《汽车底盘电控技术》电子教案(第四版).doc
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1、 汽车底盘电控技术 课程教案课程代码:总 学 时: 周学时: 适用专业: 年级:开课时间: 学年第 学期 使用教材:汽车底盘电控技术, 授课教师姓名: 章节模块一 概述教学目的(1)了解汽车底盘电子控制技术的现状;(2)了解自动变速器技术的发展、防抱死制动系统的发展、防抱死制动系统的发展等。教学重点难点重点:自动变速器技术的发展、防抱死制动系统的发展、防抱死制动系统的发展等难点:自动变速器技术的发展、防抱死制动系统的发展、防抱死制动系统的发展等教学过程模块一 概述一、汽车底盘电子控制技术的现状电子控制自动变速器ECT防抱死制动系统ABS驱动轮防滑转调节系统ASR电子控制动力转向系统EPS电子控
2、制悬架系统EMS电子控制制动力分配系统EBD电子控制制动辅助系统EBA电子控制稳定性程序ESP轮胎中央充放气系统CIDC自动驱动管理系统ADM二、自动变速器技术的发展常见的自动变速器有液力自动变速器(Automatic Transmission,简称AT)、无级自动变速器(continuously variable transmission,简称CVT)、双离合变速器(Dual Clutch Transmission,简称DCT)等。1938年,通用公司研制了将行星齿轮变速器与液力耦合器结合在一起的液力自动变速器,这是现代轿车自动变速器的雏形。1942年,通用公司研制的自动变速器上采用了双导轮
3、、可闭锁的综合式变矩器。1947年,通用公司将液力传动装置用于批量生产的小客车上。1969年,雷诺(Renault)汽车装备了采用电子计算机控制的液力自动变速器。1978年,美国克莱斯勒(Chrysler)公司生产了带锁止式液力变矩器的自动变速器。1981年起开发出各种采用微处理机的微机控制自动变速系统,实现了自动变速器的智能控制。1983年,德国博世(Bosch)公司研制成功发动机和自动变速器共用的电子控制单元。19 世纪70 年代,出现了机械无级式自动变速器(continuously variable transmission,简称CVT)。进入21 世纪,全球超过700 万辆汽车装备了带
4、式无级式自动变速器。20世纪30年代末,Rudo lf Franke首先提出双离合变速器。1999年,制造出直接换挡变速箱(DSG)。2008年初,大众汽车公司在高尔轿车上装备采用干式双离合器技术的第二代DSG双离合变速器。三、防抱死制动系统的发展1920年,英国人霍纳摩尔研制成功了ABS技术,并于1932年申请了第一个防滑专利。1947年,为在美国飞机上开始采用ABS。1954年,美国福特(Ford)公司率先在林肯(Lincoln)轿车上采用ABS技术。1958年,研制成功四轮两通道低选控制式Maxa-ret ABS。1960年,改造成四通道控制式ABS。1985年,博世公司对ABS-系统进
5、行了结构简化和系统优化,研制出了经济型防抱死制动系统ABS-E系统。三、驱动轮防滑转调节系统的发展1971年,美国通用汽车公司开始研制通过中断发动机点火来减小发动机输出转矩,进而避免驱动轮滑转的电子控制系统。1986年,博世公司研制出ABS/ASR 2U系统,首次将ABS和ASR两个系统合为一体。1987年,丰田汽车公司将牵引力控制系统TCS(traction control system)装备在皇冠轿车上。四、制动辅助系统的发展欧洲从2009年开始强制要求新生产的机动车必须安装制动辅助系统,并在制动法规ECE R13及行人保护标准EC 631/2009中增加了BAS的测试方法。五、电子控制悬
