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第五章電控驅(qū)動防滑/牽引力控制系統(tǒng)（ASR/TRC）,第一節(jié)概述,一、ASR系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)1.ASR系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)汽車驅(qū)動防滑控制（AntiSlipReguliation）系統(tǒng)簡稱ASR，是應(yīng)用于車輪防滑的電子控制系統(tǒng)。汽車打滑是指汽車車輪的滑轉(zhuǎn)，車輪的滑轉(zhuǎn)率又稱滑移率。,驅(qū)動車輪的滑移率,式中vc是車輪圓周速度；v是車身瞬時(shí)速度?；坡逝c縱向附著系數(shù)的關(guān)系由圖5-1可以看出：,（1）附著系數(shù)隨路面的不同而呈大幅度的變化；（2）在各種路面上，Sd=20%左右時(shí)，附著系數(shù)達(dá)到峰值；（3）上述趨勢無論制動還是驅(qū)動幾乎一樣。,ASR系統(tǒng)就是利用控制器控制車輪與路面的滑移率，防止汽車在加速過程中打滑，特別是防止汽車在非對稱路面或轉(zhuǎn)彎時(shí)驅(qū)動輪的空轉(zhuǎn)，以保持汽車行駛方向的穩(wěn)定性，操縱性和維持汽車的最佳驅(qū)動力以及提高汽車的平順性。,2.ASR系統(tǒng)與ABS系統(tǒng)的比較,ASR和ABS都是控制車輪和路面的滑移率，以使車輪與地面的附著力不下降，因此兩系統(tǒng)采用的是相同的技術(shù)，它們密切相關(guān)，常結(jié)合在一起使用，共享許多電子組件和共同的系統(tǒng)部件來控制車輪的運(yùn)動，構(gòu)成行駛安全系統(tǒng)。ASR系統(tǒng)與ABS系統(tǒng)的不同主要在于：,（1）ABS系統(tǒng)是防止制動時(shí)車輪抱死滑移，提高制動效果，確保制動安全；ASR系統(tǒng)（TRC）則是防止驅(qū)動車輪原地不動而不停的滑轉(zhuǎn)，提高汽車起步、加速及滑溜路面行駛時(shí)的牽引力，確保行駛穩(wěn)定性。（2）ABS系統(tǒng)對所有車輪起作用，控制其滑移率；而ASR系統(tǒng)只對驅(qū)動車輪起制動控制作用。（3）ABS是在制動時(shí)，車輪出現(xiàn)抱死情況下起控制作用，在車速很低（小于8km/h）時(shí)不起作用；而ASR系統(tǒng)則是在整個行駛過程中都工作，在車輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)時(shí)起作用，當(dāng)車速很高（80～120km/h）時(shí)不起作用。,二、汽車防滑轉(zhuǎn)電子控制系統(tǒng)常用控制方式,1．發(fā)動機(jī)輸出功率控制：在汽車起步、加速時(shí)，ASR控制器輸出控制信號，控制發(fā)動機(jī)輸出功率，以抑制驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)。常用方法有：輔助節(jié)氣門控制、燃油噴射量控制和延遲點(diǎn)火控制。2．驅(qū)動輪制動控制：直接對發(fā)生空轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪加以制動，反映時(shí)間最短。普遍采用ASR與ABS組合的液壓控制系統(tǒng)，在ABS系統(tǒng)中增加電磁閥和調(diào)節(jié)器，從而增加了驅(qū)動控制功能。,3.同時(shí)控制發(fā)動機(jī)輸出功率和驅(qū)動輪制動力：控制信號同時(shí)起動ASR制動壓力調(diào)節(jié)器和輔助節(jié)氣門調(diào)節(jié)器，在對驅(qū)動車輪施加制動力的同時(shí)減小發(fā)動機(jī)的輸出功率，以達(dá)到理想的控制效果。4.防滑差速鎖（LSD：Limited-Slip-Differential)控制：LSD能對差速器鎖止裝置進(jìn)行控制，使鎖止范圍從0%～100%。