汽車電子新技術在大眾汽車中的應用畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 TDI、Golf TDI、 Golf Plus TDI、 Passat TDI，以及搭載史上最強柴油引擎 V10 TDI 的 Touareg V10 TDI 外，未來， Volkswagen 也仍將繼續扮演替環境保育把關的領航者角色，并繼續結合不同領域的科技，開創出令人驚艷、更具有駕駛樂趣、污染更低、油耗也更低的 TDI 柴油引擎！ 第 2 章 傳動系 電控離合器 原理 電控自動離合器由電動機、離合器操縱機構、 電控單元 、電動機驅動器、傳感器、線束、顯示單元等 部件組成。電控單元依據采集的節氣門位置、發動機轉速、車速、制動燈開關、點火開關、換檔力、變速器檔位、操縱機構行程等傳感器數據進行計算分析，指令離合器操縱機構驅動離合器分離、結合，替代、駕駛員對離合器進行操作。電控自動離合器操作簡便，駕車時收起加速踏板即可換檔。電控自動離合器會保證汽車起步平穩、換檔順暢、制動離合、誤操作峰鳴報警提示。 組成及特性 蕪湖職業技術學院畢業設計（論文） 12 電控自動離合器系統主要由傳感器信號采集、 ECU 邏輯判斷、執行機構和離合器總成四部分組成。離合器控制器 ECU 通過傳感器實時監控汽車的各工作參數，當駕駛員根據主觀意愿操 縱加速踏板或換擋桿時， ECU 根據存儲器中存儲的程序 (如離合器最佳結合規律等控制規律 )，調節離合器的分離和接合速度，實現發動機、離合器和變速器的最佳匹配，從而實現汽車的平穩起步和迅速換擋。 功能 檔位顯示：用數字顯示檔位或數字和字母組合顯示故障碼 換檔離合：換檔時離合器自動分離、結合 起步爬行：起步時，不踩加速踏板也能夠自動緩慢行駛 制動離合：制動過程中離合器依據工況適時自動分離、結合 熄火保護：轉速過低時離合器自動分離，依據工況適時結合 誤操作保護：換檔錯誤時檔位閃爍，離合器斷續結合或分離 自動調整：離合器 操縱裝置自動補償摩擦片和機械部件磨損 智能控制：電控單元自動優化調整運行參數 故障檢測：電控單元自動判別故障，并儲存故障碼備查 性能 操縱機構驅動形式： 電動機驅動 電動機額定功率： 150W 電動機工作平均電流： ≤ 15A 電動機峰值工作電流 ≤ 40A 系統平均功耗 ≤ 3W 綜合油耗： 優于手動檔車型 3～ 5% 換檔時離合器分離時間： ≤ S 剎車時離合器分離時間： ≤ S 熄火保護時離合器分離時間： ≤ S 起步時離合器完全結合時間： ≤ 5 S 換檔時離合器完全結合時 間： ≤ 3 S 電控防滑差速器（ LSD） 蕪湖職業技術學院畢業設計（論文） 13 簡介 防滑差速器，英文名為 Limited Slip Differential，簡稱 LSD。防滑差速器，顧名思義就是限制 車輪 滑動的一種改進型 差速器 ，指兩側驅動輪轉速差值被允許在一定范圍內，以保 證正常的轉彎等行駛性能的類差速器。事實上 LSD 依構造的不同可以分為好幾種型式，而每一種 LSD 亦都有其特別之處 。 防滑差速器能夠克服普通錐齒輪式差速器因 轉矩 平均分配給左、右輪而帶來的在壞路面（泥濘、冰雪路面等）上行駛時，因一側驅動輪接觸泥濘、冰雪路面而在原地打滑（滑轉），另一側在好路面上的驅動輪卻處在不動狀態使汽車通過能力降低的缺點。這是因為與泥濘、冰雪路面接觸的驅動輪與路面 的附著力減少，路面對半軸作用有很小的反作用轉矩，結合對稱式 錐齒輪 差速器具有轉矩平均分配的特點，這使處在好路面上的驅動輪所得到的轉矩只能與處于壞路面上的驅動輪轉矩相等，于是兩者的合力不足以克服行駛阻力，汽車便停止不動 。 