現(xiàn)代汽車安全技術(shù)-2章2主動安全(ASR驅(qū)動防滑系統(tǒng))課件

1、第2章2 汽車主動安全技術(shù) -ASR驅(qū)動防滑控制系統(tǒng) 主講：朱明高級技師、經(jīng)濟(jì)師,工程師高級技能專業(yè)教師汽車維修工高級考評員本章主要內(nèi)容汽車防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)的作用與防車輪滑轉(zhuǎn)的控制方式防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)的基本組成與特點電子控制防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)(ASR)的結(jié)構(gòu)電子控制防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)(ASR)的工作原理汽車防滑控制系統(tǒng)汽車防滑控制系統(tǒng)就是對制動防抱死系統(tǒng)和驅(qū)動防滑系統(tǒng)的統(tǒng)稱。 1.制動防抱死系統(tǒng) (Anti-lock Braking System)，簡稱 ABS。 2.驅(qū)動防滑系統(tǒng) (Acceleration Slip Regulation)，簡稱 ASR。它也 被稱為驅(qū)動力控制系統(tǒng) (Traction Control

2、System)， 簡稱 (TCS/ASR/TRC/ATC)ASR驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)2.ASR與ABS的區(qū)別（1）ABS是防止制動時車輪抱死滑移，提高制動效果，確保制動安全；ASR（TRC）則是防止驅(qū)動車輪原地不動而不停的滑轉(zhuǎn)，提高汽車起步、加速及滑溜路面行駛時的牽引力，確保行駛穩(wěn)定性。（2）ABS對所有車輪起作用，控制其滑移率；而ASR只對驅(qū)動車輪起制動控制作用。（3）ABS是在制動時，車輪出現(xiàn)抱死情況下起控制作用，在車速很低（小于8km/h）時不起作用；而ASR則是在整個行駛過程中都工作，在車輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)時起作用，當(dāng)車速很高（80120 km/h）時不起作用。ASR與ABS的區(qū)別 使汽車能夠自動

3、地將車輪控制在縱向和橫向附著系數(shù)都很大的滑動率范圍內(nèi)。 1.制動防抱死系統(tǒng)在制動過程中，通常將車輪滑移率控 制在10%20%的范圍內(nèi)； 驅(qū)動防滑系統(tǒng)在驅(qū)動過程中，通常將車輪滑移率控制在5%15%的范圍內(nèi)。 2.制動防抱死系統(tǒng) (ABS) 都是在制動過程中，通過調(diào) 節(jié)輪缸（或制動氣室）的制動壓力使作用車輪的制動力矩 受到控制，從而控制車輪的滑移率。 而防滑驅(qū)動控制系統(tǒng)(ASR) 在驅(qū)動過程中通?？梢酝?過調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動系的傳動比、差速器的鎖 緊系數(shù)等控制作用于驅(qū)動車輪的驅(qū)動力矩，以及通過調(diào)節(jié) 驅(qū)動車輪制動輪缸（或制動氣室）的制動壓力控制作用于 驅(qū)動車輪的制動力矩。實現(xiàn)對驅(qū)動車輪牽引力

4、矩的控制。ASR與ABS的異同 控制系統(tǒng)控制項目ABSASR控制總目標(biāo)控制車輪相對地面的滑動控制車輪相對地面的滑動達(dá)到效果提高制動效果和確保制動安全提高起步、加速及在滑溜路面的牽引力，確保行駛穩(wěn)定性控制對象四輪驅(qū)動輪起作用時間車速很低時不起作用車速很高時一般不起作用ASR與ABS的異同ASR-驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR-驅(qū)動防滑系統(tǒng)驅(qū)動防滑系統(tǒng)又稱牽引力控制系統(tǒng)(ASR/TCS/TRC/ATC)是汽車制動防抱死系統(tǒng)功能的自然擴(kuò)展。驅(qū)動防滑系統(tǒng) 安全意義beteiligtes主動安全性防止車輛側(cè)滑發(fā)生意外事故被動安全性在事故中減少側(cè)面碰撞發(fā)生幾率驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR-驅(qū)動防滑系統(tǒng)1.ASR也叫牽引力控制系