6、架系统的发展1988年,日产(NISSAN)汽车公司将SS(sonar suspension)系统安装在千里马(Maxima)轿车上。1989年,丰田汽车公司研制出EMAS(electronic modulated air suspension)系统。1997年,汽车通用汽车公司研制出连续可调路面感应式悬架(CVRSS)系统。六、电子控制动力转向系统的发展1988年,美国通用公司研制出可变助力转向系统,并应用在林肯轿车上。同年,日本铃本(Suzuki)汽车公司研制出电子控制电动式动力转向系统EPS,并装备在Cervo轿车上。1991年,美国福特汽车公司开发出电子可变量孔助力转向系统EVO。作业
7、思考与练习问答题章节模块二 自动变速器课题一 自动变速器的分类和组成课题二 液力传动装置课题三 行星齿轮变速系统课题四 液压控制系统课题五 电子控制系统课题六 自动变速器电子控制系统元件的检查课题七 自动变速器的故障诊断课题八 无级变速器简介课题九 双离合变速器简介教学目的(1)了解自动变速器的分类和组成;(2)理解液力传动装置、行星齿轮变速系统、液压控制系统、电子控制系统;(3)掌握自动变速器的故障诊断。教学重点难点重点:自动变速器的分类和组成难点:液力传动装置、行星齿轮变速系统、液压控制系统、电子控制系统教学过程模块二 自动变速器自动变速器就是能够根据道路条件和汽车负载的变化自动变换传动比
8、的变速装置。课题一 自动变速器的分类和组成一、自动变速器的种类液力式自动变速器 、机械式自动变速器、无级自动变速器。二、液力式自动变速器的种类(1)按前进挡的数目分类按前进挡的数目可将自动变速器分为二挡式、三挡式、四挡式。(2)按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)按液力变矩器有无锁止离合器分类有锁止离合器和无锁止离合器两种。(5)按控制系统分类分为液压控制自动变速器和电子控制自动变速器。
9、三、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挡执行元件两大部分。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。课题二 液力传动装置一、液力耦合器液力耦合器由泵轮和涡轮组成。二、液力变矩器1液力变矩器的结构及工作原理液力变矩器由泵轮、导
10、轮、涡轮三部分组成。导轮的作用是改变由涡轮回流到泵轮的液流方向,从而实现变矩。2带单向离合器的液力变矩器虽然设置导轮可以增大涡轮的输出转矩,但只有在泵轮和涡轮转速相差较大时才能实现,在转速相差较小的情况下并不能实现。为消除泵轮、涡轮转速差小时因导轮引起的能量损耗,又加装了单向离合器。3单向离合器液力变矩器常用的单向离合器有楔块型和滚柱型两种。(1)楔块型单向离合器主要由内圈、外圈、楔形块、保持弹簧组成。(2)滚柱型单向离合器滚柱型单向离合器主要由内圈、外圈、滚柱、保持弹簧等组成。4带锁止离合器的液力变矩器锁止离合器在车速、节气门开度等条件满足时,将泵轮和涡轮锁定在一起,使变矩器内的动力传递由液
11、力传递转变为机械传递,传递效率达到100%。(1)带锁止离合器液力变矩器的结构(2)带锁止离合器液力变矩器的工作原理5液力变矩器的工作特性(1)概念变矩器的转速比e。变矩器的转矩比。变矩器效率。变矩器失速点。变矩器耦合工作点。(2)工作特性液力变矩器的工作范围可划分为三个:即变矩区、耦合区和锁止区。在变矩区,液力变矩器的转矩比k随着转速比e的增大而减小。在变矩区,液力变矩器(装有单向离合器)的效率随着转速比的增大不断提高,到接近耦合点时达到最大值,其增长规律呈曲线状。进入耦合区后,变矩器效率继续增大,到转速比e=0.95时,其效率又迅速下降。6液力变矩器的分类(1)按液力变矩器的组成元件分类分
