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捷达汽车电器实验台设计摘要:依据都市先锋(捷达王GrX)的车身电器设计一个实验台，此实验台可以模拟电源及起动系、照明系、信号系统及辅助电器系统的实际工作情况。通过实际演示和排除故障使学生对每个电器元件和整个电器系统有更加深刻的理解，从而达到理论联系实际的目的。关键词:模拟;电器;故障;实验台;设计电子技术在汽车上的广泛应用使汽车性能和结构不断改进和提高。在原来汽车电器系统的基础上，采用电子技术，一方面提高原机械零件的工作性能及可靠性;另一方面满足人们对汽车整体性能的要求，使汽车更加豪华、先进、舒适和安全。现代轿车广泛采用电子技术，其结构比较复杂，且汽车运行中电器故障所占的比重远远高于其它故障，约占40%一60%，这对从事汽车工程相关专业的人员提出了更高的要求。对于汽车专业技术人才培养来说，如何使理论与实践相结合，提高工程实践能力，是一项重要的课题。1捷达(GTX)电器实验台的设计1实验台的总体设计要求电器实验台的设计要满足教学的需要，即具有良好的示教效果以及便捷的操控性能。同时进行相关辅助功能的开发，从而锻炼学生的工程实践应用能力。具体要求体现以下J七个方面:l)选型。具有代表性、普及性，同时具有鲜明技术特色。2)服务教学。示教效果简单、明了，操控方便快捷;并且具有故障诊断功能，以利于提高学生的工程实践运用能力。3)实验台布局。在考虑布局合理、结构紧凑的同时，要便于教学;并注意各个电器元件在工作时相互之间功率的匹配。4)实验台功能开发。预留外接端子连接其他设备的插接件，为实验台的功能扩展和更新元件提供基础和应用平乙入「习O2选择车型结合设计要求的普及性、代表性、特色性，中低档经济型轿车就在设计所考虑的范围内。捷达GTX经过不断发展与完善，不但技术含量较高，还有许多自身的技术特色，并且是我国国内目前保有量最多和受欢迎程度最高的普及型轿车之一，在很大程度上能代表我国轿车行业的先进水平。具有一定的代表性和可以开发利用的前景。综合以上，设计车型选定为捷达GTX型轿车。3捷达GTX电器实验台的设计与校核电器实验台的设计要实现良好的操控性能及示教效果，要求台架可以实现翻转折叠，并考虑到电器系统构件的支撑及定位紧凑、台面质量分布均匀度、台面的整洁度、台面稳定性、运动件与固定件是否发生干涉等因素。1台面设计电器实验台的板面设计和制作主要依据捷达(汀X轿车的车身线束进行布置，同时也参照了捷达车身的各电器元件的布置情况。该设计可以合理地利用板面空间，还可以尽最大可能地再现各电器元件在原车上的位置。但由于在同一平面上，没有空间位置关系，这样在某些细节部分和原车的实际位置就有一定的差别。板面尺寸的确定主要依据各个电器元件的形位尺寸和位置尺寸。根据线束的布置及几个主要元件的形位尺寸，然后初步估算板面的大小，把布置在板面轮廓上的元件的位置确定下来。2台架的设计电器实验台台架的设计是根据板面的布置情况和大小以及某些元件的传动需要进行的，电器实验台为平面可翻转折叠式，有良好的稳定性和足够的强度来支撑板面，能翻转便于教学。由于实验台上装有起动机、发电机以及带动发电机的电动机，为了不增加板面的负荷，利于翻转，在板面下方的台架上装一U型架，将发电机输出端导线沿着台面翻转合叶处引上台面，从而使发电机和电动机不参与翻转。3台架的选材台架的材料选用45钢，强度、价格均可行。台架的各连接处均采用焊接，其强度不低于原材料的强度，可以达到支撑台面及固定、稳定的作用。为了移动方便，采用橡胶轮，起到减震的作用。4对台架的强度校核台架有2个稳定位置，即水平位置和与水平方向成70c夹角的位置。1)水平状态时，台架所受的重力对台架支撑点的作用力由面板的材料强度承受，合力矩为零，此时台架处于稳定状态。4附属件的选择与定位1电动机的选择因捷达王的车用发电机的额定功率为26kw，额定转速为600Or/而n，所以要求选用的电动机的额定功率应大于发电机的额定功率。考虑到电动机的工作环境，选用Y系列的三项鼠笼式异步电动机。为实现可靠的传动，依据设计目的，考虑到实验台是用于教学，工作时间短，且周期性工作。