汽车造型设计知识讲座―汽车车架
像人的身体由骨架来支持一样，汽车也必须有一幅骨架，这就是车架。车架的作用是承受载荷，包括汽车自身零部件的重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等。现有的车架种类有大梁式、承载式、钢管式及特殊材料一体成型式等。
在港台汽车刊物中常称作“阵式车架”，是最早出现的车架类型（从全世界第一部汽车开始一直沿用至今）。大梁车架的原理很简单：将粗壮的钢梁焊接或铆合起来成为一个钢架，然后在这个钢架上安装引擎、悬架、车身等部件，这个钢架就是名附其实的“车架”。
大梁式车架的优点是钢梁提供很强的承载能力和抗扭刚度，而且结构简单，开发容易，生产工艺的要求也较低。致命的缺点是钢制大梁质量沉重，车架重量占去全车总重的相当部分；此外，粗壮的大梁纵贯全车，影响整车的布局和空间利用率，大梁的厚度使安装在其上的坐厢和货厢的地台升高，使整车重心偏高。
综合这些因素可见，大梁式车架适用于要求有大载重量的货车、中大型客车，以及对车架刚度要求很高的车辆，如越野车。传统越野车在良好道路上行驶时表现出重心过高的不良操控性，就是由大梁式车架所致。(图A：大型客车图B：丰田Prado越野车的大梁车架）
也称作整体式或单体式车架。针对大梁式车架质量重、体积大、重心高的问题，承载式车架的意念是用金属制成坚固的车身，再将发动机、悬架等机械零件直接安装在车身上。这个车身承受所有的载荷，充当车架，所以准确称呼应为“无车架结构的承载式车身”（采用大梁车架的汽车车身则称为“非承载式车身”）。
承载式车架由钢（较先进的是铝）经冲压、焊接而成，对设计和生产工艺的要求都很高，这也是中国目前的车身设计开发难以突破的大难点。成型的车架是个带有坐舱、发动机舱和底板的骨架，我们所能看到的光滑的汽车车身则是嵌在骨架上的覆盖件。
承载式车车架是目前轿车的主流，因为这种结构将车架和车身二合为一，重量轻，可利用空间大，重心低，而且冲压成型的制造方式十分适合现代化的大批量生产。但是除了开发制造难度高外，刚度（尤其是抗扭刚度）不足也是承载式车身的一大缺陷。
这问题在日常用车上还不明显，但对于大马力、大扭力的高性能跑车，要求有很高的车架刚度，普通承载式车身就显得刚度不足。因此近年的高性能汽车，除了马力不断提升外，各车厂也不断致力于提高车身的刚度，目前主要采取的办法是优化车架的几何形状和采用局部增粗或补焊以加强抗扭能力。
由于承载式车架将全车所有部件，包括悬架、车身和乘员连成一体，具有很好的操控反应（正式学名是“操作响应性”），而且传递的震动、噪音都较少，这是大梁式车架不可比拟的。因此不仅是轿车，就连一些针对良好道路环境设计的越野车也有弃大梁车架而改用承载式车身的趋势，这就是所谓的“城市化越野车”。另外针对大梁式车架地台高的弊病。
近年还出现了采用承载式车身的大型客车（称为“无大梁车身”或“无阵车身”），由于取消了大梁，旅游大巴可以在车底腾出巨大且左右贯通的行李空间，用于市区的公共汽车则可以将地台降至与人行道等高以便于上下车（要配合特殊的低置车桥）。低地台是客车的一个重要发展方向（图E）。
前面曾说过承载式车架的设计开发和生产工艺都复杂，只适宜大批量生产。但是对于少量生产的轿车又如何呢？虽然可以采用共用平台策略，但所谓的“共用平台”能共用的只是悬架、传动系统等底盘部件，承载式的车架由于必须与车身形状吻合，对于不同的车身造型是不能共用车架的。于是钢管式（又称“框条式”）车架便应运而生。
顾名思义，钢管式车架就是用很多钢管焊接成一个框架，再将零部件装在这个框架上。它的生产工艺简单，很适合小规模的工作坊作业，50-70年代英国有很多小规模的车厂生产各式各样的汽车，都是用自行开发制造的钢管车架，是钢管车架的全盛时期。
时至今日仍采用钢管车架的都是一些产量较少的跑车厂，如LAMBORGHINI和TVR，原因是可以省去冲压设备的巨大投资。由于对钢管车车架进行局部加强十分容易（只须加焊钢管），在质量相等的情况下，往往可以得到比承载式车架更强的刚度，这也是很多跑车厂仍乐于用它的原因。（图F是LAMBORGHINIDIABLO的钢管骨架，装上覆盖件后成为图G）
奥迪A8的车架是用铝合金做的，但那是冲压成型的结构，只是材料不同了，仍属于承载式车架。这里说的铝合金车架是另一种类型，将铝合金条梁焊接、铆接或贴合在一起组成一个框架，可以理解为钢管车架的变种，只是铝合金是方梁状而非管状。铝合金车架最大优点是轻（相同刚度的情况下）。但是成本高，不宜大量生产，而且铝合金本身的特性决定了其承载能力受限制，暂时只有少数车厂运用在小型的量产跑车上，如莲花ELISE和雷诺SPIDER（图H）。
