《驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)》PPT課件.ppt
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第五章電控驅(qū)動(dòng)防滑/牽引力控制系統(tǒng)(ASR/TRC),第一節(jié)概述,一、ASR系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)1.ASR系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制(AntiSlipReguliation)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱ASR,是應(yīng)用于車輪防滑的電子控制系統(tǒng)。汽車打滑是指汽車車輪的滑轉(zhuǎn),車輪的滑轉(zhuǎn)率又稱滑移率。,驅(qū)動(dòng)車輪的滑移率,式中vc是車輪圓周速度;v是車身瞬時(shí)速度?;坡逝c縱向附著系數(shù)的關(guān)系由圖5-1可以看出:,(1)附著系數(shù)隨路面的不同而呈大幅度的變化;(2)在各種路面上,Sd=20%左右時(shí),附著系數(shù)達(dá)到峰值;(3)上述趨勢(shì)無(wú)論制動(dòng)還是驅(qū)動(dòng)幾乎一樣。,ASR系統(tǒng)就是利用控制器控制車輪與路面的滑移率,防止汽車在加速過(guò)程中打滑,特別是防止汽車在非對(duì)稱路面或轉(zhuǎn)彎時(shí)驅(qū)動(dòng)輪的空轉(zhuǎn),以保持汽車行駛方向的穩(wěn)定性,操縱性和維持汽車的最佳驅(qū)動(dòng)力以及提高汽車的平順性。,2.ASR系統(tǒng)與ABS系統(tǒng)的比較,ASR和ABS都是控制車輪和路面的滑移率,以使車輪與地面的附著力不下降,因此兩系統(tǒng)采用的是相同的技術(shù),它們密切相關(guān),常結(jié)合在一起使用,共享許多電子組件和共同的系統(tǒng)部件來(lái)控制車輪的運(yùn)動(dòng),構(gòu)成行駛安全系統(tǒng)。ASR系統(tǒng)與ABS系統(tǒng)的不同主要在于:,(1)ABS系統(tǒng)是防止制動(dòng)時(shí)車輪抱死滑移,提高制動(dòng)效果,確保制動(dòng)安全;ASR系統(tǒng)(TRC)則是防止驅(qū)動(dòng)車輪原地不動(dòng)而不停的滑轉(zhuǎn),提高汽車起步、加速及滑溜路面行駛時(shí)的牽引力,確保行駛穩(wěn)定性。(2)ABS系統(tǒng)對(duì)所有車輪起作用,控制其滑移率;而ASR系統(tǒng)只對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪起制動(dòng)控制作用。(3)ABS是在制動(dòng)時(shí),車輪出現(xiàn)抱死情況下起控制作用,在車速很低(小于8km/h)時(shí)不起作用;而ASR系統(tǒng)則是在整個(gè)行駛過(guò)程中都工作,在車輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)時(shí)起作用,當(dāng)車速很高(80~120km/h)時(shí)不起作用。,二、汽車防滑轉(zhuǎn)電子控制系統(tǒng)常用控制方式,1.發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率控制:在汽車起步、加速時(shí),ASR控制器輸出控制信號(hào),控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率,以抑制驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)。常用方法有:輔助節(jié)氣門控制、燃油噴射量控制和延遲點(diǎn)火控制。2.驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)控制:直接對(duì)發(fā)生空轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)輪加以制動(dòng),反映時(shí)間最短。普遍采用ASR與ABS組合的液壓控制系統(tǒng),在ABS系統(tǒng)中增加電磁閥和調(diào)節(jié)器,從而增加了驅(qū)動(dòng)控制功能。,3.同時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)力:控制信號(hào)同時(shí)起動(dòng)ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器和輔助節(jié)氣門調(diào)節(jié)器,在對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪施加制動(dòng)力的同時(shí)減小發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率,以達(dá)到理想的控制效果。4.防滑差速鎖(LSD:Limited-Slip-Differential)控制:LSD能對(duì)差速器鎖止裝置進(jìn)行控制,使鎖止范圍從0%~100%。