课题四 汽车底盘电子控制技术

课题四 驱动防滑转驱动系统

4.1 案例 4.2 概述 4.3 ASR系统的结构和工作原理


4.4 典型的ASR系统—丰田车系ABS/TRC
4.5 实训:驱动防滑转系统的保养
4.1 案例


案例一
一场大雪过后，马路上冻了一层薄冰，一辆后轮驱动的豪华 车起步时左右摇摆，先后“抽”了旁边的车“几记耳光”之 后横着停在了一边。
4.2 概述


4. 2. 3 ABS系统与ASR系统的比较
ABS和ASR都是控制车轮和路面的滑移率，以使车轮与地面 的附着力不下降，因此两系统采用的是相同的技术，它们密 切相关，常结合在一起使用，共享许多电子组件和共同的系 统部件来控制车轮的运动，构成ABS/ASR行驶安全系统。 ABS系统与ASR系统的不同主要在于: ①ABS系统是防止制动时车轮抱死滑移，提高制动效果，确 保制动安全;ASR系统则是防止驱动车轮原地不动而不停地滑 转，提高汽车起步、加速及滑溜路面行驶时的牵引力，确保 行驶稳定性。

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4.3 ASR系统的结构和工作原理

(1)电子节气门系统的工作原理及特点

电子节气门控制系统 ( Electronic Throttle Control System, ETCS )，又称为“电子油门”。在配备电子油门的车型中， ECU控制节气门时会将油门踩下的深浅与车况综合起来进行 分析，最终计算出当前合适的节气门开度。当驾驶者起步时 猛然加速(将踏板踩到底)，ECU根据当前的车速、节气门大 小等进行分析，从燃油经济性和排放合理的角度考虑，会适 当限制节气门的打开幅度，同时控制喷油系统限制喷油嘴进 行最大化的喷油。这样做使驾驶者感觉油门踩下后明显有一 个延时车才开始发力，这就是所谓的油门迟滞。所以，油门 迟滞其实就是ECU通过限制发动机瞬时功率输出形成的，当 然这样做也带来了好处:节省燃油、保护环境。
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4.3 ASR系统的结构和工作原理

(2)电子节气门系统的基本结构

电子节气门系统在结构上，除了具有节气门体机械部件外， 主要由发动机电子节气门控制单元、信号输入装置(加速踏板 位置传感器等)和执行器(节气门控制电机)组成。如图4 -5所 示为帕萨特BS发动机电子节气门体。


案例二
大雪过后，车主开着奥迪A6还像平时一样加速、制动，但和 平时不同的是，车主感到油门不像以往那样灵敏，有时车子 还有点加不上油的感觉，偶尔地，车主还觉得前轮在不停地 自动点刹车，同时，仪表板上的黄色三角形警告灯在闪烁。
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4.1 案例


案例分析
案例一中的豪华车没有配备驱动防滑转控制系统，案例二中 的奥迪A6配备了驱动防滑转控制系统ASR，而车主在雪后驾 驶感觉到不同于平时驾驶的现象正是ASR系统起作用的表现。
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4.3 ASR系统的结构和工作原理

ASR指示灯包括ASR关闭指示灯和ASR工作指示灯(如图4-3)。 当按下"ASR OFF”按钮时，仪表板上ASR关闭指示灯会持续 点亮，如图4-4圈中所示为大众途安仪表板上的ASR关闭指示 灯。当ASR进人工作状态，即驱动轮打滑，ASR起作用时， 仪表板上ASR工作指示灯闪亮(如4. 1案例二中所述的奥迪A6 ASR)。
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4.3 ASR系统的结构和工作原理


4. 3. 2 ASR系统的结构和工作原理
驱动防滑转(ASR)系统的基本工作原理是控制单元采集加速 踏板的位置、车轮速度和方向盘转向角度等信号，通过计算 求得滑移率，并产生相应的控制电压信号，通过数据总线把 信号传送至控制单元，依据此信号，控制单元将减少节气门 开度来调整混合气流量，以降低发动机功率。同时，控制单 元也向制动压力调节器发出控制信号，强行降低驱动轮的转 速，防止其滑转而造成车子失控。由此可见，ASR系统通常 是由电子节气门系统和电控液压制动系统两个子系统构成的。 1.电子节气门系统