12、为三元件式、四元件式等。(2)按液力变矩器的工作特性分类分为单相式、二相式、三相式等。7液力变矩器的检查(1)导轮单向离合器的检查(2)传动板的检查(3)导轮固定套管(即变矩器轴套)的检查(4)液力变矩器的清洗课题三 行星齿轮变速系统行星齿轮变速系统由行星齿轮机构和换挡执行元件(也称变速执行机构)两大部分组成。一、行星齿轮机构1行星齿轮机构的构造行星齿轮机构由太阳轮、行星齿轮(简称行星轮)、行星齿轮架(简称行星架)和环齿圈等组成。2行星齿轮机构的变速原理行星齿轮机构中有3个可活动的元件:太阳轮、行星架(包括行星轮)、环齿圈。若固定其中一个元件,则另外两个元件可构成具有一定传动比的齿轮变速装置。
13、二、换挡执行元件行星齿轮变速系统的换挡执行元件有离合器、制动器、单向离合器三种。1离合器离合器的作用是将行星齿轮变速系统的输入轴与行星齿轮机构中的任一元件连接起来;或者将行星齿轮机构中的任二元件连接起来。(1)离合器的结构自动变速器中所使用的离合器一般为湿式多片式离合器,主要由摩擦片、钢片、离合器鼓、离合器活塞、活塞回位弹簧、O形密封圈等组成。(2)离合器的工作原理离合器活塞受液压作用将钢片和摩擦片压紧在一起,钢片与摩擦片之间产生摩擦力,通过摩擦力实现力的传递。(3)泄油装置设置该泄油球阀的目的是防止离合器分离不彻底。采用泄油球阀的主要缺点是进油初期密封不严,存在泄漏,使油腔压力建立缓慢。(4
14、)离合器的技术要求离合器的主要技术要求是离合器片间的间隙。2制动器制动器的作用是固定行星齿轮机构中的元件,实现某种传动比的传动。常用的制动器有两种:片式制动器和带式制动器。(1)片式制动器片式制动器的结构和前述湿式多片式离合器完全相同。(2)带式制动器带式制动器主要由制动鼓、制动带、推杆、活塞等组成。(3)制动器的技术要求制动器的技术要求和离合器相同。三、辛普森行星齿轮变速系统丰田皇冠3.0轿车A340E型自动变速器三行星排四速辛普森行星齿轮变速系统。1停车挡(P挡位)2空挡(N挡位)3倒挡(R挡位)4前进1挡(D挡位1挡)5前进2挡(D挡位2挡)6前进3挡(D挡位3挡,又称直接挡)7超速挡(
15、D挡位4挡,又称O/D挡)82挡位2挡9 L挡位课题四 液压控制系统液压控制系统主要由油泵、主油路油压调节装置、换挡信号装置、换挡控制装置、变矩器锁止离合器控制装置、缓冲安全装置等组成。一、液压控制阀的基本工作原理液压控制阀按其用途可分为方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀三种。1方向控制阀方向控制阀用于控制油液流动的方向。(1)换向阀的工作原理(2)换向阀的种类根据换向阀滑阀的操纵方式不同,可将其分为手动式、液动式等多种形式。2压力控制阀压力控制阀的作用是调节油路中工作液体的压力(1)压力控制阀的工作原理(2)压力控制阀的种类常用的压力控制阀有稳压阀和调压阀。3流量控制阀流量控制阀改变流量的办
16、法是改变截面积。4其他种类的阀门(1)单向节流阀单向节流阀用于控制作用在换挡执行元件(离合器、制动器)上的油压变化速率以改善换挡质量。单向节流阀是单向阀和节流阀的组合。(2)缓冲阀缓冲阀由缓冲弹簧和活塞组成,并联在执行元件的工作油路上。二、液压控制系统各组成部分的结构与工作原理液压控制系统由油泵、主油路压力调节阀、换挡信号阀、换挡控制阀、变矩器锁止离合器控制阀、缓冲安全装置等组成。(一)主油路压力调节阀主油路压力调节阀主要由滑阀、调压柱塞、弹簧及阀体等组成。调节后的主油路压力也是变化的,并且随着节气门油压的升高而升高。倒挡时主油路压力比其他挡位均高。(二)换挡信号阀换挡信号阀指节气门阀和速控液
