[工学]驱动防滑控制系统

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0702-驱动防滑控制系统
授 课: 周 淑 文 部 门: 车辆工程研究所
本章学习目标
0702-驱动防滑控制系统
掌握驱动防滑控制系统的基本原理; 掌握驱动防滑控制系统的基本组成以及各部
件的结构和功能; 掌握驱动防滑控制系统与制动防抱死系统的
异同。
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概述
0702-驱动防滑控制系统
汽车驱动防滑控制系统亦称ASR,即Acceleration Slip Regulation或Anti-Slip Regulation的英文缩写。ASR的 基本功能是防止汽车在加速过程中打滑,特别是防止汽车 在非对称路面或在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。ASR驱动防滑系统也叫牵引力控制系统 TCS (Traction Control System )、TRC (Traction
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ASR与ABS的不同点(续)
在ABS控制期间,汽车传动系的振动较小,因而对ABS 控制产生的影响也较小,而在ASR控制期间,很容易使传 动系统产生较大的振动,即对ASR控制产生的影响较大; 在ABS控制期间,各车轮之间的相互影响不大,而在ASR控 制期间,由于差速器的作用会使驱动车轮之间产生较大的 相互影响;ABS只是一个反应时间近似一定的制动控制单 环系统,而ASR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。
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驱动防滑系统组成
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ASR与ABS的相同点
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ABS和ASR都是通过控制作用于被控制车轮的力矩,而 将车轮的滑动率控制在设定的理想范围之内,以提高车轮 附着力的利用率,从而缩短汽车的制动距离或提高汽车的 加速性能,改善汽车行驶的方向稳定性和转向操纵能力。
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ASR共同点(续2)
0702-驱动防滑控制系统
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,·即对两后制动轮缸的制动压 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,即对两后制动轮缸的制动压力进行一同调节。
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滑转率的控制范围(续)
较为理想的滑转率
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驱动防滑的控制
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为了避免上述起步车轮空转打滑的现象,有经验的驾驶 员都会尽量使发动机保持低速运转并缓缓松开离合器踏板, 以免作用于驱动轮上的驱动力过大。这就是说:造成车轮 空转打滑(即滑转)的原因是作用于车轮的驱动力(扭矩)大 于驱动轮与路面的附着力。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 面的附着力而导致车轮滑转——这就是ASR的作用。也就是 说,一般通过汽车防滑控制系统(ASR)将滑转率Sd控制在10 %~30%范围之内,其防滑效果较为理想。
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ASR共同点
0702-驱动防滑控制系统
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。
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。
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滑移与滑转
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所谓的汽车打“滑”,有两种情况,一是汽车制动 时车轮的滑移,二是汽车驱动时车轮的滑转。ABS是防 止制动时车轮抱死而滑移;ASR(TCS)则是防止驱动车 轮原地不动而不停地滑转。
Regulation Control )
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概述(续)
0702-驱动防滑控制系统
从控制车轮和路面的滑移率来看,ASR和ABS系统是采用 了相同的技术,但两者所控制的车轮滑移方向是相反的。 可见ASR系统与ABS系统密切相关,常将它们结合在一起使 用,构成行驶安全系统。这样,它们可共用许多电子元件 和可用共同的系统部件来控制车轮的运动。电子控制及保 护装置都被装在同一个壳体内。
观看录像
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0702-驱动防滑控制系统
后轮驱动差速器工作原理(视频)
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前轮驱动差速器作用和原理(视频)
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控制发动机与驱动轮之间的扭矩
这种控制方法包括控制传动比和离合器,它能在很多情 况下帮助驾驶员控制车轮滑转。
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综合控制法
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ASR的控制作用(续)
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另外,ASR一工作,仪表盘上的指示灯或蜂鸣器就有显 示,能够提醒驾驶员注意,正在易滑路面上行驶,驾驶员 可及早采取措施,防患于未然,下图示出了在均匀的结冰 路上、压实的雪路和深雪路面上使用ASR与不用ASR装置的 驱动力的比较,下图是在左右轮附着系数φ不同的路面上, 使用ASR和不用ASR装置的汽车加速性比较的结果,在易滑 路面上两者有明显的差别,不装ASR的汽车几乎无法行驶。
当然柴油机只控制喷射量就可得到理想的反应速度。
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驱动轮制动控制方式
0702-驱动防滑控制系统
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。 普遍认为今后发展的主流是成本较低的ABS/ASR整体结构。
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驱动轮制动控制方式(续)
如果车辆已有一个液压系统,而且可接入ASR,那么滑 阀结构的安装成本就会降低。对于小功率前轮驱动汽车, 除了液压制动外,还可考虑采用电制动。
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防滑差速锁
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防滑差速锁(LSD-Limited-Slip-Differential) 控制 为了让ASR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ASR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。
ABS和ASR都要求系统具有快速反应能力,以适应车轮 附着力的变化;都要求控制偏差尽可能达到最小,以免引 起汽车及传动系统的振动;都要求尽量减少调节过程中的 能量消耗。
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ASR与ABS的不同点
0702-驱动防滑控制系统
ABS与ASR在以下几个方面又是不同的,ABS对驱 动和非驱动车轮都可进行控制,而ASR则只对驱动车 轮进行控制;在ABS控制期间,离合器通常都处于分 离状态,发动机也处于怠速运转,而在ASR控制期间, 离合器则处于接合状态,发动机的惯性会对ASR控制 产生较大的影响;
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驱动防滑控制的种类
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汽车驱动防滑的控制方式有:发动机扭矩 控制,驱动车轮制动控制、防滑差速锁(LSD) 控制、发动机与驱动轮之间的扭矩控制以及 综合控制五种:
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发动机扭矩方式
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汽油机可根据燃料喷射量、点火时间、节气门开度来调 整发动机输出扭矩。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。延迟点火时间能够减少发动机扭 矩,但控制不好易造成失火,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。
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滑移与滑转(续3)
0702-驱动防滑控制系统
滑移率、滑 转率与附着 系数的关系
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滑移与滑转(续4)
0702-驱动防滑控制系统
由图可以看出: ①附着系数随路面的不同而呈大幅度的变化; ②在各种路面上,附着系数均随滑移率及滑转率的变化而变 化; ③在各种路面上,当滑移率为20%左右时附着系数达到峰值; 同样当滑转率为20%左右时附着系数也达到峰值; ④上述趋势,无论制动还是驱动时都几乎完全一样。 当然,图中所示仅仅是总的趋势,因为即使在同一路面上, 还要受路面的具体状况、轮胎的种类、气压和磨损程度、车速、 车轮载荷及大气温度、轮胎的侧偏角等多种因素的影响。
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0702-驱动防滑控制系统
ASR的控制作用(续2)
采用冬季轮胎、不同路面驱动力比较 20
0702-驱动防滑控制系统
ASR的控制作用(续3)
采用夏季和冬季轮胎、不同路面汽车加速性的比较 21
滑转率的控制范围
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当汽车起步时,如果挂上一挡,离合器接合,尽管驱动 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,此时由于驱动轮在转动, 因此车轮滚动的圆周速度Vw不为0,而车身不动即V为0, 故此时的滑转率Sd:100%,即车轮处于纯空转状态。从 图中可知,此时与制动时相同,当Sd=100%时,驱动时的 纵向附着系数φd最低,所以,此时所能产生的驱动力也 最低。
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ASR共同点(续)
0702-驱动防滑控制系统
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,驾驶员踩下制动 踩板进行制动时,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。
如果用Sb表示制动时的滑移,用Sd表示驱动时的滑 转,那么可以用下面两个式子表述制动和驱动时的滑 移率Sb和滑转率Sd。
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滑移与滑转(续)
0702-驱动防滑控制系统
Sb

