱為基礎，把自動離合器和電子液壓順序換擋結合到一起。7.2.3汽車線控轉向系統(tǒng)轉向系統(tǒng)的性能直接影響汽車的操縱穩(wěn)定性，它在車輛的安全行駛、保護駕駛員的人身安全和改善駕駛員的工作條件等方面起著重要的作用。傳統(tǒng)的轉向系統(tǒng)有機械轉向、動力轉向和四輪轉向系統(tǒng)等，隨著汽車技術的發(fā)展，汽車線控轉向系統(tǒng)等新技術也越來越多的出現在我們眼前。

1．線控轉向系統(tǒng)的工作原理線控轉向系統(tǒng)完全顛覆了傳統(tǒng)的機械轉向設計理念。取消了方向盤與轉向輪之間的機械連接取而代之的是電子線路控制從而徹底避免了傳統(tǒng)轉向系統(tǒng)的固有弊端汽車線控轉向系統(tǒng)的工作原理如圖所示。利用方向盤轉角傳感器將檢測到的轉向數據信號以及汽車行駛過程中的各種信息傳遞給電控單元，電控單元對接收到的信息進行分析計算，根據自身內部的控制策略，控制轉向執(zhí)行系統(tǒng)進行轉向操作。同時，電控單元根據方向盤轉角和車輪轉角等信號，控制方向盤回正力矩電機工作，從而模擬出相應的路感。

2．線控轉向系統(tǒng)的結構汽車線控轉向系統(tǒng)主要由方向盤模塊、轉向執(zhí)行模塊和電控單元等三部分組成，如圖所示。方向盤模塊包括方向盤、方向盤轉角傳感器、力矩傳感器、方向盤回正力矩電機等。主要作用是將駕駛員的轉向意圖（通過測量方向盤轉角獲得）轉換成數字信號，并傳遞給電控單元；同時接受電控單元傳送的力矩信號，產生方向盤回正力矩，給駕駛員提供相應的路感信息。方向盤模塊方向盤方向盤轉角傳感器力矩傳感器方向盤回正力矩電機轉向執(zhí)行模塊包括轉向輪轉角傳感器、轉向執(zhí)行電機、轉向電機控制器和轉向輪轉向組件等組成。主要作用是接受電控單元的指令，通過轉向電機控制器控制轉向車輪轉動，實現駕駛員的轉向意圖。轉向輪轉角傳感器轉向執(zhí)行電機轉向電機控制器轉向輪轉向組件電控單元（ECU）的作用是對采集的信號進行分析處理，判別汽車的運動狀態(tài)，向轉向電機和方向盤回正力矩電機發(fā)送指令，控制兩個電機的工作，保證各種工況下都具有理想的車輛響應，以減少駕駛員對汽車轉向特性隨車速變化的補償任務。同時電控單元還可以對駕駛員的操作指令進行識別，判定在當前狀態(tài)下駕駛員的轉向操作是否合理。當汽車處于非穩(wěn)定狀態(tài)或駕駛員發(fā)出錯誤指令時，線控轉向系統(tǒng)會將駕駛員錯誤的轉向操作屏蔽，而自動進行穩(wěn)定控制，使汽車盡快地恢復到穩(wěn)定狀態(tài)。另外，汽車線控轉向系統(tǒng)還具有自動故障處理的功能。自動故障處理系統(tǒng)包括一系列的監(jiān)控和實施算法，針對不同的故障形式和故障等級做出相應的處理，最大限度地保證汽車的正常行駛。故障自動檢測和自動處理系統(tǒng)采用嚴密的故障檢測和處理邏輯，以提高汽車安全性能。

3．線控轉向系統(tǒng)的特點（1）提高汽車安全性能汽車線控轉向系統(tǒng)取消了轉向柱等機械連接，避免了撞車事故中轉向柱對駕駛員的傷害；電控單元ECU可以根據汽車的行駛狀態(tài)判斷駕駛員的操作是否合理，并做出相應的調整；當汽車處于極限工況時，可以自動對汽車進行穩(wěn)定控制。當系統(tǒng)中電子部件出現故障后，由于采用冗余和容錯技術，系統(tǒng)仍能實現其最基本的轉向功能。（2）提高汽車的操縱穩(wěn)定性方向盤轉角和車輪轉角的比值稱為轉向傳動比。線控轉向系統(tǒng)根據車速、牽引力控制以及其他相關參數，可以使轉向傳動比不斷變化。低速行駛時，調低轉向傳動比，可以減少轉彎時方向盤轉動的角度；高速行駛時，調高轉向傳動比，防止方向盤過于靈敏。（3）改善駕駛員的路感由于方向盤和轉向輪之間無機械連接，駕駛員的路感通過模擬生成。因此，可以從信號中提取最能夠反應汽車實際行駛狀態(tài)和路面狀況的信息，作為方向盤回正力矩的控制變量，使方向盤僅向駕駛員提供有用信息，從而為駕駛員提供更為真實的路感。（4）提高汽車的舒適性由于消除了機械結構連接，路面的不平和轉向輪的不平衡不會傳遞到轉向軸上。從而減緩了駕駛員的疲勞。另外，取消了轉向柱，駕駛員的腿部活動空間和汽車底盤的空間明顯增大。（5）體現個性化的設置線控轉向系統(tǒng)可以根據駕駛員的要求設置轉向傳動比和方向盤反饋力矩，以滿足不同駕駛員的要求和適應不同的環(huán)境。（6）改善汽車的燃油經濟性線控轉向系統(tǒng)取消了轉向柱等機械連接，可以減輕整車的質量，降低油耗，改善汽車的燃油經濟性。7.2.4制動盤新技術傳統(tǒng)的制動盤是由鑄鐵制造而成，具有容易加工和耐磨性較好等優(yōu)點，但是也具有質量大和熱穩(wěn)定性較差等缺點。隨著汽車新材料和零部件制造技術的發(fā)展，制動盤正向著質量更輕、摩擦系數更大以及耐久性更好的方向發(fā)展，碳纖維制動盤和陶瓷制動盤也逐漸被人們所熟悉，如圖所示。