當(dāng)驅(qū)動輪單邊滑轉(zhuǎn)時(shí)，控制器輸出控制信號，使差速鎖和制動壓力調(diào)節(jié)器動作，控制車輪的滑移率。這時(shí)非滑轉(zhuǎn)車輪還有正常的驅(qū)動力，從而提高汽車在滑溜路面的起步、加速能力及行駛方向的穩(wěn)定性。,在差速器向驅(qū)動輪輸出驅(qū)動力的輸出端，設(shè)置一個離合器，通過調(diào)節(jié)作用在離合器片上的液壓壓力，便可調(diào)節(jié)差速器的鎖止程度。,點(diǎn)擊播放,5.差速鎖與發(fā)動機(jī)輸出功率綜合控制：差速鎖制動控制與發(fā)動機(jī)輸出功率綜合控制相結(jié)合的控制系統(tǒng)可根據(jù)發(fā)動機(jī)的狀況和車輪滑轉(zhuǎn)的實(shí)際情況采取相應(yīng)的控制達(dá)到最理想的控制效果。,第二節(jié)ASR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理,一、ASR的基本組成與工作原理ASR的基本組成：ECU：ASR電控單元執(zhí)行器：制動壓力調(diào)節(jié)器節(jié)氣門驅(qū)動裝置傳感器：車輪輪速傳感器節(jié)氣門開度傳感器,ASR的基本組成,ASR的工作原理,車速傳感器將行駛汽車驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速及非驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，輸送給電控單元ECU。ECU根據(jù)車速傳感器的信號計(jì)算驅(qū)動車輪的滑移率，若滑移率超限，控制器再綜合考慮節(jié)氣門開度信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號、轉(zhuǎn)向信號等因素確定控制方式，輸出控制信號，使相應(yīng)的執(zhí)行器動作，使驅(qū)動車輪的滑移率控制在目標(biāo)范圍之內(nèi)。,二、ASR的傳感器,1．車輪輪速傳感器：與ABS系統(tǒng)共享。2．節(jié)氣門開度傳感器：與發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)共享。3．ASR選擇開關(guān)：ASR專用的信號輸入裝置。ASR選擇開關(guān)關(guān)閉時(shí)ASR不起作用。,三、ASR的電子控制單元（ECU）,ASR的ECU也是以微處理器為核心，配以輸入輸出電路及電源等組成。ASR與ABS的一些信號輸入和處理是相同的，為減少電子器件的應(yīng)用數(shù)量，ASR控制器與ABS電控單元常組合在一起。,ABS/ASR組合ECU實(shí)例,四、ASR系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),1．制動壓力調(diào)節(jié)器（1）單獨(dú)方式的ASR制動壓力調(diào)節(jié)器單獨(dú)方式的ASR制動壓力調(diào)節(jié)器——與ABS制動壓力調(diào)節(jié)器在結(jié)構(gòu)上各自分開ASRECU通過電磁閥的控制實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動輪制動力的控制。,控制過程如下,兩個調(diào)壓缸,兩個三位三通電磁閥,高壓蓄壓器,增壓泵,壓力控制開關(guān),儲液器,正常制動時(shí)ASR不起作用，電磁閥不通電，閥在左位，調(diào)壓缸的活塞被回位彈簧推至右邊極限位置。起步或加速時(shí)若驅(qū)動輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)需要實(shí)施制動時(shí)，ASR使電磁閥通電，閥至右位，蓄壓器中的制動液推活塞左移。壓力保持過程：此時(shí)電磁閥半通電，閥在中位，調(diào)壓缸與儲液室和蓄壓器都隔斷，于是活塞保持原位不動，制動壓力保持不變。