第2章 驱动防滑转系统

,汽车底盘及车身电控系统维修,机械工业出版社主编:于京诺,配套教材信息,教材名称：汽车底盘及车身电控系统维修教材主编：于京诺出版社：机械工业出版社出版时间/版次：2011年2月第1版国际标准书号（ISBN）：978-7-111-32432-4教材所属系列：高职高专汽车类专业技能型教育规划教材,第2章驱动防滑转系统（ASR）,2.1概述驱动防滑转系统（Anti-SlipRegulation）简称ASR，其作用是在汽车驱动过程中，将车轮的滑转率控制在理想滑转率的范围（10%30%）内，防止车轮滑转，以提高汽车在驱动过程中的方向稳定性和转向控制能力，并且提高汽车的加速性能。2.1.1ASR的基础理论1.汽车行驶的附着条件,式中Ft-汽车驱动力（N）；Mn-作用于驱动轮上的转矩（Nm）；r-车轮半径；Fz-地面对车轮的法向反作用力；,-车轮与地面之间的附着系数。,2.车轮滑转率驱动轮滑转的程度用滑转率表示，滑转率是指车轮速度与车速的差值与车轮速度之比。滑转率sd的表达式为：,式中v-车轮速度（m/s）v-车速（m/s）r-车轮半径（m）-车轮转动角速度（rad/s）,车轮在路面上纯滚动时，v=v，sd=0；,车轮在地面上完全滑转时，车速v=0，车轮滑转率sd=100%；车轮在路面上边滚动边滑移时，vv，,车轮滑移率0sd100%。车轮滑转率越大，说明车轮驱动过程中滑转成分所占比例越大。,3.附着系数与车轮滑转率之间的关系,图2-1纵向附着系数与滑移率和滑转率的关系,在汽车上装备ASR的目的就是在汽车起步、加速或在附着系数较低的路面上驱动时，将车轮的滑转率控制在10%30%，使车轮与路面保持较高的附着力，提高汽车的牵引力和操控性。ASR有如下优点：1）提高了汽车的动力性。汽车在起步、行驶过程中可获得最佳的驱动力，尤其是在附着系数较小的路面，汽车起步、加速及爬坡能力得到显著改善。2）提高了汽车的行驶稳定性和前轮驱动汽车的转向控制能力。3）减少了轮胎磨损，降低了发动机油耗。,2.1.2ASR的控制方式ASR工作时将驱动轮滑转率控制在最佳范围的方式有：1.对发动机输出转矩进行控制当驱动轮滑转率超过理想滑转率范围时，ASR减小发动机输出转矩。减小发动机输出转矩的手段有：1）调节发动机进气量，如通过副节气门调节发动机进气量；2）调节燃油量，如减少或中断喷油；3）调节点火时间，如减小点火提前角。,2.对滑转车轮进行制动控制,图2-2对滑转车轮进行制动控制的原理,3.对防滑差速器进行锁止控制这种防滑差速器具有多片离合器式差速锁，差速器的锁止由液压油将多片离合器压紧实现。通过控制油压的高低，就可以实现锁止程度从0到100%的变化。控制油压来自ASR的蓄能器，压力的大小由ECU控制油压电磁阀进行调节。当一侧驱动轮滑转或两侧驱动轮有不同程度的滑转时，ECU控制电磁阀调节差速器的锁止程度，以提高汽车的驱动力和行驶稳定性。上述控制方式中，前两种采用较多，并且常采用这两种方式相结合的方式。在实际控制过程中，根据驱动状态可以两种方式分别起作用，也可以两种方式同时起作用。例如在发动机输出功率较小的状态下，出现车轮滑转的主要原因是路面附着系数较低，这时应采用对滑转车轮进行制动的方式；而在发动机输出功率较大的状态下出现车轮滑转，则主要通过减小发动机输出功率的方式控制车轮滑转。有时候车轮滑转的情况更复杂，需要通过减小发动机转矩和对车轮制动共同作用来控制车轮滑转。