亦即是开头所提到的“特殊材料一体成型式车架”。制造方法是用碳纤维浇铸成一体化的底板、坐舱和引擎舱结构，再装上机械零件和车身复盖件。碳纤维车架的刚度极高，重量比其它任何车架都要轻，重心也可以造得很低。
但是制造成本是它的致命伤，因此目前都只用于不计成本的赛车和极少数量产车上。碳纤维车架在80年代首先出现一级方程式赛车上，然后延伸到C组赛车和90年代的GT赛车，至今仅有的两部采用碳纤维车架的量产车是94年的MCLARENF1和95年的FERRARIF50。(图I：法拉利F50一体成型的碳纤维地台连坐舱就是它的车架）
碳纤维的刚度不仅有利于操控，对提高安全性也有很大的作用。典型例子是在95年，宝马的总裁驾驶一部MCLARENF1（街道版）满载3人在德国的公路上以280公里时速失控，冲出公路后再翻滚无数圈后才停车，车上3人居然只受了轻伤。当时全车外壳尽毁，但车架和坐舱仍保持完好的形状，如非碳纤维车架肯定是招架不住的。这也是一级方程式赛车至今沿用它的原因之一。
最后要补充“副车架”的概念，这是常常在车书中出现的新名词。副车架并非完整的车架，只是支承前后车桥、悬架的支架，使车桥、悬架通过它再与“正车架”相连，习惯上称为“副架”。副架的作用是阻隔振动和噪声，减少其直接进入车厢，所以大多出现在豪华的轿车和越野车上，有些汽车还为引擎装上副架。
未来发展
大梁式和承载式车架是占绝大多数的主流车架形式，但它们都分别有着显著的缺点，即笨重和刚度不足。于是近年出现了融合这两者优点和车架设计方案，图中所示是三菱PAJEROIO的独创车架，在承载式结构的车厢底部增加了独立的钢框架（图J中的蓝色部分），可以认为是简化的大梁结构，从而在保证刚度的同时，重量和重心又比大梁式结构大为下降。另一个例子是本田S2000，由于对性能要求很高，而敞篷车身的刚度不足，于是在承载式车架的底部加焊了类似大型横梁的补强结构，从而增强了刚度。今后这种“杂交”车架的形式肯定会更层出不穷。
沙发大中小发表于2006-6-1915:56只看该作者
汽车车造型设计知识讲座―汽车布局
一、何谓布局
这里所讲的布局，是指如何安排一部汽车的各个组成部分在整车中所处的相对位置，即全车的整体布局。布局方案一般是由总工程师决定的，但对于车身造型设计师，很好地理解甚至具备确定总体布局的能力也十分重要，这是因为与其他工业产品相比，汽车构造的复杂多变性要大得多。以电视机为例，所有电视机的内部结构大多相差无几，大致上都为立方体，造型（即外壳）所要提供的功能也不多，因而电视机外壳的设计就不需要具备什么“布局”观念。
但是汽车的内部结构比电视机复杂得多，使用功能的要求很严格（如乘员/载货的空间、人体工程学的要求等），这些构成了很多在造型设计过程中必须遵循的条件。因此，汽车造型设计师必须具备很清晰明确的布局观念，才能设计出具有优秀功能性的汽车外型。事实上很多突破性的布局方案都是由造型设计师在概念设计的阶段构想出来的。
一部汽车的布局元素包括发动机、传动系统、座舱、行李舱、排气系统、悬挂系统、油箱、备胎等，其中前三者：发动机、传动系统和座舱是决定布局的三要素，按这“三要素”可将布局方式分为前置引擎前驱（FF）、前置引擎后驱（FR）、中置引擎（MR）及后置引擎（RR）四大类型，确定布局类型后，其它部件可采用见缝插针的原则。一个优秀的布局方案应该在使各部件工作良好的基础上满足应有的使用功能（如载人、运货、越野等）。
下面对各种布局方案作简单介绍：
引擎纵置于车头，纵向与变速箱相连，经过传动轴驱动后轮。最早期的汽车绝大部分采用FR布局，现在则主要应用在中、高级轿车。它的优点是轴荷分配均匀，即整车的前后重量比较平衡，因此操控稳定性比较好。据物理原理的计算，后轮作驱动轮时，轮胎的附着利用率要优于前轮驱动，这是中、大型轿车（马力、扭力较大）都采用后轮驱动的主要原因。
FR的缺点是传动部件多、传动系统质量大，贯穿坐舱的传动轴占据了坐舱的地台空间。为了容纳传动轴，凡是采用FR的房车，其后座中间座椅的地台都是隆起来的，大大影响了脚部空间和乘坐舒适性，这可以说是FR的最大缺点。
将引擎横置在车头，经过变速箱直接驱动前轮，就可以免去传动轴，从而解决了FR布局的车厢地台问题。这种方案称为FF布局（图B）。FF是目前绝大部分微、小、中型轿车采用的布局方式。