17、压阀。1节气门阀常见的节气门阀有两种形式:机械式节气门阀和真空式节气门阀。(1)机械式节气门阀(2)真空式节气门阀2速控液压阀速控液压阀按照其工作特性可分为单级式速控液压阀和双级式速控液压阀。单级式速控液压阀是指在自动变速器的所有工作状态,速控液压阀所产生的速控液压和车速之间只存在一种变化关系。双级式速控液压阀是指在自动变速器的工作过程中,速控液压和车速之间存在两种变化关系。常见的双级式速控液压阀有两种:单重块双级式速控液压阀和双重块双级式速控液压阀。(1)双重块双级式速控液压阀双重块双级速控液压阀主要由初级重块、次级重块、滑阀、弹簧、从动齿轮等组成。(2)单重块双级式速控液压阀丰田轿车自动变
18、速器单重块双级式速控液压阀。(三)换挡控制阀换挡控制阀根据其控制方式可分为手控制阀(又叫手动阀)和自动换挡阀两种。1手控制阀手控制阀的作用是由驾驶员选择自动变速器的挡位。自动变速器的挡位就是指换挡杆位置,。2自动换挡阀自动换挡阀的工作过程。(1)换挡杆在D挡位时自动换挡阀的工作过程1-2换挡阀:1-2换挡阀用于控制前进1挡、前进2挡之间的挡位变换。2-3换挡阀:2-3换挡阀用于控制前进2挡与前进3挡之间的挡位变换。3-4换挡阀:3-4换挡阀用于控制前进3挡与前进4挡(超速挡)之间的变换。(2)换挡杆在2挡位时自动换挡阀的工作过程2-3换挡阀与3-4换挡阀1-2换挡阀(3)换挡杆在L挡位时自动换
19、挡阀的工作过程当换挡杆位于L挡位时,变速器只能在1挡工作。若变速器不在1挡工作,那么控制系统将强制其降至1挡。(4)强制降挡柱塞工作时各自动换挡阀的工作过程当节气门开度变化时,节气门拉索便拉动节气门凸轮绕其轴线转动。凸轮在转动过程中,顶动强制降挡柱塞和节气门阀。(四)变矩器锁止离合器控制装置1锁止信号阀锁止信号阀的作用是根据速控液压(汽车车速)控制锁止转换阀的动作,使锁止离合器接合或分离。2. 锁止转换阀锁止转换阀的作用是根据锁止信号阀输出的信号(来自超速制动器B0的主油压),改变变矩器内工作液的流动方向,从而控制锁止离合器的接合与分离。3. 锁止离合器的工作过程(1)锁止离合器的接合(2)锁
20、止离合器的分离(五)其他液压装置1. 超速(O/D)电磁阀2. 缓冲器3. 倒挡离合器顺序阀和倒挡制动顺序阀倒挡离合器顺序阀和倒挡制动顺序阀均用于减小换挡冲击,改善换挡质量。三、液压控制系统的控制过程自动变速器工作时,液压控制系统通过控制齿轮变速系统换挡执行元件(即离合器、制动器、单向离合器)的工作来实现挡位的变换。现以丰田A43D型自动变速器为例,分析自动变速器在各挡位时液压控制系统的工作情况。1. R挡位2. D挡位(1)D挡位1挡(2)D挡位2挡(3)D挡位3挡(直接挡)(4)D挡位4挡(超速挡)课题五 电子控制系统一、电子控制系统的组成电子控制自动变速器的控制系统由电子控制系统和液压控
21、制系统两部分组成。液压控制系统主要由压力调节阀、换挡阀、变矩器离合器锁止控制装置等组成;电子控制系统由传感器、电控单元和执行器三部分组成。二、传感器1节气门位置传感器节气门位置传感器的作用是监测发动机节气门开度。2车速传感器车速传感器的作用是将汽车行驶速度转变成电信号输入电控单元。(1)舌簧开关式车速传感器舌簧开关式车速传感器主要由旋转磁铁(带有若干对磁级)和舌簧开关管组成。(2)电磁感应式车速传感器电磁感应式车速传感器主要由永久磁铁和电磁感应线圈组成。3挡位开关和空挡启动开关挡位开关的作用是监测换挡杆(手动阀)的位置。空挡启动开关的作用是控制启动机只有在换挡杆处于P位或N位时才能工作,发动机
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