ASR——汽车驱动防滑控制系统

在被雨淋湿的柏油路上 泥泞的土 路上或是在积雪道路上紧急制动时 无论新老驾驶员都会产生不同程 度的畏惧感 因为汽车很容易发生侧滑 严重时整车会掉头转向 而且 如果 在有车辙的雪路上行驶 左右轮分别行驶在雪地上和露出的地面上 产生 剧烈转向的危险性更大 如果紧急制动 汽车的方向就会失去控制 如果是弯 道 汽车则可能沿切线从路边滑出或闯入对面的车道 汽车行驶时的车 轮滑动 实际指两种情况 一种是汽车在制动时车轮抱死而产生的车轮滑移情 况 另一种是车身不动 车轮转动 或者是汽车的速度低于转动车轮的轮缘速度 称为滑转 ABS 控制前一种情况 对于后一种情况 则是通过汽车驱动防滑控 制系统 ASR 实现对汽车的制动控制 汽车起步 加速以及在平滑路面的 行驶性能下降 汽车的防滑控制系统就是当车轮出现滑转时 通过对滑转侧的 车轮施加制动力或者控制发动机的输出转矩以抑制车轮的滑转 从而避免汽车 牵引力与行驶稳定性的下降 因此 这种汽车驱动防滑控制系统又被称为汽车 牵引力控制系统 记为 TCS Taction Control SyStem 汽车驱动防滑控 制系统 ASR 是国际上 20 世纪 80 年代中期开始发展的新型实用汽车安全技术 是汽车防抱制动 ABS 技术的延伸和扩展 第一台汽车驱动防滑控制系统由瑞典 的沃尔沃 VOLOV 汽车公司在 1985 年试制成功 安装在沃尔沃 760 Turbo 轿车 上 当时称为电子牵引力控制系统 ETO 它通过调节燃油供给量来调节发动机 输出转矩 从而控制驱动轮滑转率 产生最佳驱动力 ABS ASR 既可保证方向 稳定性 又可改善牵引性 ABS 系统在汽车制动时调节控制制动压力 以获 得尽可能高的减速度 使制动力接近但不超过轮胎与路面间的最大附着力 从 而提高制动减速度并缩短制动距离 它能有效地提高制动时汽车的方向操纵性 和行驶稳定性 ASR 在汽车驱动加速时发挥效用 以获得尽可能高的加速度 使驱动轮的驱动力不超过轮胎与路面间的附着力 以防止车轮滑转 从而改善 汽车的操纵稳定性及加速性能 提高车的行驶平顺性 与 ABS 不同的是 ASR 在 整个汽车行驶过程中均起作用 ABS 及 ASR 均以改善汽车行驶稳定性为 前题 以控制车轮运动状态为目标 ABS 是不使车轮转动角速度为零 防止车 轮抱死滑移 一般在车速很低时不起作用 ASR 是不使车轮中心平移速度即车 速为零 防止车轮滑转 一般在车速很高时 大于 80 12Okm h 不起作用 ABS 与 ASR 均是以车轮的运动学参数或动力学参数为控制参数的 因此两者可以密 切配合 ABS 的发展己历经了漫长的时期 而 ASR 继 ABS 之后迅速发展的原因 就在于此 当代先进的 ABS 系统 均配有 ASR 功能 这就是常见的 ABS ASR 系 统 宝马 LS400 ASR 的基本原理 汽车在路面上行驶时 其驱动力 主要取决于两个方面 第一是发动机输出扭矩和功率 第二是路面附着系数 汽 车在行驶过程中 如果路面附着系数比较小 当汽车启动或加速时 很容易导 致车轮超过最大附着力 多余的力矩使车轮打滑 附着力明显降低 使汽车失 去稳定的牵引能力和操纵性能 汽车电子驱动防滑系统的基本原理和 ABS 大致相同 仍然由传感器 控制器和执行机构组成 ASR 利用 ABS 的车轮速度 传感器 将采集到的信号传给控制器 经控制器运算处理后 得到各驱动轮的 速度和加速度 ASR 采用的控制方式主要有以下 5 种 1 发动机输出转矩 控制 发动机输出转矩控制是最早应用的驱动防滑控制方式 图所示 在附 着系数较小的路面上或车辆行驶速度较高情况下 驱动轮发生过度打滑现象 只要适当减小发动机的输出转矩 就可以把传递到驱动轮上的转矩控制在一定 值 以便控制驱动轮打滑的程度 有效降低滑移率 发动机对输出转矩控制有 3 种方式 节气门开度调节 点火参数调节和燃油供给量调节 1 节气门 开度调节 节气门开度调节是指在原节气门管路上再串联一个副节气门 通过传动机构来控制其开度的大小 从而改变进气量 调节输出转矩 这种控 