除了车厢地台降低外，FF在操控性方面也具有优势：由于重心偏前且由前轮产生驱动力，FF的汽车在操控性方面具有明显的转向不足特性，这在汽车操控性评价中属于一种安全的稳态倾向，是民用车的理想特性。抗侧滑的能力也比FR强。但之前也提到FF的驱动轮附着利用率较小，上坡时驱动轮的附着力会减小；前轮的驱动兼转向结构比较复杂，引擎和传动系统（变速箱、离合器等）集中在引擎舱内，布局拥挤，局限了采用大型引擎的可能性。这是大型轿车不采用FF的主要原因。
针对这个问题，近年来出现了纵置引擎的FF布局（以前FF的引擎都是横置的），从而可以采用较大型的引擎。例如配3.5升V6引擎的本田Legend和2.8升V6的奥迪A6，都属于为数不多的中大型FF轿车。
早期广泛应用在微型车上，因为其结构紧凑，既没有沉重的传动轴，又没有复杂的前轮转向兼驱动结构。它的缺点是后轴荷较大，在操控性方面会产生与FF相反的转向过度倾向，即高速过弯的稳定性差，容易侧滑。现在仍采用RR布局的轿车已经很少。保时捷911是其一，而它极易甩尾的操控特性也是出了名的。
即引擎放置在前、后轴之间的布局方式。最大的优点显然是轴荷均匀，具有很中性的操控特性。缺点是引擎占去了坐舱的空间，降低了空间利用率和实用性。因此采用MR的大都是追求操控表现的跑车。
一般的MR布局，引擎是置于座椅之后、后轴之前的，这样的布局在情理之中；近年出现了一种被称作“前中置引擎”的布局方式，即引擎置于前轴之后、乘员之前，驱动后轮。从形式上这种布局应属于FR类型，但能达到与MR一样的理想轴荷分配，从而提高操控性。宝马3系列、本田S2000都属于这种类型。
无论是前置、中置还是后置引擎，都可以采用四轮驱动。由于四个车轮均有动力，附着利用率最高，但重量大、占空间是它的显著缺点。此外动力流失率比单轴驱动大。四轮驱动过去只用于越野车，近年来随着限滑差速器技术的发展和应用，四驱系统已经能够精确的调配扭矩在各车轮之间分配，所以出于提高操控性的考虑，采用四轮驱动的高性能跑车也越来越多。
汽车造型设计知识讲座―汽车尺寸
一、外形尺寸参数
汽车设计中由设计师去弥定的外形尺寸包括：长、宽、高、轴距、轮距、前后悬长和离地距等。各参数的含义见下图：
二、各级汽车的尺寸标准
弥定汽车尺寸所要考虑的因素主要是机械布局和使用要求，其中机械布局视乎厂家各自的设计方案有所差异；使用要求则主要由汽车所针对的目标市场级别而定。下表为我根据经验总结的各主要级别（主要乘用车）的常见尺寸范围：
其中我们看到美国车的尺寸比欧、日的标准大很多，这主要是因为美国地大车少，油价低廉，对于汽车空间的要求远大于对省油性能的要求。日本则正好相反，为了改善道路拥挤情况，日本政府对汽车的税收等级是以外形尺寸（主要是占地面积长*宽）来划分的，车身越大使用费用越高。因此日本汽车造型设计所追求的是“空间利用率”，即在有限的车身尺寸下争取最大的内厢空间。
可以说日本车造得紧凑的目的是为了符合法规；欧洲人也热衷于小型车，但他们造小车的主要目的是省油和使用方便；而美国人的生活环境决定了他们用不着把汽车造得太紧凑。
三、如何弥定具体尺寸
确定汽车尺寸首先要服从机械布局，然后要满足各项应有的功能，如必须具备载客、载货的空间等。下面详谈各尺寸的具体确定方法：
１.长度
长度是对汽车的用途、功能、使用方便性等影响最大的参数。因此一般以长度来划分车身等级。车身长意味着纵向可利用空间大，这是显而易见的；但太长的车身会给调头、停车造成不便。4米长与5米长的汽车在驾驶感觉上会有很大的差异，一般中小型乘用车长4米左右，接近5米长的可算作大型车了。
２.宽度
宽度主要影响乘坐空间和灵活性。对于乘用轿车，如果要求横向布置的三个坐位都有宽阔的乘坐感（主要是足够的肩宽），那么车宽一般都要达到1.8M。近年由于对安全性的要求，车门壁的厚度有所增加，因此车宽也普遍增加。
日本车对宽度的限制比较严，大部分在1.8M以下，欧洲车则倾向增大车宽。但是车身太宽会降低在市区行走、停泊的方便性，因此对于轿车来说车宽2M是一个公认的上限。接近2米或超过2米的车都会很难驾驶。道路用车（大货车、大客车）的车宽一般也不能超过2.5米。
对于车外倒后镜不能折叠的车辆，规格表上的宽度一般把外伸倒后镜也包括在内，因而有些欧洲轿车规格表上的宽度接近甚至超过2米（例如FIATMULTIPLA宽度为2010mm），各位明３.高度
