1.3 底盘是汽车真正的主体
1.3.1 传动系统与驱动力控制技术ESP
底盘上的传送系统,是汽车发动机与驱动轮之间的动力传递装置,传动系统具有传递牵引力、保持车速、协调变化等作用,并使汽车能倒车、左右驱动轮差速运转等功能。
传动系统主要由万向传动轮、离合器、变速器、减速器、差速器、半轴等部件组成,如图1-19所示。
图1-19 汽车传动系统
传动系统中使用的电子技术主要有电子控制无级变速器(自动挡变速器)和驱动力控制系统ESP。
电子控制自动变速器的主要作用是,根据检测汽车车速、节气门状态等信息,进行自动挡位切换,如图1-20所示。
图1-20 电子控制自动变速器
汽车运行过程中,无论是前轮还是后轮,一旦发生轮胎抱死是非常危险的。前轮抱死会使汽车失去转向能力,后轮抱死会使汽车侧滑、甩尾。为了防止轮胎抱死情况的发生,ABS、ASR、ESP技术正日趋成熟。
电子稳定程序系统(ESP)是防抱死制动系统(ABS)和驱动防滑控制系统(ASR)的升级版。ASR/ABS系统是通过控制驱动轮和制动轮的滑动率,达到防滑动和防抱死的效果,ESP不仅可以控制驱动轮,而且还能控制从动轮。ESP与ABS/ASR最主要的区别在于,ABS/ASR是被动,在车辆出现侧滑等情况时才会起作用,而ESP自身具有探测和分析车况的能力,能够主动调节驱动力分配,防患于未然,如图1-21所示。
图1-21 电子稳定程序系统(ESP)躲避障碍物
ESP系统由控制单元及转向传感器(监测方向盘的转向角度)、车轮传感器(监测各车轮的速度转动)、侧滑传感器(监测车体绕垂直轴线转动的状态)、横向加速度传感器(监测汽车转弯时的离心力)组成。
1.3.2 行驶系统与电控悬架技术
底盘上的行驶系统,作用是接受发动机动力,驱动车轮产生牵引力,以保证汽车行驶起来;并且与汽车转向系统配合工作,实现汽车行驶方向的正确控制,以保证汽车操纵的稳定性。
行驶系统包括车架、车桥、悬架、车轮、轮胎,如图1-22所示。
图1-22 汽车行驶系统
车架与车桥是汽车底盘的主体,作用是将整个汽车连接成整体。车轮与轮胎则起着支承和带动汽车的作用。悬架、车架与车桥的连接中枢,特殊的结构使它具有很强的抗冲击和震动的能力,如图1-23所示。
图1-23 汽车悬架系统
一些高档轿车具有电子控制悬架系统,汽车ECU(电子控制单元)通过传感器判断车身高度、速度、速率、转向角度及制动等信号,自动控制悬架系统的硬度(如悬架刚度、减震器阻尼力)和车身的高度,使汽车具有良好的舒适性和稳定性,如图1-24所示。
图1-24 主动液压式电子控制悬架系统
电子控制悬架系统主要包括可调式减震器、悬架控制执行器、空气压缩机、排气阀、干燥器、进气阀、储气罐、调压阀、电磁阀、高度传感器、气室及控制单元等部件。
1.3.3 转向系统与电控动力转向技术
底盘上的转向系统,作用是保持或改变汽车的行驶方向,协调转向轮之间的转角关系。驾驶员通过转动方向盘,使汽车保持直线或转弯运动。
转向系统包括转向操纵机构、转向器、转向传动机构等,如图1-25所示。
图1-25 汽车转向系统
汽车转向系统是利用较小的转向方向盘,操纵车辆转向。但在实际驾驶过程中遇到一些问题,低速时为了省力而规定了一定的转向压力,在高速行驶时会出现操纵力减小,方向难以控制的情况。为了使车辆低速和高速时都能有良好的转向控制力,电子控制动力转向系统逐渐完善起来。
电子控制动力转向系统使车辆低速,尤其是停止的车辆转向轻便;而车速较高时,电子控制使系统的液压助力作用减弱,转向操纵力增加,使驾驶员在高速行驶时能对转向盘有更好的控制,如图1-26所示。
图1-26 电子控制动力转向系统
在电子控制动力转向系统中,按照车速通过控制电磁阀改变动力转向系统中的油压控制回路,低速时转向力小,提高操纵力;在中高速时使之成为与手操纵相适应的转向力,提高操纵稳定性。
1.3.4 制动系统与ABS/ASR技术
底盘上的制动系统是汽车的减速和制动系统的总称,作用是使运动中的汽车减速或停止,使停止的汽车保持不移动。
制动系统包括制动器、制动传动装置等,如图1-27所示。
图1-27 汽车制动系统
在制动系统中,除了上文介绍过的ABS/ASR防抱死防打滑设计外,还有一些通过电子控制改变制动效果的技术。比如,电控液压制动系统(EHB)、电子制动控制系统(EBS)、全电路制动系统(BBW)等,都在制动效果上优于传统的制动方式,如图1-28所示。
图1-28 车轮制动轮毂和制动器
1.3.5 全设备的电控技术
汽车安全方面涉及电路的技术不少,比如主动安全技术中的各种雷达、报警系统和被动安全技术中的安全气囊、行车记录系统等,如图1-29所示。
图1-29 汽车雷达与监视设备
汽车上作为对外监视的传感器主要是雷达、超声波测距仪、监控摄像头,不同的车辆也有不同的传感器,本书在辅助电路章节中将对这些传感器进行详细讲解。
图1-30 汽车安全气囊
汽车安全气囊作为重要的安全设备,如图1-30所示。其具体的工作原理和技术在后面的辅助电路章节中会进行讲解。