第9章汽车新技术.ppt

汽车文化 教师 张红光单位 北京工业大学教务处北京工业大学环能学院 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 第9章汽车新技术 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 第一节ABS技术 汽车防抱死制动系统ABS Anti LockBrakeSystem 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 抱死的概念 汽车在制动过程中 车轮在路面上的运动是一个边滚变滑的过程 车轮未抱死时 车轮是纯滚动状态 车轮抱死时 车轮在路面上的运动处于纯滑动状态 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 抱死 车轮抱死 刹车时车轮不能转动 与路面发生了的滑动摩擦 即纯滑动 现象 轮胎尖叫 在路面上留下了两条黑黑的轮胎印 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 抱死的危险 轮胎磨损汽车极易失去控制 如果前轮抱死 会失去转向能力 此时打转向盘根本无济于事 如果后轮抱死 转向能力倒是存在 但极有可能出现后轮侧滑 严重时出现甩尾 车子一旦发生侧滑或甩尾 尤其是在高速行驶时 车身便完全失去控制 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 抱死的危险 当汽车制动前轮抱死时 汽车会失去转向能力 后轮抱死时会造成汽车急转甩尾 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 安全的制动 当驾驶者紧急制动时快速踩下制动踏板后 前轮不会抱死 转向能力依旧存在 那就完全可以在制动时采取措施避开前方的危险 后轮也不会抱死 侧滑和甩尾也将不会出现 对车身的控制依然在驾驶者手中 ABS 最重要的功能并不是为了缩短制动距离 而是为了能够尽量保持制动时汽车的方向稳定性 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 ABS历史 世界上第一台防抱死制动系统在1950年问世 首先被应用在航空领域的飞机上 1968年开始研究在汽车上应用 70年代 由于欧美七国生产的新型轿车的前轮或前后轮开始采用盘式制动器 促使了ABS在汽车上的应用 1980年后 电脑控制的ABS逐渐在欧洲 美国及亚洲日本的汽车上迅速扩大 到1993年 美国在轿车上安装ABS已达46 现今在世界各国生产的轿车中大都安装了ABS 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 ABS Anti LockBrakeSystem 汽车防抱死制动系统ABS是制动过程中防止车轮被制动抱死 提高制动减速度 缩短制动距离 能有效地提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力 保证汽车的行驶安全 一 ABS的作用 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 ABS作用 控制制动力矩 使车轮制动力最大 侧向力要大以保证车轮半抱死 半滚动 又滚又滑 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 车轮滑动率 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 滑动率的定义为 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 车轮滑动率对汽车制动性能影响 当车速 轮速时 0 车轮纯滚动 当轮速 0时 100 车轮被抱死 纯滑动 当20 100 时 车轮既滚动又滑动 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 车轮滑动率对汽车制动性能影响 ABS作用 使制动力最大 同时侧向力要大 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 车轮滑动率对汽车制动性能影响 试验证明 车轮在制动过程中 车轮滑动率为20 左右 制动效果最好 确保汽车安全 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 二 ABS结构及工作过程 ABS的组成 车轮转速传感器制动压力调节装置电子控制装置 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 ABS工作原理 轮速传感器 ECU 制动压力调节器 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 2 ABS工作过程 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 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 ABS工作过程 常规制动 ABS不介入制动压力调节 制动过程完全由制动系统控制 制动压力保持 在制动过程中 如果判定一车轮趋于抱死 ABS中的ECU发出指令 控制制动压力保持一定不再增加 而其它车轮未趋于抱死的车轮的制动力继续增加 制动压力减小 当车轮的制动压力保持一定时 ECU判定该车轮仍趋于抱死 ABS中ECU发出指令控制制动力迅速减小 制动压力增大 随着车轮的制动压力减小 该车轮会逐渐加速并完全消除抱死趋势时 ABS中ECU发出指令控制制动力迅速增大 同时车轮开始减速 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 制动过程中 ABS电控单元 ECU 3不断地从传感器1和5获取车轮速度信号 并加以处理 分析是否有车轮即将抱死拖滑 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 常规制动 ABS不介入制动压力调节 制动过程完全由制动系统控制 