汽车电动助力转向系统

第十章汽车电动助力转向系统对助力转向系统的要求：转向灵敏；操纵轻便1）能有效减小操纵力，特别是停车转向操纵力2）转向灵敏性好3）具有直线行驶稳定性，转向结束能自动回正4）要有随动作用5）工作可靠第十章汽车电动助力转向系统传统液压助力液压式动力转向系统由于工作压力和工作灵敏度较高，外廓尺寸较小，因而获得了广泛的应用。电子控制液压助力第十章汽车电动助力转向系统液压缺点：结构复杂、消耗功率大、容易产生泄漏、转向力不易有效控制等。第十章汽车电动助力转向系统电动助力电动式EPS通常由转矩传感器、车速传感器、电子控制单元(ECU)、电动机和电磁离合器等组成，如图所示。。电动式EPS的组成1—转向盘；2—输入轴；3—ECU；4—电动机；5—电磁离合器；6—转向齿条；7—横拉杆；8—转向轮；9—输出轴；10—扭力杆；11—扭矩传感器；12—转向齿轮第十章汽车电动助力转向系统优点：1.助力性能优2.效率高3.耗能少4.“路感”好5.回正性好6.对环境污染少7.可独立于发动机工作8.应用范围广9.装配性好且易于布置第十章汽车电动助力转向系统电动式EPS是利用电动机作为助力源，根据车速和转向参数等，由ECU完成助力控制，其原理可概括如下：当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的转矩传感器不断地测出转向轴上的转矩信号，该信号与车速信号同时输入到ECU。ECU根据这些输入信号，确定助力转矩的大小和方向，即选定电动机的电流和转向，调整转向辅助动力的大小。电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，得到一个与汽车工况相适应的转向作用力第十章汽车电动助力转向系统电动式EPS主要部件的结构1.转矩传感器2.电动机3.电磁离合器4.减速机构5.车速传感器6.电子控制单元第十章汽车电动助力转向系统控制(助力、回正、阻尼)1.电动机电流控制ECU根据转向力矩和车速信号确定并控制电动机的驱动电流的方向和大小，使其在每一种车速下都可以得到最优化的转向助力转矩。2.速度控制当车速高于43km/h到52km/h时，停止对电动机供电的同时，使电动机内的电磁离合器分离，按普通转向控制方式工作，以确保行车安全。第十章汽车电动助力转向系统第十一章汽车行驶安全性控制系统汽车防滑控制系统（ABS）原理汽车在制动时，车速与轮速之间产生速度差，车轮发生滑动现象。在非制动状态（滑动率为0）下，制动附着系数等于0；在制动状态下，滑动率达到最优滑动率时，制动附着系数最大，在此之前的区域为稳定区域；之后，随着滑动率的增大制动附着系数反而减少，侧向附着系数也下降很快，汽车进入不稳定区域，特别是当滑动率为100%时，侧向附着系数接近于0，也就是汽车不能承受侧向力，这是很危险的。所以应将制动滑动率控制在稳定区域内。附着系数的大小取决于道路的材料、状况以及轮胎的结构、胎面花纹和车速等因素。第十一章汽车行驶安全性控制系统第十一章汽车行驶安全性控制系统第十一章汽车行驶安全性控制系统第十一章汽车行驶安全性控制系统第十一章汽车行驶安全性控制系统汽车的制动过程在制动时车轮由于制动力矩的作用，地面给车轮一个制动力。随着制动力矩的增大，制动压力增大，车轮速度开始降低，滑动率和车轮转矩增大。可以认为在最优滑动率之前，车轮转矩和制动力矩同步增长，这就是说，在该阶段车轮减速度和制动力矩增大速度成正比且在该区域制动主要是滑转。但是，继续增大制动力矩，滑动率超过最优滑动率后进入不稳定区域，车轮的滑转程度不断增加，制动附着系数将减少，侧向附着系数将迅速降低。最终使车轮速度大幅度减少直至车轮抱死，这期间的车轮减速度非常大。轮胎印迹的变化经历了车轮自由滚动、制动和抱死三个过程。第十一章汽车行驶安全性控制系统在制动时轮速传感器测量车轮的速度，如果一个车轮有抱死的可能时，车轮减速度增加很快，车轮开始滑转。