汽车动力系统设计_汽车动力系统设计包括

汽车动力系统设计_汽车动力系统设计包括

       谢谢大家对汽车动力系统设计问题集合的提问。作为一个对此领域感兴趣的人，我期待着和大家分享我的见解和解答各个问题，希望能对大家有所帮助。

1.哪个汽车品牌的四驱技术最厉害?

2.汽车动力系统原理

3.混合动力系统的设计者是谁。

4.如何改装汽车动力系统？

哪个汽车品牌的四驱技术最厉害?

       奔驰汽车

       奔驰汽车

       一个几乎全世界无人不知的汽车品牌。奔驰最初是由两家公司合并而来的，这两家公司分别是卡尔?本茨（Karl?Benz）在1883年创立的Benz & Cie.汽车，以及戈特利布?戴姆勒（Gottlieb Daimler）在1890年创立的DMG（Daimler-Motoren-Gesellschaft，戴姆勒发动机公司）。后遇上第一次世界大战爆发，经济不断恶化之下两间公司于1926年正式完成合并。自此，梅赛德斯奔驰汽车品牌全面拉开大幕。

       奔驰四驱技术的名称4MATIC，来源于4 Wheel Drive（四轮驱动）和Automatic（自动的）的组合。4MATIC在1986年首次实际投入使用在W124?E级车系中。

       图：奔驰W124 E级车型首次使用了4MATIC技术。

       时至今日，奔驰的4MATIC四驱技术已经经历过两代的更新改变。而目前使用的都是第二代的技术，其与第一代相比有了质的提升。而第一代的4MATIC技术主要是为了越野而设计的，最典型的例子就是应用在奔驰的G级车型身上，由于4MATIC技术的出色表现也让G级车型奔驰家族中越野性能最为强悍的家伙。

       早期的4MATIC四驱技术在汽车直线行驶时一般采用后轮驱动，此时中央差速器会将动力全部传递给后轮；当汽车转弯时，后轮开始打滑，车载电脑会自动使中央差速器接合，这时三分之一的动力会传递给前轮，如果前轮的动力还不足以让后轮摆脱打滑的局面，车载电脑会自动锁死多片离合器，从而将动力以50%：50%的固定比例传递给前后桥，这样发动机的动力就被平均分配给了四个车轮来帮助后车轮脱离打滑的困境。

       图：奔驰4MATIC标志。

       第二代4MATIC技术除了保证了一定的越野性能之外还照顾到公路行驶，是二者兼顾考虑下完成设计的，传动比为恒定的45%:55%。除此之外，奔驰还引用了一套核心的概念，叫“4ETS”技术，4ETS是利用了ABS的制动力自动分配（EBD）功能，实现了差动限制。道理很简单，比如在越野路面上，当车辆有一个车轮打滑时，电脑可以通过控制ABS对这个打滑车轮制动并限制它的空转，使打滑的车轮获得抓地力，同时使其他三个车轮也能获得足够的抓地力，从而增强车辆的通过能力。同样道理，如果车辆有三个车轮都在打滑，只有一个车轮能获得抓地力的话，4ETS也能给这三个车轮产生制动力限制其打滑，而让动力100%地传递给未打滑的这一个车轮，让车摆脱困境。

       图：带有4MATIC技术的奔驰ML350车型。

       上文提到第二代的4MATIC技术是从越野性和公路行驶性两方面考虑的，所以除了让车辆具备一定的越野性能外，确保车辆在公路行驶的安全性和操控性也是至关重要的。如果车辆正在湿滑的路面上行驶，就会很容易发生轮子因为打滑而失去抓地力的情况，而4MATIC四驱技术最大的特点就是保证了每个车轮拥有最大的抓地力，这样就会使打滑的车辆重新获得抓地力，从而使车辆在打滑的状况下也能得到有效地控制。

       奔驰的4MATIC四驱技术拥有较好的越野性和公路行驶性。但是，也恰恰因为其二者兼顾，所以也使得4MATIC技术在越野性能上表现得不够纯粹，对于一些较为极限的越野路面它还是显得差强人意。但是，总的来说，纯粹的越野始终只适合少数人群，而绝大多数人更多的时间是在公路上行驶或者偶尔能到越野路面上过一把瘾就足够了。而对于这部分人的需求来说，奔驰的4MATIC四驱技术已经完全可以胜任。