5、統(tǒng)，其全稱是Acceleration Slip Regulation，即驅(qū)動防滑系統(tǒng)， 目的：就是要防止車輛尤其是大馬力車子，在起步、再加速時驅(qū)動輪打滑現(xiàn)象，以維持車輛行駛方向的穩(wěn)定性。通常多在大眾等德系車型上看到這個縮寫。 ASR驅(qū)動防滑系統(tǒng)又稱牽引力控制系統(tǒng)(ASR/TCS/TRC/ATC)如果和ABS相互配合使用，將進(jìn)一步增強汽車的安全性能。ASR和ABS可共用車軸上的輪速傳感器，并與行車電腦連接，不斷監(jiān)視各輪轉(zhuǎn)速，當(dāng)在低速發(fā)現(xiàn)打滑時，TCS會立刻通知ABS動作來減低此車輪的打滑。若在高速發(fā)現(xiàn)打滑時， ASR立即向行車電腦發(fā)出指令，指揮發(fā)動機(jī)降速或變速器降擋，使打滑車輪不再打滑，防止車輛

6、失控甩尾。 ASR-驅(qū)動防滑系統(tǒng) 作用：ASR可以通過減少節(jié)氣門開度來降低發(fā)動機(jī)功率或者由制動器控制車輪打滑來達(dá)到對汽車牽引力的控制。裝有ASR的車上，從油門踏板到汽油機(jī)節(jié)氣門（柴油機(jī)噴油泵操縱桿）之間的機(jī)械連接被電控油門裝置所代替，當(dāng)傳感器將油門踏板的位置及輪速信號傳送至控制單元時，控制單元就會產(chǎn)生控制電壓信號，伺服電機(jī)依此信號重新調(diào)整節(jié)氣門的位置（或者柴油機(jī)操縱桿的位置），然后將該位置信號反饋至控制單元，以便及時調(diào)整制動器。 當(dāng)汽車行駛在易滑的路面上時，沒有ASR的汽車加速時驅(qū)動輪容易打滑，如果是后驅(qū)動輪打滑，車輛容易甩尾，如果是前驅(qū)動打滑，車輛方向容易失控。有ASR時，汽車在加速時就不會

7、有或能夠減輕這種現(xiàn)象。在轉(zhuǎn)彎時，如果發(fā)生驅(qū)動輪打滑會導(dǎo)致整個車輛向一側(cè)偏移，當(dāng)有ASR時就會使車輛沿著正確的路線轉(zhuǎn)向。 ASR-驅(qū)動防滑系統(tǒng)2.1 驅(qū)動力與附著力汽車行駛時必須滿足如下的驅(qū)動條件和附著條件：(附著力)驅(qū)動力阻力1車輪滑轉(zhuǎn)率與地面附著系數(shù)汽車打滑是指汽車車輪的滑轉(zhuǎn)，車輪的滑轉(zhuǎn)率又稱滑移率。車輪滑轉(zhuǎn)率Sz的定義如下：式中Vq驅(qū)動輪輪緣速度； V汽車車身速度，實際應(yīng)用時常以非驅(qū)動輪輪緣速度(r0)代替。 當(dāng)車身未動(V=0)而驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動時，Sz=100，車輪處于完全滑轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)車身速度與驅(qū)動輪輪緣速度相等(V=Vq)時，Sz =0，驅(qū)動車輪處于純滾動狀態(tài)。 在各種路面上，地面的附著

