驱动防滑控制系统

0702 驱动防滑控制系统 2 本章学习目标 掌握驱动防滑控制系统的基本原理 掌握驱动防滑控制系统的基本组成以及各部件的结构和功能 掌握驱动防滑控制系统与制动防抱死系统的异同 3 概述 汽车驱动防滑控制系统亦称ASR 即AccelerationSlipRegulation或Anti SlipRegulation的英文缩写 ASR的基本功能是防止汽车在加速过程中打滑 特别是防止汽车在非对称路面或在转弯时驱动轮的空转 以保持汽车行驶方向的稳定性 操纵性和维持汽车的最佳驱动力以及提高汽车的平顺性 ASR驱动防滑系统也叫牵引力控制系统TCS TractionControlSystem TRC TractionRegulationControl 4 概述 续 从控制车轮和路面的滑移率来看 ASR和ABS系统是采用了相同的技术 但两者所控制的车轮滑移方向是相反的 可见ASR系统与ABS系统密切相关 常将它们结合在一起使用 构成行驶安全系统 这样 它们可共用许多电子元件和可用共同的系统部件来控制车轮的运动 电子控制及保护装置都被装在同一个壳体内 5 驱动防滑系统组成 6 ASR与ABS的相同点 ABS和ASR都是通过控制作用于被控制车轮的力矩 而将车轮的滑动率控制在设定的理想范围之内 以提高车轮附着力的利用率 从而缩短汽车的制动距离或提高汽车的加速性能 改善汽车行驶的方向稳定性和转向操纵能力 ABS和ASR都要求系统具有快速反应能力 以适应车轮附着力的变化 都要求控制偏差尽可能达到最小 以免引起汽车及传动系统的振动 都要求尽量减少调节过程中的能量消耗 7 ASR与ABS的不同点 ABS与ASR在以下几个方面又是不同的 ABS对驱动和非驱动车轮都可进行控制 而ASR则只对驱动车轮进行控制 在ABS控制期间 离合器通常都处于分离状态 发动机也处于怠速运转 而在ASR控制期间 离合器则处于接合状态 发动机的惯性会对ASR控制产生较大的影响 8 ASR与ABS的不同点 续 在ABS控制期间 汽车传动系的振动较小 因而对ABS控制产生的影响也较小 而在ASR控制期间 很容易使传动系统产生较大的振动 即对ASR控制产生的影响较大 在ABS控制期间 各车轮之间的相互影响不大 而在ASR控制期间 由于差速器的作用会使驱动车轮之间产生较大的相互影响 ABS只是一个反应时间近似一定的制动控制单环系统 而ASR却是由反应时间不同的制动控制和发动机等控制组成的多环系统 9 ASR共同点 目前 各个国家在各种不同的车型上装备的驱动防滑系统ASR的结构和工作过程都不尽相同 但在以下几个方面却又基本相同 1 ASR可以由驾驶员通过ASR选择开关对其是否进入工作状态进行选择 在ASR进行防滑转调节时 ASR工作指示灯会自动点亮 如果通过ASR选择开关将ASR关闭 ASR关闭指示灯会自动点亮 10 ASR共同点 续 2 ASR处于关闭状态时 副节气门将自动处于全开位置 ASR制动压力调节装置也不会影响制动系统的正常工作 3 如果在ASR处于防滑转调节过程中 驾驶员踩下制动踩板进行制动时 ASR将会自动退出防滑转调节过程 而不影响制动过程的进行 4 ASR通常只在一定的车速范围内才进行防滑转调节 而当车速达到一定值以后 如120km h或80km h ASR将会自动退出防滑转调节过程 11 ASR共同点 续2 5 ASR在其工作车速范围内通常具有不同的优先选择性 车速较低时以提高牵引力作为优先选择 此时对两驱动车轮施加的制动力矩可以不同 即对两后制动轮缸的制动压力进行分别调节 而在车速较高时 则以提高行驶方向稳定性为优先选择 此时 对两驱动车轮施加的制动力矩将是相同的 即对两后制动轮缸的制动压力进行一同调节 6 ASR都具有自诊断功能 一旦发现存在影响系统正常工作的故障时 ASR将会自动关闭 并向驾驶员发出警示信号 12 滑移与滑转 所谓的汽车打 滑 有两种情况 一是汽车制动时车轮的滑移 二是汽车驱动时车轮的滑转 ABS是防止制动时车轮抱死而滑移 ASR TCS 则是防止驱动车轮原地不动而不停地滑转 如果用Sb表示制动时的滑移 用Sd表示驱动时的滑转 那么可以用下面两个式子表述制动和驱动时的滑移率Sb和滑转率Sd 13 滑移与滑转 续 式中V 实际车速Vw 车轮滚动的圆周速度 14 滑移与滑转 续2 从式中可以看出 当Vw 车轮滚动的圆周速度 为0时 即车轮已经抱死 而实际车速V不为0 则汽车处于完全滑移状态 而当实际车速V为0 即汽车原地不动 车轮滚动的圆周速度Vw不为0时 则汽车处于完全滑转状态 下图所示为滑移率和滑转率与纵向附着系数之间的关系 图中的纵轴表示制动时的纵向附着系数 b和驱动时的纵向附着系数 d 