如果该减速度超过设定的值，控制器就会发出指令，让电磁阀停止或减少车轮的制动压力，直到抱死的可能消失为止。为防止车轮制动力不足，必须再次增加制动压力。在自动制动控制过程中，必须连续测量车轮运动是否稳定，应通过调节制动压力（加压、减压和保压）使车轮保持在制动力最大的滑转范围内。第十一章汽车行驶安全性控制系统ASR系统的主要控制方式ASR系统的控制目标参数是驱动轮滑转率，主要的控制方式有：(1)对发动机输出转矩进行控制：合理地控制发动机的输出转矩，可以获得最大驱动力。发动机输出转矩的控制手段主要有调节燃油喷射量、调整点火时间及调整进气量三种，从加速圆滑和减少污染的角度看，调整进气量最好，但反应速度较慢，通常辅以其他控制方式。(2)对驱动轮进行制动控制：对驱动轮进行制动控制是对发生滑转的驱动轮直接施以制动，使车轮的滑转率控制在目标值范围内，这时，非滑转车轮仍有正常的驱动力，从而提高了汽车在滑溜路面上的起步、加速的能力及行驶方向的稳定性。第十一章汽车行驶安全性控制系统(2)对驱动轮进行制动控制：对驱动轮进行制动控制是对发生滑转的驱动轮直接施以制动，使车轮的滑转率控制在目标值范围内，这时，非滑转车轮仍有正常的驱动力，从而提高了汽车在滑溜路面上的起步、加速的能力及行驶方向的稳定性。(3)对可变锁止差速器进行控制：这是一种电子控制可变锁止差速器，也把它称作限滑差速器(LSD)控制。(4)对发动机与驱动轮之间的转矩进行控制：这种控制方法多是通过控制变速器的换档特性、改变传动比来实现的。第十一章汽车行驶安全性控制系统ASR与ABS的联系与区别(1)两者都是用来控制车轮相对于地面的滑动，以使车轮与地面的附着力不下降，但ABS控制的是制动时车轮的“滑拖”，而ASR控制的是驱动时车轮的“滑转”。(2)ASR只对驱动车轮实施制动控制。(3)ABS是在汽车制动后车轮出现抱死时起作用，当车速很低(低于8km／h)时不起作用；而ASR则是在汽车行驶过程中车轮出现滑转时起作用，当车速很高(高于80-120km／h)时一般不起作用。(4)两者都需要轮速传感器。ASR工作原理如果驱动车轮的滑转率仍未降到设定范围值内，ECU又会控制ASR制动执行器，对驱动车轮施加一定的制动力，进一步控制驱动车轮的滑转率，使之符合要求，以达到防止车轮滑转的目的。在ASR处于防滑控制中，只要驾驶员一踩下制动踏板，ASR便会自动退出控制，而不影响制动过程。在采用ASR的汽车上一般都装有ASR关断开关，驾驶员可通过此开关对ASR系统是否起作用进行人为干预。ASR工作原理ECU根据轮速传感器产生的车轮转速信号，确定驱动车轮的滑转率，并与ECU里存贮的设定范围值进行比较，若超过此值便发出指令控制副节气门的步进电机转动减小节气门开度，此时，即使主节气门的开度不变，发动机的进气量也会因副节气门的开度减小而减小，从而发动机的输出转矩，驱动车轮的驱动力也就会随之下降。ASR优点提高行驶方向稳定性保持转向操纵能力提高加速性能和爬坡性能ASR控制方式控制发动机输出转矩控制驱动轮的制动力控制差速器锁止程度第十一章汽车行驶安全性控制系统EBDEDS第十一章汽车行驶安全性控制系统汽车电子制动系统汽车防／避撞控制系统1.传感测距2.碰撞报警与避免系统3.雷达防撞系统安全气囊汽车发生碰撞事故时，在惯性的作用下，司机和乘客会高速撞向方向盘等车内部件，受到伤害。在汽车上安装安全带和安全气袋等保护系统，可以在撞车时把乘客约束在座椅上，限制乘客头部、胸部的移动距离，避免与车内部件发生剧烈碰撞，从而起到保护作用。所以也把这种保护系统叫做乘员约束系统。气袋的基本保护思想是：在发生碰撞后迅速在乘员和车内部件之间打开一个充满气体的袋子，让乘员扑在气袋上。通过气袋的排气节流阻尼吸收乘员的动能，使猛烈的车内碰撞得以缓冲，以达到保护乘员的目的。第一节概述一、安全气囊的类型按碰撞类型正面防护安全气囊、侧面防护安全气囊和顶部碰撞防护安全气囊。按气囊数目单气囊系统、双气囊系统等。第一节概述二、汽车对安全气囊的要求可靠性高安全气囊的使用年限为7-15年。