壓力降低過程：此時(shí)電磁閥斷電，閥回左位，使調(diào)壓腔右腔與蓄壓器隔斷而與儲液室接通，于是調(diào)壓缸右腔壓力下降，制動壓力下降。,（2）組合方式的ASR制動壓力調(diào)節(jié)器——ABS/ASR組合壓力調(diào)節(jié)器,ASR不起作用時(shí)，電磁閥Ⅰ不通電，ABS起制動作用并通過電磁閥Ⅱ和電磁閥Ⅲ來調(diào)節(jié)制動壓力。驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，ASR控制器使電磁閥Ⅰ通電，閥移至右位，電磁閥Ⅱ和電磁閥Ⅲ不通電，閥仍在左位，于是，蓄壓器的壓力油通入驅(qū)動輪制動泵，制動壓力增大。,一個3/3電磁閥I,蓄壓器,增壓泵,壓力控制開關(guān),單向閥,◆需要保持驅(qū)動輪制動壓力時(shí)，ASR控制器使電磁閥Ⅰ半通電，閥至中位，隔斷蓄壓器及制動總泵的通路，驅(qū)動輪制動分泵壓力保持不變?！粜枰獪p小驅(qū)動輪制動壓力時(shí)，ASR控制器使電磁閥Ⅱ和電磁閥Ⅲ通電，閥移至右位，接通驅(qū)動車輪制動分泵與儲液室的通道，制動壓力下降。,2.節(jié)氣門驅(qū)動裝置,ASR控制系統(tǒng)通過改變發(fā)動機(jī)輔助節(jié)氣門的開度來控制發(fā)動機(jī)的輸出功率。節(jié)氣門驅(qū)動裝置由步進(jìn)電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)組成。步進(jìn)電機(jī)根據(jù)ASR控制器輸出的控制脈沖轉(zhuǎn)動規(guī)定的轉(zhuǎn)角，通過傳動機(jī)構(gòu)帶動輔助節(jié)氣門轉(zhuǎn)動?？刂七^程如下：,副節(jié)氣門位置傳感器,主節(jié)氣門位置傳感器,步進(jìn)電機(jī),副節(jié)氣門,主節(jié)氣門,空氣進(jìn)口,氣缸,ASR不起作用時(shí)，輔助節(jié)氣門處于全開位置，當(dāng)需要減少發(fā)動機(jī)驅(qū)動力來控制車輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，ASR控制器輸出信號使輔助節(jié)氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)工作，改變輔助節(jié)氣門開度。,副節(jié)氣門位置傳感器,主節(jié)氣門位置傳感器,步進(jìn)電機(jī),副節(jié)氣門,主節(jié)氣門,空氣進(jìn)口,氣缸,第三節(jié)典型ASR系統(tǒng),一、豐田車系防抱死制動與驅(qū)動防滑（ABS/TRC）豐田公司把ASR稱作牽引力或驅(qū)動力控制系統(tǒng)，常用TRC—TractionControlSystem表示。ASR（TRC）系統(tǒng)組成：電子控制器ECU：與ABS共用車輪輪速傳感器：與ABS共用ASR制動壓力調(diào)節(jié)器：控制驅(qū)動輪制動管路副節(jié)氣門：步進(jìn)電機(jī)控制節(jié)氣門開度傳感器：主、副節(jié)氣門各一個,ASR（TRC）系統(tǒng)工作過程：,ECU根據(jù)各輪速傳感器的信號，確定驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)率和汽車的參考速度。當(dāng)ECU判定驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)率超過設(shè)定的門限值時(shí)，就使驅(qū)動副節(jié)氣門的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，減小節(jié)氣門的開度，此時(shí)，即使主節(jié)氣門的開度不變，發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量也會減少，使輸出功率減小，驅(qū)動輪上的驅(qū)動力矩就會隨之減小。