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1、大众进口汽车产品知识培训 电器系统 邓志辉电器系统电器系统q比土星5还快Faster than the Saturn 5q电池Batteryq起动机Starterq发动机Generatorq大灯Headlampq耗电设备Power Consumersq照明Illuminationq灯泡Bulbsq照明系统Illumination Systemq显示器Displaysq舒适系统Convenience Systemq导航和应急呼叫 Navigation and Telematics电器系统历史起源 从十九世纪中叶开始，工业化的迅猛发展已经使我们这个世界开始为之改变，而这些发展也是根植于在这之前良好
2、的技术革新、发明和发现的基础之上的。汽车的成功本来也是在综合了无数的新技术发展之后才能够得以实现。如果没有电学，电气工程学，以及后来派生的电子学的发展，汽车是不可能获得如此大的成功的。电器系统中央门锁系统采用无线远程控制技术提供了很高的舒适性和安全性 1867年，Werner von Siemens，一个发明家，后来成为实业家，他发现了电动原理。作为一种能源形式，电力可以进入到人类生活中所有领域。第一个路灯出现在1878年，一年之后，第一辆有轨电车已经开始络绎不绝地在城市的铁轨上游弋了。著名的电气工程师，Alfred von Urbanitzky，在1895年就预言：“随着一种新的能源形式，电
3、能的到来，人类文明的一个崭新的时代，一个全新的纪元即将开始。”此时，尚在襁褓之中的汽车需要电气系统。1887年，Bosch为固定式内燃机研制成功了第一个低压磁电点火系统。十年之后，这项技术才应用于汽车上。历史起源 很快Bosch意识到，精确、规则的点火将成为发动机设计所要面临的主要的困难之一。这一点，即便在今天也不为过时。在Bosch研制成功第一个高压点火系统和第一个火花塞之后，高速汽油机出现了。发动机带动发电机可以产生充足的电流，这样得到的电能可以留作他用。新的、更为强劲的汽车需要一个有力的照明系统。第一个突破性的进展出现在1905年，乙炔汽灯出现了。人们第一次使用“大灯”这个词汇，就是专指
4、的这些乙炔汽灯。电器系统简洁：现代大灯 然而，今天我们所熟知的“大灯”却一直到1925年才姗姗来迟，那年出现的第一个双灯丝灯泡熠熠生辉。而下一个大的技术进步，人们却又等待了40年，1965年研制成功的卤素灯泡能够发出普通灯泡三倍的光强。而接下来的重要的进展一直要等到九十年代初期，气体放电灯出现在大灯技术领域中。历史起源 自从汽车诞生的那天起，点火系统、化油器和电气系统，就形成了一个不可分割的整体。1927年Bosch为柴油机开发出了喷射泵，1951年以来，很多厂商为汽油机喷射泵的技术发展作出了很多贡献。燃油喷射保证了更为有效的燃烧、更好的燃油经济性和更高的发动机效率。但是燃油喷射技术实质上的突
5、破性进展应该是在电控系统发展以后出现的。电器系统今天的很多设备都是由最先进的电子仪器控制的大众模块里的ESP功能前桥 然而，这后二十年的发展却带来了让人瞠目结舌的飞跃。今天，现代电子汽油喷射和点火系统的电脑的运算效率，就如同1969年第一次进行登月飞行的Apollo 9号里面的电脑一样。将来，汽车的电气和电子系统会发展得更为复杂。舒适性、空调、音响系统、信息系统对消费者变得越来越重要。但是，电力要想完全取代轿车里最后的堡垒-驱动（发动机），恐怕我们还需要再等待一段时间。电器系统大众公司的轿车的音响系统的设计也十分引人注目电池 在汽车电气系统里，起动机电池能够将发电机产生的电能转化为化学能储存起
6、来。冷起动的时候必须产生较大的电流。现代电池有两组铅板，分别带正电和负电，都浸在电解液1中，在这两组铅板之间存储有电能，电压是12V，电池充电状态由酸的浓度2决定，电池容量3决定了电池性能。免维护起动机电池可以不必对电池里的电解液液面高度进行控制和修正。电器系统现代起动机电池都是密封和免维护的起动机 起动机是一个由电池驱动并用来起动发动机的直流电机4。啮合系统5通过电磁开关将起动机小齿轮推入飞轮齿轮与之配合，并用此传动原理使发动机起动。当发动机开始正常运转后，超速离合器就会切断动力传递，以避免起动机超速。电器系统起动机结构起动机 发电机由发动机通过V型带或者棱纹V型带驱动，发电机产生三相电6，