安全可靠能正确区分制动减速度和碰撞减速度的区别灵敏度高当汽车发生碰撞时，在二次碰撞前打开。有防误爆功能减速度过过低，轻微碰撞不能引爆。有自动诊断功能。电控安全气囊要有备用电源。第二节安全气囊系统的组成及工作原理一、组成有传感器、气囊组件及安全气囊ECU等组成。第二节安全气囊系统的组成及工作原理二、原理第二节安全气囊系统的组成及工作原理其工作原理为：传感器感受汽车碰撞强度并将其传给控制器，控制器进行判断并在适当时机发出点火信号触发气体发生器，气体发生器点火后迅速产生大量气体展开气袋。从而达到保护乘员生命安全的目的。第二节安全气囊系统的组成及工作原理三、传感器碰撞传感器：检测汽车碰撞强度的信号，并将信号输入给安全气囊ECU，安装于汽车前部的碰撞传感器叫前碰撞传感器；安装于安全气囊ECU内部的碰撞传感器叫中央传感器。安全传感器：安全传感器也叫做保险传感器，防止安全气囊系统在非碰撞的情况下发生误引爆。安全传感器安装在安全气囊ECU内部，通常有两个安全传感器。1、碰撞传感器（1）滚球式传感器结构及原理第二节安全气囊系统的组成及工作原理工作原理第二节安全气囊系统的组成及工作原理（2）偏心锤式传感器的结构与原理外型如图：第二节安全气囊系统的组成及工作原理结构图第二节安全气囊系统的组成及工作原理工作原理：第二节安全气囊系统的组成及工作原理2、安全传感器第二节安全气囊系统的组成及工作原理四、气囊组件由气体发生器、点火器、气囊、饰盖和底板等组成。驾驶员侧气囊组件位于方向盘中心处，乘客侧气囊组件位于仪表板右侧杂货箱上方。第二节安全气囊系统的组成及工作原理1、气体发生器作用是在有效的时间内产生气体，使气囊张开。气体发生器由上盖、下盖、充气剂（叠氮化钠固体药片）和金属滤网组成。金属滤网安装在气体发生器的内表面，用以过滤充气剂和点火剂燃烧产生的渣粒。气体发生器是利用热效反应产生氮气而充入气囊。在点火器引爆点火剂瞬间，点火剂会产生大量热量，叠氮化钠药片受热立即分解，产生氮气并从充气孔充入气囊。虽然氮气是无毒气体，但是叠化氮钠的副产品有少量的氢氧化钠和碳酸氢钠（白色粉末）。这些物质是有害的，因此在清洁膨胀后的气囊时，应保持良好的通风并采取防护措施。第二节安全气囊系统的组成及工作原理气体发生器的结构第二节安全气囊系统的组成及工作原理第二节安全气囊系统的组成及工作原理气体发生器有压缩气体式(冷式)、燃烧式(热式)、混合式三种压缩气体式主要与机械式传感器及控制器连用。由于其产气量少、充气速度慢等缺点，应用较少。第二节安全气囊系统的组成及工作原理燃烧式通过燃烧剂燃烧产生大量气体，产气量大，容易控制，应用较多。燃烧剂有叠氮化钠等种类。叠氮化钠燃烧产生无害的氮气，但产生大量的热量和固体颗粒，所以要采取降温、过滤等相应措施。为防止火药产生的热量对乘员造成伤害，有些气袋内部涂有隔热涂层。叠氮化钠融于水后有毒，对环保不利。各气袋生产厂家都在发展新型的燃烧剂。可燃气体式是其中的一种，它将氢气和氧气按一定比例混合加压储存在储气瓶中。它燃烧后产生水，没有固体颗粒，燃烧前也没有害，是一种理想燃烧剂。第二节安全气囊系统的组成及工作原理混合式是用少量的燃烧物质产生足够的热量，使得压缩气体迅速膨胀而充满气袋。其产气量大，而产生的热量少，是今后的发展方向。第二节安全气囊系统的组成及工作原理混合型气体发生器性能上的优势对温度的敏感性较低，低温条件下性能变化不大；通过调整，容易满足客户对峰值压力、压力上升曲线、溢出气体的速度等性能的要求；对环境有利。无毒性材料；优异的抗老化性能；气体发生器表面温度低。在气体发生器作用后，其表面温度至多上升75度，塑料件可与气体发生器接触；溢出的气体无害。产生的少量非毒性颗粒，92％的颗粒是KCl，产出的颗粒浓度比采用叠氮化钠等燃烧剂的热式气体发生器低；优异的燃烧剂抗老化性能。在车体中15年无变化，推进剂不会吸湿。气体发生器有单级和两级气体发生器。单级气体发生器有一个产气部件，两级气体发生器有两个相互独立的产气部件，适当组合两个部件的工作时间