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 制动压力保持 在制动过程中 如果判定一车轮趋于抱死 ABS中的ECU发出指令 控制制动压力保持一定不再增加 而其它车轮未趋于抱死的车轮的制动力继续增加 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 制动压力减小 当车轮的制动压力保持一定时 ECU判定该车轮仍趋于抱死 ABS中ECU发出指令控制制动力迅速减小 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 制动压力增大 随着车轮的制动压力减小 该车轮会逐渐加速并完全消除抱死趋势时 ABS中ECU发出指令控制制动力迅速增大 同时车轮开始减速 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 2 ABS结构 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 轮速传感器 作用测出车轮的转速 并把速度信号送到ECU 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 霍尔式转速传感器 霍尔式转速传感器广泛应用于ABS轮速检测及其它控制系统的转速检测中 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 制动压力调节器 作用接收ECU的指令 通过电磁阀的动作自动调节制动器制动压力 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 制动压力调节器 主要由电磁阀 回流泵和储液器组成 通过电磁阀和液压泵产生的液压力控制制动力 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 制动压力调节器 回流泵 将制动分泵中排出的制动液泵回到制动总泵 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 制动压力调节器 储压器 为在减压过程中大量回流的制动液提供暂时的储存所 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 制动压力调节器 阻尼器 阻尼器及其下游的节流装置能减少返回到制动总泵中的液压脉冲幅值 使噪声减少 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 电子控制单元 电子控制装置时ABS系统的控制中枢 可接受各传感器以及开关输入的信号 按照相应的控制逻辑减小处理和运算 生产控制指令 对制动压力调节装置减小控制 电子控制装置对ABS系统进行监测和检查 以免因系统故障造成错误的控制后果 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 电子控制单元 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 电子控制单元 安全保障主要是对系统的工作状态进行监视并作出检测和诊断 当发现存在影响系统正常工作的故障时 作出相应的响应 模式选择根据汽车的参考速度 车轮速度以及系统的故障决定是否进入ABS工作状态 分析子程序将计算的车轮运动特性与参考车速比较决定如何调用电磁阀的控制命令 门限值的设定 控制逻辑的选择都是在此模块中实现 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 三 汽车ABS的使用 若行驶中ABS指示灯一直不熄灭 表示系统有故障 此时系统只有一般的制动功能 而无防抱死功能 刹车踏板要踩到底才能激活ABS系统 刹车踏板抖动是正常现象 这表明ABS系统起作用了 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 汽车ABS的使用 要始终将脚踩住制动踏板不放松 这样才能保证足够和连续的制动力 使ABS有效地发挥作用 不可采用多踩几脚制动踏板的方法来增加制动力 否则会使ABS电脑得不到正确制动信号 导致制动效果不良 在驾驶有ABS的车时 反复踩制动踏板会使ABS的工作时断时续 导致制动效能降低和制动距离增加 实际上 ABS本身会以更高速率自动增减制动力 并提供有效方向控制能力 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 汽车ABS的使用 不要在制动过程中 被ABS的正常液压工作噪声和制动踏板振颤吓住 这种声音和振颤都是正常的 且可让驾驶者由此而感知ABS在工作 注意 ABS制动时 制动分泵的高速收放动作会使高压的制动液被频繁挤压 产生较大的声音 制动踏板也会有抖动和顶脚现象 驾驶时不要被这种现象困扰 在紧急情况下使用ABS制动要毫不犹豫 用力直接把刹车踩到底 不能放松 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 汽车ABS的使用 ABS系统对制动液的要求非常之高 因此添加制动液应严格按照使用说明书上的要求 禁止掺杂不同型号的制动液 一般地 一年更换一次相同型号的制动液 也可以选用DOT3或DOT4醇基型制动液 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 汽车ABS的使用 ABS车轮传感器及齿圈均安装在各个车轮上 所以要经常保持传感器探头及齿圈的清洁 防止有泥污 油污特别是磁铁性物质沾附在其表面 从而导致传感器失效或输给计算机的信号错误而影响ABS系统的正常工作 装有ABS系统的车辆应严格遵循规定的轮胎气压标准 同时要保持同轴轮胎气压的均衡 严禁使用不同规格的轮胎 此外 要注意检查轮速传感器探与齿圈之间的间隙 轮子轴承轴向间隙过大会直接影响ABS的正常工作 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 汽车ABS的使用 要保持足够的制动距离 当在良好路面行驶时 至少要保证离前面的车辆有3秒的制动时间 在不好的路面上行驶 要留给制动更长的时间 由于ABS的车速信号是从车轮取得的 