,2.1.3ASR的特点1）ASR有一个开关，可由驾驶员选择其接通或关闭。如果ASR在接通状态下，当ASR起作用时，ASR工作指示灯会点亮或蜂鸣器响，以提示驾驶员汽车正行驶在附着系数较低的路面上。如果关闭ASR，ASR关闭指示灯点亮。2）如果ASR正在起作用的工作状态，驾驶员对车辆进行制动，ASR将会自动退出工作，不会影响制动过程的进行。3）ASR通常只在一定车速范围内进行防滑转调节，当车速较高时，ASR将自动退出防滑转控制。,4）ASR工作时具有不同的优先选择性，当车速较低时，优先考虑提高牵引力，因此可以只对滑转一侧的车轮制动，或者对滑转程度不同的两侧驱动轮施加不同的制动力矩。但当车速较高时，优先考虑行驶稳定性，即使一侧车轮滑转时，也同时对两侧驱动轮施加相等的制动力矩。5）ASR具有自诊断功能，当自诊断系统诊断出系统有故障时，ASR将自动退出工作，并点亮警告灯。6）ASR和ABS都是通过控制作用于被控车轮上的力矩，而将车轮的滑移率或滑转率控制在理想范围内，以提高附着系数的利用率，从而缩短汽车制动距离或提高汽车的加速性能，改善汽车的行驶方向稳定性和转向控制能力。,2.2ASR的基本组成和工作原理2.2.1ASR的组成,图2-3典型ASR的组成,ASR由传感器和开关、ECU、执行器组成。典型的ASR如图2-3所示，传感器包括轮速传感器（与ABS共用），主、辅节气门位置传感器，开关有ASR选择开关；ABS/ASRECU是两个系统共用的ECU；执行器包括ASR制动压力调节器，副节气门驱动步进电动机，ASR工作指示灯，ASR关闭指示灯。,2.2.2ASR的工作原理1.对发动机输出转矩进行控制对发动机输出转矩进行控制常用的方法是减小发动机进气量，通常在主节气门前方设置一个副节气门，ABS/ASRECU控制副节气门驱动步进电动机使副节气门关小，减小发动机的进气量，降低发动机的输出转矩。当ASR不起作用时，ABS/ASRECU使副节气门完全打开，不影响发动机的正常工作。2.对滑转车轮进行制动控制当ABS/ASRECU判定需要对滑转车轮进行制动时，ABS/ASRECU将控制ASR制动压力调节器使高压制动液进入滑转车轮的制动轮缸对车轮进行制动。,图2-4ASR制动液压系统1-ASR电磁阀总成2-单向阀3-压力传感器4-蓄能器5-制动供能总成6-液压泵7-电动机8-储液器隔离电磁阀9-单向阀10-ABS制动压力调节器11-右后驱动车轮12-ABS右后轮电磁阀13-蓄能器隔离电磁阀14-回油泵15-储液器16-制动主缸隔离电磁阀17-ABS左后轮电磁阀18-左后驱动车轮,（）增压过程当ABS/ASRECU需要对滑转车轮进行制动时，ABS/ASRECU使ASR制动压力调节器中的3个电磁阀都通电，制动主缸隔离电磁阀16将制动主缸至后制动轮缸的制动管路封闭，蓄能器隔离电磁阀13将蓄能器至ABS制动压力调节器的制动管路接通，储液器隔离电磁阀8将ABS制动压力调节器至储液器之间的制动管路接通。蓄能器中具有一定压力的制动液就会经过处于开启状态的蓄能器隔离电磁阀13，然后经ABS制动压力调节器的两个三位三通电磁阀12和17进入两个后轮制动轮缸对后驱动轮进行制动，并且随着电磁阀通电时间的延长，制动轮缸内的压力逐渐增大。（）保压过程当ABS/ASRECU判定需要保持两驱动车轮的制动压力时，ABS/ASRECU就使ABS制动压力调节器中的两个电磁阀12和17通以小电流，两电磁阀都处于中间位置，将两后制动轮缸的进、出液管路都封闭，两后制动轮缸的制动压力就保持不变。