朱明zhubob底盘电控系统教案牵引力控制系统Word格式.docx
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I——车轮滚动的圆周速度。
当汽车起步时,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,此时由于驵动轮在转动,因此车轮滚动的圆周速度yc不为o,而车身不动
即r为0,故此时的滑转率Sd‘100%,即车轮处于纯空转状态。
从图7-3中可知,此时与制动
时相同,当sd:
100%,驱动时的纵向附着系数Op最低,所以,此时所能产生的驱动力也最低。
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望
附着力而导致车轮滑转——这就是ASR的作用。
也茎
就是说,一般通过汽车防滑控制系统(ASR)将滑转率云
5d控制在10%—30%范围之内,其防滑效果较为理
想。
3.牵引力控制装置的控制方式主
汽车驱动防滑的控制方式有:
发动机输出转矩嚣
控制、驱动车轮制动控制、防滑差速锁(LSD)控制、发差
动机与驱动轮之间的转矩控制以及综合控制五种。
’
1)发动机输出扭矩控制
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转矩。
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。
延迟点火咖司S自够减少发动机转矩,但控制不好易造成熄火,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。
2)驱动轮制动控制
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。
3)防滑差速锁(LSD~LimitedSllpDifferential)控制
为了让ABS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ABS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。
4)控制发动机与驱动轮之间的转矩
这种控制方法包括控制传动比和离合器,它能够在很多情况下帮助驾驶员控制车轮滑转。
5)综合控制
目前,大部分牵引力控制系统都是采用双重控制方式,即发动机输出转矩控制与驱动轮制
动控制方式或发动机输出转矩控制与防滑差速锁控制方式。
4.牵引力控制装置与制动防抱死装置的比较
牵引力控制装置和制动防抱死装置都具有时汽车滑移宰的控制功能,但两者存在差异。
1)相同点
(1)都是通过对车轮的精确控制以获得汽车操纵稳定性;
(2)共用相同的车轮速度传感器获得车速信号;
<
1)共用同一液压调节装置控制车轮的制动力;
(4)都是通过执行元件的快速动作以实现控制。
2)不同点
(1)装备牵引力控制装置的汽车一定装备有制动防抱死装置,反之则不一定;
(2)制动防抱死装置是单一控制方式,牵引力控制装置采用双重控制方式;
(3)制动防抱死控制四个轮,牵引力控制只控制驱动轮;
(4)制动防抱死装置控制车轮抱死拖滑,牵引力控制装置控制驱动轮原地滑转;
(5)牵引力控制装置是在发动机中高速、离合器接合的驱动状态下完成对驱动轮的控制,
而制动防抱死装置是在发动机怠速或离台器分离的制动状态下完成对车轮的控制;
(6)制动防抱死控制只是一个反应时间近似一定的制动控制单环系统,而牵引力控制却是
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。
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。
(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,驾驶员跺制动踏板进行制动时,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。
(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,即对两侧驱动轮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,即对两侧驱动轮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。