8、系數(shù)均隨滑轉(zhuǎn)率的變化而改變。試驗研究表明車輪滑轉(zhuǎn)率Sz在10%30%時，縱向附著系數(shù)達(dá)到最大，橫向附著系數(shù)也較大。因此，滑轉(zhuǎn)率是汽車防滑轉(zhuǎn)電子控制系統(tǒng)的重要控制參數(shù)。ASR驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)滑移率與縱向附著系數(shù)的關(guān)系如圖2-48所示。通過試驗發(fā)現(xiàn)，在硬實路面上，彈性車輪與路面間的附著系數(shù)和滑動率 S 存在如下圖所示的關(guān)系。（一）車輪滑動率對附著系數(shù)的影響 車輪相對于路面的滑動可分為滑移和滑轉(zhuǎn)兩種形式，引入車輪滑動率的概念可以表征車輪運動中滑動成分所占的比例。1. 汽車在制動過程中，車輪可能相對于路面發(fā)生滑移，滑移成分在車輪縱向運動中所占的比例可以由負(fù)滑動率表征。負(fù)滑動率：SB =(r-v) /

9、v 100% -100% SB 0，車輪滑移所占成分越多， SB 越大。2. 汽車在驅(qū)動過程中，驅(qū)動車輪可能相對于路面發(fā)生滑轉(zhuǎn)，滑轉(zhuǎn)成分在汽車縱向運動中所占的比例可由正滑動率表征。正滑動率：SA=(r-v) / r100% 0 SA 100%，車輪滑轉(zhuǎn)比例越大， SA 越大?；D(zhuǎn)率對附著系數(shù)的影響縱向附著系數(shù)大，可以產(chǎn)生較大的驅(qū)動力；橫向附著系數(shù)大，可以產(chǎn)生較大的側(cè)向力，保證汽車驅(qū)動時的方向穩(wěn)定性。 附著系數(shù)S=20%左右時附著系數(shù)最大0縱向附著系數(shù)橫向附著系數(shù)100滑移率S（%）SA在10-20%左右時，汽車的橫向附著系數(shù)和縱向附著系數(shù)都比較大。ASR防滑轉(zhuǎn)電子控制系統(tǒng)的控制方式p38汽車防

10、滑轉(zhuǎn)電子控制系統(tǒng)常用的控制方式有：1.發(fā)動機(jī)輸出功率控制2.驅(qū)動輪制動控制3.同時控制發(fā)動機(jī)輸出功率和驅(qū)動輪制動力4.防滑差速鎖（LSD：Limited-Slip-Differential）控制5.差速鎖與發(fā)動機(jī)輸出功率綜合控制：ASR的控制方式1 1對發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制在汽車起步、加速時，ASR控制器輸出控制信號，控制發(fā)動機(jī)輸出功率，以抑制驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)。常用方法有： （1）調(diào)節(jié)燃油量，如減少或中斷供油；（2）調(diào)整點火時間，如減少點火提前角或停止點火；（3）調(diào)整進(jìn)氣量，如調(diào)整節(jié)氣門的開度和輔助空氣裝置。對發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制4.1.1發(fā)動機(jī)控制中的節(jié)氣門控制主節(jié)氣門由駕駛員的節(jié)氣門踏板搬來

11、控制；輔節(jié)氣門由步進(jìn)電機(jī)控制，步進(jìn)電機(jī)每步是0.3，輔助節(jié)氣門從全開到全閉的響應(yīng)時間小于200ms。結(jié)構(gòu)如圖：ASR的控制方式22對驅(qū)動輪進(jìn)行控制直接對發(fā)生空轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪加以制動，反映時間最短。普遍采用ASR與ABS組合的液壓控制系統(tǒng)，在ABS系統(tǒng)中增加電磁閥和調(diào)節(jié)器，從而增加了驅(qū)動控制功能。 1.通過對發(fā)生滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪直接施加制動（增加車輪制動分泵的壓力），歷時時間短，可迅速有效地防止驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)。 2.但為了制動過程平衡，出于舒適性考慮，其制動力應(yīng)緩慢升高。 3.該控制方式一般都作為調(diào)整進(jìn)氣量（控制節(jié)氣門開度）、改變發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩方式的補充。為防止制動過熱，這種方法只能在低速行駛時短時間（12