7、然后一个集成的整流器7将其转变成为直流电。发电机为电池充电，为其他耗电设备供电。有一个集成的电压调节器8会限制电流电压在12V，以保护电池和用电设备。电器系统发电机应该能够在发动机全转速范围内提供充足的电能耗电设备 在汽车电气系统中有很多的耗电设备，根据它们用电时间长短的不同可以区分为：永久负载（比如点火），长期负载（比如照明），和短期负载（比如闪光灯），它们的用电量在使用中有很大的变化：例如，照明系统一般需要不超过10watt 9的功率，而打开大灯后却要增加到100watt。电器系统耗电设备耗电量的平均值大灯 大灯10主要的部件是发射镜、灯泡和散光棱镜。发射镜11将产生的光发射出来，散光棱镜
8、把这些光发散出去。光的质量特性有光域、亮度、均匀性12、同时还有前方和路边照明。应该避免出现散射光13。电器系统传统大灯里的散光棱镜使光的分布不对称Golf的大灯单元大灯 因为反射镜的特殊形状和有一个凸透镜，椭圆大灯14工作原理就像一个幻灯机一样，把光线投射到路面上。其设计十分紧凑，所占空间很小。电器系统反射镜和凸透镜将椭圆大灯的光线投射出去大灯 自由形式大灯（FF headlight=free-form headlight）的发射镜表面在空间是自由形成的，借助于计算机可以计算并且优化其形状。大灯技术几乎使用了反射镜的整个表面以反射光线。自由形式大灯既不需要凸透镜，也不需要散光棱镜。电器系统光
9、线的分布取决于大灯的近光设计自由形式大灯不需要凸透镜和散光棱镜大灯技术 照明面积15的质量和类别很大程度上取决于大灯所采用的技术类型。普通系统的性能表现自然有限，而在计算机控制反射镜和散光棱镜的情况下，照明面积预先已经精确计算好了，然后，部件按照要求的形状动作。当前最尖端的高性能大灯是前述的椭圆投影系统与气体放电灯结合的大灯，即通常所说的“氙灯16”。电器系统氙灯能够比卤素灯更早识别出紧急情况气体放电灯能够显著的改善路面照明范围大灯技术 自动大灯水平调节装置17能够确保汽车在任何一个状态下（空载和加载的情况下），大灯和路面的照明都能够保持在一个最佳效果，以补偿车身水平位置的倾斜。高效的大灯确保
10、了良好的路面照明，减轻眼睛疲劳，相当程度地提高了路面安全性。电器系统电子大灯水平调节保证大灯最佳目标定位效果大灯技术 传统的灯泡今天已经很少有人使用了。卤素大灯18是充气式的，能提供更高的光能输出和更长的寿命周期，而不必降低功效。单丝灯泡19（H1，H2，H3）和双丝灯泡20（H4）应该区分开来，气体放电灯21（氙灯）的照明效率是普通灯泡的20倍。电器系统氙灯不需要灯丝气体放电灯是最高效的灯泡大灯照明 照明22可以区分为“主动照明和被动照明”。大灯23和备用灯属于第一组，逆光照明系统、停车灯、驻车灯和后雾灯属于后者。内部灯系形成了另外一个系统，包括阅读灯、仪表照明灯、信号灯以及报警灯，比如用于
11、方向指示或者发动机运行（比如油压）。电器系统Golf的大灯单元信号显示 信号显示提供给驾驶员各种驾驶信息。主要的仪表24都应该布置在驾驶员视场的中央，并且要有清晰的刻度盘以便于读取；次要25的功能不应该让驾驶员分神（比如，过于明亮的信号灯26或者来自风挡玻璃的反射光线）。警告灯必须布置在驾驶员可感知范围的中央。电器系统警告灯布置在驾驶员注意力的中心区域仪表板集中显示多种信号熟悉的脸孔下是最先进的电子设备舒适系统 即便是低档的舒适系统，比如仅带RDS（radio data service无线数据服务）技术27的立体声广播和磁带播放机或者CD播放机的系统，电动门窗、电动天窗以及雨滴传感器也不再是奢
12、侈品了。中高档轿车的舒适系统的电气/电子设备的数量自然也水涨船高。电动座椅控制，座椅电子加热，电动视镜，自动环境控制，超声波停车辅助或导航系统都是现成的例子。电器系统原来的奢侈品，如今已成为寻常之物：电动门窗大众Lupo的电子折叠车顶舒适系统 汽车舒适系统让人感觉舒适，防止过早的疲劳，间接的也提高了驾驶安全性。电器系统Sharan的双空调单元带RDS的防盗收音机导航和通讯系统 导航系统在卫星的帮助下工作，辅助驾驶员定位。借助于卫星接收器，导航电脑和CD里的道路地图，能够给驾驶员精确的导航辅助。在驾驶员视野前方有一个点阵式的显示屏，如果在行程之前把目的地输入导航电脑的话，它就能用方向箭头和距离指
