驱动防滑系统

2.4驱动防滑系统第一节概述汽车防滑控制系统包括制动防滑系统和驱动防滑系统。前者是防止汽车在制动过程中车轮被抱死滑移，使汽车制动力达到最大，并提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，被称为制动防抱死系统（AntilockBrakeSystem，ABS）汽车在驱动过程（如起步、转弯、加速等过程）中，ABS系统不能防止车轮滑转，因此出现了防止驱动车轮发生滑转的驱动防滑系统（AccelerationSlipRegulation，ASR,也称TSR）；由于驱动防滑系统是通过调节驱动车轮的驱动力来实现工作的，故它也常称为牵引力控制系统（TractionControlSystem，TCS）ASR和ABS可共用车轴上的轮速传感器，并与行车电脑连接，不断监视各轮转速，当在低速发现打滑时，TCS会立刻通知ABS动作来减低此车轮的打滑。若在高速发现打滑时，ASR立即向行车电脑发出指令，指挥发动机降速或变速器降挡，使打滑车轮不再打滑，防止车辆失控甩尾。ASR驱动防滑系统ASR驱动防滑控制系统•ASR与ABS的区别（1）ABS是防止制动时车轮抱死滑移，提高制动效果，确保制动安全；ASR（TRC）则是防止驱动车轮原地不动而不停的滑转，提高汽车起步、加速及滑溜路面行驶时的牵引力，确保行驶稳定性。（2）ABS对所有车轮起作用，控制其滑移率；而ASR只对驱动车轮起制动控制作用。（3）ABS是在制动时，车轮出现抱死情况下起控制作用，在车速很低（小于8km/h）时不起作用；而ASR则是在整个行驶过程中都工作，在车轮出现滑转时起作用，当车速很高（80~120km/h）时不起作用。ASR与ABS的异同控制系统控制项目ABSASR控制总目标控制车轮相对地面的滑动控制车轮相对地面的滑动达到效果提高制动效果和确保制动安全提高起步、加速及在滑溜路面的牵引力，确保行驶稳定性控制对象四轮驱动轮起作用时间车速很低时不起作用车速很高时一般不起作用ASR与ABS的异同第二节驱动防滑系统的理论基础在驾驶员、汽车、道路三者组成的行车系统中，影像车辆行驶状态的基本因素是车轮与地面间的作用力轮胎与路面的附着关系：Fμ=μGFμ——轮胎与路面间的附着力，NG——轮胎与路面间的垂直载荷，Nμ——轮胎与路面间的附着系数。由于轮胎与路面之间的垂直载荷和附着系数会随许多因素而变化，因此，轮胎与路面间的附着力实际上是经常变化的。（一）车轮滑转率对附着系数的影响车轮相对于路面的滑动可分为滑移和滑转两种形式，引入车轮滑动率的概念可以表征车轮运动中滑动成分所占的比例。汽车在驱动过程中，驱动车轮可能相对于路面发生滑转，滑转成分在汽车纵向运动中所占的比例可由滑动率表征。S驱=(rω-v)/rω×100%0SA100%，车轮滑转比例越大，S驱越大。S驱表示车轮的滑动率，r表示车轮的自由滚动半径，ω表示车轮的转动角速度，v表示车轮中心纵向角速度。•实验研究表明，滑动率S与附着系数μ所对应关系如图：可以看出，当车轮在地面上做纯滚动时，其与路面之间的横向附着系数达到最大；随着车轮的滑动率的增大，横向附着系数迅速减小；当车轮在路面上纯滚动时，横向附着系数几乎为零，车轮完全抵抗外界干扰的能力。•滑转率对附着系数的影响纵向附着系数大，可以产生较大的驱动力；横向附着系数大，可以产生较大的侧向力，保证汽车驱动时的方向稳定性。附着系数S=20%左右附着系数最大0纵向附着系数横向附着系数100滑移率S（%）S驱在15-20%左右时，汽车的横向附着系数和纵向附着系数都比较大。ASR的基本控制原理：驱动防滑系统的功用就是使汽车能够自动地将车轮控制在纵向和横向附着系数都比较大的滑动率范围内，一般为15%~20%。防滑驱动控制系统(ASR)在驱动过程中通常可以通过调节发动机的输出转矩、转动系的传动比、差速器的锁紧系数等控制作用于驱动车轮的驱动力矩，以及通过调节驱动车轮制动轮缸（或制动气室）的制动压力控制作用于驱动车轮的制动力矩。实现对驱动车轮牵引力矩的控制。