选择V带传动，皮带的工作表面在短期内不会过量磨损，而使用寿命能够足够长，无需经常更换。2发电机及电动机位置的确定发电机是汽车电器设备的重要元件之一，是汽车电源系统的主要来源，在汽车正常运行时，除向全部用电设备(除起动机外)供电之外，还可以为蓄电池充电。因为发电机工作转速约为6000r/而n，质量在Zkg左右，与其配合用的电动机质量为电器元件中最大的(含电动机转动)，对整个实验台的稳定性会产生一定影响。考虑以上原因，把发电机及电动机的位置确定在板面下方的底架上，由板面位置示意图可以清晰看到发电机的位置，如图2所示。〔汀X电器进行了一系列的挑选，局部做出替换如下:1)所选电器元件包括蓄电池、发电机、大灯、仪表盘、中控门、电动车窗等。2)元件的替换。从实用美观考虑，对部分元件进行调整例如，汽车上的喇叭开关是方向盘的顶盖，而实验台用按键开关替代;考虑到教学的针对性及台架的整体布局，选用电动机代替发动机带动发电机转动。2捷达电器常见故障列表为实现对于实验台教学诊断功能，将常见的电器系统故障进行归纳总结，选取具有代表性的故障为参考，进而实现相关故障的设置与诊断。电器系统常见故障如表1所示。3实验台电器系统故障的设置为实现教学目的，根据表1中常见的故障，在实验台设置故障断路，例如车灯不亮会有很多种原因:蓄电池可能电量不足、保险丝可能烧坏、车灯灯丝可能烧坏，学生在诊断过程中结合实验台电路进行查找，就会发现具体原因及问题所在。了解电器系统工作原理的同时，提高工程分析能力。充分考虑实验台的局限性，设置的故障点全部为电路的故障，使学生结合电路图快速查找故障。2捷达电器实验台的升级作为有一定使用年限的教学设备，实验台的后续功能开发是很必要的。为了充分实现教学功能，要求在使用过程中不断完善实验台的相关功能，进行定期更新升新升级。1设备本身进行升级电子设备更新越来越快，在其原有设备的基础上对淘汰较快的进行更换，以达到充分利用设备潜能的目的，不断延续实验台的使用寿命，减少不必要的资金投人。2通过预留端口或改造其控制线路进行升级这样做可以对一些原本不能在实验台实现的功能进行演示，让同一个实验台可以完成多个实验项目。例如，在实验台接有自诊断端口接头，一旦接上转用的诊断设备就能实现模拟的诊断过程，充分展示数据流功能。如果有相应的发动机实验台架，将其进行连接，便能真正的演示汽车的大部分使用工况，这实际上是对已有台架的功能进行很大的扩充。3实验台的控制功能升级根据汽车电器系统中使用的传感器的工作特性，利用单片机编程模拟信号，同时实现相应的演示功能。并且在信号调试过程中了解车用电器系统信号的特征，完善实验台电器系统装备，实现电器系统、电控系统功能合一。同时在故障设置以及故障诊断过程使用遥控器进行控制，操作便捷的同时对学生的故障诊断能力提出更高的要求，能够在更大程度上加强对学生工程实践应用能力的培养。3结束语汽车行业的迅猛发展，汽车控制装备的广泛应用，势必对汽车相关专业从业人员的素质要求越来越高。为更好地适应电子技术的更新，捷达GTX型轿车实验台对于提升学生的工程实践能力将会起到巨大的作用。参考文献1」吕传章汽车维修与检测诊断【MJ北京:人民交通出版社，仁2习沈树盛汽车电器维修经验集〔M皿成都:四川科学技术出版社，2仅抖〔3」汪立亮现代汽车电器设备原理与检修〔M〕北京:电子工业出版社，〔4〕严烈AutoCAI)2000机械工程绘图实例宝典〔M〕北京:冶金工业出版社，[5」刘瑞新，赵淑萍，朱世同Aut以二AD2000应用教程【M]，北京:机械工业出版社，否6」裘玉平汽车电器设备维修厂M]北京:人民交通出版社，1997，仁7」张凤山，王颖国产轿车故障诊断与排除精选[M北京:机械工业出版社，加仁8〕秦明华汽车电器与电子技术仁M〕北京:北京理工大学出版社， 