汽车动力系统原理

       汽车工程师，以及汽车设计师，必须在专科以上学历才可以报考，而且必须从事与汽车相关专业的职业才可以考。以下是具体要求：

教育培训

       专科以上学历, 车辆，电子，机械相关专业。

       工作经验

       熟悉整车性能和国际标准,熟悉汽车零配件测试标准和过程；熟悉汽车项目开发流程；具备较强的分析能力,包括组件及系统的有限元分析、运动学、动力学分析等等；熟练应用三维 UG ，CATIA， pro|e 至少熟练一种，二维CAD软件有较强的设计才能。

混合动力系统的设计者是谁。

       发动机运转，实际上是曲轴在旋转，曲轴的一端固定连接一个飞轮，此飞轮与离合器配合，来控制飞轮与变速器的连接通断，动力经过变速器的变速后，通过两个万向节和传动轴，将动力传到差速器，由差速器将动力平均的分到两侧车轮的减速器，通过减速器的双曲线齿轮传到车轮。

        从空气动力学方面说汽车的动力原理是这样子的： 一辆汽车在行使时，会对相对静止的空气造成不可避免的冲击，空气会因此向四周流动，而蹿入车底的气流便会被暂时困于车底的各个机械部件之中，空气会被行使中的汽车拉动，所以当一辆汽车飞驰而过之后，地上的纸张和树叶会被卷起。此外，车底的气流会对车头和引擎舱内产生一股浮升力，削弱车轮对地面的下压力，影响汽车的操控表现。 另外，汽车的燃料在燃烧推动机械运转时已经消耗了一大部分动力，而当汽车高速行使时，一部分动力也会被用作克服空气的阻力。所以，空气动力学对于汽车设计的意义不仅仅在于改善汽车的操控性，同时也是降低油耗的一个窍门。

如何改装汽车动力系统？

       混合动力电动汽车的动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。

       以串联混合动力电动汽车为例，介绍一下混合动力电动汽车的工作原理。

       在车辆行驶之初，蓄电池处于电量饱满状态，其能量输出可以满足车辆要求，辅助动力系统不需要工作；

       电池电量低于60％时，辅助动力系统起动：

       当车辆能量需求较大时，辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量；

       当车辆能量需求较小时，辅助动力系统为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电池组进行充电。

       由于蓄电池组的存在，使发动机工作在一个相对稳定的工况，使其排放得到改善。

       不是所有的混合动力车辆都要依靠电动发动机、电池和电线。有些车辆是靠液压发动机、铃线和蓄能器的联合作用来驱动的。

       最近的汽油价格达到了创纪录的历史新高，让站在加油泵面前的消费者胆颤心惊。但是，与重型卡车运输车队的经营者相比，这些消费者的痛苦只能算是小痛小痒了。

       从燃料经济性的角度来看，为我们配送包裹和运送垃圾的卡车需要承受几方面的不利冲击。重量就是其中一个重大因素。满载重型运输车辆一般在14000到33000磅的重量范围之间。除重量因素外，很多这类的运输工具还具有燃料燃烧的工作负载循环，它们需要不断地启动和停车。

       在过去的一年中，UPS公司一直在密歇根州测试运行一辆使用液压混合动力

       系统的6类配送卡车。该公司还投入使用了50辆电动混合动力卡车。

       所以，几个最大的卡车车队运营商已经开始追逐混合动力运输工具的潮流，这对任何人来说都不会感到奇怪。联邦快递（Federal Express） 公司和 UPS 公司的运输车队在过去两年增加了几十辆混合动力卡车，两个公司采用的都是Eaton Corp公司提供的混合动力传动系。据美国最大的垃圾运送公司Waste Management的发言

       人Lynn Brown说，该公司也在评估一系列的渣土运输车的混合动力解决方案。

       但是，可能让人感到意外的是，FedEx公司、UPS公司和Waste Management公司正在考虑选用在一些最重型车辆上的混合动力系统的种类。这些混合动力系统不像丰田公司的Prius车型一样，使用的是电动发动机、电池和电线，而是利用液压泵发动机、高压铃线和蓄能器的联合作用来驱动车辆。

       这类液压混合动力中最激进的型号完全摆脱了传统的机械动力传动系统。在这些车辆上，柴油引擎驱动液压泵发动机，而液压泵发动机再为高压蓄能器蓄能。蓄能器驱动后轮上的斜轴式液压马达从而驱动车辆。一个低压储备器用于收集液体，然后把液体再送回到第一个液压泵发动机中，这样就形成了一个完整的液压循环系统。

