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第6章 汽车驱动防滑技术

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2)主、副节气门位置传感器
节气门位置传感器一般有开关型和线性式两种,以雷克萨斯LS400 轿车为例,它属于线性式节气门位置传感器,安装位置在节气门 轴的一侧。 传感器芯部是可以转动的,它与节气门轴联动,在传感器芯部周 围设置有固定的怠速触点(IDL)、信号输出触点(VTA)、接地点 (E1)、电源接头(VCC),其内部电路实质为一滑动电阻。
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6.2 电控驱动防滑系统
1 驱动防滑系统的基本组成与工作原理 1)基本组成 驱动防滑系统(ASR)是制动防抱系统(ABS)功能的延伸。 ASR系统基本组成有车轮转速传感器、电子控制单元(ECU)、制动 压力调节器、节气门开度传感器(TPS)等,最佳点火提前角的控制 是通过发动机电子控制单元对点火系统的控制来实现。因此ASR系 统并非独立,它的工作过程往往与ABS系统及发动机电子控制系统 交织在一起。ASR都有自己的警告装置(故障指示灯)。
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1.电控驱动防滑系统的理论基础 驾驶员对车辆的控制其实质是控制车轮与路面之间的作用力,而 该作用力又受车轮与路面间的附着条件(即附着系数)的限制。车 辆纵向驱动力受纵向附着系数限制,而抵抗外界横向力则是受横 向附着系数限制。 在硬质路面上,车轮与路面之间的附着力就是车轮与路面之间的 摩擦力。由摩擦定律可推知,车轮与地面之间的附着力取决于车 轮的垂直载荷与附着系数。即:
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典型ABS/ASR系统的组成 1—右前车轮转速传感器2—比例阀和差压阀3—制动主缸4—ASR制动压力调节器 5—右后车轮转速传感器6—左后车轮转速传感器7—发动机/变速器电子控制单 元(ESU)8—ABS/ASR电子控制单元(ECU)9—ASR关闭指示灯10—ASR工作指示 灯11—ASR选择开关12—左前车轮转速传感器13—主节气门开度传感器;14—副 节气门开度传感器;15—副节气门驱动步进电机;16—ABS制动压力调节器
1—齿圈 2—传感头 3—制动盘 4—托架 5—轴座
车轮轮速传感器在车轮上的安装位置
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传感器主要由永磁体2、极轴5和感应线圈4组成,永磁体与极轴 相连,感应线圈套在极轴的外面,极轴头部有凿式和柱式两种。
电磁式车轮轮速传感器 1—电缆;2—永磁体;3—外壳;4—感应线圈;5—极轴;6—齿圈
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1—供油泵 2 —ABS/ASR制动压力调节器 3—三位三通电通阀 4—储能器 5—压力开关 6—回油泵 7—储液器 8—三位三通电磁阀II 9—三位三通电磁阀III 10—驱动车轮制动器1 11—驱动车轮制动器II
循环式防滑转制动压力调节器工作原理
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(2)可变容积式防滑转制动压力调节器。 可变容积式防滑转制动压力调节器中的ASR制动压力调节器与ABS 制动压力调节器分开。
第6章 汽车防滑和制动力分配技术 6.1 概述 6.2 电控驱动防滑系统
1 驱动防滑系统的基本组成与工作原理 2 驱动防滑系统的传感器
6.3 防滑差速器 6.3制动力分配系统简介
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6.1 概述
防滑控制系统主要包括制动防滑系统和驱动防滑系统两种。前者 的功用是防止汽车在制动过程车轮被抱死滑移,使汽车的制动力 达到最大,缩短车辆的制动距离,并且能提高汽车在制动过程中 的方向稳定性和转向操纵能力,被称为制动防抱死系统(简称为 ABS);但是当汽车在驱动过程(如起步、转弯、加速等过程)中, ABS系统不能防止车轮的滑转,因此针对这个要求又出现了防止驱 动车轮发生滑转的驱动防滑系统(简写为ASR或TRC)。由于驱动防 滑系统是通过调节驱动车轮的驱动力来实现工作的,故它也常被 称为驱动力控制系统(简称为TCS)。
4 驱动防滑系统的执行机构 驱动防滑系统的执行器主要由ASR制动压力调节器和辅助节气 门执行器组成。
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1)ASR制动压力调节器调压方式 ASR制动压力调节器可以采用流通调压方式或变容调压方式进行防滑转 制动压力调节,因此,ASR制动压力调节器有循环式和可变容积式两种。
(1)循环式防滑转制动压力调节器。 循环式防滑转制动压力调节器一般与ABS制动压力调节器组合成一 个整体,它主要由供能装置和电磁阀组成,供能装置包括电动泵 、储能器和储液室,如图6.13所示。 当ASR系统不工作时,电磁阀I将制动主缸与电磁阀II和III相通: 当ASR系统工作时,分为对两驱动车轮一同控制和分别控制两种情 况。
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ASR制动液压系统
1—ASR电磁阀总成; 2—单向阀;3—压力开关; 4—蓄能器; 5—制动供能装置;6—电 动泵;7—电动机; 8—电磁阀I; 9—单向阀; 10—ABS制动压力调节器; 11—左后驱动 车轮;12—电磁阀IV; 13—电磁阀II; 14—回液泵;15—储液器;16—电磁阀III;17— 电磁阀V;18—右后驱动车轮