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪單邊滑轉(zhuǎn)時(shí),控制器輸出控制信號(hào),使差速鎖和制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器動(dòng)作,控制車輪的滑移率。這時(shí)非滑轉(zhuǎn)車輪還有正常的驅(qū)動(dòng)力,從而提高汽車在滑溜路面的起步、加速能力及行駛方向的穩(wěn)定性。,在差速器向驅(qū)動(dòng)輪輸出驅(qū)動(dòng)力的輸出端,設(shè)置一個(gè)離合器,通過(guò)調(diào)節(jié)作用在離合器片上的液壓壓力,便可調(diào)節(jié)差速器的鎖止程度。,點(diǎn)擊播放,5.差速鎖與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率綜合控制:差速鎖制動(dòng)控制與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率綜合控制相結(jié)合的控制系統(tǒng)可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的狀況和車輪滑轉(zhuǎn)的實(shí)際情況采取相應(yīng)的控制達(dá)到最理想的控制效果。,第二節(jié)ASR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理,一、ASR的基本組成與工作原理ASR的基本組成:ECU:ASR電控單元執(zhí)行器:制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)裝置傳感器:車輪輪速傳感器節(jié)氣門開(kāi)度傳感器,ASR的基本組成,ASR的工作原理,車速傳感器將行駛汽車驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)速及非驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),輸送給電控單元ECU。ECU根據(jù)車速傳感器的信號(hào)計(jì)算驅(qū)動(dòng)車輪的滑移率,若滑移率超限,控制器再綜合考慮節(jié)氣門開(kāi)度信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、轉(zhuǎn)向信號(hào)等因素確定控制方式,輸出控制信號(hào),使相應(yīng)的執(zhí)行器動(dòng)作,使驅(qū)動(dòng)車輪的滑移率控制在目標(biāo)范圍之內(nèi)。,二、ASR的傳感器,1.車輪輪速傳感器:與ABS系統(tǒng)共享。2.節(jié)氣門開(kāi)度傳感器:與發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)共享。3.ASR選擇開(kāi)關(guān):ASR專用的信號(hào)輸入裝置。ASR選擇開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)ASR不起作用。,三、ASR的電子控制單元(ECU),ASR的ECU也是以微處理器為核心,配以輸入輸出電路及電源等組成。ASR與ABS的一些信號(hào)輸入和處理是相同的,為減少電子器件的應(yīng)用數(shù)量,ASR控制器與ABS電控單元常組合在一起。,ABS/ASR組合ECU實(shí)例,四、ASR系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),1.制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器(1)單獨(dú)方式的ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器單獨(dú)方式的ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器——與ABS制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器在結(jié)構(gòu)上各自分開(kāi)ASRECU通過(guò)電磁閥的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)力的控制。,控制過(guò)程如下,兩個(gè)調(diào)壓缸,兩個(gè)三位三通電磁閥,高壓蓄壓器,增壓泵,壓力控制開(kāi)關(guān),儲(chǔ)液器,正常制動(dòng)時(shí)ASR不起作用,電磁閥不通電,閥在左位,調(diào)壓缸的活塞被回位彈簧推至右邊極限位置。起步或加速時(shí)若驅(qū)動(dòng)輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)需要實(shí)施制動(dòng)時(shí),ASR使電磁閥通電,閥至右位,蓄壓器中的制動(dòng)液推活塞左移。壓力保持過(guò)程:此時(shí)電磁閥半通電,閥在中位,調(diào)壓缸與儲(chǔ)液室和蓄壓器都隔斷,于是活塞保持原位不動(dòng),制動(dòng)壓力保持不變。壓力降低過(guò)程:此時(shí)電磁閥斷電,閥回左位,使調(diào)壓腔右腔與蓄壓器隔斷而與儲(chǔ)液室接通,于是調(diào)壓缸右腔壓力下降,制動(dòng)壓力下降。