12、s）使用 1,對于附著路面兩個驅(qū)動輪都打滑的情況，直接實施制動一般可以使驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速到最佳滑轉(zhuǎn)率內(nèi)。2,在分離路面上行駛的汽車對低附著路面一側(cè)的打滑驅(qū)動車輪施加制動力，可以是在高附著路面一側(cè)的驅(qū)動輪提高驅(qū)動力。2對驅(qū)動輪進(jìn)行控制產(chǎn)生差速作用ASR的控制方式33.對可變鎖止差速器進(jìn)行控制電子控制差速器（EDS）或防滑差速鎖（LSD：Limited-Slip-Differential） ，能對差速器鎖止裝置進(jìn)行控制，使鎖止范圍從0%100%，可以把左右驅(qū)動輪的滑移率之差控制在允許范圍內(nèi)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5-2所示。1.當(dāng)汽車起步時，調(diào)節(jié)差速器的鎖止程度，能使驅(qū)動輪充分發(fā)揮，提高車速與行駛穩(wěn)定性；2.當(dāng)左

13、右驅(qū)動輪在不同的分離附著系數(shù)路面上以及彎道上行駛時，能提高汽車穩(wěn)定行駛能力?？刂撇钏倨麈i止的程度這是一種電控的可變鎖止差速器,又稱為限滑差速器(LSD)控制。它在差速器向車輪輸出端的多片離合器片上,用增減液壓的方法來實現(xiàn)鎖止控制。調(diào)整離合器的分離程度和傳動系的速比離合器結(jié)合的程度通過液壓裝置可以減弱結(jié)合程度，從而減少輸出轉(zhuǎn)矩，但容易造成離合器片打滑燒壞。改變傳動系的傳動比也可以改變傳遞到驅(qū)動輪的驅(qū)動力。ASR的控制方式44.同時控制發(fā)動機(jī)輸出功率和驅(qū)動輪制動力 控制信號同時起動ASR制動壓力調(diào)節(jié)器和輔助節(jié)氣門調(diào)節(jié)器，在對驅(qū)動車輪施加制動力的同時減小發(fā)動機(jī)的輸出功率，以達(dá)到理想的控制效果。ASR

14、的控制方式55.差速鎖與發(fā)動機(jī)輸出功率綜合控制：差速鎖制動控制與發(fā)動機(jī)輸出功率綜合控制相結(jié)合的控制系統(tǒng)可根據(jù)發(fā)動機(jī)的狀況和車輪的滑轉(zhuǎn)的實際情況采取相應(yīng)的控制達(dá)到最理想的控制效果。各種防滑方法性能比較ASR的類型4.1 液壓制動系統(tǒng)的ASR一般ASR是在ABS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。為了簡單和降低成本，ASR多數(shù)與ASB集成在一起。例如：LS400的ASR,豐田公司成其為TRAC系統(tǒng)（traction control system）。該系統(tǒng)采用發(fā)動機(jī)控制制動控制。4.2 氣壓制動系統(tǒng)的ASR目前除了高級小轎車安裝有ASR外，在高檔大客車上也在安裝ASR。而客車都是氣壓制動，多數(shù)采用的方案是發(fā)動機(jī)控制

15、制動控制ASR的類型ASR的性能評價ASR的性能評價ASR的基本組成p40ASR由1.傳感器 （車輪車速傳感器、節(jié)氣門開度傳感器） 2.ECU、3.執(zhí)行器（制動壓力調(diào)節(jié)器、節(jié)氣門驅(qū)動裝置）等組成。典型汽車ASR驅(qū)動防滑系統(tǒng)的組成 以凌志LS400型轎車為例，該車防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)與防抱死制動系統(tǒng)組合使用，簡稱防滑控制系統(tǒng)（ABS/TRAC）。1.在制動過程中，采用循環(huán)調(diào)壓方式、四通道、四輪獨立控制；2.在驅(qū)動控制過程中，通過調(diào)節(jié)副節(jié)氣門的開度和驅(qū)動輪介入制動的方式，對兩后輪驅(qū)動輪進(jìn)行防滑轉(zhuǎn)控制。ASR的基本組成ASR的基本組成： ECU：ASR電控單元 執(zhí)行器： 制動壓力調(diào)節(jié)器 節(jié)氣門驅(qū)動裝置 傳感器

