机电一体化在汽车上的应用(3)

2019-01-26 15:26

机电液一体化在汽车中的应用

阀、储油罐等,元件数目少,装配方便,节约时间。

3、效率高 液压动力转向系统效率一般在60%~70%,而EPS的效率较高,可高达90%以上。

4、路感好 传统纯液压动力转向系大多采用固定放大倍数,工作驱动力大,但却不能实现汽车在各种车速下驾驶时的轻便性和路感。而EPS系统的滞后特性可以通过EPS控制器的软件加以补偿,使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力。

5、回正性好 EPS系统结构简单,不仅操作简便,还可以通过调整EPS控制器的软件,得到最佳的回正性,从而改善汽车操纵的稳定性和舒适性。 2.3电液一体化技术在汽车稳定系统及上的应用

汽车加速、制动或转向时,如果驾驶员对路面情况改变的反应和操作不及时或不准确(驾驶员一般只能在汽车侧偏角2~4?H内对汽车侧滑进行有效纠正)而侧滑,将造成汽车失控导致交通事故。美国一项统计显示,车速在80~100km/h时,40%的车祸于汽车侧滑失控有关;车速超过160km/h时,几乎100%的车祸与侧滑失控有关。随着高速公路的发展,车速的提高,汽车侧滑造成事故的可能性也不断提高。为了确保车辆高速行驶的安全性,在车上装置汽车稳定性控制系统十分必要,而现代电子技术的发展也为其研制成功奠定了基础。汽车稳定性控制系统的功能时控制车辆的横摆力矩,把车轮侧偏角限制在一定范围内,其目的包括:保证汽车在制动和加速时的方向稳定性和可控性;保证转向时不出现过量的不足转向(Understeer)和过度转向(Oversteer);增强汽车的转向反应和轨迹跟踪性能;缩短制动距离,改善牵引性能。

2.4机电液一体化技术在汽车自动变速器上的应用

在现代轿车上,常见的是采用电控的液力自动变速器,主要是由液力变矩器和自动变速器两大部分组成。它能够根据油门的开度和车速的变化,自动地进行换档。与无级变速器相比,液力自动变速器最大的不同是在结构上,它是由液压控制的齿轮行星变速系统构成。因此,液力自动变速器并不是真正的无级变速器,还是有档位的。其所能实现的是在两档之间的无级变速。而无级变速器则是两组变速轮盘和一条传动带组成的,因此,其比传统自动变速器结构简单,体积更小。

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另外,它可以在一定范围内自由改变传动比,从而实现全程无级变速,使汽车的车速变化平稳,没有传统变速器换档时那种“顿”的感觉。

自动变速器能进行繁复的加速、减速变速器换档等功能,具有变速平滑、驾驶轻便等优点。汽车自动变速器一般和液力变矩器一起使用,带有液力传动的特点,可以弥补机械变速器的一些缺点。它可以根据发动机的工况和车速情况自动选择档位,而且具有下列显著特点:

(1)整车具有更好的驾驶性能。汽车驾驶性能的好坏,除与汽车本身的结构有关外,还取决于正确的控制和操纵。自动变速器能通过系统的设计,使整车自动去完成这些使用要求,以获得最佳的燃油经济性和动力性,使得驾驶性能与驾驶员的技术水平关系不大,因而特别适用于非职业驾驶。

(2)良好的行驶性能。自动变速装置的档位变换不但快而且平稳,提高了汽车的乘坐舒适性。通过液力传动和微电脑控制换档,可以消除或降低动力传递系统中的冲击和动载,这对在地形复杂、路面恶劣条件下作业的工程车辆、军用车辆尤为重要。试验表明,在坏路段行驶时,自动变速器的车辆传动轴上,最大动载扭矩的峰值只有手动变速器的20%-40%。原地起步时最大动载扭矩的峰值只有手动变速器的50%-70%,且能大幅度延长发动机和传动系零部件的寿命。