思考
驱动防滑转控制系统是如何起到防滑作用的?它起作用时为什 么会有车子加不上油和制动系统点刹的现象?
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4.2 概述


4. 2. 1驱动防滑系统的作用
不管多么高级的轿车，它和地面接触的都只有几十个平方厘 米大的面积，也就是4条轮胎的接地面积，如果车轮打滑或抱 死得不到控制，车子就会失控。刹车时车轮抱死会出危险， 起步时车轮打滑一样会出问题。 汽车打滑是指汽车车轮的滑转。车轮的滑转率又称滑移率。 驱动车轮的滑移率：
LSD能对差速器锁止装置进行控制，使锁止范围在 0% ～ 100% 范围变化。当驱动轮单边滑转时，控制器输出控制信 号，使差速锁和制动压力调节器动作，控制车轮的滑移率。 这时非滑转车轮还有正常的驱动力，从而提高汽车在滑溜路 面的起步、加速能力及行驶方向的稳定性。
(5)差速锁与发动机输出功率综合控制 差速锁制动控制与发动机输出功率综合控制相结合的控制系 统，可根据发动机的状况和车轮滑转的实际情况采取相应的 控制，达到最理想的控制效果。

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4.2 概述

(2)驱动轮制动控制

直接对发生空转的驱动轮加以制动，使车轮的滑转率控制在 目标值范围内，反映时间最短。这时，非滑转车轮仍有正常 的驱动力，从而提高了汽车在滑溜路面上的起步、加速的能 力及行驶方向的稳定性。普遍采用ASR与ABS组合的液压控 制系统，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。
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4.3 ASR系统的结构和工作原理

ASR方向盘转角传感器与电动助力转向系统共享，配合轮速 传感器使用，以判断车子在转弯时，驱动轮是否打滑。其工 作原理见后续章节，在此不再赘述。ASR控制开关给驾驶员 提供是否启用驱动防滑转功能的人为干预权利。由于驱动防 滑转系统采用了降低发动机输出功率的方式，因此会让驾驶 员感觉油门反应迟缓、提速慢，因此，有些经验丰富的老司 机可以通过按下此开关，使汽车退出ASR系统的控制，而采 用2挡起步，慢抬离合缓加油，轻打方向、利用挡位及发动机 制动等技术来达到使驱动轮不打滑的效果。如图4-3所示为大 众途安车安装于变速器挂挡杆前的ASR控制开关。

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4.3 ASR系统的结构和工作原理

②电子节气门能根据汽车的不同工况相应地作出精确调整， 特别是在冷启动、低负荷和怠速工况下更是如此，实现各动 力源之间的能量分配管理，保证车辆最佳的动力性、燃油经 济性和排放控制。 ③电子节气门能有效防止驾驶员的误操作，减少行车安全隐 患。 ④电子节气门响应速度稍慢。 拉索式油门的特点是系统简单，控制直接，响应快速，油门 踏板与节气门开度是1: 1的;而电子油门的特点是油门踏板只 表征驾驶者的操作意向，而最终的节气门控制权交给了ECU， 经过ECU换算后再将信号传递给节气门步进电机，因此响应 速度稍稍滞后。

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4.2 概述

4. 2. 2驱动防滑转电子控制系统主要控制 方式
(1)发动机输出功率控制 在汽车起步、加速时，合理地控制发动机的输出转矩，以抑 制驱动轮滑转，获得最大驱动力。发动机输出转矩的控制手 段主要有调节燃油喷射量、调整点火时间(延迟点火)及调整 进气量三种，从加速圆滑和减少污染的角度看，调整进气量 最好。
1)加速踏板位置传感器 加速踏板位置传感器由两个无触点线性电位器传感器组成， 在同一基准电压下工作，基准电压由ECU提供(一般为5 V)。

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4.3 ASR系统的结构和工作原理

随着加速踏板位置的改变，电位器阻值也发生线性的变化， 由此产生反应加速踏板下踏量大小和变化速率的电压信号输 入ECU。 如图4-6所示为帕萨特BS 1. 8T发动机所用的加速踏板位置传 感器，它由踏板机构、滑动片和两个踏板位置传感器组成。 如果一个传感器信号失真或中断，而另一个传感器处于怠速 位置，则发动机进入怠速工况;如果另一个传感器是负荷工况， 则发动机转速上升缓慢。若两个传感器同时出现故障，则发 动机高怠速(1 500 r/m)运转，此时踩加速踏板无反应。EPC 灯亮(EPC为大众车的发动机电子稳定系统)。