       与电动混合动力发动机一样，液压混合动力发动机也有提供再生制动的能力。货物运送车辆和渣土运输车经常要制动刹车，当车辆制动时，液压泵发动机会为高压蓄能器蓄能。当卡车再次启动前行时，储存在蓄能器中的能量可以用来减少柴油引擎的负载。这些能量也可以限制引擎关闭时推进力的迸发，比如说，在室内操作车辆时。

       对一般消费者或某些工程师来说，在这样一个电气化程度不断提高的世界里，液压发动机技术看上去有些落伍。但是，液压泵发动机和蓄能器可以提供一种应用扭矩和存储能量可靠的、低成本途径，这也正是混合动力车辆所需要的。并且液压发动机与电动系统相比具有明显的功率密度优势，至少现在是这样。“液压发动机好像非常有效，至少对大多数重型卡车系列来说是这样的，”环境保护基金会（Environmental Defense）高级汽车策略会成员、机械工程师John DeCicco博士这样评价。

       液压驱动方式

       当今的液压混合动力系统主要有三种方式，并且都处在发展之中。美国环境保护署（U.S. Environmental Protection Agency，英文缩写EPA）交通与空气质量办公室(Office of Transportation and Air Quality，英文缩写OTAQ)的研究者们与Eaton Corp公司、美国西南研究院（Southwest Research Institute，英文缩写SwRI）和其他合作伙伴联合开发了一种混合动力系统。从2006年6月开始，这套系统开始由UPS公司的配送卡车在底特律市进行测试运行。美国环境保护署也与Parker Hannifin公司签订了一个单独合作研发协议，着手液压混合动力方面的设计。

       在某些方面，液压混合动力系统与其同伴电动混合动力系统相似。但是，液压系

       统是使用液压泵发动机、铃线和蓄能器产生扭矩并存储能量，而不是使用电动发

       动机、电线和电池。

       Eaton Corp和Parker Hannifin两家公司也都各自进行了自主知识产权的液压混合动力系统的开发。Eaton公司开发的是一个液压启动辅助的并行系统，但是其主要的推进力仍然是来自于机械动力传动系。Parker Hannifin公司在过去的一年半的时间里研发出一种新型的液压混合动力设计，其中一些负载循环数据来自于Waste Management公司。Parker Hannifin公司负责液压动力事业部创新设计的副总裁、机械工程师Joe Kovach博士报告说，他们公司将在今年晚些时候结合新型液压混合动力系统建造一个渣土运送卡车模型。

       谈到节能环保的汽车新能源的发展，在中国还往往停留在电动汽车的探索上。的确，全球汽车界在电动车上没有少下功夫，但是到头来都是走进死胡同。在新世纪，汽车发展的技术路线趋于理智而统一：近期从油电混合动力下手大幅度降低油耗和排放；长远靠资源极为丰富，且完全没有污染的氢动力燃料电池重新定义汽车。

       以下有四种改装方式

       1、大流量空气过滤器。发动机上的空气过滤器是为了过滤发动机运转所需要的空气，在汽油发动机上都有此装置，在玩车人看来，原车所安装的空气过滤器似有进气量不足之嫌。所以玩车人有改装进气系统的惯例。普通改装用空气过滤器因车型不同价格也有所不同，在350元至800元之间浮动。1万公里到3万公里需清洁或更换，维护更换价格便宜。

       2、排气系统的改装。进气系统改装后，排气系统也要进一步改动。目前流行的是将排气管尾段改成直接排气方式。从后面，可以看到一个粗粗的排气口，感觉到车辆动力好像很大。如果将排气系统的前和中段都改变，那就需要专业人士来做了。因为排气过于顺畅可能会影响到发动机低转速的扭矩;在改变排气管前段和中段时，要注意技术含量和实际测试。

       3、发动机点火系统的改变。还有一种流行的改装选择，将发动机点火高压线和火花塞更换成改装专用的型号。为了不干扰其他车辆用电设备，普通点火高压线在制造时会人为地将线阻提高。车载音响、车载电脑都不会因为高压干扰而影响其工作，使日常驾驶有安全感。但是这个设计也把部分高压点火能量消耗掉。

       4、燃油压力控制阀门的改进。多点电喷发动机的普及，为改装带来了方便和实惠。燃油增压器是电喷发动机动力提升的好配置。在发动机供油系统上，有一个固定不可调节的装置——燃油压力调节器。主机厂将其设定在2.0～2.5KG/CM，而汽油箱内的汽油泵输出的压力一般是超过5KG/CM。

       好了，关于“汽车动力系统设计”的话题就讲到这里了。希望大家能够通过我的讲解对“汽车动力系统设计”有更全面、深入的了解，并且能够在今后的工作中更好地运用所学知识。