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1、0702-驅(qū)動防滑控制系統(tǒng),2,本章學(xué)習(xí)目標(biāo),掌握驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)的基本原理; 掌握驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)的基本組成以及各部件的結(jié)構(gòu)和功能; 掌握驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)與制動防抱死系統(tǒng)的異同。,3,概述,汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)亦稱ASR,即Acceleration Slip Regulation或Anti-Slip Regulation的英文縮寫。ASR的基本功能是防止汽車在加速過程中打滑,特別是防止汽車在非對稱路面或在轉(zhuǎn)彎時驅(qū)動輪的空轉(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)動力以及提高汽車的平順性。ASR驅(qū)動防滑系統(tǒng)也叫牽引力控制系統(tǒng) TCS (Traction Control Syste
2、m )、TRC (Traction Regulation Control ),4,概述(續(xù)),從控制車輪和路面的滑移率來看,ASR和ABS系統(tǒng)是采用了相同的技術(shù),但兩者所控制的車輪滑移方向是相反的??梢夾SR系統(tǒng)與ABS系統(tǒng)密切相關(guān),常將它們結(jié)合在一起使用,構(gòu)成行駛安全系統(tǒng)。這樣,它們可共用許多電子元件和可用共同的系統(tǒng)部件來控制車輪的運(yùn)動。電子控制及保護(hù)裝置都被裝在同一個殼體內(nèi)。,5,驅(qū)動防滑系統(tǒng)組成,6,ASR與ABS的相同點(diǎn),ABS和ASR都是通過控制作用于被控制車輪的力矩,而將車輪的滑動率控制在設(shè)定的理想范圍之內(nèi),以提高車輪附著力的利用率,從而縮短汽車的制動距離或提高汽車的加速性能,改善
3、汽車行駛的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力。 ABS和ASR都要求系統(tǒng)具有快速反應(yīng)能力,以適應(yīng)車輪附著力的變化;都要求控制偏差盡可能達(dá)到最小,以免引起汽車及傳動系統(tǒng)的振動;都要求盡量減少調(diào)節(jié)過程中的能量消耗。,7,ASR與ABS的不同點(diǎn),ABS與ASR在以下幾個方面又是不同的,ABS對驅(qū)動和非驅(qū)動車輪都可進(jìn)行控制,而ASR則只對驅(qū)動車輪進(jìn)行控制;在ABS控制期間,離合器通常都處于分離狀態(tài),發(fā)動機(jī)也處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn),而在ASR控制期間,離合器則處于接合狀態(tài),發(fā)動機(jī)的慣性會對ASR控制產(chǎn)生較大的影響;,8,ASR與ABS的不同點(diǎn)(續(xù)),在ABS控制期間,汽車傳動系的振動較小,因而對ABS控制產(chǎn)生的影響也較小,
4、而在ASR控制期間,很容易使傳動系統(tǒng)產(chǎn)生較大的振動,即對ASR控制產(chǎn)生的影響較大;在ABS控制期間,各車輪之間的相互影響不大,而在ASR控制期間,由于差速器的作用會使驅(qū)動車輪之間產(chǎn)生較大的相互影響;ABS只是一個反應(yīng)時間近似一定的制動控制單環(huán)系統(tǒng),而ASR卻是由反應(yīng)時間不同的制動控制和發(fā)動機(jī)等控制組成的多環(huán)系統(tǒng)。,9,ASR共同點(diǎn),目前,各個國家在各種不同的車型上裝備的驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR的結(jié)構(gòu)和工作過程都不盡相同,但在以下幾個方面卻又基本相同: 1) ASR可以由駕駛員通過ASR選擇開關(guān)對其是否進(jìn)入工作狀態(tài)進(jìn)行選擇,在ASR進(jìn)行防滑轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)時,ASR工作指示燈會自動點(diǎn)亮;如果通過ASR選擇開關(guān)將