ABS与汽车制动系统 汽车的制动性也是汽车的主要性能之一。自从汽车诞生之日起，汽车的制动性就显得至关重要；并且随着汽车技术的发展和汽车行驶车速的提高，其重要性也显得越来越明显。制动性直接关系到交通安全，重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关。所以，汽车的制动性是汽车行驶的重要保障。 汽车的制动性及其评价指标 汽车行驶时能在短距离内停车并且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力，以及汽车在一定坡道上能长时间停车不动的驻车制动器性能称为汽车的制动性。 汽车的制动性主要由制动效能、制动效能的恒定性和制动时汽车的方向稳定性三方面来评价。 一、提高汽车安全性的制动控制系统 有汽车参与的交通事故中，事故的预防、事故的回避、乘客保护等安全领域与汽车的运动性能有密切的关系。事故预防中起主要作用的是驾驶员，事故发生瞬间对乘客保护主要是汽车的被动安全设备起作用，而事故的回避则与汽车的制动控制系统有紧密的关系。在事故预防环节中人和环境的作用是主要的，在事故回避环节中车的作用是主要的。在汽车中，提高安全性的制动控制系统除了ABS、TCS、ESP（VSC、VDS）等，另外还有BAS（Brake Assist System，制动器辅助系统）。 制动辅助系统BAS是当紧急刹车时，根据踩的速度、力度，制动系统自动感知而输出更强的制动力。它的工作原理是，令刹车泵里的真空量增加，使你一脚踩下去，制动力度大大提高，从而提高了驾驶安全性。即使车子已经熄火了，它还会使刹车制动能力保持一段时间。它的功能是在紧急制动时，提供一个附加的制动力来帮助没能及时形成较大制动力的驾驶员，制动助力加快制动踏板的移动；当司机施加在制动踏板上的制动力不太大时，增加制动力，使车辆的紧急制动性能最佳。有关调查显示，约有90％的汽车驾驶员紧急情况刹车时缺乏果断，而BAS则能从驾驶员踩下制动踏板的速度，探测车辆行驶情况。紧急情况下，当驾驶员迅速踩下制动踏板力度不足时，BAS便会启动，并在不足1秒的时间内把制动力增至最大，从而缩短紧急制动刹车距离。 ABS虽然能够缩短刹车距离，但如果驾驶员采用点刹时，车轮往往不会抱死，ABS没有机会发挥作用。而制动辅助BAS，则让现有的ABS具有一定的智能。当驾驶者迅速用力踩下刹车踏板时，BAS就会判断车辆正在紧急刹车，从而启动ABS，迅速增大制动力。 二、 ABS系统的保养与正确使用 ABS(防抱死制动系统)作为一种主动安全装置，在现代汽车上运用已经很广泛了。由于其在制动过程中的控制方式及工作过程与以往普通的制动系统有所区别，因此在使用保养方面也与传统的制动系统有所不同，否则会引发ABS系统故障。 总结多年的维修经验，笔者认为车主在使用装有ABS系统的汽车时要做到“四要”、“四不要”。 四要 (1)要始终将脚踩住制动踏板不放松。这样才能保证足够和连续的制动力，使ABS有效地发挥作用。 (2)要保持足够的制动距离。当在良好路面上行驶时，至少要保证离前面的车辆有3s的制动时间；在不好的路面上行驶，要留给制动更长一些的时间。 (3)要事先练习使用ABS，这样才能使自己对ABS工作时的制动踏板振颤有准备和适应能力。 (4)要事先阅读汽车驾驶员手册。这样才能进一步理解各种操作。 四不要 (1)不要在驾驶装有ABS的汽车时比没有装ABS的汽车更随意。有些车主认为汽车装有ABS后，安全性加大，因此在驾驶中思想就会放松，为事故埋下隐患。 (2)不要反复踩制动踏板。在驾驶有ABS的车时，反复踩制动踏板会使ABS的工作时断时续，导致制动效能降低和制动距离增加。实际上，ABS本身会以更高速率自动增减制动力，并提供有效的方向控制能力。 (3)不要忘记控制转向盘。在制动时，ABS系统为驾驶者提供了可靠的方向控制能力，但它本身并不能自动完成汽车的转向操作。在出现意外状况时，还得需要人来完成转向控制。 (4)不要在制动过程中，被ABS的正常液压工作噪声和制动踏板振颤吓住。这种声音和振颤都是正常的，且可让驾驶者由此而感知ABS在工作。