1．碳纖維制動盤碳纖維制動盤被廣泛用于競賽汽車上。能夠在50m的距離內將汽車的速度從300km/h降低到50km/h，此時制動盤的溫度會升高到900℃以上，制動盤會因為吸收大量的熱能而變紅。碳纖維制動盤能夠承受2500℃的高溫，具有非常優(yōu)秀的制動穩(wěn)定性。由于碳纖維制動盤在溫度達到800℃以上時制動性能才能夠達到最佳狀態(tài)，對于大多數只是短途行駛的家用車輛并不適用。另外，碳纖維制動盤的磨損速度很快，制造成本也非常高。所以目前在量產的汽車上使用并不實際。

2．陶瓷制動盤陶瓷制動盤使用的陶瓷材料不是普通的陶瓷，而是在1700℃高溫下碳纖維與碳化硅合成的增強型復合陶瓷。陶瓷制動盤能有效而穩(wěn)定的抵抗熱衰退，其耐熱效果比普通制動盤高出許多倍。陶瓷制動盤在制動最初階段就能產生最大的制動力，比傳統(tǒng)制動系統(tǒng)更快、距離更短。為了抵抗高熱量，在制動活塞與剎車襯塊之間用陶瓷來隔熱。陶瓷制動盤有非凡的耐用性，如果正常使用可以終生免更換，而普通的鑄鐵制動盤一般用幾年就需要更換。學習目標3能夠正確認識汽車電子與電氣新技術7.3汽車電子與電氣新技術汽車電子最重要的作用是提高汽車的安全性、舒適性、經濟性和娛樂性。汽車電子化的程度是衡量現代汽車水平的重要標志，是用來開發(fā)新車型，改進汽車性能最重要的技術措施。7.3.1照明系統(tǒng)新技術

汽車照明系統(tǒng)對汽車的行駛安全起到了十分重要的作用，同時考慮節(jié)能環(huán)保的要求，很多的汽車照明系統(tǒng)新技術被廣泛應用，如光纖照明、主動轉向大燈、前照燈自適應系統(tǒng)和前照燈自動調平系統(tǒng)等。

1．光纖照明

光纖照明技術是根據光的全反射原理利用光源纖維來實現光的傳導，具有光電分離、安全可靠和可重復利用等優(yōu)點。

光纖照明技術利用其光電分離的優(yōu)勢，聯(lián)合其柔性傳輸，使其不僅應用于汽車前照燈和前霧燈，更廣泛地應用于汽車室內的各種照明。

2．主動轉向大燈主動轉向大燈（AFS）又叫自適應轉向大燈，能夠根據汽車方向盤角度、偏轉率和行駛速度，持續(xù)地對大燈進行動態(tài)調節(jié)，以適應當前的轉向角，保持燈光方向與汽車當前行駛方向的一致，確保對前方道路提供最佳的照明狀態(tài)，如圖所示。

3．前照燈自動調平系統(tǒng)前照燈自動調平系統(tǒng)是指根據車輛負載的變化自動調整前照燈的投射俯仰角度，確保其投射高度在合適的范圍內。使前照燈既達到良好的照明效果，又不會對迎面車輛的駕駛員造成炫目，有效地保障了行車的安全。7.3.2多區(qū)域自動空調系統(tǒng)

多區(qū)域自動空調系統(tǒng)是指擁有兩個或多個溫區(qū)的自動空調系統(tǒng)，即把車內空間分成多個區(qū)域，各區(qū)域的溫度可各自獨立進行溫度的調節(jié)。一般有雙區(qū)域自動空調和四區(qū)域自動空調等幾種形式，如圖所示。雙區(qū)域是把車內左右兩側的溫區(qū)各自獨立進行溫度的調節(jié)。四區(qū)域是把駕駛位、副駕駛位、左后位和右后位的溫區(qū)各自獨立進行溫度的調節(jié)。7.3.3自動泊車輔助系統(tǒng)自動泊車輔助系統(tǒng)是利用車載傳感器（一般為超聲波雷達或攝像頭等），識別有效的泊車空間，并通過控制單元控制車輛進行泊車。相對于傳統(tǒng)的倒車輔助功能，如倒車影像以及倒車雷達，自動泊車的功能智能化程度更高，有效的減輕了駕駛員的倒車困難。