5、ASR關(guān)閉,ASR關(guān)閉指示燈會自動點(diǎn)亮。,10,ASR共同點(diǎn)(續(xù)),2) ASR處于關(guān)閉狀態(tài)時,副節(jié)氣門將自動處于全開位置;ASR制動壓力調(diào)節(jié)裝置也不會影響制動系統(tǒng)的正常工作。 3) 如果在ASR處于防滑轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)過程中,駕駛員踩下制動踩板進(jìn)行制動時,ASR將會自動退出防滑轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)過程,而不影響制動過程的進(jìn)行。 4) ASR通常只在一定的車速范圍內(nèi)才進(jìn)行防滑轉(zhuǎn)調(diào)節(jié),而當(dāng)車速達(dá)到一定值以后(如120km/h或80km/h),ASR將會自動退出防滑轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)過程。,11,ASR共同點(diǎn)(續(xù)2),5) ASR在其工作車速范圍內(nèi)通常具有不同的優(yōu)先選擇性,車速較低時以提高牽引力作為優(yōu)先選擇,此時對兩驅(qū)動車輪施加的制
6、動力矩可以不同,即對兩后制動輪缸的制動壓力進(jìn)行分別調(diào)節(jié)。而在車速較高時,則以提高行駛方向穩(wěn)定性為優(yōu)先選擇,此時,對兩驅(qū)動車輪施加的制動力矩將是相同的,即對兩后制動輪缸的制動壓力進(jìn)行一同調(diào)節(jié)。 6)ASR都具有自診斷功能,一旦發(fā)現(xiàn)存在影響系統(tǒng)正常工作的故障時,ASR將會自動關(guān)閉,并向駕駛員發(fā)出警示信號。,12,滑移與滑轉(zhuǎn),所謂的汽車打“滑”,有兩種情況,一是汽車制動時車輪的滑移,二是汽車驅(qū)動時車輪的滑轉(zhuǎn)。ABS是防止制動時車輪抱死而滑移;ASR(TCS)則是防止驅(qū)動車輪原地不動而不停地滑轉(zhuǎn)。 如果用Sb表示制動時的滑移,用Sd表示驅(qū)動時的滑轉(zhuǎn),那么可以用下面兩個式子表述制動和驅(qū)動時的滑移率Sb和
7、滑轉(zhuǎn)率Sd。,13,滑移與滑轉(zhuǎn)(續(xù)),式中 V實際車速 Vw車輪滾動的圓周速度,14,滑移與滑轉(zhuǎn)(續(xù)2),從式中可以看出,當(dāng)Vw(車輪滾動的圓周速度)為0時(即車輪已經(jīng)抱死),而實際車速V不為0,則汽車處于完全滑移狀態(tài);而當(dāng)實際車速V為0(即汽車原地不動),車輪滾動的圓周速度Vw不為0時,則汽車處于完全滑轉(zhuǎn)狀態(tài)。 下圖所示為滑移率和滑轉(zhuǎn)率與縱向附著系數(shù)之間的關(guān)系,圖中的縱軸表示制動時的縱向附著系數(shù)b和驅(qū)動時的縱向附著系數(shù)d。它們對汽車的制動力和驅(qū)動力起著支配性的作用。,15,滑移與滑轉(zhuǎn)(續(xù)3),滑移率、滑轉(zhuǎn)率與附著系數(shù)的關(guān)系,16,滑移與滑轉(zhuǎn)(續(xù)4),由圖可以看出: 附著系數(shù)隨路面的不同而呈
8、大幅度的變化; 在各種路面上,附著系數(shù)均隨滑移率及滑轉(zhuǎn)率的變化而變化; 在各種路面上,當(dāng)滑移率為20左右時附著系數(shù)達(dá)到峰值;同樣當(dāng)滑轉(zhuǎn)率為20左右時附著系數(shù)也達(dá)到峰值; 上述趨勢,無論制動還是驅(qū)動時都幾乎完全一樣。 當(dāng)然,圖中所示僅僅是總的趨勢,因為即使在同一路面上,還要受路面的具體狀況、輪胎的種類、氣壓和磨損程度、車速、車輪載荷及大氣溫度、輪胎的側(cè)偏角等多種因素的影響。,17,附著系數(shù),,18,ASR的控制作用,汽車在結(jié)冰路面上急加速或超車時,ASR的控制效果是很明顯的。比如開始超車時,要一面轉(zhuǎn)動方向盤一面增大油門,經(jīng)過一段不穩(wěn)定的狀態(tài)(由操縱方向盤引起的)后,追上前面的車輛,然后再加速,并
9、返回原來的行車道。在超車過程中如果沒有ASR就會因為車輪空轉(zhuǎn)而失去方向的穩(wěn)定性,因驅(qū)動力不足也會導(dǎo)致超車距離加長。在同樣的路面上,如果是裝有ASR的汽車,則沒有側(cè)滑,方向控制更加準(zhǔn)確,能在較短的距離內(nèi)超車。,19,ASR的控制作用(續(xù)),另外,ASR一工作,儀表盤上的指示燈或蜂鳴器就有顯示,能夠提醒駕駛員注意,正在易滑路面上行駛,駕駛員可及早采取措施,防患于未然,下圖示出了在均勻的結(jié)冰路上、壓實的雪路和深雪路面上使用ASR與不用ASR裝置的驅(qū)動力的比較,下圖是在左右輪附著系數(shù)不同的路面上,使用ASR和不用ASR裝置的汽車加速性比較的結(jié)果,在易滑路面上兩者有明顯的差別,不裝ASR的汽車幾乎無法行