所以不可随意增大轮胎的直径 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 汽车ABS的使用 不要认为在驾驶装有ABS的汽车时可以比驾驶没有装ABS的汽车更随意 不可放松 不要忘记控制转向盘 在制动时 ABS系统为驾驶者提供了可靠的方向控制能力 但它本身并不能自动完成汽车的转向操作 在出现意外状况时 还得需要人来完成转向控制 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 汽车的流行里又多了EBD 许多车型 都在制动中说明是 ABS EBD 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 凯迪拉克CTS 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 奥德赛 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 第二节EBD电子制动力分配 ElectricBrakeforceDistribution 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 汽车制动时 如果四只轮胎附着地面的条件不同 比如 左侧轮附着在湿滑路面 而右侧轮附着于干燥路面 四个轮子与地面的摩擦力不同 在制动时 四个轮子的制动力相同 就容易产生打滑 倾斜和侧翻等现象 EBD 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 一 EBD电子制动力分配系统 EBD根据汽车的载荷情况平衡前后轴之间的制动力 通过将四个车轮的速度与车速做比较 实现车辆平稳行驶 调节前后桥之间的制动力 确保汽车处于反常重量状态时最有效地分配制动力 全自动操作 无须驾驶员介入 该系统通过电子制动阀发生功效 此制动阀可限制主制动管路和副制动管路中的液压 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 EBD的功能就是在汽车制动的瞬间 高速计算出四个轮胎由于附着不同而导致的摩擦力数值 然后调整制动装置 使其按照设定的程序在运动中高速调整 达到制动力与摩擦力 牵引力 的匹配 以保证车辆的平稳和安全 二 EBD的作用 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 EBD与ABS协同工作 由于它能根据车辆载荷调节制动压力 所以可防止ABS过早工作 从而将驾驶员通过制动踏板感觉到ABS反馈的几率降至最小 当紧急刹车车轮抱死的情况下 EBD在ABS动作之前就已经平衡了每一个轮的有效地面抓地力 可以防止出现甩尾和侧移 并缩短汽车制动距离 三 EBD和ABS 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 EBD实际上是ABS的辅助功能 它可以改善提高ABS的功效 EBD和ABS 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 第三节ASR 加速防滑系统 牵引力控制系统 AccelerationSlipRegulation 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 一 ASR加速防滑系统 牵引力控制系统 AccelerationSlipRegulation 防止车辆尤其是大马力车在起步 再加速时驱动轮打滑现象 以维持车辆行驶方向的稳定性 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 ASR 无ASR 行驶在易滑的路面上 没有ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑 如果是后驱动的车辆容易甩尾 如果是前驱动的车辆容易方向失控 有ASR 汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象 在转弯时 如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移 当有ASR时就会使车辆沿着正确的路线转向 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 ASR 汽车的牵引力控制可以通过减少节气门开度来降低发动机功率或者由制动器控制车轮打滑来达到目的 装有ASR的汽车综合这两种方法来工作 ASR的作用 当汽车加速时 ASR一方面提高牵引力 另一方面要保持汽车行驶稳定性 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 ASR 驾驶员踩下制动踏板 轮速传感器 ECU 踏板传感器 调整节气门位置 调整制动器 降低发动机功率 控制制动力 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 二 ASR与ABS ASR与ABS的区别在于 ABS是防止车轮在制动时被抱死而产生侧滑ASR是防止汽车在加速时因驱动轮打滑而产生的侧滑 ASR是在ABS的基础上的扩充 两者相辅相成 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 第四节ESP 电子稳定程序ElectronicStabilityProgram 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 一 ESP电子稳定程序ElectronicStabilityProgram ESP是德国BOSCH公司开发的一套电子稳定程序 德国的很多汽车厂商都用它来控制车辆稳定性 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 BoschESP广告 电闪雷鸣 疾驰 过弯 在电视广告上 你可以看到我们熟悉的奥迪A84 2和博世ESP 还有车厢里面一家三口的其乐融融 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 