功能原理 在談論 LSD 這個機件之前，讀者務必先知道差速器的功能與動作原理。而差速器本身的動作原理，亦屬于專業級的構造，若要單純用文字來敘述，大部分的讀者可能很 難理解，所以用日常最容易接觸的現象和狀況，來解釋原廠差速器的設計功能和必需性。 現行車輛的轉向設計是依據艾克曼第五輪原理來設定，也就是彎道內輪的轉向角度大于外輪。再由三角函數計算內側車輪所轉動的距離會比外側車輪距離短，一旦距離有差異時，等于內外輪 (左、右輪 ) 的轉速不一致，如果從 變速箱 所輸出的傳動軸沒有藉由差速器來分隔左、右輸出，那么車輛在轉彎時便無 法調整左、右輪的轉速。在慢速時藉由多余且不當的摩擦來帶過，而高速轉彎則會發生彎道內輪因多余的旋轉及摩擦，導致輪胎跳離地面連帶利用車軸及 懸掛 使車體上揚，當內側車體上揚加上離心力的驅動，很自然就會朝轉彎方向的另一側翻覆。 所以說車輛的左、右車輪絕對不是同軸型式，尤其現代汽車又以前輪驅動設計居多，沒有差速器的構造，駕駛者根本無法操控方向盤，因為只要駕駛者轉動方向盤，輪胎藉由地面產生 的回饋力，強力的將方向盤推回中心原點，如此一來操控根本無法存在，所以在傳動輪中央置入差速器是傳動系統必備的要件。 由于差速器是藉由盆型齒輪及角齒輪驅動，內部包含邊齒輪及差速小齒輪。當車輛直行時，并無差速作用，差速小齒輪及邊齒輪整個會隨著盆齒輪公轉無差速作用，一旦車輛轉彎內、外輪阻力不一樣時，差速齒輪組因阻力的作用迫使產生自轉功能進而調整左、右輪速。既然左、右輪速的變化及調整是藉由輪胎及地面阻抗來自由產生，那么后續的使用狀況就將造成車輛無法行駛的狀態。 蕪湖職業技術學院畢業設計（論文） 14 譬如說當車輛一輪掉入坑洞中，此車輪就毫無任何摩擦力可言， 著地車輪相對卻有著極大的阻力，此時差速器的作用會讓所有動力回饋到低摩擦的輪子。掉入坑洞的車輪會不停轉動，而著地輪反而完全無動作，如此車輪就無法行駛。 [2] 還有一種屬于循跡現象的狀況，也就是所謂性能輸出的現象，即車輪在過彎時大腳油門，動力輸出特別明顯，輸出扭力加上離心力，迫使車輛內輪揚起離開地面或產生打滑現象，一旦有一輪空轉，動力便一直往空轉輪傳輸 (因為阻力少 ) ，車輛依然無法加速前進。 另有一種屬于激烈操駕模式而產生的打滑現象，此現象車輛既不轉彎，也非左、右輪置于不同摩擦系數路面的狀況，那就是在進行零 四加速時，巨大的動力輸出，隨著左、右傳動軸的長短不一致及輪胎些許的差異，導致動力瞬間輸往摩擦力弱的一輪，此輪便開始不停的空轉，另一輪無從發揮作用，車輛當然無法往前邁進。為了解決以上這些現象，讓更多的動力平均傳遞到左、右兩個驅動輪上，限制差速器左、右滑動率的比例來完成此目標，所以限滑差速器便是解決問題的標準機件。 差速器很好的解決了汽車在不平路面及轉向時左右驅動車輪轉速不同的要求；但隨之而來的是差速器的存在使得汽車在一側驅動輪打滑時動力無法有效傳輸，也就是打滑的車輪不能產生驅動力，而不打滑的車輪又沒有得到足夠 的扭矩。我們的汽車設計師一直在努力，于是 差速鎖 出現了。差速鎖很好的解決了汽車在一側車輪打滑時出現的動力傳輸的問題，也就是鎖止差速器，讓差速器不再起作用，左右兩側的驅動輪均可得到相同的扭矩?？墒谴笞匀豢偸窃俳o人類處理不完的難題。差速鎖再解決原有問題的同時又帶來了新的問題。 這種差速鎖僅僅適用于越野車的使用，在野外非鋪裝路面上，路面附著力不大，即便差速器鎖止時車輪發生一些打滑也無 所謂，至少沒有安全性問題。可是在鋪裝良好的公路上出現左右摩擦不平衡的時候，由于輪胎與干地面的摩擦是相當大的，在高速轉彎時差速器鎖止是非常危險的，彎道內輪因多余的旋轉及摩擦，導致輪胎跳離地面連帶利用車軸及懸掛使車體上揚，當內側車體上揚加上離心力的驅動，很自然就會朝轉彎方向的另一側翻覆。 