车身高度直接影响重心（操控性）和空间。大部分轿车高度在1.5米以下，与人体的自然坐姿高度相比低很多，主要是出于降低全车重心的考虑，以确保高速拐弯时不会翻车。MPV、面包车等为了营造宽阔的乘坐（头部空间）和载货空间，车身一般比较高（1.6米以上），但随之使整车重心升高，过弯时车身侧倾角度大；这是高车身车种的一个重大特性缺陷。此外在日本，香港等一些地区，大部分的室内停车场都有高度限制，一般为1.6米，这也是确定车高的重要考虑因素。
小型车为了在有限的占地面积内扩大车厢空间，近年有向上发展的趋势，如丰田的YARIS（高1500mm）和标致206（1430mm），以及一批超过1.7M的日本K-CAR级RV（如铃木WAGONR），车身都比传统的小型车高出很多，重心升高导致的主动安全性下降是必然的。
４.轴距
在车长被确定后，轴距是影响乘坐空间最重要的因素，因为占绝大多数的2厢和3厢轿车，乘员的坐位都是布置在前后轴之间的。长轴距使乘员的纵向空间增大，直接得益的是对乘坐舒适性影响很大的脚部空间。在行驶性能方面，长轴距能提高直路巡航的稳定性，但转向灵活性下降，回旋半径增大。因此在稳定性和灵活性之间必须作出取舍，取得适当的平衡。
5.前、后悬
从图一可见：车长=前悬+后悬+轴距。所以轴距越长，前后悬便越短。最短的悬殊长可以短至只有车轮，即为车轮半径1/2。但除了一些小型车要竭力增加轴矩来扩大乘坐空间外，一般轿车的悬长都不能太短，一来轴矩太长会影响灵活性，二来要考虑机械零件的布局。例如前横置引擎前轮驱动的轿车，引擎一般会安置在前轴的前方，因此前悬必须有一定的长度（例一）；但前悬也不应过长，以确保爬坡通过性，越野车为了保证爬坡、越台的能力，前悬都很短（例二）；一些高性能跑车的前后悬取值主要是出于对前后重量平衡和动态重心转移的考虑（例三）。近年为了满足严格的正面撞击测试法规，有加长前悬的趋势，目的是容纳车架的撞击缓冲结构。后悬则可以比前悬稍长一些。
６.轮距
轮距直接影响汽车的前后宽度比例。与其它尺寸相比，轮距更受机械布局（尤其是悬挂系统类型）的影响，是造型设计师需要在很早期就确定的参数。一般轿车的前轮距比后轮略大（相差约10-50MM），即车身前半部比后半部略宽，这与气流动力学有关（将在以后详述）。
但一些特殊机械布局的汽车，如法拉利的512TR，由于后轴安放了大型的水平对向12缸引擎，使其后轮距远大于前轮距，这就需要以特别的造型设计来配合。在操控性方面，轮距越大，转向极限和稳定性也会提高，很多高性能跑车车身叶子板都向外抛，就是为了尽量扩大轮距。
７.离地距
离地距即车体最低点与地面的距离。后驱车的离地最低点一般在后轴中央，前驱车一般在前轴，也有些轿车的离地距最低点在前防撞杆下缘（气流动力学部件）。离地距必须确保汽车在行走崎岖道路、上下坡时的通过性，即保证不刮底。但离地距高也意味着重心高，影响操控性，一般轿车的最低离地距为130mm-200mm，附合正常道路状况的使用要求。
越野车离地距普遍大于200mm。赛车由于安装了扰流车身部件，并且要降低重心，离地距可以低至50mm，当然前提是赛车跑道路面平坦，在普通街道上肯定是不可行的。
最后必须补充一下，汽车的长、宽、高、轴距是影响乘坐空间的四要素，但这只是基础，要在尺寸大的车身上设计出空间充裕的座舱，还必须精心设计车厢轮廓。这就是所谓的“利用率”问题，而它又与全车的整体布局息息相关。
供油系统简介(FuelSystem101)
供油帮浦
供油帮浦的功率与其供电是息息相关的,想要获得更多的汽油压力就需要更大的电力供给.
一台95年的思域EX(译注:SOHCVTEC1.6/两门)的帮浦供应电压为13.49V,而电瓶的电压为14.42V,这一伏特的电压差看起来不多,但这表示会减低帮浦的效能,这些电力损失主要来自电力线与帮浦继电器(relay).
电力跟水力有点类似,“管线”越大流量越大.可以考虑更粗的电力线与升级继电器(译注:电子老师请补充).当然,当你要动到你车上的线路时要注意线路的连接.不然可能会导致跳电.记住电力与帮浦的效能差不多是成比例的,举例,如果我们能增加帮浦的供电电压到电瓶电压有可能达到增加7%的汽油流量.
即时在怠速的情况下,汽油帮浦也会影响动力,通常怠速时Honda的帮浦会浪费80瓦的电力,大部分的功率消耗来自加热汽油(译注??),有一个经验法则是每减低汽油温度10度会降低进气温度5度,进气温度越低密度越高,动力越强,所以让燃油的温度降低等于保持动力延续.
汽油压力
改变汽油压力与整体供油系统的关系是汽油压力比的平方根,如果汽油压力提升两倍,就会有大约40%的油量的提升,想要提升两倍的供油系统则需要四倍的供油压力.但前提是帮浦本身能够在那种压力下供油.