ASR系统的优点（1）在汽车起步、行驶过程中提供最佳驱动力，从而提高了汽车的动力性，特别是附着系数较小的路面上，可以使起步、加速性能和爬坡能力保持良好。（2）能保持汽车的方向稳定性和前轮驱动汽车的转向控制能力。（3）减少轮胎磨损和降低发动机油耗。第三节驱动防滑系统的控制方式调节发动机转矩驱动轮制动调节差速器锁止控制离合器或变速器控制采用电控悬架实现车轮载荷分配其目的是：调节驱动轮上的驱动力，将滑动率控制在最佳范围1、发动机转矩的控制定义：车辆行驶过程中，当驱动轮发生滑转(Mn增大或φ值减小)时，ASR系统可自动调整发动机输出转矩满足运行条件。（仅用于驱动轮控制）控制要求：反应灵敏，过渡圆滑、平稳，尽量减少由此产生的排放污染。控制措施：(1)调整点火时刻(2)调节燃油供给量(3)调节进气量减小点火提前角或中断个别气缸点火减少或短时间中断供油减小节气门的开度2．驱动轮制动控制定义：对出现滑转趋势的驱动轮直接实施制动，抑制车轮滑转，使车辆重新恢复正常驱动状态。特点：反应快、控制强度好、灵敏度高，但时间不能过长，适合于低速行驶。低附着系数路面：总驱动力：Ft=FH+FL=2FL为防止低附着系数路面上的车轮滑转，对其施加一制动力FB，总驱动力：Ft=FH+FL=(FL+FB)+FL=2FL+FB发动机转矩控制与驱动轮制动的区别：发动机转矩控制：一般用于ASR初始控制及良好路面上低强度的、过渡性质的滑移率控制，有助于保证控制过程的圆滑过渡以及车辆行驶稳定性与平顺性。驱动轮制动：用于高强度的滑动率控制，能够对不同附着状态的车轮实施独立控制，但制动力不能太大。车速低车速高减小驱动轮驱动力减小发动机转矩调节副节气门增加驱动轮制动力减小发动机转矩调节副节气门注意：在实施ASR控制时一般先从发动机控制开始，圆滑过渡到驱动轮制动控制。3、差速器锁止控制利用可锁止差速器调节差速器的锁止程度调节作用在离合片上的油液压力，即可调节差速器的锁止程度。油压降低时，差速器锁止程度逐渐减小，传递给驱动轮的驱动力就逐渐减小；反之油压升高时，驱动力将逐渐增大。可变锁止差速器的控制1.当汽车起步时，调节差速器的锁止程度，能使驱动轮充分发挥，提高车速与行驶稳定性。2.当左右驱动轮在不同的分离附着系数路面上以及弯道上行驶时，能提高汽车稳定行驶能力4、离合器或变速器控制1.离合器控制是指当发现汽车驱动轮发生过度滑转时，减弱离合器的结合程度，使离合器主、从动盘出现部分相对滑转，从而减小传递到半轴的发动机输出转矩。2.变速器控制是通过改变传动比来改变传递到驱动轮的驱动转矩，以减小驱动轮滑转程度的一种驱动防滑控制。5.采用电控悬架实现车轮载荷在各驱动轮的附着条件不一致时，可以通过电控悬架的主动调整使载荷较多的分配到附着条件较好的驱动车轮上，使各驱动车轮附着力的总和有所增大，从而有利于增大汽车的牵引力，提高汽车的起步加速性能；也可以通过悬架的主动调整使载荷较多的分配在附着条件较差的驱动轮上，使各驱动轮的附着力差异减小，有利于各驱动轮之间牵引力的平衡，提高汽车的行驶方向稳定性。各种防滑方法性能比较控制方式驱动性操纵性稳定性舒适性积极性节气门开度调节——--+++点火参数及燃油供给调节0++-++驱动轮制动力矩调节（快）++-----驱动轮制动力矩调节（慢）+0000差速器锁止控制++++--离合器或变速器控制+++---节气门开度+制动力矩控制（快）+++++++-节气门开度+制动力矩控制（慢）+00+-点火参数+制动力矩控制++++++-节气门开度+差速器锁止控制+++++--点火参数+差速器锁止控制+++++-注：“--”表示很差，“-”表示较差，“o”表示基本无影响，“+”表示较好，“++”表示很好。不同控制方式的ARS性能对比第四节防滑控制系统的结构与工作原理一、ASR的基本组成与工作原理ASR的基本组成：ECU：ASR电控单元执行器：制动压力调节器节气门驱动装置传感器：车轮轮速传感器节气门开度传感器ASR基本组成：丰田汽车ABS/ASR系统的组成ASR工作原理：1.车速传感器将行驶汽车驱动车轮转速及非驱动车轮转速转变为电信号，输送给电控单元ECU。2.ECU根据车速传感器的信号计算驱动车路的滑移率，若滑移率超限。