(3)高行车安全性。在车辆行驶过程中,驾驶员必须根据道路、交通条件的变化,对车辆的行驶方向和速度进行改变和调节。以城市大客车为例,平均每分钟换档3-5次,而每次换档有4-6个手脚协同动作。正是由于这种连续不断的频繁操作,使驾驶员的注意力被分散,而且容易产生疲劳,造成交通事故增加;或者是减少换档,以操纵油门大小代替变速,即以牺牲燃油经济性来减轻疲劳强度。自动变速的车辆,取消了离合器踏板和变速操纵杆,只要控制油门踏板,就能自动变速,从而减轻了驾驶员的疲劳强度,使行车事故率降低,平均车速提高。

(4)降低废气排放。发动机在怠速和高速运行时,排放的废气中,CO或HC的浓度较高,而自动变速器的应用,可使发动机经常处于经济转速区域内运转,也就是在较小污染排放的转速范围内工作,从而降低了废气污染。

(5)可以延长发动机和传动系的使用寿命。因为自动变速器采用液力变矩器和发动机“弹性”连接,外界的冲击负荷可以通过液力变矩器缓冲,有过载

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保护的功能。在汽车起步换档、制动时能吸收振动,相应减小了发动机和传动系的动载荷。

(6)操纵简单。只需设置液压工作阀的位置,自动变速器就可以根据需要进行自动加档和减档,省去了起步和换档时踏离合器、更换变速杆位置和放松油门等复杂的操作规程,大大减小了驾驶员的劳动强度。

(7)提高了汽车的平顺性。因采用液力变矩器在汽车起步时,车轮上的牵引力逐步增加,无振动并减少车轮滑动,使起步容易平稳。

(8)提高生产率。换档时功率基本没有间断,可保证汽车有良好的加速性和较高的平均车速,使发动机的磨损减少,延长了大修间隔里程,提高了出车率。

3电液一体化技术在汽车上的应用存在的不足及解决方案

3.1 电控发动机存在的不足及解决方案

经常听到说,这车(电控发动机)有油、有火,为什么不着?或是着车后马上又熄灭,需要再次或多次启动才能着住车,其影响原因是多方面的。 电控发动机的启动性能,可能是受以下条件影响:雾化、浓度良好的混合气;确实可靠的点火;充足的气缸压力;进气系统沉积物(气门积碳);进气系统轻微漏气;怠速控制系统和电脑控制数据等。 下面分别分析影响因素及对应:

雾化、浓度良好的混合气:汽油雾化的程度,一般取决于燃油系统的压力、喷油嘴的清洁状况、汽油的蒸发性能指标、流过喷油嘴和进入燃烧室的气流速度、空气温度等。

对于汽油,有一个非常重要的性能指标:挥发性!汽油燃料中规定必须含有足够比例的高挥发性组分,以得到良好的启动性能。在冬季和夏季石油公司提供的汽油该项指标是不同的。对于每位车主来说,加入油箱中的汽油的挥发性是会改变的。随着单箱油的使用时间长短不同,挥发性下降的程度也会不同。一般来说少半箱油以下、停放或间断行驶时间较长后,燃料的挥发性会降低很多。同等条件下挥发性好的汽油雾化较好。通常燃油标号高的燃油挥发性较差。 对于电喷车,启动时的控制数据都是在匹配时设定好的,影响喷油量的因素

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(喷嘴正常)一般只有油压这个因素(当然这是在车辆整个系统正常的状态下),如果车辆停放时间较长,供油油轨中的油压就会很低,而油压是靠油泵工作提供的,如果在启动发动机时点火开关打开的时间不够长就启动发动机,就有可能在油轨中油压没有达到规定的压力下工作,就会形成喷出的油量偏少,造成因为混合气偏稀而出现的转速不稳或灭车的问题。所以要消除油压偏低的影响,必须养成打开钥匙门至仪表灯亮、等待2~3秒后再启动发动机的习惯。

喷油嘴的清洁程度,会直接影响燃油的雾化效果,而有效空燃比是以雾化了的燃油与空气混合之比,没有雾化的燃油就无法燃烧,提供不了动力。虽说喷入进气道中的油不少,但是真正进入汽缸可供燃烧的比例较小的话,一样会造成因为混合气偏稀而出现的转速不稳或灭车的问题。喷油嘴的结构是一个多孔的、能震动的膜片为喷油嘴控制流量和雾化,当这个膜片上沉积很多胶质沉积物,就会堵塞部分油孔,还会使膜片失去震动的能力,所以保证喷油嘴的清洁也是非常重要的。使用适宜的清净剂类型的燃油添加剂是保证进气系统和喷油嘴正常工作的好选择。