13、示来指明行驶的确定路线。借助于导航系统，司机能够集中精力驾驶。带声音的指示以及在驾驶员视野之内的清晰的可视信号将会引导驾驶员达到目的地。电器系统GPS：全球定位系统导航和通讯系统 GPS使得卫星导航成为可能，精确的定位需要至少三个卫星。因为卫星在空间中有不同的位置，它们信号的交点能给出物体的精确定位，误差不会超过100米。虽然卫星定位主要为无线导航系统提供数据，但是它也能够补偿输入信号的短期接收干扰。电器系统精确定位需要三个卫星驾驶员的视野内：仪表板里的点阵式信号显示导航和通讯系统 在短期的干扰期间，比如汽车行驶在高耸的建筑物之间，在峡谷、隧道和停车场里，行驶方向和距离的信号只能通过车轮转速传
14、感器所给的旋转脉冲，经由旋转角度传感器计算出来，一旦重新接收到GPS信号，系统就会马上修正当前的定位。电器系统丰富的信息：多功能显示屏导航和通讯系统 紧急呼叫服务提供额外的舒适性。为了能够使用这些系统，驾驶员需要一个移动电话。大众旗下的一个公司Gedas Telematics，负责生产各种无线通讯设备。在行驶途中改善交通信息，故障和紧急情况呼救都属于此类服务内容，而后者，提高了特殊情况下的安全性。在发生事故的时候，紧急呼叫服务就自动用移动电话把情况报告给最近的控制站，这样就为营救工作赢得了宝贵的时间。电器系统紧急呼叫系统的控制设备紧急呼叫系统的信息流名词解释1电解液（Electrolyte f
15、luid）人们一般用纯净的蒸馏水来稀释硫酸来做电解液，随着时间推移，氢气逐渐挥发消失。这就是为什么需要定 期检查液面高度以及定期添加电解液的原因2酸度（Acid density）酸度的单位是每升溶液所含的硫酸质量（kg/l）。如果酸度值低于1.2kg/l，电池就需要充电了3电池容量（Battery capacity）电池容量是以安时（Ampere-hours）计量的，44安时的意思是：电池以1安培电流的电量持续工作44小时或 者以2安培电流工作22小时4直流电机（Direct-currency motor）电池驱动的直流电机能够保证汽油机的起动转速达到100rpm，柴油机的起动速度是200rp
16、m5啮合系统（Engaging system）在啮合系统里，电磁阀开关驱动推杆，推杆推动驱动齿轮与发动机飞轮啮合6三相电（Three-phrase current）三相电是交流电的一种特殊形式，交流电按照固定的频率改变电流方向，三相交流发电机即使在发动机怠速 运行过程中也能发电7整流器（Rectifier）三相交流电通过六个二极管组成的三相桥路进行整流从而得到直流电名词解释8电压调节器（Voltage regulator）电压调整期保护电池和电器免于电压过载，现代的电压调整器已经不再是电-机械式的了，而是无磨损的，由晶体管和二极管组成的电路9瓦特（Watt）瓦特（Watt）是功率的单位，1千瓦
17、=1000瓦10大灯（Headlight）传统的大灯一般称为“抛物面型前照灯（Paraboloid）”，是根据其反射镜的光学特性而得名的，其反射镜 镜面是由抛物线围绕其轴线旋转一周形成的，反射镜越大，照射到路面上的光就越多。因为，如今人们很少 使用前照灯远光，因此，近光灯取而代之成为实际驾驶照明灯。当然还有很多改进空间可以利用，尤其是道 路照明的亮度方面11反射镜（Reflector）反射镜由铁板或者塑料做成，带有一层蒸发镀膜的铝反射层12均匀性（Homogeneity）光场的均匀性指的是照射在路面上的灯光分布要均匀及没有斑点13散射光（Scattered light）散射光由光线随意折射产生
18、的，在对向交通的时候，车灯直射容易造成对面驾驶员晃眼，而且同时在雾天、雨天或者雪天的时候，因为空气中的细微水滴会将光线向驾驶员自身方向反射名词解释14椭圆大灯（Ellipsoidal headlights/DE headlights）这种新型的近光技术是由Hella KG于1983年发明的，1986年第一次被确认为大灯技术标准。DE是指“双 椭圆”，描述的是反射镜的表面形状。利用强光输出和精确光锥限制技术可以制作出十分紧凑的大灯，双 椭圆大灯的工作原理类似于可滑动的投影机，正因为如此，人们也称之为投影系统15照明面积（Illuminated area）照明面积是指汽车前方大灯所照射的面积，照明