如果驅(qū)動車輪的滑轉(zhuǎn)率仍未降低到設(shè)定的控制范圍，ECU又會控制TRC制動壓力調(diào)節(jié)裝置和TRC制動壓力裝置，對驅(qū)動車輪施加一定的制動壓力，使制動力矩作用于驅(qū)動輪，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)的控制。,1.液壓系統(tǒng)與執(zhí)行器,⑴ABS/TRC液壓系統(tǒng)基本組成,工作情況①當(dāng)需要對驅(qū)動輪施加制動力矩時(shí)：TRC的3個電磁閥都通電。②當(dāng)需要對驅(qū)動輪保持制動力矩時(shí)：ABS的2個電磁閥通較小電流。③當(dāng)需要對驅(qū)動輪減小制動力矩時(shí)：ABS的2個電磁閥通較大電流。④當(dāng)無需對驅(qū)動輪施加制動力矩時(shí)：各個電磁閥都不通電且ECU控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動使副節(jié)氣門保持開啟。,⑵TRC液壓制動執(zhí)行器,基本組成,2.副節(jié)氣門及其驅(qū)動機(jī)構(gòu),副節(jié)氣門及其驅(qū)動機(jī)構(gòu)——副節(jié)氣門執(zhí)行器依據(jù)ECU的信號控制副節(jié)氣門的開閉角度，從而控制進(jìn)入發(fā)動機(jī)空氣量，達(dá)到控制發(fā)動機(jī)輸出功率的目的。,副節(jié)氣門執(zhí)行器工作情況,副節(jié)氣門傳感器安裝及結(jié)構(gòu),,3.TRC系統(tǒng)控制電路及主要裝置,TRC系統(tǒng)主要裝置及其功能豐田ABS/TRC控制系統(tǒng)電路,4.TRC系統(tǒng)的工作過程,⑴正常制動過程（TRC不起作用）⑵汽車加速過程（TRC起作用）①壓力升高②壓力保持⑶壓力降低5.車輪轉(zhuǎn)速控制過程⑴一個典型的輪速控制循環(huán)⑵輪速控制運(yùn)轉(zhuǎn)條件,第四節(jié)防滑差速器,一、防滑差速器簡介1．防滑差速器——防止車輪打滑的差速器，可自動控制汽車驅(qū)動輪打滑。2．作用——汽車在好路上行駛時(shí)具有正常的差速作用。但在壞路上行駛時(shí)，差速作用被鎖止，充分利用不滑轉(zhuǎn)車輪同地面間的附著力，產(chǎn)生足夠的牽引力。,3．類型強(qiáng)制鎖止式——通過電控或氣控鎖止機(jī)構(gòu)人為的將差速器鎖止。自動鎖止式（自鎖式）——在滑路面上自動增大鎖止系數(shù)直至完全鎖止。,二、電子控制式防滑差速器,1.V-TCS（VehicleTrakingControlSystem）——根據(jù)驅(qū)動輪的滑移量，通過電子控制裝置來控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和汽車制動力進(jìn)行工作；或按照左、右車輪的轉(zhuǎn)速差來控制轉(zhuǎn)矩，并與制動器相結(jié)合最優(yōu)分配驅(qū)動輪驅(qū)動力。2.LSD（LimitedSlipDifferential）——利用傳感器掌握各種道路情況和車輛運(yùn)動狀態(tài)，通過操縱加速踏板和制動器，采集和讀取駕駛員所要求的信息，并按駕駛員的意愿和要求最優(yōu)分配左右驅(qū)動輪驅(qū)動力。,,三、四輪驅(qū)動防滑差速器,1.基本結(jié)構(gòu),(1)中央差速器具有兩大功能：將變速器輸出動力均勻分配前后驅(qū)動軸和吸收前后驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速差。(2)差速限制機(jī)構(gòu)——當(dāng)前后車輪間發(fā)生轉(zhuǎn)速差時(shí)，按照轉(zhuǎn)速差控制油壓多板離合器的接合力，從而控制前后輪的轉(zhuǎn)矩分配。,2.工作原理,,3.控制特性：主要根據(jù)節(jié)氣門開度、車速和變速器變速信號由ECU控制并改變差動限制離合器的壓緊力。1）起步控制2）打滑控制3）通常控制,