Honda的帮浦到底可以提供多少流量?你可能会吓一跳,原厂99年CivicSi(B16A,译注:SOHCVTEC1.6/三门)可以在35psi下打出足够流量来供给400匹曲轴马力(crankhp).97年Prelude(译注:如果是VTEC就是H22A)的流量更可供给476匹曲轴马力,.有趣的是当压力达到75psi,即使是使用加强的燃油管理系统(FMU),帮浦还是只能供给到2xx匹.
如果其余的供油系统工作正常,甚至有20%的安全容许空间,你可以放心使用思域的帮浦以40psi的气油压力与550cc的喷油嘴来供给300匹曲轴马力.Honda的电脑还会停滞喷油嘴800到900cc,只要口径正确的话.另一方面,如果以加强的FMU并设定到75psi以上来强化你的200匹曲轴马力以上车,那代志就大条了,因为你可能会有严重的供油不足现象.
油压太高还有一个缺点,喷油嘴须要更多的电流来开启,也将导致过热与不稳定的结果.还有连开启时间都会比较慢,当喷油嘴关闭时很可能会渗油,如果燃油压力过高(一般是100psi),也有可能导致调压阀的隔膜损坏,造成燃油泄入intake.
这就是为何原厂不会用高油压的而以更大的喷油嘴与调整电脑的原因,加强的FMU很便宜,而且喷油嘴与电子燃油管理系统通常比引擎重整还便宜,思域的帮浦上有一个75psi的压力释放阀,如果真的超过了燃油就会自动流回油桶内.
有一个喷油嘴与压力大小的计算网址可以找RCEngineering的www.rceng.com/technical.htm.
流量限制
当燃油量与油压增加,阻力会越明显.有一点可以观查的是当内径由大变小,与对更小的延伸,每个方向的燃油量都会改变.
从出帮浦说起,包覆金属管比较会挤压油管,也会稍微在末端减低油管的内径,剪掉油管的后面几厘米就可以消除这个障碍(译注:看没有,请看原文).
在95年思域油心出口连接器上发现另一个问题,它太小了,两个出口洞的面积加起来还不到进口的洞.
如上例,进入口直径为6.2mm而两个出口的直径为4.0mm.使用基本的圆面积计算公式(A=pi*r2),我们发现所有出口比进口少了12.5%.有一个简单的解决方法是钻一个4.3mm的小洞,只需如此便不会减弱连接器.
在真正的高流量系统中单单是连接器都会损失一些psi的燃油压力,这就是为何连接燃油压力要到油轨上要比连接是油心前端的读数要正确的原因.
提到油心,就不得不说换掉老旧的油心有多重要了.很明显的,更换更大的油心与直通的油管连接器要比正确角度的连接器要重要多了.
有些Honda的车子,连接油轨的燃油方向是相反的.可以考虑更换直通的连接.
油管的直径是先天的限制,有时更换帮浦可以补偿回来,但是如果遇到400匹以上的马力就要考虑增加油管的直径.
有一个装置(译注:调压阀?),使用内部橡皮隔膜,设定流回油桶的回油压力,在2002年以后的Honda,这个装置已换装到油桶上,如此的修改可以增加油压.
汽车的操纵稳定性直接关系到汽车的行驶安全，已成为衡量现代汽车的主要性能之一。汽车操纵稳定性包含两个方面∶操纵性和稳定性。操纵性是指汽车及时准确地执行驾驶者指令的能力，反映了汽车与驾驶者配合的程度；稳定性是指汽车受到外界扰动后，维持或迅速恢复原运动状态的能力，反映了汽车运行状况的稳定程度。操纵性与稳定性有密切关系，操纵性不良往往会导致汽车侧滑、甩尾甚至翻车，稳定性不好常会造成汽车失控，因此，人们常将操纵性与稳定性联系在一起，称为汽车操纵稳定性。
汽车操纵稳定性最关键的问题是汽车的方向稳定性。任何汽车在转向时都有转弯半径，设R为汽车纵向对称面至瞬时转向中心O的距离。例如图示L为轴距，K为两前轮主销轴线的距离，β为外侧转向轮转角。则R近似为L/sinβ。
如果转向轨迹圆偏离R，就发生不足转向或过度转向的现象。
谈到到不足转向和过度转向，会涉及侧偏角这个名词。汽车高速行驶开始转向时，因受汽车向前行驶的惯性作用，汽车会对转向产生瞬时抵抗，便产生了轮胎侧偏角，即汽车行驶方向与车轮朝向所成的夹角。车轮的侧偏角除了由轮胎的侧偏特性造成外，还由悬架的结构因素所造成，例如悬架的刚度和几何特性等。
汽车转弯时，前后轮都会产生侧偏角。如果前后轮侧偏角相等，则汽车实际转弯半径等于方向盘转角对应的转弯半径，称为中性转向；如果前轮侧偏比后轮大，汽车实际转弯半径大于方向盘转角对应的转弯半径，称为不足转向；如果后轮侧偏比前轮大，汽车实际转弯半径小于方向盘转角对应的转弯半径，称为过度转向。