气缸压力的影响:发动机的燃烧室压缩压力,是保证可靠启动的条件。当起动机带动发动机转动后,压缩已进入燃烧室的混合气,在活塞向上运行中,内部的混合气由于体积变小而温度上升,而此温度又给燃油雾化提供条件。如果因为气门关闭不严、活塞环与发动机缸体之间密封不严、由于电瓶的供电电压较低造成启动时发动机转速太低等影响,均会造成气缸压力较低。如果因为燃油挥发性、喷油嘴的雾化不良等原因,会使进入燃烧室的燃油蒸发不良,进而会使缸筒壁上的油膜变薄,密封性变差,导致漏气增加。

当环境温度较低,而空气中的湿度较大时,由于喷油嘴喷出的燃油雾化需要吸热,就会形成在喷油嘴附近一个(相对的)低温区,就会使空气中的水分凝结成冰晶或冰块,而这些小冰块有可能使发动机的进气门关闭不严,也会影响气缸压力。同时如果进气门上的沉积物较多,而又由于震动剥落,也会造成垫住气门口而使缸压降低。

进气系统沉积物对冷启动的影响:由于现在电喷车(除去更先进的缸内直喷的)大多数是喷油嘴安置于进气口位置,当气门背部积累起一定厚度的积碳时,由于每个气门的升程是一定的,会直接影响每一进气过程的进气效率,造成进气

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不充分而抖动。由于积碳在冷态时,其中易挥发物质均已挥发,变成有较强吸附能力的状态,当启动发动机喷油嘴喷油时,会吸附较多的燃油,使进入发动机的混合气变稀,不易着车或需多次启动。气门积碳会逐渐剥落,当垫住气门口时,会造成气门关闭不严,缸压下降。所以还是要使用清净剂类型的燃油添加剂来保证进气系统的清洁!

火花塞对于冷启动来说是一个非常重要的零件,有时它会因我们的使用情况带来性能下降。火花塞有一个非常重要的性能指标:要求有抵抗腐蚀性燃烧沉积物的能力,也就是通常说的火花塞自洁能力。发动机在冷机和暖机状态下工作时,喷油量会加浓,会造成火花塞绝缘体表面沉积很多碳黑,原本这些碳黑是靠发动机工作时的高温烧掉的,但是如果经常处于短途、低速行驶,或是在低温状态下长时间怠速运行、启动,如果发动机没有达到正常温度工作,这些导电的碳黑就会在冷启动时、由于未燃烧燃油浸湿造成火花塞点火失败,俗称“淹嘴子”、“淹缸”,一旦出现“淹嘴子”的问题,有时不得不采取拆卸火花塞清洁的方式解决问题。如果车辆是在寒带使用,且高速行驶的机会很小,适当选用高一级热值的火花塞会更好一些。

怠速控制系统:如果节气门或怠速阀脏污、卡滞,会造成进气量控制的偏差和迟滞,也会造成冷启动后无高怠速、抖动等问题。解决方法是及时清洗节气门或怠速阀,并作系统设定。

进气系统的轻微漏气,是冷启动不良的常见原因。这是相关系统维修后较易出现的问题。现象是热车没问题,但冷车需要用脚控制油门使发动机保持运转,热车后看不出太大问题。如果该车有过进气系统的维修,就要注意所有的密封圈/垫是否可靠,安装是否正常。

电脑控制数据的问题:由于控制数据的偏差造成冷启动性能不良的例子并不少见,这是由于在匹配时所使用的燃油的参数和现在车辆使用的燃油的参数差异所致,另外全国各地的燃油品质也不同,不同的生产工艺炼制的燃油也会有差异。就是同一批次的燃油,由于储藏、运输环节的不同,挥发性也会发生变化。针对这些差异,汽车厂家会对某些控制参数进行修改,以适应较低挥发性燃油。尽管这些控制参数进行了修改,但是也不能完全排除冷启动不良的现象,因为造成的原因是多种多样的,有时过度的修改还会带来热启动性能的改变。

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