制方式操纵稳定性较差 牵引性很差 但舒适性很好 汽油机输出转矩 的调节是通过副节气门来实现的 副节气门的执行器安装在节 气门体上 ASR 的电子控制单元传送信号来控制副节气门的开启角度 从而控制进人发动机的 空气量 达到控制发动机输出转矩的目的 副节气 1 门的执行器 一般由步进电动机和传动机构组成 步进电动机根据 ASR 控制单元输出的脉冲 信号转动规定的转角 通过传动机构带动辅助节气门转动 传动机构主要通过 装在壳体上的旋转轴 主动齿轮 齿扇等实现对副节气门开度的控制 主动齿 轮装在旋转轴的末端 它能带动安装在副节气门轴末端的凸轮轴齿轮旋转 以 此来控制副节门的开启角度 副节气门执行器不动作时 副节气门全开 如下 图 a 所示 此时发动机输出达到最大 当需要适当减小输出转矩时 副节气门 执行器使副节气门阀打开一半如图 b 所示 若需要大大降低输出转矩时 副 节气门执行器使副节气门全闭如图 c 所示 a 全开 b 开一半 C 全闭 1 小齿轮 2 齿扇 3 主节气门阀 4 副节气门执 行器阀 2 点火参数调节 点火参数调节是对点火提前角进行控制或对是否点火 进行控制 减小点火提前角 可以适度减小输出转矩 若减小点火提前角后驱 动轮打滑仍然持续加剧 则可暂时停止点火和供油 点火参数调节控制快捷 反应迅速 反应时间为 30 10OmS 快 操纵稳定性较好 但舒适性较差 影响汽 车寿命 还使排放恶化 3 燃油供给量调节 减少供油和暂停供油 可以减小转 矩 这是现代驱动防滑控制系统中比较容易的控制方式 这种控制方式通常和 燃油电子控制结合在一起使用 2 差速器锁止控制 P316 使汽车一侧车 轮滑转时 利用差速锁使差速器不起作用 3 驱动轮制动力矩控制 驱动轮 制动力矩控制就是当一侧驱动轮轮速超过滑移率门限控制值时 对打滑的驱动 轮施加一制动力矩 从而降低其速度 使滑移率控制在一定范围内 如图所示 驱动轮制动力矩控制的牵引性很好 但舒适性和操纵稳定性较差 4 变速器 控制 5 离合器控制 常采用组合方式 如发动机节气门开度调节和驱动轮制 动力矩调节组合的控制方式 采用这种控制方式时 汽车的舒适性 操稳性和 牵引性均较好 因此被广泛应用 驱动防滑系统是在 ABS 的基础上发展起 来的 它与 ABS 共用轮速传感器 制动控制阀等 扩展了 ECU 功能 增设了节 气门执行器 制动执行器 电机继电器等执行机构 下面以 LS400 轿车用的 ABS ASR 驱动控制调节系统为例 介绍驱动防滑控制系统的各组成部分及其功 用 通过调节节气门开度和对驱动车轮制动 进行防滑转控制 ABS ASR 驱动控 制调节系统 ABS ASR 电控单元 ECU ECU 是 ABS ASR 的控制中心 它根据前后 轮速度传感器信号和节气门位置信号判断车辆行驶状况 如果汽车行驶正常 则不动作 如果发现控制参数不在控制范围内 则发出指令 使执行器动作 将 控制指令传递给副节气门执行器和 ASR 制动器 使控制参数控制在规定范围内 另外 ECU 的另一功能是对故障进行报警或对故障码进行存储和显示 整个 系统由 ABS 制动执行器和 ASR 制动执行器两部分组成 当 ASR 不起作用时 所 有 ASR 制动执行器的电磁阀处于断开状态 但不影响 ABS 的正常工作 如果在 汽车制动时 出现车轮抱死现象 则 ABS 起作用 通过制动主缸切断电磁阀和 ABS 执行器的三位电磁阀对车轮制动压力进行调节 LS400 当车轮出现滑 转时 ABS 与 ASR 执行器同时起作用 ABS 执行器的三位电磁阀处于加压状态 ASR 执行器中的制动主缸切断电磁阀接通 阀关闭 蓄压器切断电磁阀接通 阀处于打开状态 这样在蓄压器中被加压的制动液通过蓄压器切断电磁阀和 ABS 执行器的三位电磁阀将压力油送人制动轮缸 增大制动压力 当需要 保持车轮的制动压力时 ASR 执行器正常工作 ABS 与 ASR 电子控制单元将 ABS 执行器的三位电磁阀开关处于压力保持状态 控制蓄压器中高压制动液液的释 出 实现驱动车轮制动压力保持不变 当需要减小驱动车轮的制动压力时