1．自動泊車輔助系統(tǒng)的組成自動泊車輔助系統(tǒng)主要由信息檢測單元、電子控制單元和執(zhí)行單元等組成，工作原理如圖所示。

2．自動泊車輔助系統(tǒng)的工作原理自動泊車輔助系統(tǒng)的工作原理如圖所示。信息檢測單元通過超聲波雷達和攝像頭識別車輛周邊的路面環(huán)境以及其他車輛的位置，并將采集到的圖像數據以及周圍物體離車身的距離傳遞給電子控制單元。電子控制單元將信息檢測單元上傳的數據進行處理和分析，得出汽車當前的位置、目標的位置參數以及周邊的環(huán)境，依據這些參數規(guī)劃好路徑，并將指令輸出到執(zhí)行單元。執(zhí)行單元接收到電子控制單元的指令后，精準控制方向盤、油門和制動系統(tǒng)，使汽車按照規(guī)劃好的路徑行駛，并隨時準備接收中斷時的緊急停車。學習目標4能夠正確認識汽車主動安全新技術7.4汽車主動安全新技術汽車主動安全系統(tǒng)是指通過事先防范，避免事故發(fā)生的安全系統(tǒng)。主動安全裝置是當車輛處于危險狀況時，利用機械及電子裝置，給駕駛員發(fā)出提示或者直接干預汽車的行駛狀態(tài)，最大程度的保證車輛行駛安全。7.4.1電子制動力分配系統(tǒng)

電子制動力分配系統(tǒng)（EBD）負責給四個車輪分配制動力，實際上是ABS的輔助功能，機械系統(tǒng)與ABS完全一致，只是在ABS的控制電腦里增加一個控制軟件，是ABS系統(tǒng)的有效補充，一般和ABS組合使用。配置有EBD系統(tǒng)的車輛，EBD會自動偵測各個車輪與地面間的附著力狀況，將剎車系統(tǒng)所產生的力量，按需分配給四個車輪，制動力可以得到最佳的效率。使制動距離明顯地縮短，并在制動時保持車輛的平穩(wěn)，提高行車的安全性。有無電子制動力分配系統(tǒng)的對比如圖所示。7.4.2緊急剎車系統(tǒng)

在正常情況下，大多數駕駛員開始制動時只施加很小的力，然后根據情況增加或調整對制動踏板施加的作用力。

如果遇到緊急情況，必須突然施加很大的制動力，或駕駛員反應過慢時，這種方法會阻礙他們及時施加最大的制動力。緊急剎車系統(tǒng)（EBA）是通過傳感器感應駕駛員踩踏制動踏板的速率來理解它的制動行為如果該系統(tǒng)察覺到制動踏板的制動壓力恐慌性增加，會在幾毫秒內啟動全部制動力，使汽車減速或停車其速度要比大多數駕駛員移動腳的速度快得多。當駕駛員釋放制動踏板時，EBA系統(tǒng)便轉入待機模式緊急剎車系統(tǒng)由于更早地施加了最大的制動力，可顯著縮短緊急制動距離，如圖所示。7.4.3前方碰撞預警系統(tǒng)前方碰撞預警系統(tǒng)（FCWS）是通過雷達系統(tǒng)來時刻監(jiān)測前方車輛，判斷本車與前車之間的距離、方位及相對速度，當存在潛在碰撞危險時對駕駛者進行警告，如圖所示。汽車防撞預警系統(tǒng)是基于智能視頻分析處理的預警系統(tǒng)，通過動態(tài)視頻攝像技術、計算機圖像處理技術來實現其預警功能。主要功能為：相對于國內外現有的汽車防撞預警系統(tǒng)，超聲波防撞預警系統(tǒng)、雷達防撞預警系統(tǒng)、激光防撞預警系統(tǒng)、紅外線防撞預警系統(tǒng)等，在功能、穩(wěn)定性、準確性、人性化和價格上都具有無可比擬的優(yōu)勢，性能卓越，可全天候、長時間穩(wěn)定運行，極大提高了汽車駕駛的舒適性和安全性。車距監(jiān)測及追尾預警前方碰撞預警車道偏離預警導航功能黑匣子功能7.4.4汽車行駛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP）集合了ABS、電子制動力分配系統(tǒng)（EBD）和牽引力控制系統(tǒng)（TCS，又叫驅動防滑系統(tǒng)ASR）三個系統(tǒng)的功能，主要由傳感器、電子控制單元、執(zhí)行器和ESP警告燈等組成。行車過程中，ESP時刻監(jiān)控著車輛的運行，可以幫駕駛員控制車輛的縱向和橫向穩(wěn)定。電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)傳感器電子控制單元執(zhí)行器ESP警告燈

ESP電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)是通過計算方向盤角度和4個車輪的轉速，判斷出駕駛員的目標行駛方向，再通過各路傳感器計算出車輛實際的行駛方