,（）减压过程当ABS/ASRECU判定需要减小两驱动车轮的制动压力时，就使两个电磁阀12和17通以大电流，电磁阀将两后制动轮缸的进液管路封闭，而将两后制动轮缸的出液管路连通，两后制动轮缸中的制动液经电磁阀12和17、电磁阀8流回到制动主缸储液室，两后制动轮缸的制动压力减小。当ABS/ASRECU判定ASR不需要起作用时，ABS/ASRECU使各电磁阀均不通电（图2-4所示状态），后制动轮缸中的制动液经电磁阀12和17、电磁阀16流回制动主缸，驱动车轮的制动完全解除。,2.3典型汽车驱动防滑转系统的检修以丰田雷克萨斯LS400型轿车为例，该车将防抱死制动系统和牵引力控制系统（驱动防滑转系统）组合在一起，简称防滑控制系统（ABS/TRC）。ABS/TRC的组成ABS/TRC主要由轮速传感器、ABS/TRCECU、制动压力调节器、TRC隔离电磁阀总成、TRC制动供能总成、主副节气门位置传感器、副节气门控制步进电动机等组成，ABS/TRC防滑控制系统如图2-5所示。,图2-5ABS/TRC防滑控制系统1-液位开关2-制动主缸3-比例阀和平衡阀4-制动主缸隔离电磁阀5-压力传感器6-TRC制动压力调节器7-限压阀8-蓄能器9-TRC液压泵10-蓄能器隔离电磁阀11-储液器隔离电磁阀12-副节气门驱动步进电动机13-TRC工作指示灯14-TRC关闭指示灯15-副节气门位置传感器16-主节气门位置传感器17-发动机/自动变速器ECU18-ABS/TRCECU19-右后制动轮缸20-右后轮速传感器21-右后调压电磁阀22-后回油泵23-后储液器24-左后调压电磁阀25-左后轮速传感器26-左后制动轮缸27-右前制动轮缸28-右前轮速传感器29-右前调压电磁阀30-前回油泵31-前储液器32-左前调压电磁阀33-左前轮速传感器34-左前制动轮缸35-ABS制动压力调节器,（1）轮速传感器（2）ABS/TRCECU（3）ABS执行器ABS执行器主要是制动压力调节器，该制动压力调节器为循环式，主要由4个三位三通电磁阀、2个储液器和液压泵组成。4个三位三通电磁阀控制4个车轮制动轮缸的制动压力。ABS制动压力调节器总成如图2-6所示。,图2-6ABS制动压力调节器1-线束夹2-继电器护罩3-继电器罩盖4-制动压力调节器电磁阀继电器5-制动压力调节器6-安装座7-液压泵继电器,（4）TRC执行器TRC执行器包括控制滑转车轮制动的TRC制动压力调节器和控制副节气门开度的步进电动机。TRC制动压力调节器由隔离电磁阀总成和制动供能总成组成。,图2-7TRC隔离电磁阀总成1-储液器隔离电磁阀2-蓄能器隔离电磁阀3-制动主缸隔离电磁阀4-压力传感器,隔离电磁阀总成,制动供能总成制动供能总成主要由TRC液压泵、蓄能器和压力传感器等组成。压力传感器安装在TRC隔离电磁阀总成的旁边，为接触开关型，当蓄能器内的压力高于13.24MPa时，开关断开；当压力低于9.32MPa时，开关接通。压力传感器信号送入ABS/TRCECU，ABS/TRCECU根据开关信号控制TRC液压泵工作或停止。制动供能总成如图2-8所示。