F G
式中,Fδ 为车轮与地面之间的附着力(N),G为车轮与地面之间的垂 直载荷(N),φ 为车轮与地面之间的附着系数。
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(1)车轮滑动率对附着系数的影响 在汽车的整个行驶过程中,在汽车的纵向行驶方向上,车轮 相对于地面的运动形式可以分为以下三种,即纯滑动、纯滚动和 边滚边滑。 下面引入一个表征车轮滑转时滑动部分所占比例的概念—— 滑动率。汽车在驱动过程中滑动率由以下式子进行确定:
1—ABS制动压力调节器 2 —ASR制动压力调节器 3—调压缸 4—三位三通电磁阀 5—储能器 6—压力开关 7—驱动车轮制动器
可变容积式防滑转制动压力调节器工作原理
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2)辅助节气门执行器
具有ASR系统的汽车发动机一般有主节气门和辅助节气门,主节气 门与加速踏板相连,由驾驶员控制;辅助节气门由执行器控制。
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ASR系统的特点:
ASR系统是否进入工作状态可以由驾驶员通过操纵ASR选择开关进 行控制。 当ASR系统处于关闭状态时,副节气门就会自动处于打开状态; ASR系统的制动压力调节器也不会影响车辆制动系统的正常工作。 当ASR系统处于工作状态时,若需要驾驶员踏下制动踏板,ASR系 统就会自动退出工作状态,而不会影响车辆的正常制动过程。 ASR系统的工作是有速度条件的,当车速超过某一值(一般为 120km/h或80km/h)后,ASR系统就会自动退出了作状态。 ASR系统在其工作范围内具有不同的优先选择性。 ASR系统具有故障自诊断功能,当ASR系统发生故障时,它将会自 动关闭,同时向驾驶员发出警告信号。
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电磁式车轮转速传感器 主要优点:结构简单,制造成本低。 主要缺点:输出电压信号的幅值随转速的变化会发生变化,一般在 规定的转速下,输出信号的幅值范围为1-15V。当车速过慢,车轮转 速过低时,其输出的信号会低于1V,太低的信号电压将导致电子控 制单元无法检测;当车速过高,车轮转速过快时,传感器频率的响 应跟不上,容易产生误信号(信号失真);还有就是抗电磁波的干扰 能力差,尤其是在其输出电压信号幅值较小时。 目前国内外防滑控制系统的控制速度范围一般为5-160km/h,以 后的控制范围要求达到8-240km/h甚至更大,很显然,电磁式车轮转 速传感器就很难适应,因此,霍尔式车轮转速传感器的应用理应越 来越广泛。
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2.驱动防滑的控制方式
防滑驱动控制系统通常是通过调节发动机的输出转矩(常采用延迟 点火时间的方式)、传动系的传动比、差速器的锁紧系数等方式控 制作用于驱动轮上的驱动力矩; 或者是通过调节驱动车轮的制动轮缸(或制动气室)的制动压力来 控制作用于驱动车轮的制动力矩(如雷克萨斯LS400轿车),来实现 对驱动车轮的牵引力矩的控制,将驱动车轮的滑动率控制在最理 想的范围内。
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线性式节气门位置传感器结构和信号输出特性 VCC --电源接头点 VTA--信号输出触点 IDL--怠速触 E2—地线
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3 驱动防滑系统的电子控制单元
电子控制单元(ECU)是ASR系统的中枢,它的功用是接收传感器的 信号,并对信号进行放大、分析、运算、比较、处理,得出驱动 车轮的滑动率,再发出指令,从输出级输出,控制制动压力调节 器、点火系及副节气门电机 其一般构成如下:电控单元由输入级电路、运算电路、输出级电 路、安全保护电路等组成。
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附着系数与车轮滑动率之间的关系
各种路面最大纵向附着系数和滑动附着系数平均值
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(2)驱动防滑系统的功用 为了使汽车获得较大的纵向和横向附着力,现代汽车中有很多都 已经装备了驱动防滑系统,其功用就是使汽车能够自动地将车轮 控制在纵向和横向附着系数都比较大的滑动率范围内,一般滑动 率为15%-20%左右。 前面在讨论最大附着力时,假设了车轮垂直载荷是不变的,而在 车辆的实际运行过程中,垂直载荷不但与汽车实际装载质量及静 态分布有关外,还与汽车的行驶状态有关。 汽车上坡、下坡、转弯和加速时,前后轮的垂直载荷都会发生变 化,此外,空气的作用和路面干扰引起的车轮跳动也会使车轮的 垂直载荷发生变化。 综上所述可知,实际车轮附着力的受影响因素是很多的,它是一 个随机的变量。为了控制车轮的滑动率,就要对作用于车轮上的 力矩进行实时的自适应调节,使车轮的滑动率控制在最理想的范 围内。
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2.驱动防滑系统的传感器
驱动防滑系统中的传感器主要由车轮转速传感器和主、副节气门 位置传感器组成。目前,汽车上用的车轮转速传感器主要有两种类 型,即电磁式和霍尔式。 1 车轮转速传感器 1)电磁式车轮转速传感器 电磁式车轮转速传感器的工作原理是通过改变磁通量来产生 感应电动势,它的结构主要由传感头和齿圈两部分组成。
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