解決方法 通過 ABS 等電子設備來解決 在一側驅動輪發生打滑時，電子傳感器收集兩側車輪速度差，當電腦發現轉速差超過設定值時， ABS 驅動打滑輪的剎車工作，強制降低打滑輪轉速，但這種工作方式是以保證安全性為首要目的，以犧牲速度為代價的，在頻繁的工作狀態下容易失效，可靠性不高。作為越來越重視車輛性能的今天，這種系統在高性能車上是決不能容忍的，于是就有了后者，防滑差速器（ LSD）。 蕪湖職業技術學院畢業設計（論文） 15 種類介紹 因應不同需求分類 過彎性能的發揮，直線沖刺的快感，山道攻防的技巧，莫不需要依賴 LSD 的加持，很多原廠性能版的車輛也配置有 LSD 的裝備，而 LSD 的型式又依機件結構的特性不同，可細分為扭力感應型、黏耦合型、螺旋齒輪式、標準機械式 LSD 等。這么多的型式，其最終目的是一致的，但過程的變化是不同的，因應駕駛者的需求及駕駛特性，才會有這么多式樣產生。 扭力感應式 LSD 是采用螺旋齒輪組，一樣利用左、右雙組的摩擦力來限定滑差效應，由于螺旋齒輪采縱向和基座齒輪的橫向交錯，無離合器片的損耗，運用在后驅車輛，其故障率較低，維修保養亦趨于簡單 ，雖然在動力輸出方面未能有強大的表現，但實用原則為其最大之優點。 它是將普通差速器的齒輪從齒輪改成渦輪蝸桿，而安裝位置和形式并不變，借由蝸輪蝸桿傳動的自鎖功能（蝸桿可以向蝸輪傳遞扭矩，而蝸輪向渦桿施以扭矩時齒間摩擦力大于所傳遞的扭矩，而無法旋轉）來實現防滑功能。大名鼎鼎的奧迪 quattro 就是采用這種結構，還有許多原廠高性能車種都是采用此種型式，像 RX7 FD3S 的原廠 LSD就相當有名。在扭力感應式 LSD 的特性方面，雖然其較少使用在運動用途上，但摩擦部分與機械式比較起來效果更好，而且維修上非常簡單，這是它 的最大優點。 螺旋齒輪 LSD 其內部構造依然采用螺旋齒輪，有別于扭力感應式的 LSD 是此螺旋齒輪 LSD 所配置的齒輪全為「橫向」，也就是和輸出軸的運轉同一方向，利用行星齒輪大小減速比的功能達到限速功能，其最大的弱點在于限定鎖定扭力滑差的比例較小，但也因為維修及使用保養無需特別的注意，更不需要使用 LSD 專用油，因此原廠如 Honda 升 TypeR、Silvia S15? 等較新款的前輪帶動車，也幾乎都是使用此型式之 LSD，此等 LSD 還有一個現象，就是車輛頂高后，轉動驅動的左右兩輪，并不會一起前進或后退，因 此在當年TIS 1： 9 房車賽規格的驗車過程中，它算是可以瞞混過關的偷改武器！ 螺旋齒輪 LSD內部的齒輪構造與扭力感應式 LSD 有些相似，同樣是將普通差速器的齒輪從直齒改成螺旋齒，不過不是利用二者摩擦力的不同，而是改變了齒輪的安裝位置和形式，通過只有螺旋齒輪才能實現的安裝位置和形式，利用齒輪的減速比來限制左右驅動輪轉速差的。這種 LSD 所能達到的最大轉速差比較小。而且，扭力感應型的齒輪配置為縱向，而此種螺旋齒輪 LSD 的則為橫向裝置。和機械式 LSD 相比，它的最大弱點在于限制鎖定的扭力蕪湖職業技術學院畢業設計（論文） 16 范圍較小，但維修、使用上沒有什么 特別麻煩之處。 滾珠鎖定 LSD 這種設計的特殊之處，是當小圓球在彎曲的溝槽中移動時，被溝槽切斷的滾筒開始作動而發揮限滑的效果，尤其是其作動原理與一般品有很大的差異，目前并不算是主流的制品。在滾珠鎖定 LSD 的特性方面，因為它的構造相當特別，因此可以發揮十分圓滑的效果，反過來說此 LSD 并不適合喜歡在街上狂飆的人士，而最后可以死鎖差速器、并發揮最高扭力，也是值得記上一筆之處，所以最適用于分秒必爭的比賽場合中。 黏性耦合式 LSD