16、： 車輪車速傳感器 節(jié)氣門開度傳感器ASR的基本組成二、ASR系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)原理典型ASR系統(tǒng)構(gòu)成ASR系統(tǒng)傳感器ASR系統(tǒng)控制器ASR系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)車輪轉(zhuǎn)速傳感器節(jié)氣門開度傳感器制動壓力調(diào)節(jié)器節(jié)氣門驅(qū)動裝置ASR的工作原理 1.車速傳感器將行駛汽車驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速及非驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，輸送給電控單元ECU。 2.ECU根據(jù)車速傳感器的信號計算驅(qū)動車路的滑移率，若滑移率超限， 3.控制器再綜合考慮節(jié)氣門開度信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號、轉(zhuǎn)向信號等因素確定控制方式，輸出控制信號，使相應(yīng)的執(zhí)行器動作，使驅(qū)動車輪的滑移率控制在目標(biāo)范圍之內(nèi)。ASR驅(qū)動防滑系統(tǒng)的控制原理 1利用車輪速度傳感器經(jīng)常測定、比較前

17、輪平均速度與后輪轉(zhuǎn)速，檢測后輪打滑發(fā)生的情況； 2駕駛者開啟主節(jié)氣門，當(dāng)后輪的平均速度超過“節(jié)氣門控制設(shè)定速度”，則ASR的節(jié)氣門控制進(jìn)入工作狀態(tài)。即對副節(jié)氣門進(jìn)行節(jié)流，減少發(fā)動機(jī)輸出扭矩； 3若經(jīng)過上述第2項控制后，后輪的打滑程度加劇，超過“制動控制設(shè)定速度”時，則ASR的制動控制作用于后輪，即后輪制動液壓增加，以減少后輪的打滑； 4當(dāng)后輪速度開始下降，保持副節(jié)氣門開度，制動控制工作時，則后輪制動液壓保持不變； 5當(dāng)后輪轉(zhuǎn)速下降，“制動控制設(shè)定速度”也下降，則后輪制動液壓下降； 6當(dāng)后輪轉(zhuǎn)速下降，“節(jié)氣門控制設(shè)定速度” 也下降時，則副節(jié)氣門開啟； 7過程24來回，直至打滑消失。ASR-驅(qū)動防

18、滑系統(tǒng)原理運用舉例：1.汽車左轉(zhuǎn)彎時，若前輪因轉(zhuǎn)向能力不足而趨于滑出彎道，ASR系統(tǒng)即可測知側(cè)滑即將發(fā)生，就采取適當(dāng)制動左后輪的辦法。左后輪產(chǎn)生的制動力可幫助汽車轉(zhuǎn)向，使汽車?yán)^續(xù)按照理想的路線行駛。 2.若在同一彎道上，因后輪趨于側(cè)向滑出而轉(zhuǎn)向過多，ASR系統(tǒng)即采取適當(dāng)制動右前輪的辦法，維持車輛的穩(wěn)定行駛。 3.在極端情況下，ASR系統(tǒng)還可采取降低發(fā)動機(jī)功率輸出的辦法降低行駛車速，減少對地面?zhèn)认蚋街芰Φ男枨髞砭S持車輛的穩(wěn)定行駛。采用ASR系統(tǒng)后，汽車在對開路面上或彎道路面上的制動距離還可進(jìn)一步縮短。 ASR-驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR(TSR,VDC)系統(tǒng)主要應(yīng)用的感器車輪轉(zhuǎn)速傳感器，用來跟蹤每一車