中性转向虽然能较好地利用侧向力（与车轮前进方向垂直的分量），达到最大的转向速度，但却削弱了驾驶者对汽车稳定的主观感觉，无法预计汽车的制动甩尾。而过度转向当车速达到某一极限时，转向半径会急剧减少，汽车会发生激转，致使操纵困难或失去操纵，甚至导致事故。
不足转向产生相对较大的转向半径，侧向力减弱，汽车具有自动恢复直线行驶的良好稳定性，操纵容易。因此，绝大多数汽车制造厂家都将汽车做成具有轻微的不足转向，在这种情况下，制动甩偏的发生会使汽车回到原来直驶的路线。但是，具体情况具体分析，赛车就要采用过度转向的设计，以求获得最短的转弯时间。
自动变速器
液力机械式变速器（AT）
液力自动变速器由变矩器、机械式变速器（一般多采用行星齿轮）和电子-液压控制系统三部分组成。
变矩器
泵轮――主动部分，将发动机动力变成油液动能。
涡轮――输出部分，将动力传至机械式变速器的输入轴。
导轮――反作用元件，它对油流起反作用，达到增扭作用。
导轮起增扭作用
导轮固定－液流改变方向
当汽车行驶阻力大时涡轮转速低于泵轮转速，从涡轮流入导轮的油液方向与泵轮旋转方向相反，
导轮对油流起反作用，达到增扭作用，克服增大的阻力。
导轮自由旋转
当汽车行驶阻力小时，涡轮转速提高与泵轮转速接近，此时从涡轮流入导轮的油液方向与泵轮旋转
方向趋于一致，导轮开始自由旋转以减少阻力。
锁止离合器的作用
当汽车行驶阻力小时
发动机转速较高，此时不需要增扭，锁止离合器将变矩器的泵轮和涡轮锁住，
可以提高传动效率，能节油5%左右。
在汽车行驶阻力大时
发动机转速降低，此时锁止离合器分离，实现增扭
电子－液压控制系统
主要由传感器、电控单元、换档电磁阀、油压调节电磁阀等组成。
行星齿轮变速器
液力自动变速器多采用结构紧凑的行星齿轮变速器。它通常采用两排行星齿轮来实现各档变速比。
行星齿轮组由齿圈、行星齿轮、太阳轮３个元件组成。任一元件固定，其余两个作输入或输出用多片
离合器和制动器分别对这些元件进行接合制动来实现换档装置。
行星齿轮变速器
液力自动变速器有两种一种为前置后驱动液力自动变速器，另一种为前置前驱动液力自动变速器
液力自动变速器电子控制通过动力传动控制模块（PCM）接收来自汽车上各种传感器的电子信号输入，
根据汽车的使用工况对这些信息处理来决定液力自动变速器运行工况。
按照这些工况，动力传动控制模块给执行机构发出指令控制下列功能：
变速器的升档和降档
一般通过操纵一对电子换档电磁阀在通／断两种状态中转换。
变速器换档感觉
通过电控压力控制电磁阀（pcs-PressureControlsolenoid）用以调整管路油压。
变矩器锁止离合器（TCC-TorqueConverterClutch）
结合和分离时间，以及某些应用场合变矩器锁止离合器接合感觉：通过变矩器离合器控制电磁阀
（按应用场合可能不止一个电磁阀）。
变速器的这些工作特性的电子控制，能按照汽车的运行工况提供稳定和精确的换档点（时间）和
换档品质。
自动变速器基本换档控制：动力传动控制模块用以控制换档时间的主要输入是节气门开度和车速。
车速传感器（VSS-VehicleSpeedSensor）
车速传感器是一个电磁感应元件，它把与车速相关的信息传递给动力传动控制模块。
节气门开度传感器（TPS-ThrottlePostionSensor）节气门开度测量驾驶员踩下加速踏板的程度。动力传动控制模块根据这个信息来调整换档规律、管
路油压和换档感觉，以及变矩锁止离合器的控制。
动力传动控制模块可以在给定速度下按照节气门开度来决定进行升档和降档的时间。
作为实例：
下页图中所示为一个2.5升汽油机的工作特性曲线，可以看到节气门全开、30%节气门时的发动
机功率和燃油消耗率曲线。曲线说明发动机动力性或经济性较好的工作范围：
节气门全开，发动机转速在最大功率转速4000－5000转／分范围，动力性最佳。
在大约80％以上负荷（功率）时，由于混合气加浓燃油消耗率增大，经济性较差。
在40－80％负荷（功率）经济性较好。60％负荷，发动机转速在2000转／分时最省油。
在20％负荷以下，机械摩擦损失功率几乎等于发动机有效输出功率，经济性差不宜在这个范围
工作。
低转速1200转／分大负荷是恶劣工况，发动机工作不稳定，会熄火。
节气门关闭时发动机吸收功率，在较高转速时可有效进行发动机制动。
自动变速器的升档和降档根据发动机
特性曲线，实现有效匹配，达到发动机动
力性或经济性最佳。
――动力性最佳
――经济性最佳
自动变速器基本换档控制
升档：设想两个节气门开度不同的驾驶员从原地停车起步，保持一定节气门开度行驶。
l号驾驶员保持10％节气门开度，缓慢加速汽车，在较早时间，发动机转速2000转左右换入
第二档、三档和四档，保持较好的经济性。