,(2)組合方式的ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器——ABS/ASR組合壓力調(diào)節(jié)器,ASR不起作用時(shí),電磁閥Ⅰ不通電,ABS起制動(dòng)作用并通過(guò)電磁閥Ⅱ和電磁閥Ⅲ來(lái)調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力。驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)時(shí),ASR控制器使電磁閥Ⅰ通電,閥移至右位,電磁閥Ⅱ和電磁閥Ⅲ不通電,閥仍在左位,于是,蓄壓器的壓力油通入驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)泵,制動(dòng)壓力增大。,一個(gè)3/3電磁閥I,蓄壓器,增壓泵,壓力控制開(kāi)關(guān),單向閥,◆需要保持驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)壓力時(shí),ASR控制器使電磁閥Ⅰ半通電,閥至中位,隔斷蓄壓器及制動(dòng)總泵的通路,驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)分泵壓力保持不變。◆需要減小驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)壓力時(shí),ASR控制器使電磁閥Ⅱ和電磁閥Ⅲ通電,閥移至右位,接通驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)分泵與儲(chǔ)液室的通道,制動(dòng)壓力下降。,2.節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)裝置,ASR控制系統(tǒng)通過(guò)改變發(fā)動(dòng)機(jī)輔助節(jié)氣門的開(kāi)度來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)裝置由步進(jìn)電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。步進(jìn)電機(jī)根據(jù)ASR控制器輸出的控制脈沖轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)定的轉(zhuǎn)角,通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)輔助節(jié)氣門轉(zhuǎn)動(dòng)??刂七^(guò)程如下:,副節(jié)氣門位置傳感器,主節(jié)氣門位置傳感器,步進(jìn)電機(jī),副節(jié)氣門,主節(jié)氣門,空氣進(jìn)口,氣缸,ASR不起作用時(shí),輔助節(jié)氣門處于全開(kāi)位置,當(dāng)需要減少發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力來(lái)控制車輪滑轉(zhuǎn)時(shí),ASR控制器輸出信號(hào)使輔助節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作,改變輔助節(jié)氣門開(kāi)度。,副節(jié)氣門位置傳感器,主節(jié)氣門位置傳感器,步進(jìn)電機(jī),副節(jié)氣門,主節(jié)氣門,空氣進(jìn)口,氣缸,第三節(jié)典型ASR系統(tǒng),一、豐田車系防抱死制動(dòng)與驅(qū)動(dòng)防滑(ABS/TRC)豐田公司把ASR稱作牽引力或驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng),常用TRC—TractionControlSystem表示。ASR(TRC)系統(tǒng)組成:電子控制器ECU:與ABS共用車輪輪速傳感器:與ABS共用ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器:控制驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)管路副節(jié)氣門:步進(jìn)電機(jī)控制節(jié)氣門開(kāi)度傳感器:主、副節(jié)氣門各一個(gè),ASR(TRC)系統(tǒng)工作過(guò)程:,ECU根據(jù)各輪速傳感器的信號(hào),確定驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)率和汽車的參考速度。當(dāng)ECU判定驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)率超過(guò)設(shè)定的門限值時(shí),就使驅(qū)動(dòng)副節(jié)氣門的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),減小節(jié)氣門的開(kāi)度,此時(shí),即使主節(jié)氣門的開(kāi)度不變,發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量也會(huì)減少,使輸出功率減小,驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力矩就會(huì)隨之減小。