二、牵引力控制系统的组成及原理
牵引力控制系统主要由牵引力电子控制单元ECU、制动执行器、传感器及副节气门执行
器等组成。
图74为发动机/制动器双重控制方式的AsR/皿c系统组成,其主要装置在汽车
上的布置见图7—5所示,各组成部分功用如表7—1所示。
基本工作原理:
在汽车驱动过程中,ABS/ASR电子控制单元ECU根据各车轮转速传感器
产生的车轮转速信号,确定驱动车轮的滑转率和汽车的参考速度。
当ECU判定驱动车轮的滑
转串超过设定的限值时,就使驱动副节气门的步进电动机转动,减小副节气门的开度,此时,即
使主节气门的开度不变,发动机的进气量也会因副节气门开度的减小而减少,使发动机的输出
转矩减小,驱动车轮上的驱动力矩就会随之减小,如果驱动车轮的滑动率仍未降低到设定的控
制范围内,ECU又会控制ASR制动压力调节装置和ABS制动压力装置,对驱动车轮施加一定
制动压力,使制动力矩作用于驱动车轮,从而实现驱动防滑转的控制。
三、牵引力控制系统主要零件的结构与工作原理
从牵引力控制系统的组成中可以看出,牵引力控制系统的许多零件与制动防抱死装置是
共用的,如车轮速度传感22、液压调节系统、制动灯开关、电控单元等,这里主要介绍牵引力控
制装置所具有的零部件。
I.ASR制动液压系统
ASR制动压力调节装置与Alkq制动压力调节装置(即ABS执行gS)所组成的制动液压系
统如图7-6所示。
ASR制动压力调节装置包括制动供能装置和电磁控制阀总成,其中制动供能装置主要由
电动油泵和储压罪(蓄能92)组成,电磁阀总成有三个二位二通电磁阀(即M/C阀、ACC阀、
RSV阀)。
1.ASR制动执行系统
制动执行系统是由一个能产生液压的液压泵总成和一个能将液压传送给车轮制动分泵井
能从车轮制动分泵中释放液压的制动执行器组成。
左右后轮制动分泵中的油压由ABS执行器根据从AB$/ASR电子控制单元ECU传送的信号来分别进行控制。
1)液压泵总成
如图7-7所示,由电动油泵和储压器两部分组成,
电动油泵是一种由直流电动机和经向柱塞粟组合为一体的电动泵,电动机由设置在柱塞
泵出液口处的压力控制开关控制。
储压器为活塞式储压器,活塞上方充有氮
气。
电动泵将制动液从制动主缸贮液罐中抽出
输送到储压器内活塞下方,压缩活塞上方的氮
气,从而使储压器内制动液压力升高。
2)制动执行9D
如图7-8所示,制动执行器由储压器切断电
磁阀ACC、制动总泵切断电磁阀M/C、储液罐切
断电磁阀ltSV和压力开关或压力传感器四部分
组成。
制动执行系统主要部件及其功能见表7-2
所示。
3.副节气门执行器
副节气门执行器安装在节气门壳体上,如图
7-9所示。
它的功用是接受ASR电子控制单元发出的
信号来控制副节气门的开闭角度,控制进入发动
机的空气量,从而控制发动机的输出转矩。
副节
气门执行器的结构如图7—10所示,是由永磁体、
电磁线圈、转予轴和驱动小齿轮等组成。
它是一种由ABS/ASR电子控制单元ECU发出信号
来控制的步进电动机。
在转子轴的末端安装一个小齿轮,它能带动安装在副节气门轴末端的
扇齿旋转,以此来控制副节气门的开闭。
副节气门工作情况如图7—11所示。
图7—lla)所示即
为ASR系统处于不运转状态,此时副节气门完全打开;
图7-lib)所示系统处于半运转状态,副
节气门打开50%;
图7—llc)所示为系统处于全运转状态,副节气门完全关闭。
四、牵引力控制系统工作过程
牵引力控制系统的工作过程参见图7-12所示。
l。
正常制动过程(ASR不起作用)
正常制动时,ASR制动执行2S的所有电磁
阀都断开。
在这种情况下踩下制动踏板时,制
动总泵中产生的制动液压通过制动总泵切断
电磁阀以及ABS执行器中的三位电磁阀对车
轮制动分泵起作用。
当放松制动踏板时制动
液从车轮制动分泵中流回制动总泵。
以上过
程可用表7-3加以说明。
2.汽车加速过程(ASR起作用)
如果汽车驱动轮在加速过程中滑转,ABS/ASR电子控制单元ECU就控制发动机输出转矩
以及对驱动轮进行制动,以避免发生滑转的情况。
左右侧驱动轮制动器中的液压被分别控制为三种状态:
压力升高、压力保持和压力降
低。
1)压力升高状态
当踩下加速踏板而驱动轮开始滑转时,ASR执行器中的所有电磁阀都在电子控制单元传
来的信号控制下全部接通。