2号驾驶员保持50％节气门开度，迅速加速汽车，在较晚时间，发动机转速4500转左右换入
第二档、三档和四档，功率大动力性好，保证得到较大的加速度。
另一个升档例子，如果2号驾驶员正以时速60公里每小时和节气门50％开度以三档行驶时，
将节气门收回到10％开度时，变速器会立即升入第四档。这样使发动机在较低的转速下工作，能节油,并且噪音小。
降档
作为降档控制的一个例子，假设１号驾驶员正以时速30公里每小时行使，并挂在第二档（由动
力传动控制模块所决定的１０％节气门开度时）。如果１号驾驶员要超车，将加速踏板至50％节
气门开度，像２号驾驶员那样，变速器就会降到第一档。发生降档是由于变速器按标定在时速30
公里每小时时，如果节气门开度传感器读出50％节气门开度，就要操纵变速器换到第一档。1号
驾驶员通过增加节气门开度到50%所发出的命令要求的适当的加速性能是由降挡来提供的。
自动变速器基本换档控制
换档电磁阀
电子控制自动变速器使用两个换档电磁阀（1－2档和2-3档，有时称为A和B）来控制变速器的换档规律。动力传动控制模块操纵档换档电磁阀组成“通”和“断”的不同次序组合来控制换档阀的1-2，2-3和3-4位置。动力传动控制模块改变一个电磁阀的通/断状态来使变速器自动换入不同档位。
自动变速器换档感觉
换档感觉指的是离合器和制动带的接合速度。换档感觉是通过调整管路油压来控制的。动力传动控制模块通过压力控制电磁阀（PCS）来控制自动变速器管路油压。记住蓄能器和带量孔的止回球阀也帮助“微调”自动变速器换档感觉。
较高的管路油压提供更快的离合器或制动带的接合，这也称为牢固接合。在较高速度时需要牢固的接合，在急加速或发动机负荷增加时可以防止离合器接合后打滑。
压力控制电磁阀
由动力传动控制模块控制的电磁阀，用以根据汽车运行工况来连续调整变速器的管路油压和换档感觉。与换档电磁阀不同，压力控制电磁阀调整液压，并不是个简单的通/断电磁阀。这种类型称为脉冲宽度调制（PWM）的电磁阀。
变矩器锁止离合器
电磁阀调节变矩器锁止离合器的接合和分离压力。除时间外，还控制了变矩器锁止离合器电磁阀的接合和分离“感觉”。图中显示了采用经脉冲宽度调制的电磁阀的变矩器离合器接合的不同阶段。A和C之间的时间就是变矩器锁止离合器的接合时间。
电子控制的其它特点
电子控制的出现使得自动变速器可根据具体的行驶工况进行补偿调节。有些变速器类型有一个由驾驶员控制的模式开关。不同的驾驶模式包括正常模式、动力模式、冬天模式和手动换档模式。
动力模式
在动力模式中，动力传动控制模块命令压力控制电磁阀提高管路油压，以一直获得较牢固
接合的换档。动力传动控制模块还略微延长换档时间以在升入下一高速档前提供更高的加速度。
冬天模式
在冬天模式中，如果轮胎开始在冰雪的路面上打滑，动力传动控制模块就会命令变速器在
第二或三档时汽车起步。因为第一档供给较大的扭矩给驱动轮，在较滑的情形下更容易使驱动
轮轮胎打滑。当路面被冰雪覆盖时，这样会使在从红灯停车起步时更容易和更安全。
有些变速器类型没有冬天模式，但通过把选档杆置于手动二档可以提供类似的功能。在这
些类型中，当将选档杆置手动二档时，第一档就被禁止出现。这就迫使汽车从变速器第二档开
始起步。
手动换档模式
手动换档模式允许驾驶员以和手动变速器相同的模式操纵自动变速器的换档。驾驶员可把
选档杆用作“换档杆”，并可在手动一档（第一档）、手动二档（第二档）、手动三档（第三
档）和超速档（第四档）之间换档。然而，如果驾驶员企图在发动机转速过高时仍停留在一档
或二档的话，动力传动控制模块就会通过拒绝变速器采用手动模式来保护。失效保护
如果变速器电子设备因任何原因而失效，系统设计会保护变速器。
诊断能力
在电子控制下，动力传动控制模块在几乎所有汽车运行工况下连续不断地收集信息。
这样，当发动机或变速器的性能未能达到要求的性能时，动力传动控制模块就能检测出来，
如果性能差到一定程度时，动力传动控制模块就会在其记忆中存储一个诊断问题代码（DTC）。
++机械增压++
针对自然进气（NA）引擎在高转速区域会出现进气效率低落的问题，从最基本的关键点着手，也就是想办法提升进气歧管内的空气压力，以克服气门干涉阻力，虽然进气歧管、气门、凸轮轴的尺寸不变，但由于进气压力增加的结果，让每次气门开启时间内能挤入燃烧室的空气增加了，因此喷油量也能相对增加，让引擎的工作能量比增压之前更为强大，这就是增压（Charge）的基本原理。
汽油机的气门控制与节能技术