如果驅(qū)動(dòng)車輪的滑轉(zhuǎn)率仍未降低到設(shè)定的控制范圍,ECU又會(huì)控制TRC制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置和TRC制動(dòng)壓力裝置,對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪施加一定的制動(dòng)壓力,使制動(dòng)力矩作用于驅(qū)動(dòng)輪,從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)的控制。,1.液壓系統(tǒng)與執(zhí)行器,⑴ABS/TRC液壓系統(tǒng)基本組成,工作情況①當(dāng)需要對(duì)驅(qū)動(dòng)輪施加制動(dòng)力矩時(shí):TRC的3個(gè)電磁閥都通電。②當(dāng)需要對(duì)驅(qū)動(dòng)輪保持制動(dòng)力矩時(shí):ABS的2個(gè)電磁閥通較小電流。③當(dāng)需要對(duì)驅(qū)動(dòng)輪減小制動(dòng)力矩時(shí):ABS的2個(gè)電磁閥通較大電流。④當(dāng)無(wú)需對(duì)驅(qū)動(dòng)輪施加制動(dòng)力矩時(shí):各個(gè)電磁閥都不通電且ECU控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使副節(jié)氣門保持開(kāi)啟。,⑵TRC液壓制動(dòng)執(zhí)行器,基本組成,2.副節(jié)氣門及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),副節(jié)氣門及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)——副節(jié)氣門執(zhí)行器依據(jù)ECU的信號(hào)控制副節(jié)氣門的開(kāi)閉角度,從而控制進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)空氣量,達(dá)到控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的目的。,副節(jié)氣門執(zhí)行器工作情況,副節(jié)氣門傳感器安裝及結(jié)構(gòu),,3.TRC系統(tǒng)控制電路及主要裝置,TRC系統(tǒng)主要裝置及其功能豐田ABS/TRC控制系統(tǒng)電路,4.TRC系統(tǒng)的工作過(guò)程,⑴正常制動(dòng)過(guò)程(TRC不起作用)⑵汽車加速過(guò)程(TRC起作用)①壓力升高②壓力保持⑶壓力降低5.車輪轉(zhuǎn)速控制過(guò)程⑴一個(gè)典型的輪速控制循環(huán)⑵輪速控制運(yùn)轉(zhuǎn)條件,第四節(jié)防滑差速器,一、防滑差速器簡(jiǎn)介1.防滑差速器——防止車輪打滑的差速器,可自動(dòng)控制汽車驅(qū)動(dòng)輪打滑。2.作用——汽車在好路上行駛時(shí)具有正常的差速作用。但在壞路上行駛時(shí),差速作用被鎖止,充分利用不滑轉(zhuǎn)車輪同地面間的附著力,產(chǎn)生足夠的牽引力。,3.類型強(qiáng)制鎖止式——通過(guò)電控或氣控鎖止機(jī)構(gòu)人為的將差速器鎖止。自動(dòng)鎖止式(自鎖式)——在滑路面上自動(dòng)增大鎖止系數(shù)直至完全鎖止。,二、電子控制式防滑差速器,1.V-TCS(VehicleTrakingControlSystem)——根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪的滑移量,通過(guò)電子控制裝置來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和汽車制動(dòng)力進(jìn)行工作;或按照左、右車輪的轉(zhuǎn)速差來(lái)控制轉(zhuǎn)矩,并與制動(dòng)器相結(jié)合最優(yōu)分配驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力。2.LSD(LimitedSlipDifferential)——利用傳感器掌握各種道路情況和車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài),通過(guò)操縱加速踏板和制動(dòng)器,采集和讀取駕駛員所要求的信息,并按駕駛員的意愿和要求最優(yōu)分配左右驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力。,,三、四輪驅(qū)動(dòng)防滑差速器,1.基本結(jié)構(gòu),(1)中央差速器具有兩大功能:將變速器輸出動(dòng)力均勻分配前后驅(qū)動(dòng)軸和吸收前后驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速差。(2)差速限制機(jī)構(gòu)——當(dāng)前后車輪間發(fā)生轉(zhuǎn)速差時(shí),按照轉(zhuǎn)速差控制油壓多板離合器的接合力,從而控制前后輪的轉(zhuǎn)矩分配。,2.工作原理,,3.控制特性:主要根據(jù)節(jié)氣門開(kāi)度、車速和變速器變速信號(hào)由ECU控制并改變差動(dòng)限制離合器的壓緊力。1)起步控制2)打滑控制3)通常控制,- 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