车辆在转弯时 车身会向转弯的反方向发生侧倾 如果转向角度越大 侧倾就越厉害 如果车速加快 侧倾也会随之加大 当侧倾的角度超过极限值的话就会发生翻车事故 同样的道理 如果车速过快或转向角度过大 一但超过轮胎抓地力的极限 车辆的横向加速度就会突然减小 让车辆偏离原有运动轨迹 循迹性降低 严重时会使整车失控 这种情况在雨天和冰雪路面更加容易发生 保持汽车稳定性相当重要 ESP 保持汽车行驶稳定性 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 ESP电子稳定程序ElectronicStabilityProgram ESP通常是支援ABS及ASR的功能 它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析 然后向ABS ASR发出纠偏指令 来帮助车辆维持动态平衡 ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性 在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 ESP电子稳定程序 ESP从字面上理解其实只是一套车身稳定控制程序的缩写 本身不包含任何部件 只是一套软件 控制算法 的名称 后来人们习惯了 才把它当作整套系统的名称 要让ESP发挥它的控制功能 必须要有一套传感机构 一套伺服机构和一台行车电脑 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 二 ESP组成 ESP一般需要安装转向传感器 车轮传感器 侧滑传感器 横向加速度传感器 ESP的作用就是当驾驶员操纵汽车超过极限值后电脑自动介入修正驾驶的 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 控制节气阀收油 降低功率 车轮制动 控制汽车制动 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 三 ESP电子稳定程序工作原理 轮速传感器 ESP 可以根据各个车轮的转速计算出车辆实际运动轨迹 转向角传感器 减小节气门开度 收油 实际运动轨迹与理论运动轨迹一致 ESP自动解除控制 实际运动轨迹与理论运动轨迹不一致 或某个车轮打滑 制动系统对车轮制动 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 四 ESP特点 ESP可以监控汽车行驶状态 并自动向一个或多个车轮施加制动力 以保持车子在正常的车道上运行 甚至在某些情况下可以进行每秒150次的制动 ESP最重要的特点就是它的主动性 如果说ABS是被动地作出反应 那么ESP却可以做到防患于未然 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 ESP 有了ESP的辅助 驾驶员无论是在晴天还是雨天 都能放心大胆的踩油门 有了ESP的介入 车辆的湿滑路面情况下失控的机率也大大降低 整车的主动安全性也更高 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 ESP 正因为在ESP的介入下 电脑会自动控制收油和制动 驾驶起来也中规中矩 很难玩出测滑 甩尾 甚至漂移的动作 所以 很多追求驾驶乐趣的人 喜欢在驾车时把ESP关掉 彻底寻求激烈驾驶的刺激 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 配置了Bosch最新的8 0版ABS EBD电子制动系统 含ASR UCL转向不足控制系统和ESP 在独立机构EuroNCAP 欧洲新车评估组织 进行的撞击测试中 ClioIII获得了最高分5星安全评价 雷诺ClioIII 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 第五节电子制动系统 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 普通汽车制动系统 机械式 制动踏板真空助力器总泵 主缸 分泵 轮缸 制动鼓 或制动盘 管路 电子制动系统 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 一 电子制动系统 与传统的汽车制动系统相比较 电子制动系统是一个机电一体化的系统 以电子元件替代了部分机械元件 液压的产生与传递方式不一样 在传统的制动系统中 驾驶员通过制动主缸的调节 在轮缸建立制动压力 而电子制动系统则是通过液力储压罐提供制动压力 而所储压力是由电动活塞泵产生的 可以提供多次连续制动的液压 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 电子制动系统 电子制动的控制系统一般由传感器 ECU 电子控制单元 与执行器 液压控制单元 等构成 制动踏板和车轮制动器之间的动力传递是分离的 在制动过程中 制动力由ECU和执行器控制 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 二 电子制动系统传感器 传感器 3种轮速传感器制动踏板传感器转向角传感器 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 电子制动系统 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 三 电子制动系统工作原理 同时 控制系统也接受其它电子辅助系统 例如ABS ESP等 的传感器信号 从而保证最佳的减速度和行驶稳定性 驾驶员踩下制动踏板 轮速传感器 ECU 踏板传感器 转向角传感器 计算出每个车轮最大制动力 执行器 各个车轮 提供每个轮缸所需制动压力 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系 四 电子制动系统优点 1 提供平稳的停车功能 能使停车过程平顺柔和 2 提供制动片的清干功能 当车辆在湿滑路面上行驶时 系统会在固定间隔时间发出微弱的制动脉冲 用来清干制动片上的水膜 以保证可靠的制动 汽车文化 北京工业大学环能学院汽车工程系