同时,ABS执行器的三位电磁阀的开关也被置于“压力升高”状态。
┌─────────┬─────┬──────┐
│部件名称│电磁阎│阀门状态│
├─────────┼─────┼──────┤
│制动总泵切断电磁阀│断开││
│储压1e切断电磁阀│断开│关│
│储液罐切断电磁阀│断开│关│
└─────────┴─────┴──────┘、
在这种状态下,制动总泵切断电磁阀被接通(关状态),储压器切断电磁阀也被接通(开状态)。
这就使得储压器中被加压的制动液通过储压器切断电磁阀和ABS执行器的三位电磁阀,对车
轮制动分泵产生作用。
当压力开关检测到储压22中压力下降(不管ASR系统运转与否)时,
ECU就控制并打开ASR泵来升高压力。
以上过程可用表7-4说明。
2)压力保持状态
当驱动轮制动分泵中的液压升高或降低到规定值时,系统就将进入“压力保持”状态。
这
种状态的变换是由ABS执行器的三位电磁阀开关来完成的。
这样就防止了储压22中的压力
逸出,保持了车轮制动分泵中的液压。
以上过程可用表7-5说明。
3)压力降低状态
当需要降低驱动轮制动分泵中的液压时,
ABS/ASR电子控制单元ECU就将ABS执行器
的三位电磁阀开关置于“压力降低”状态。
就使车轮制动分泵中的液压通过ABS执行器
的三位电磁阀和储液罐切断电磁阀流回制动
总泵的储液罐中。
其结果是制动液压降低,同
时ABS执行器的泵电机处在不运转状态。
以
上过程可用表7-6说明。
3.车轮转速(轮速)控制过程
ECU不断地从四个轮速传感器接收到信号并不断地计算每个车轮的速度,同时根据两个
前轮速度估算出汽车的行驶速度,然后设置目标控制速度值。
如果在湿滑的路面上突然踩下加速踏板而驱动轮开始滑转,那么驱动轮的转动速度就会
超过目标控制速度,于是ECU就向副节气门执行器传送关闭副节气门的信号,同时它也向
ASR制动执行罪传送信号,使之给驱动轮制动分泵提供高压的制动液。
ABS执行器的三位电
磁阀通过开关转换控制驱动轮制动分泵压力,从而防止车轮滑转。
在起步或突然加速过程中,如果驱动轮滑转,那么它们的速度将与前轮的速度不一致,
ARS/ASR电子控制单元检测到这种情况后就使ASR系统工作。
如图7、13所示为车轮转速的
控制循环。
当驾驶员踩下加速踏板,主节气门迅速打开。
驱动轮迅速加速,轮速提高,当超过目标控
制速度后,ABS/ASR电子控制单元关闭副节气门,这样就减少发动机进气量,从而降低发动机
输出转矩。
同时ABS/ASR电子控制单元接通ASR制动执行器电磁阀,井将ABS执行器开关
置于“压力升高”状态,于是存储在ASR储压器中的制动液压力就升高,加上产生于ASR泵的
制动液压力,它们向制动分泵提供充足的液压来实现制动。
当制动装置开始运转时,驱动轮加
速度就会减小,ABS/ASR电子控制单元将ABS执行器的三位电磁阀开关置于“压力保持”状
┌──────────┬────┬─────┐
│部件名称│电磁阀│阀门状态│
├──────────┼────┼─────┤
│削动总泵切断电磁阀│接通│关│
│储S器切断电磁阀│接通│开│
│储藏罐切断电磁阀│接通││
└──────────┴────┴─────┘
│制动总泵切断电磁阀│接通│关│
│储压器切断电*阁│接通│开│
│储液罐切断电磁阀│接通││
│部件名称│电磁阀│阀门状态│
│制动总聂切断电磁间│接通│关│
│储压骷切断电磁阔│接通││
│储液罐切断电蹭阀│接通││
态。
如果驱动轮速度下降得太多,它就将开关置于“压力降低”状态,从而降低制动分泵中的液
压,并且恢复驱动轮速度。
通过重复以上这种循环控制,ABS/ASR电子控制单元能将车轮速度保持在目标控制速度
值附近。
五、牵引力控制装置的自诊断系统
与制动防抱死装置一样,牵引力控制装置具有故障自诊断功能,下面以丰田凌志(Lexus)
LS400型汽车为例说明牵引力控制装置的故障诊断方法。
I.故障码的读取
接通点火开关,用跨接线将故障诊断接口或故障诊断仪通信线接口的TC和E1连接起
来。
根据仪表板上牵引力控制装置故障指示灯的闪烁情况读取故障代码并记录下来。
故障码
的闪烁方式与制动防抱死系统相同。
故障码详细内容见表7-7。
凌志(如)删型车牵引力控制装置故障代码襄
故障码│故障内容│
├────┼──────────────────┤
│11│TRC制动主继电路断路│
│12│TRC割动主蛙电器电路短路│
│13│TRC节气门继电器电路短路│