19、輪的運動狀態(tài)； 方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，用來傳感方向盤的轉(zhuǎn)角； 橫擺角速度傳感器，用來記錄汽車?yán)@垂直軸線轉(zhuǎn)動的所有運動； 側(cè)向加速度傳感器，用來檢測轉(zhuǎn)向行駛時離心力的大?。?車輪位移傳感器，用來測量車輪和車身相對位置的變化。 這些傳感器的核心部分是橫擺角速度傳感器，這是因為汽車的橫擺角速度和方向盤轉(zhuǎn)角的比值是反應(yīng)汽車轉(zhuǎn)向行駛品質(zhì)的一個重要參數(shù)。位移傳感器的信號傳給電子控制裝置，用來控制半主動懸架，改善汽車的接地性能。其它傳感器則把汽車每一瞬時的運動狀態(tài)的信息傳給電子控制裝置，使之與理想的運動狀態(tài)相比較，一旦汽車偏離了理想的路線，它就會在極短的時間內(nèi)采取糾正措施，給制動控制系統(tǒng)或發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)

20、的指令，維持汽車在理想的路線上行駛分1ASR傳感器 ASR系統(tǒng)的傳感器： 1.車輪轉(zhuǎn)速傳感器、節(jié)氣門開度傳感器。車輪轉(zhuǎn)速傳感器與ABS系統(tǒng)共用， 2.節(jié)氣門開度傳感器則與發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)共用。 3. ASR專用的信號輸入裝置是ASR選擇開關(guān)，將ASR選擇開關(guān)斷開，ASR系統(tǒng)就不起作用。 比如，在需要將汽車驅(qū)動車輪懸空轉(zhuǎn)動來檢查汽車傳動系統(tǒng)或其它系統(tǒng)故障時，ASR系統(tǒng)就可能對驅(qū)動車輪施以制動，影響故障的檢查。這時，關(guān)斷ASR開關(guān)，中止ASR系統(tǒng)的作用，就可避免這種影響。 ASR電子控制單元（ECU）ASR ECU也是以微處理器為核心，配以輸入輸出電路及電源等組成。ASR與ABS的一些信號輸入和

21、處理是相同的，為減少電子器件的應(yīng)用數(shù)量，ASR控制器與ABS電控單元常組合在一起，圖5-4為ABS/ASR組合ECU實例。ASR電子控制單元（ECU）ASR系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)1制動壓力調(diào)節(jié)器 （1）單獨方式的ASR制動壓力調(diào)節(jié)器（2）組合方式的ASR制動壓力調(diào)節(jié)器2節(jié)氣門驅(qū)動裝置1.制動壓力調(diào)節(jié)器ASR的制動壓力調(diào)節(jié)器執(zhí)行ASR ECU的指令對滑轉(zhuǎn)車輪施加制動力和控制制動力的大小，以使滑轉(zhuǎn)車輪的滑轉(zhuǎn)率在目標(biāo)范圍內(nèi)。ASR的壓力源是蓄壓器，通過電磁閥來調(diào)節(jié)驅(qū)動車輪的制動壓力。ASR制動壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)形式有：1.單獨方式 2.組合方式。 16.2.2 防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)原理(1) 單獨方式的ASR制動壓力調(diào)節(jié)器 ASR制動壓力調(diào)節(jié)器和ABS制動壓力調(diào)節(jié)器在結(jié)構(gòu)上各自分開，通過液壓管路互相連接。圖16-4所示的是一種采用三位三通電磁閥、變?nèi)莘e式ASR制動壓力調(diào)節(jié)器的原理。ASR系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)1.制動壓力調(diào)節(jié)器（2）組合方式ASR制動壓力調(diào)節(jié)器與ABS制動壓力調(diào)節(jié)器組合在一起，（ABS/ASR組合壓力調(diào)節(jié)器）如圖5-6所示。ASR系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（2）組合方式ASR制動壓力調(diào)節(jié)器與ABS制動壓力調(diào)節(jié)器組合在一起，ASR ECU通