10、駛。,20,ASR的控制作用(續(xù)2),采用冬季輪胎、不同路面驅(qū)動力比較,21,ASR的控制作用(續(xù)3),采用夏季和冬季輪胎、不同路面汽車加速性的比較,22,滑轉(zhuǎn)率的控制范圍,當(dāng)汽車起步時,如果掛上一擋,離合器接合,盡管驅(qū)動輪不停地轉(zhuǎn)動,汽車卻原地不動,這就是通常所說的驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)。由滑轉(zhuǎn)率計算式可知,此時由于驅(qū)動輪在轉(zhuǎn)動,因此車輪滾動的圓周速度Vw不為0,而車身不動即V為0,故此時的滑轉(zhuǎn)率Sd:100,即車輪處于純空轉(zhuǎn)狀態(tài)。從圖中可知,此時與制動時相同,當(dāng)Sd=100時,驅(qū)動時的縱向附著系數(shù)d最低,所以,此時所能產(chǎn)生的驅(qū)動力也最低。,23,滑轉(zhuǎn)率的控制范圍(續(xù)),較為理想的滑轉(zhuǎn)率,24,驅(qū)動防滑
11、的控制,為了避免上述起步車輪空轉(zhuǎn)打滑的現(xiàn)象,有經(jīng)驗的駕駛員都會盡量使發(fā)動機(jī)保持低速運(yùn)轉(zhuǎn)并緩緩松開離合器踏板,以免作用于驅(qū)動輪上的驅(qū)動力過大。這就是說:造成車輪空轉(zhuǎn)打滑(即滑轉(zhuǎn))的原因是作用于車輪的驅(qū)動力(扭矩)大于驅(qū)動輪與路面的附著力。因此,與防止制動時滑移正好相反,防止驅(qū)動時車輪滑轉(zhuǎn)的方法是適當(dāng)?shù)乜刂乞?qū)動力,即在適當(dāng)?shù)臅r候減小驅(qū)動力,以防止驅(qū)動力超過輪胎和路面的附著力而導(dǎo)致車輪滑轉(zhuǎn)這就是ASR的作用。也就是說,一般通過汽車防滑控制系統(tǒng)(ASR)將滑轉(zhuǎn)率Sd控制在1030范圍之內(nèi),其防滑效果較為理想。,25,驅(qū)動防滑控制的種類,汽車驅(qū)動防滑的控制方式有:發(fā)動機(jī)扭矩控制,驅(qū)動車輪制動控制、防滑差
12、速鎖(LSD)控制、發(fā)動機(jī)與驅(qū)動輪之間的扭矩控制以及綜合控制五種:,26,發(fā)動機(jī)扭矩方式,汽油機(jī)可根據(jù)燃料噴射量、點(diǎn)火時間、節(jié)氣門開度來調(diào)整發(fā)動機(jī)輸出扭矩。在這些參數(shù)中,從加速圓滑和燃燒完全的角度來看,調(diào)整節(jié)氣門為最好,但調(diào)整時節(jié)氣門反應(yīng)速度較慢。調(diào)整點(diǎn)火時間和燃料噴射量反應(yīng)速度較快,能補(bǔ)償調(diào)整節(jié)氣門的不足。延遲點(diǎn)火時間能夠減少發(fā)動機(jī)扭矩,但控制不好易造成失火,燃料無法燃燒,增加了排氣凈化裝置中催化劑的負(fù)擔(dān)。如果只減少燃料噴射量,因受燃燒室內(nèi)廢氣的影響會使燃燒過程延遲。 當(dāng)然柴油機(jī)只控制噴射量就可得到理想的反應(yīng)速度。,27,驅(qū)動輪制動控制方式,這種方法是對發(fā)生空轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪直接加以制動,反應(yīng)時間
13、最短。為使制動過程平穩(wěn),應(yīng)緩慢升高制動壓力。 采用制動控制方式的ASR的液壓系統(tǒng)可分為兩大類。一類是ASR與ABS的整體結(jié)構(gòu)。在ABS系統(tǒng)中增加電磁閥和調(diào)節(jié)器,從而增加了驅(qū)動控制功能。另一類是在ABS的液壓裝置和輪缸之間增加ASR的液壓裝置,即為可變?nèi)莘e式。普遍認(rèn)為今后發(fā)展的主流是成本較低的ABS/ASR整體結(jié)構(gòu)。,28,驅(qū)動輪制動控制方式(續(xù)),如果車輛已有一個液壓系統(tǒng),而且可接入ASR,那么滑閥結(jié)構(gòu)的安裝成本就會降低。對于小功率前輪驅(qū)動汽車,除了液壓制動外,還可考慮采用電制動。,29,防滑差速鎖,防滑差速鎖(LSDLimited-Slip-Differential) 控制為了讓ASR在最佳
14、狀態(tài)下工作,希望各車輪獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。安裝差速器鎖止裝置或中心傳動鎖止裝置不利于ASR實現(xiàn)最佳控制。LSD能對差速器鎖止裝置進(jìn)行控制,使鎖止范圍從0變化到100,因此有利于ABS的控制。,觀看錄像,30,后輪驅(qū)動差速器工作原理(視頻),31,前輪驅(qū)動差速器作用和原理(視頻),32,控制發(fā)動機(jī)與驅(qū)動輪之間的扭矩,這種控制方法包括控制傳動比和離合器,它能在很多情況下幫助駕駛員控制車輪滑轉(zhuǎn)。,33,綜合控制法,具有差速鎖的控制稱為“附差性控制”,涉及改變發(fā)動機(jī)扭矩的控制方法稱為“稱定性控制”。以上兩種方法的任何綜合,原則上都能提供兩種方法的綜合作用。 常用的汽車驅(qū)動防滑控制方式是發(fā)動機(jī)扭矩的控制和防滑差速鎖(LSD)控制兩種。,34,ABS/ASR系統(tǒng)電路圖,ABS/ASR系統(tǒng)電路圖,