│14│TgC节气门缮电器电路短路│
│15│长时间给TRC电机提供电魔(制动液渗│
││谱)│
│16│压力开关电路断路(LHD)│
││压力传感器电路短路(删)│
│17│压力开关(传感器)保持关状态│
│18│TRC泵电机开关运转次数e预定的ec数│
││多(糖压器的制动腋压渗祷)│
│21│制动总泵切断电磁同电路靳路或短路│
│22│储压器切断电磁阀电路断路虚短路│
│23│储压器罐切断电磁四电路断路或短路│
│24│副节气门执行器电路断路或短路│
│25│步进电机没有运行到由ECU决定的位置│
│26│ECU要求副节气门转动到全y位置,但删│
││节气门没有转动│
└────┴──────────────────┘
┌────┬───────────────────┐
│故障码│故障内容│
├────┼───────────────────┤
│27│当停止给步进电机提供电流时,副节气门│
││没有转到全开位置│
│44│在TRC控胡过程中,投有给ECU提供转│
││速信号│
│45│当怠遵开关打开时,主节气门开度传感ae│
││的信号为1,v或更高│
││当虐遵开关关闭时,主节气门开度传感器│
│46│的信号为4,3Y或更高,或主节气门开度传│
││感器的佰号为o.2v或更低│
│47│当怠遭开关打开时.副节气门开度传痞器│
││的信号为1.45V或更高│
││当患薄开关关闭时,副节气门开度传感器│
│48│的信号为43v或更高,或副节气门的开度│
││传艚器的信号为o2V或更低│
│49│发动机通信电路断路或短路│
│51│发动机控Oj装置出现故障│
│52│制动罐水平面警示灯打开│
│54│TRC秉电机继电器电路断路│
│55│TRC粟电机蛙电g0电路短路│
│56│TRC毒电机镇死│
│始终亮│ECU①现故障│
│││
└────┴───────────────────┘
2.故障码的清除
维修工作结束前,在保持跨接线与诊断接口或故障诊断仪通信线接口的兀和E1相连接
的情况下,接通点火开关,在30内连续踩制动踏板8次以上,即可清除电控单元中的故障码,
最后关闭点火开关取下跨接线。
第二节电子悬架控制系统
汽车悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称,一般悬架机构由弹性元件(如钢板弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等)、减振6S和导向机构三
部分组成。
在许多轿车或客车的悬架中设有横向稳定养,它的主要作用:
(1)缓和冲击、吸收来自车轮的振动能量,保证汽车行驶平顺性,使乘坐舒适。
(2)传递车轮与地面的驱动力和制动力到车架或车身骨架上。
门)确保操纵隆和稳定性。
汽车在转弯时承受来自车身的侧倾力,并在汽车加速与制动时
抑制车身的俯仰和点头。
目前,汽车悬架系统通常分为传统被动式、半主动式、主动式三类。
一般的汽车绝大多数装有弹簧和减振器的机械式悬架,这种常规悬架系统内无能源供给
装置,其弹性和阻尼参数不会随外部状态而变化,因而称这种悬架为被动悬架。
半主动悬架可视为由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统。
它不能随外界的输入进
行最忧控制和调节、但可以根据路面激励和车身的响应,对悬架阻尼参数进行自适应控制。
半
主动悬架只考虑悬架阻尼特性。
主动悬架是一种具有作功能力的悬架,在悬架系统中附加丁一个可控制作用力的装置。
主动式悬架可根据汽车载荷、路面状况、行驶速度、起动、制动、转向等行驶条件的变化,自动调
整悬架的刚度、阻尼以及车身高度等控制参数。
主动悬架根据驱动机构和介质的不同,分为由
电磁阀驱动的油气主动式悬架和由步进电机驱动的空气主动式悬架。
随着中/于教术的发展,在汽车悬架中采用了电子控制技术,大大地改善了汽车乘坐的舒适性。
二、电子控制悬架的组成及工作原理
电子控制悬架系统主要由弹性元件(空气弹簧或油气弹簧)、变阻尼减振器、传感器与开
关、电子控制单元Ecu、悬架控制执行器等组成。
传感器与开关主要包括:
车速传感器、节气门
位置传感器、车高传感器、转向角传感器、加速度传感器及控制模式开关等。
图7—14为丰田公
司电子
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