3.控制器再综合考虑节气门开度信号、发动机转速信号、转向信号等因素确定控制方式，输出控制信号，使相应的执行器动作，使驱动车轮的滑移率控制在目标范围之内。ASR驱动防滑系统的控制原理•利用车轮速度传感器经常测定、比较前轮平均速度与后轮转速，检测后轮打滑发生的情况；•驾驶者开启主节气门，当后轮的平均速度超过“节气门控制设定速度”，则ASR的节气门控制进入工作状态。即对副节气门进行节流，减少发动机输出扭矩；•若经过上述第2项控制后，后轮的打滑程度加剧，超过“制动控制设定速度”时，则ASR的制动控制作用于后轮，即后轮制动液压增加，以减少后轮的打滑；•当后轮速度开始下降，保持副节气门开度，制动控制工作时，则后轮制动液压保持不变；•当后轮转速下降，“制动控制设定速度”也下降，则后轮制动液压下降；•当后轮转速下降，“节气门控制设定速度”也下降时，则副节气门开启；•过程2~4来回，直至打滑消失。二、ASR的传感器1．车轮轮速传感器：与ABS系统共享。2．节气门开度传感器：与发动机电控系统共享。3．ASR选择开关：ASR专用的信号输入装置。ASR选择开关关闭时ASR不起作用。三、ASR电子控制单元（ECU）•ASR的ECU也是以微处理器为核心，配以输入输出电路及电源等组成。•ASR与ABS的一些信号输入和处理是相同的，为减少电子器件的应用数量，ASR控制器与ABS电控单元常组合在一起。四、ASR系统执行机构1、制动压力调节器•正常制动时ASR不起作用，电磁阀不通电，阀在左位，调压缸的活塞被回位弹簧推至右边极限位置。•起步或加速时若驱动轮出现滑转需要实施制动时，ASR使电磁阀通电，阀至右位，蓄压器中的制动液推活塞左移。•压力保持过程：此时电磁阀半通电，阀在中位，调压缸与储液室和蓄压器都隔断，于是活塞保持原位不动，制动压力保持不变。•压力降低过程：此时电磁阀断电，阀回左位，使调压腔右腔与蓄压器隔断而与储液室接通，于是调压缸右腔压力下降，制动压力下降。工作原理2.组合方式的ASR制动压力调节器•ASR不起作用时，电磁阀Ⅰ不通电，ABS起制动作用并通过电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ来调节制动压力。•驱动轮滑转时，ASR控制器使电磁阀Ⅰ通电，阀移至右位，电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ不通电，阀仍在左位，于是，蓄压器的压力油通入驱动轮制动泵，制动压力增大。•需要保持驱动轮制动压力时，ASR控制器使电磁阀Ⅰ半通电，阀至中位，隔断蓄压器及制动总泵的通路，驱动轮制动分泵压力保持不变。•需要减小驱动轮制动压力时，ASR控制器使电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ通电，阀移至右位，接通驱动车轮制动分泵与储液室的通道，制动压力下降。工作原理五防滑转系统部件的结构原理4．辅助节气门驱动装置辅助节气门驱动装置一般由步进电动机和传动机构组成，安装在节气门体上的位置如图16-6所示。防滑转系统部件的结构原理辅助节气门驱动装置的工作原理如图16-7所示。在ASR不起作用时，辅助节气门处于全开的位置。当驱动轮滑转，需要减小发动机输出功率时，步进电动机根据ASRECU输出的控制脉冲转动规定的转角，通过传动机构带动辅助节气门转动，改变辅助节气门的开度，从而达到控制发动机的输出功率、抑制驱动车轮的滑转的目的。丰田凌志ABS与TRC系统组成TRC控制开关，开关闭合，TRC不起作用。有些车型当车速超过一定时可自动恢复TRC功能。制动开关被接通时，TRC不起作用。当变速器处于P或N挡时，TRC不起作用。通过控制进气量控制发动机扭矩输出。丰田凌志TRC工作过程正常情况（TRC不起作用）、电磁阀Ⅰ、Ⅱ关闭（断电）电磁阀Ⅲ打开（断电）、ABS三通电磁阀（断电）、进液阀打开、回液阀关闭。丰田凌志TRC工作过程增压情况（TRC起作用）电磁阀Ⅰ、Ⅱ打开（通电）电磁阀Ⅲ关闭（通电）ABS三通电磁阀（断电）进