汽车ABS技术的发展趋势研究 在汽车防抱死制动系统出现之前，汽车所用的都是开环制动系统。其特点是制动器制动力矩的大小仅与驾驶员的操纵力、制动力的分配调节以及制动器的尺寸和型式有关。由于没有车轮运动状态的反馈信号，无法测知制动过程中车轮的速度和抱死情况，汽车就不可能据此调节轮缸或气室制动压力的大小。因此在紧急制动时，不可避免地出现车轮在地面上抱死拖滑的现象。当车轮抱死时，地面的侧向附着性能很差，所能提供的侧向附着力很小，汽车在受到任何微小外力的作用下就会出现方向失稳问题，极易发生交通事故。在潮湿路面或冰雪路面上制动时，这种方向失稳的现象会更加严重。汽车防抱死制动系统（Anti-lock Braking System简称ABS）的出现从根本上解决了汽车在制动过程中的车轮抱死问题。它的基本功能就是通过传感器感知车轮每一瞬时的运动状态，并根据其运动状态相应地调节制动器制动力矩的大小以避免出现车轮的抱死现象，因而是一个闭环制动系统。 它是电子控制技术在汽车上最有成就的应用项目之一，汽车制动防抱死系统可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，有效提高行车的安全性。 一、ABS的工作原理 汽车制动时由于车轮速度与汽车速度之间存在着差异，因而会导致车轮与路面之间产生滑移，当车轮以纯滚动方式与路面接触时，其滑移率为零；当车轮抱死时其滑移率为100％。当滑移率在8％～35％之间时，能传递最大的制动力。制动防抱死的基本原理就是依据上述的研究成果，通过控制调节制动力，使制动过程中车轮滑移率控制在合适的范围内，以取得最佳的制动效果。ABS系统硬件构成主要由传感器（包括轮速传感器、减速度传感器和车速传感器）、电子控制装置、制动压力调节器三大部分组成，形成一个以滑移率为目标的自动控制系统。传感器测量车轮转速并将这一数据传送至电子控制装置上，控制装置是一个微处理器，它根据车轮转速传感器信号来计算车速。在制动过程中，车轮转速可与控制装置中预先编制的理想减速度的特性曲线相比较。如果控制装置判断出车轮减速度太快和车轮即将抱死时，它就发出信号给液压调节器，液压调节器可根据来自控制装置的信号对制动器的卡钳或轮泵的油压进行控制（作用、保持、释放、重新作用）。这一动作，每秒钟能出现10次以上。 二、ABS技术的发展及应用现状 基于制动防抱理论的制动系统首先是应用于火车和飞机上。1936年，德国博世公司（BOSCH）申请一项电液控制的ABS装置专利，促进了ABS技术在汽车上的应用。汽车上开始使用ABS始于1950年代中期福特汽车公司，1954年福特汽车公司在林肯车上装用法国航空公司的ABS装置，这种ABS装置控制部分采用机械式，结构复杂，功能相对单一，只有在特定车辆和工况下防抱死才有效，因此制动效果并不理想。机械结构复杂使ABS装置的可靠性差、控制精度低、价格偏高。ABS技术在汽车上的推广应用举步艰难。直到70年代后期，由于电子技术迅猛发展，为ABS技术在汽车上应用提供了可靠的技术支持。ABS控制部分采用了电子控制，其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高，制动效果也明显改善，同时其体积逐步变小，质量逐步减轻，控制与诊断功能不断增强，价格也逐渐降低。这段时期许多家公司都相继研制了形式多样的ABS装置。 进入90年代后，ABS技术不断发展成熟，控制精度、控制功能不断完善。现在发达国家已广泛采用ABS技术，ABS装置已成为汽车的必要装备。北美和西欧的各类客车和轻型货车ABS的装备率已达90％以上，轿车ABS的装备率在60％左右，运送危险品的货车ABS的装备率为100％。ABS装置制造商主要有：德国博世公司（BOSCH），欧、美、日、韩国车采用最多；美国德科公司（DELCO），美国通用及韩国大宇汽车采用；美国本迪克斯公司（BENDIX），美国克莱斯勒汽车采用；还有德国戴维斯公司（TEVES）、德国瓦布科（WABCO）、美国凯尔西海斯公（KELSEYHAYES）等，这些公司的ABS产品都在广泛地应用，而且还在不断发展、更新和换代。 近年来，ABS技术在我国也正在推广和应用，1999年我国制定的国家强制性标准GB12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》中已把装用ABS作为强制性法规。此后一汽大众、二汽富康、上海大众、重庆长安、上海通用等均开始采用ABS技术，但这些ABS装置我国均没有自主的知识产权。 国内研究ABS主要有东风汽车公司、交通部重庆公路研究所、济南捷特汽车电子研究所、清华大学、西安交通大学、吉林大学、华南理工大学、合肥工业大学