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4.2 概述

汽车驱动防滑控制(Anti Slip Reguliation, ASR)，是利用控制 器控制车轮与路面的滑移率，防止汽车在启动、加速过程中 打滑，特别是防止汽车在非对称路面或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。也有些汽车称其为牵引 力控制系统TCS或循迹防滑控制系统TRC。该系统主要应用 于大马力的汽车上。

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4.2 概述

(6)对发动机与驱动轮之间的转矩进行控制这种控制方法多是 通过控制变速器的换挡特性、改变传动比来实现的。其中， (4) 、(5)、(6)三种方式应用较少，方式(3)结合了(1)与(2)两种 控制方式应用较多，因此本章主要介绍第三种方式的ASR系 统。
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②在各种路面上，d = 20% 左右时，附着系数达到峰值。 ③上述趋势无论制动还是驱动几乎一样。 汽车的制动力或牵引力大于轮胎的抓地力(即轮胎与路面附着 力)时，车轮就容易抱死或打滑。前轮抱死或打滑，车子容易 失去方向操控性，后轮抱死或打滑，车子容易甩尾。因此， 就有了制动防抱死控制系统和驱动防滑控制系统。

Sc

vc v 100% vc
式中，vc 是车轮圆周速度; v 是车身瞬时速度。
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4.2 概述

滑转率与纵向附着系数的关系由图4-1可以看出。

①附着系数随路面的不同而呈大幅度的变化。干沥青路面的 附着系数最高，轮胎的抓地力最好，雪地路面的附着系数最 低，轮胎的抓地力最差。
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4.3 ASR系统的结构和工作原理

然而电子油门也并不就是用来限制发动机功率输出的，当汽 车跑起来以后，假如你快速踩下、松开油门踏板1 /3深度，你 可以感觉到汽车明显地加油、收油，其效果几乎相当于完全 踩下、松开油门的情况，这正是ECU根据当前车况协助驾驶 者快速提速、减速的效果。所以，电子油门在行驶中ECU会 根据车况帮助驾驶者达到期望的加速、减速操作，使驾驶者 操作油门踏板更轻松。由此可见，电子节气门与采用刚性连 接的传统拉索式节气门的区别: ①电子节气门用柔性连接(导线连接)的方式取代了传统的机 械连接，通过电控单元控制，快速、精确地定位节气门开度。



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4.3 ASR系统的结构和工作原理


4. 3. 1 ASR系统的基本组成
ASR系统的基本组成如图4-2所示。 ASR电子控制装置和制动压力调节装置既可以是独立的，也 可与ABS共享，但为了节省空间和遵从配件最少化原则，通 常采用与ABS共享的方式。 ASR采用电控油门装置。在装有ASR的车上，从油门踏板到 汽油机节气门(柴油机喷油泵操纵杆)之间的机械连接被电控 油门装置所取代。油门踏板位置传感器和节气门位置传感器 与发动机电控系统共享。 ASR车轮轮速传感器与ABS共享，以确定驱动车轮是否滑转。 若驱动轮轮速大于从动轮轮速，则说明驱动轮打滑。
(3)同时控制发动机输出功率和驱动轮制动力 控制信号同时启动ASR制动压力调节器和辅助节气门调节器， 在对驱动车轮施加制动力的同时减小发动机的输出功率，以 达到理想的控制效果。

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4.2 概述

(4)防滑差速锁(Limited-Slip-Differential，LSD控制


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4.2 概述

② ABS系统对所有车轮起作用，控制其滑移率;而ASR系统只 对驱动车轮起制动控制作用。 ③ ABS是在制动时，车轮出现抱死情况下起控制作用，在车 速很低(小于8 km/h)时不起作用;而ASR系统则是在整个行驶 过程中都工作，在车轮出现滑转时起作用，当车速很高(80～ 120 km/h)时一般不起作用。但也有车子例外，如奥迪的 ASR在所有车速下都能起作用，因为大马力的汽车即使在140 km/h的高速下猛踩油门，依然有足够的牵引力让驱动轮打滑。 ④ABS只是一个控制制动的单环系统，而ASR则是既控制制 动也要控制发动机输出的多环系统。