19、的亮度十分重要，因为需要看清路面和障碍物，同时前方 的交通情况也需要看清楚，所以也需要对照明面积加以限制16氙灯（Xenon bulbs）氙灯由气体放电产生光，灯泡内部充满氙气，两个电极之间的电火花形成电离气体通道，通道的电流会产 生气态的混合物以电弧的形式发光、发热。光通量、光能输出、光密度以及寿命等个指标都优于卤素大灯17自动大灯水平调节装置（Automatic headlamp levelling device）自动大灯水平调节装置能够保证大灯随时根据汽车的负载情况调节照明，轴传感器能够测出后轴弹簧不同 的压缩率，然后通过伺服电机控制前大灯。所谓的动态大灯水平调节也会识别出汽车行驶速度，
20、同时也能 补偿在汽车制动或者加速时汽车速度的迅速变化而引起的车身倾斜18卤素大灯（Halogen lamps）卤素大灯内填充有溴，它是一种卤素气体名词解释19单丝灯泡（Single filament lamps）单丝灯泡有一根发光灯丝（非常坚硬、高温的金属丝），它的标记为H1、H2、H3：H代表卤素 （Halogen），数字表示的是灯丝的位置和形式。用途：近光灯、远光灯或者雾灯20双丝灯泡（Double-filament bulbs/H4）目前广泛使用的H4就是双丝灯泡，在灯泡内有两根灯丝，一根用于近光，一根用于远光21气体放电灯（Gas-discharge lamps）在气体放电灯里，电流在
21、氙气与卤素气态混合物之间形成，而不是通过灯丝22氙灯（Xenon bulbs）氙灯由气体放电产生光，灯泡内部充满氙气，两个电极之间的电火花形成电离气体通道，通道的电流会产 生气态的混合物以电弧的形式发光、发热。光通量、光能输出、光密度以及寿命等个指标都优于卤素大灯23照明（Lighting）汽车照明有相应的法规规定，汽车制造及使用法规和道路交通法规。在这些法规里，对远光大灯、不对称 远光、后部照明系统、三个停车灯、转向信号灯、牌照照明、至少一个后雾灯、驻车灯以及示宽灯（侧面 示廓灯）都做出了相应的规定24主要仪表（Main instruments）主要仪表把最重要的信息告诉驾驶员：车速（车速表
22、）和发动机载荷（转速表）25次要功能（Minor functions）（仪表板）次要功能主要显示水温、油温或者系统电压名词解释26信号灯（Tell-tale lamps）信号灯显示开/关功能键的操作状态，比如雾灯、空调、前照灯远光等。车速表以前由一个活动的轴来驱动，现在采用的都是电子式的车速表，法规规定显示的车速不能小于汽车实际的运行速度，燃油表也是电子式的，浮子机构根据燃油油面高度不同产生电压变化，从而可以得知剩余的燃油量27RDS技术（Double-filament bulbs/H4）RDS技术能够把无线电信号优化处理，无线电广播站可能会有好几个播放频率，RDS会选择具有最强信号的 接收波
23、长播放广播信号28旋转角度传感器（Angle-of-rotation sensor）旋转角度传感器能够测出汽车绕着自身垂直轴线旋转的角度，同时也能测出汽车的科里奥利力(Coriolis force：根据法国著名物理学家命名的一种力-物体旋转引起的惯性力），这些信号都会传送到导航系统的电 脑里，然后能够计算出汽车方向变化角度29无线通讯服务（Telematics service）无线通讯服务指的是一系列服务的术语。蜂窝无线通讯系统（移动电话）以及卫星导航（GPS）构成了这些 服务的基础，它们包括交通信息、自动减速和紧急呼叫。交通信息从交警和交通信息中心处得到，另外也能 从自建的交通信息系统那里获取。在德国，大约8000公里的高速公路的立交桥上安装有大量的传感器，交 通信息系统就建立在这些传感器的基础上，它们通过无线电信号把信息传送到无线通讯服务系统。通过手机的短信（SMS=Short Message Service）数据通道，交通信息能够显示在仪表板的触摸式显示屏 上，通过用手触摸产生的压力，自动减速和紧急呼叫信息把驾驶员与大众公司紧急维修服务中心联系起来，如果在 紧急情况下安全气囊引爆，汽车就会自动发出紧急呼叫，由于有GPS支持的定位信息，无线通讯服 务中心很快就能知道出事汽车的位置，并且能够以最快的速度做出反应谢谢！谢谢！Thank you.