随着世界范围内对降低温室气体排放的呼声日益高涨和客户对燃油经济性要求的提高，车用发动机节能的问题愈来愈受到人们的关注。本文将以减少汽油机泵气损失为中心介绍这方面的最新进展。首先从凸轮轴调节装置说起。
气门控制与泵气损失
众所周知，传统汽油机的效率比柴油机低得多。主要原因之一是，传统汽油机必须利用节气门通过调节空气量的多少来调节发动机负荷，而柴油机吸入的空气量基本上与发动机负荷无关，所以不节气。汽油机部分负荷时节气效果明显，产生很大的压力降，导致节气门后面进气管内的压力远远低于大气压，使得泵气损失大大增加（见图1）。
如何使汽油机的泵气损失减少到柴油机的水平，很久以来就成了汽油机节能的主攻方向之一。解决这个问题的方法是提高节气门后面进气管内的空气压力。为此，就要在同样负荷下增大节气门的开度，甚至使节气门全开。汽油直喷发动机在低负荷下节气门可以全开，这也是它节能的主要原因之一。但是汽油直喷发动机在部分负荷下不是采取量调节，不得不放弃理论当量燃烧，给废气净化带来一些困难。除了节气门之外，能够使汽油机实现量调节的另一个途径就是气门本身。
气门控制技术按控制对象可分成两类，一类是可变气门定时（VariableValveTiming，VVT）；另一类是可变气门升程（VariableValveLift，VVL）。两者兼有的系统称为可变气门执行器（VariableValveActuator，VVA）系统。
气门控制技术按其是否依赖于凸轮轴，可分成带凸轮轴的和不带凸轮轴的。
气门控制技术按其所配置的发动机也可分成两类，一类带节气门；另一类不带节气门。
汽油机可变气门定时控制
这类系统只是将气门升程曲线在时间轴上作一个整体的移动，却不改变气门升程本身。换句话说，这类系统的功能其实就是调节凸轮轴相位。这类可变气门定时控制有以下好处：提高发动机扭矩和功率；降低油耗；减少排放；提高舒适性。
迄今为止已经形成了三代凸轮轴相位调节系统，介绍如下。
第一代：第一代调节系统的凸轮轴只能保持在两个相位上，称为两点式调节装置（见图2）。根据直齿/斜齿啮合套筒作用原理，阿尔法•罗密欧公司率先于1983年将这类凸轮轴调节装置用于一台带两根凸轮轴的两气门发动机上。借助于一个电磁铁（6），操纵控制阀（5），使得发动机机油压力传到斜齿啮合的调节柱塞（9）的一侧；斜齿啮合的柱塞（9）在机油压力的作用下克服弹簧力作轴向运动，并通过柱塞和凸轮轴上的斜齿（3），使得凸轮轴相对于传动链轮（4）转过一个角度。戴姆勒-克莱斯勒、福特、美洲虎、日产、保时捷和丰田的产品中都采用过这类直齿/斜齿啮合套筒系统。这类系统既可以集成于齿形皮带驱动系统中，又可以集成于链传动系统中。
另一类第一代调节装置用于链传动的双凸轮轴气门传动装置。这就是曾经被保时捷、奥迪和大众汽车公司的发动机采用过的凸轮轴-链条两点式调节装置。该调节装置布置在两根凸轮轴之间。曲轴仅仅直接驱动排气凸轮轴。排气凸轮轴通过一根小链条驱动进气凸轮轴。液压装置借助于机油压力利用链条涨紧器对链条回行段的涨紧程度进行调节，可以使进气凸轮轴相对于排气凸轮轴和曲轴转过一个角度（见图3）。这种方案在凸轮轴长度方向上占据的空间很短。跟采用齿啮合的凸轮轴调节装置相比，这个方案的最大错位角只有30～35°曲轴转角，而且只能对进气凸轮轴实行调节，但是比较紧凑，也比较廉价。所以在大众康采恩的许多发动机中它还在使用。
第二代：利用两点式调节装置达到的发动机扭矩曲线有两个最大值，它们出现在中速范围。而且，在气门定时从早向迟过渡的过程中，扭矩曲线有一个间断点。而且，第一代系统只能将凸轮轴调节到两个终极位置。如果要使凸轮轴稳定地保持在中间位置上，也就是要实现无级调节，那么就要从第一代系统的调节柱塞的两端对调节柱塞施加机油压力，并利用比例阀改变调节柱塞两端的压力差，连续地控制调节柱塞的位置。这就成了第二代凸轮轴调节装置。
宝马汽车公司曾经在它的六缸发动机中采用过这种利用直齿/斜齿啮合原理的凸轮轴无级调节装置，即所谓的VANOS系统（见图4）。利用VANOS系统，可以使凸轮轴错位角达到60°曲轴转角。
第三代：最新一代的凸轮轴调节装置是德国Hydraulik-Ring公司按照摆转式原理设计的系统，称为VaneCAM。在调节装置的内部有一个可逆式转子，转子与凸轮轴连结在一起（见图5）。调节装置的外部通过链条或者齿形皮带驱动。外部和内部之间通过机油腔耦合，机油腔内充斥着由发动机机油系统提供压力的机油，包容着可以摆转的转子。通过改变转子叶片两个侧面上的机油压力，使凸轮轴相对于曲轴的错位角发生改变。第三代凸轮轴无级调节装置已经在发动机上投入了成批使用，其成本甚至低于第一代凸轮轴调节装置。
汽油机无节气负荷调节
没有评论:
发表评论