它们对汽车的制动力和驱动力起着支配性的作用 15 滑移与滑转 续3 滑移率 滑转率与附着系数的关系 16 滑移与滑转 续4 由图可以看出 附着系数随路面的不同而呈大幅度的变化 在各种路面上 附着系数均随滑移率及滑转率的变化而变化 在各种路面上 当滑移率为20 左右时附着系数达到峰值 同样当滑转率为20 左右时附着系数也达到峰值 上述趋势 无论制动还是驱动时都几乎完全一样 当然 图中所示仅仅是总的趋势 因为即使在同一路面上 还要受路面的具体状况 轮胎的种类 气压和磨损程度 车速 车轮载荷及大气温度 轮胎的侧偏角等多种因素的影响 17 附着系数 18 ASR的控制作用 汽车在结冰路面上急加速或超车时 ASR的控制效果是很明显的 比如开始超车时 要一面转动方向盘一面增大油门 经过一段不稳定的状态 由操纵方向盘引起的 后 追上前面的车辆 然后再加速 并返回原来的行车道 在超车过程中如果没有ASR就会因为车轮空转而失去方向的稳定性 因驱动力不足也会导致超车距离加长 在同样的路面上 如果是装有ASR的汽车 则没有侧滑 方向控制更加准确 能在较短的距离内超车 19 ASR的控制作用 续 另外 ASR一工作 仪表盘上的指示灯或蜂鸣器就有显示 能够提醒驾驶员注意 正在易滑路面上行驶 驾驶员可及早采取措施 防患于未然 下图示出了在均匀的结冰路上 压实的雪路和深雪路面上使用ASR与不用ASR装置的驱动力的比较 下图是在左右轮附着系数 不同的路面上 使用ASR和不用ASR装置的汽车加速性比较的结果 在易滑路面上两者有明显的差别 不装ASR的汽车几乎无法行驶 20 ASR的控制作用 续2 采用冬季轮胎 不同路面驱动力比较 21 ASR的控制作用 续3 采用夏季和冬季轮胎 不同路面汽车加速性的比较 22 滑转率的控制范围 当汽车起步时 如果挂上一挡 离合器接合 尽管驱动轮不停地转动 汽车却原地不动 这就是通常所说的驱动轮滑转 由滑转率计算式可知 此时由于驱动轮在转动 因此车轮滚动的圆周速度Vw不为0 而车身不动即V为0 故此时的滑转率Sd 100 即车轮处于纯空转状态 从图中可知 此时与制动时相同 当Sd 100 时 驱动时的纵向附着系数 d最低 所以 此时所能产生的驱动力也最低 23 滑转率的控制范围 续 较为理想的滑转率 24 驱动防滑的控制 为了避免上述起步车轮空转打滑的现象 有经验的驾驶员都会尽量使发动机保持低速运转并缓缓松开离合器踏板 以免作用于驱动轮上的驱动力过大 这就是说 造成车轮空转打滑 即滑转 的原因是作用于车轮的驱动力 扭矩 大于驱动轮与路面的附着力 因此 与防止制动时滑移正好相反 防止驱动时车轮滑转的方法是适当地控制驱动力 即在适当的时候减小驱动力 以防止驱动力超过轮胎和路面的附着力而导致车轮滑转 这就是ASR的作用 也就是说 一般通过汽车防滑控制系统 ASR 将滑转率Sd控制在10 30 范围之内 其防滑效果较为理想 25 驱动防滑控制的种类 汽车驱动防滑的控制方式有 发动机扭矩控制 驱动车轮制动控制 防滑差速锁 LSD 控制 发动机与驱动轮之间的扭矩控制以及综合控制五种 26 发动机扭矩方式 汽油机可根据燃料喷射量 点火时间 节气门开度来调整发动机输出扭矩 在这些参数中 从加速圆滑和燃烧完全的角度来看 调整节气门为最好 但调整时节气门反应速度较慢 调整点火时间和燃料喷射量反应速度较快 能补偿调整节气门的不足 延迟点火时间能够减少发动机扭矩 但控制不好易造成失火 燃料无法燃烧 增加了排气净化装置中催化剂的负担 如果只减少燃料喷射量 因受燃烧室内废气的影响会使燃烧过程延迟 当然柴油机只控制喷射量就可得到理想的反应速度 27 驱动轮制动控制方式 这种方法是对发生空转的驱动轮直接加以制动 反应时间最短 为使制动过程平稳 应缓慢升高制动压力 采用制动控制方式的ASR的液压系统可分为两大类 一类是ASR与ABS的整体结构 在ABS系统中增加电磁阀和调节器 从而增加了驱动控制功能 另一类是在ABS的液压装置和轮缸之间增加ASR的液压装置 即为可变容积式 普遍认为今后发展的主流是成本较低的ABS ASR整体结构 28 驱动轮制动控制方式 续 如果车辆已有一个液压系统 而且可接入ASR 那么滑阀结构的安装成本就会降低 对于小功率前轮驱动汽车 除了液压制动外 还可考虑采用电制动 29 防滑差速锁 防滑差速锁 LSD Limited Slip Differential 控制为了让ASR在最佳状态下工作 希望各车轮独立旋转 安装差速器锁止装置或中心传动锁止装置不利于ASR实现最佳控制 LSD能对差速器锁止装置进行控制 使锁止范围从0 变化到100 因此有利于ABS的控制 观看录像 30 后轮驱动差速器工作原理 视频 31 前轮驱动差速器作