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汽车驱动防滑转电子控制系统

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第9章汽车驱动防滑转电子控制系统

学习目标

经过本章学习,了解汽车驱动防滑转系统(ASR)的作用和实现ASR的途经,以及ASR与ABS之间的差异,掌握ASR的基本原理、特性和结构特点等。

9．1 概述

在汽车的驱动状态下, 汽车的受力如图9．1所示, 其中G是作用在汽车质心的重力, Fz1和Fz2是相应作用在车轮上的地面支承力, Fj因改变汽车运动状态(加速)而作用在质心上的惯性力, Mt和Ft则分别是发动机经传动系传到驱动轮上的驱动转矩和相应地面作用在车轮边缘的驱动力。其中只有地面的摩擦力Ft是推动汽车向前行驶的外力。

在汽车行驶的过程中, 时常会出现车轮转动而车身不动, 或者汽车的移动速度低于驱动轮轮缘速度的情况, 这时, 意味着轮胎接地点与地面之间出现了相对滑动, 这种滑动称为驱动轮的”滑转”, 以区别于汽车制动时车轮抱死而产生的车轮”滑移”。驱动车轮的滑转, 同样

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会使车轮与地面的纵向附着力下降, 从而使得驱动轮上

可获得的极限驱动力减小, 最终导致汽车的起步、加速性能和在湿滑路面上的经过性能下降。同时, 还会由于横向摩擦系数几乎完全丧失, 使驱动轮上出现横向滑动, 随之产生汽车行驶过程中的方向失控。

图9.1 汽车驱动状态的受力

驱动力控制系统(Traction Control System简称。TRC 或TRAC)又称驱动轮防滑转调节系统(Anti—Slip Regulation简称ASR), 它是继防抱死制动系统(ABS)之后, 设置在汽车上专门用来防止驱动轮起步、加速和在湿滑路面行驶时防止驱动轮滑转的电子驱动力调节系统。它能够在驱动状态下, 经过计算机帮助驾驶员实现对车轮运动方式的控制, 以便在汽车的驱动轮上获得尽可能大

的驱动力, 同时保持汽车驱动时的方向控制能力, 改进了

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燃油经济性, 减少了轮胎磨损。

与ABs相似, 驱动防滑转控制系统依然以滑动率作为控制目标, 由于后者只需对驱动轮进行控制, 故此时滑动率的表示式可写为:

式中S——驱动滑动率;

EL——驱动轮轮缘速度;

ua——汽车车身速度, 实际应用时常以非驱动轮轮缘速度代替。

当车身未动(Ua=O)而驱动车轮转动时, S=100％, 车轮处于完全滑转状态; 当UL=Ua时, S=0, 驱动车轮处于纯滚动状态。ASR系统的电子控制器能够根据各车轮上的转速传感器信号, 适时计算出各车轮的滑动率S。当S 值超过预先设定的界限值时, 电子控制器就会向ASR执行装置输出控制信号, 抑制或消除驱动车轮上的滑转。

一般, 对汽车驱动轮的滑动控制能够经过以下控制方式加以实现:

1．发动机输出功率控制

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当汽车起步、加速时, 若加速踏板踩得过猛, 时常会因驱动力超出轮胎和地面的附着极限, 出现驱动轮短时间的滑转。这时, ASR电子控制器将根据加速踏板行程大小发出控制指令, 既可经过发动机的副节气门驱动装置, 适当调节节气门开度, 也能够直接控制发动机ECU, 改变点火时刻或燃油喷射量, 经过限制发动机功率输出, 达到抑制驱动轮滑转的目的。

2．驱动轮制动控制

在单侧驱动轮打滑时, ASR电子控制器将发出控制指令, 经过制动系统的压力调节器, 对产生滑转的车轮施加制动。随着滑转车轮被制动减速, 其滑动率会逐渐下降。当滑转率降到预定范围之内以后, 电子控制单元立即发出指令, 减少或停止这种制动, 其后, 若车轮又开始滑转, 则继续下一轮的控制, 直至将驱动轮的滑动率控制在理想范围内。与此同时, 另一侧的非滑转车轮依然保持着正常的驱动力。这种作用类似于驱动桥差速器中的差速锁, 即当一侧驱动轮陷入泥坑中, 部分或完全丧失了驱动能力时, 若制动该车轮, 另一侧的驱动轮仍能够发挥

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出足够的驱动力, 以便维持汽车正常的行驶。当两侧驱动轮均出现滑转, 但滑转率不同时, 能够经过对两边驱动轮施加不同的制动力, 分别抑制它们的滑转, 从而提高汽车在湿滑路面上的起步、加速能力和行驶的方向稳定性。这种方式是防止驱动轮滑转最迅速有效的一种控制方法。可是, 出于对舒适性的考虑, 一般这种制动力不可太大。因此, 常常作为第一种方法的补充, 以保证控制效果和控制速度的统一。

3．差速锁止控制

采用由电子控制的可锁止式差速器, 可将驱动轮的差速滑动率控制在一定的范围内。

为了达到更理想的控制效果能够综合利用上述各种控制方式, 驱动防滑转的综合控制将根据发动机工况和车轮滑转的实际情况采取相应的控制措施。如在发动机输出大转矩的状态下, 车轮滑转的主要原因往往是因路面湿滑所致, 采用对滑转车轮施加制动比较有效, 而当发动机输出大功率时车轮滑转则以减小发动机输出功率的方法更有效。

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