V
Vw V
100%
Sd

Vw V Vw
百度文库
100 %
式中 V-实际车速 Vw-车轮滚动的圆周速度
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滑移与滑转(续2)
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附着系数
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ASR的控制作用
0702-驱动防滑控制系统
汽车在结冰路面上急加速或超车时,ASR的控制效果是 很明显的。比如开始超车时,要一面转动方向盘一面增大 油门,经过一段不稳定的状态(由操纵方向盘引起的)后, 追上前面的车辆,然后再加速,并返回原来的行车道。在 超车过程中如果没有ASR就会因为车轮空转而失去方向的 稳定性,因驱动力不足也会导致超车距离加长。在同样的 路面上,如果是装有ASR的汽车,则没有侧滑,方向控制 更加准确,能在较短的距离内超车。
从式中可以看出,当Vw(车轮滚动的圆周速度)为0时(即 车轮已经抱死),而实际车速V不为0,则汽车处于完全滑 移状态;而当实际车速V为0(即汽车原地不动),车轮滚动 的圆周速度Vw不为0时,则汽车处于完全滑转状态。
下图所示为滑移率和滑转率与纵向附着系数之间的关系, 图中的纵轴表示制动时的纵向附着系数φb和驱动时的纵向 附着系数φd。它们对汽车的制动力和驱动力起着支配性的 作用。
具有差速锁的控制称为“附差性控制”,涉及改变发动 机扭矩的控制方法称为“称定性控制”。以上两种方法的 任何综合,原则上都能提供两种方法的综合作用。
常用的汽车驱动防滑控制方式是发动机扭矩的控制和防 滑差速锁(LSD)控制两种。
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ABS/ASR系统电路图
0702-驱动防滑控制系统
ABS/ASR系 统电路图
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