,图2-8TRC制动供能总成1-蓄能器2-泵电动机3-TRC电动机继电器,（5）副节气门及其驱动装置,图2-9副节气门及其驱动装置1-副节气门2-步进电动机3-节气门体4-主节气门位置传感器5-副节气门位置传感器,图2-10副节气门的工作情况a）全开位置b）半开位置c）全闭位置,2.ABS/TRC的控制原理（1）常规制动这意味着ABS和TRC都不工作，ABS/TRCECU不给ABS制动压力调节器的4个三位三通电磁阀以及TRC制动压力调节器的3个二位二通电磁阀通电。（2）ABS工作这意味着TRC不工作，ABS/TRCECU不给TRC制动压力调节器的3个二位二通电磁阀通电，TRC制动压力调节器中的制动主缸隔离电磁阀处于常开状态，ABS/TRCECU根据轮速传感器信号计算车轮的滑移状态，然后确定对制动轮缸进行“保压”、“减压”或者“增压”控制，并通过对三位三通电磁阀通以小电流、通以大电流或者不通电实现。（3）TRC工作这意味着ABS不工作，汽车在驱动过程中，ABS/TRCECU根据轮速传感器输入的信号，判定驱动车轮滑转率超过控制门限值时，ABS/TRC防滑转系统进行驱动防滑转控制。,3.ABS/TRC防滑控制系统电路,图2-11ABS/TRC防滑控制系统电路1-点火开关2-ABS警告灯3-制动灯开关4-制动灯5-制动装置警告灯6-驻车制动开关7-储液器液位开关8-空档起动开关9-P档指示灯10-N档指示灯11-TRC关闭开关12-诊断通信链路连接器（TDCL）13-TRC关闭指示灯14-TRC工作指示灯15-发动机故障警告灯16-诊断插座17-主节气门位置传感器18-副节气门驱动步进电动机19-副节气门位置传感器20-发动机/变速器ECU21-右前轮速传感器22-左前轮速传感器23-右后轮速传感器24-左后轮速传感器25-ABS制动压力调节器26-ABS制动压力调节器左后电磁阀27-ABS制动压力调节器右后电磁阀28-ABS制动压力调节器电磁阀继电器29-ABS制动压力调节器左前电磁阀30-ABS制动压力调节器右前电磁阀31-ABS回油泵32-ABS回油泵继电器33-TRC液压泵34-TRC液压泵继电器35-副节气门驱动步进电动机继电器36-压力传感器37-TRC隔离电磁阀总成38-储液器隔离电磁阀39-制动主缸隔离电磁阀40-TRC蓄能器隔离电磁阀41-TRC制动主继电器42-ABS/TRCECU,4.TRC系统故障自诊断检测（1）读取故障码1）点火开关转到“ON”位置，如果系统正常，仪表板上的TRCOFF指示灯应点亮3s后自动熄灭；如果一直点亮，表明TRC系统有故障；如果TRCOFF指示灯一直不亮，应检查TRCOFF指示灯及其电路。2）使用跨接线连接位于驾驶室内的诊断通信链路连接器（TDCL）或位于发动机室内的诊断插座的Tc与E1端子，如图2-12所示。3）TRCOFF指示灯将闪烁输出故障码，故障码显示方式参见图1-45，故障码见表2-2。,图2-12诊断通信链路连接器（TDCL）和诊断插座a）诊断通信链路连接器（TDCL）b）诊断插座,表2-2TRC系统故障码,（2）清除故障码1）使用跨接线连接丰田诊断通信链路连接器（TDCL）或诊断插座的Tc与E1端子。2）接通点火开关，在3s内将制动踏板踏下不少于8次。3）查看“TRCOFF”指示灯，应显示正常代码。4）取下连接诊断通信链路连接器或诊断插座的跨接线。5.TRC系统检修（1）压力传感器和继电器检测压力传感器及其电路检测。,图2-13压力传感器电路图,图2-14压力传感器检测,TRC制动主继电器及其电路检测,图2-15TRC制动主继电器和执行器电路图,图2-16TRC制动主继电器检测,