第八章汽車電子控制防滑差速器

第八章汽車電子控制防滑差速器第1頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三第2頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三第3頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三一、防滑差速器能夠防止車輪打滑的差速器即為防滑差速器，它是一種能自動控制汽車驅(qū)動輪打滑的差動裝置，屬于主動安全傳動裝置。防滑差速器的作用就是當汽車在好路面上行駛時，它具有正常的差速作用，當汽車在壞路面上行駛時，它的差速作用被鎖止，從而能起到防止驅(qū)動車輪滑轉(zhuǎn)的作用。裝有防滑差速器的汽車，當某一車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)時，它能將驅(qū)動力矩的大部分或全部傳給不滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動車輪，充分利用不滑轉(zhuǎn)車輪同地面間的附著力，產(chǎn)生足夠的牽引力，使汽車越過障礙，繼續(xù)前進。第4頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三汽車防滑差速器大致有兩大類：一類是強制鎖止式差速器，它通過電子控制或氣控鎖止機構(gòu)，人為地將差速器鎖止，使左、右半軸連成一個整體轉(zhuǎn)動。這種差速器結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但操縱和使用不方便，差速器的鎖止和解除一般需要停車進行。另一類防滑差速器是自動鎖止(自鎖)式差速器，它是在滑路面上可以自動地增大鎖止系數(shù)，直至差速器完全鎖止。這類差速器有多種結(jié)構(gòu)形式，例如摩擦片和自動(爪型)離合器式等。摩擦片式自鎖差速器是在普通錐齒輪式差速器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。與普通錐齒輪式差速器不同的是：第5頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三它在兩個半軸齒輪與差速器殼之間加裝了兩套摩擦片式離合器，以增大差速器的內(nèi)摩擦力矩；差速器的行星錐齒輪十字軸由兩根中部帶凹槽、兩端制成V形面的直交浮動軸結(jié)合而成。自動離合器式自鎖差速器又稱牙嵌式自由輪差速器，它的差速作用是通過一個牙嵌式離合器(爪型離合器)將左、右兩半軸自動分離使其實現(xiàn)差速的，它沒有行星齒輪差速機構(gòu)，因此稱為自動離合器式自鎖差速器。這種差速器主要用于大噸位的載貨汽車上，以提高在壞路面行駛的通過能力。重型汽車常因摩擦片式自鎖差速器的摩擦力不足，而自動離合器式自鎖差速器在極端情況下可以將全部驅(qū)動力傳到一個驅(qū)動車輪上。第6頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三自動離合器式自鎖差速器工作可靠，性能穩(wěn)定，使用壽命也長，但左、右驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)矩傳遞時斷時續(xù)，致使傳動裝置負荷不均勻，單輪驅(qū)動對半軸的強度要求較高。二、電子控制式防滑差速器(一)主動防滑差速器(LSD)電子控制式防滑差速器目前主要有裝有濕式差速器(V-TCS)的防滑控制和主動防滑控制(LSD)差速器兩種。其電子控制均采用模糊控制技術(shù)。V-TCS(VehicleTrackingControlSystem)型防滑差速器是根據(jù)汽車驅(qū)動輪的滑移量，通過電子控制裝置來控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速和汽車制動力進行工作的；也有按照左、右車輪的轉(zhuǎn)速差來第7頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三控制轉(zhuǎn)矩，并采用提高汽車轉(zhuǎn)向性能的后濕式防滑差速器與后輪制動器相結(jié)合的方法，最優(yōu)分配后輪的驅(qū)動力，同時減少側(cè)向風力的影響，從而實現(xiàn)增強車輛行駛的穩(wěn)定性。這種防滑差速器已在日產(chǎn)(Nissan)的總統(tǒng)(President)牌和公爵(Cedric)牌轎車上得到應(yīng)用。V-TCS型防滑差速器控制裝置在車上的布置可如圖76所示。LSD(LimitedSlipDifferential)型防滑差速器的工作是利用車上某些傳感器，掌握各種道路情況和車輛運動狀態(tài)，通過操縱加速踏板和制動器，采集或讀取駕駛?cè)藛T所要求的信息，并按照駕駛員的意愿和要求來最優(yōu)分配左、右驅(qū)動車輪的驅(qū)動力。LSD型防滑差速器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖77所示。1993年8月投放市場，已在Nissan地平線牌轎車上使用。第8頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三第9頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三(二)四輪驅(qū)動防滑差速器從發(fā)動機輸出的動力經(jīng)過變速器變速后，由驅(qū)動小齒輪傳遞到環(huán)齒輪，經(jīng)中央差速器分配到前后驅(qū)動軸，而且前差動器(前差速器)、后差動器分別傳遞到左右車輪該差速傳動系統(tǒng)主要由中央差速器和差速限制機構(gòu)等組成。(1)中央差速器：一是把變速器輸出的動力均勻分配到前后輪驅(qū)動軸上；二是在車輪轉(zhuǎn)動時將前輪驅(qū)動軸和后輪驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速差加以吸收。右側(cè)齒輪經(jīng)過分動齒輪箱→主動齒輪→分動箱從動齒輪，驅(qū)動力被傳遞到后差速器，在差速器經(jīng)過前差速器箱把驅(qū)動力傳向前差速器。第10頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三(2)差速限制機構(gòu)：當前輪與后輪之間發(fā)生轉(zhuǎn)速差時，按照此轉(zhuǎn)速差，控制油壓多板離合器的接合力，從而控制前后輪的轉(zhuǎn)矩分配，差動限制離合器；如圖79所示，是由濕式多板離合器盤和平板以及活塞構(gòu)成。改變環(huán)齒輪安裝箱和前差速器箱的接合狀態(tài)，亦即按照作用于活塞的油壓大小，改變多板離合器的壓緊力，從而控制向前差速箱分配轉(zhuǎn)矩。此外，車輛按照行駛狀態(tài)的差動限制量，由電子控制器ECU進行判別，經(jīng)電磁閥控制活塞的工作油壓。第11頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三2．工作原理防滑差速器電子控制系統(tǒng)控制原理，如圖80所示。該系統(tǒng)主要由傳感器、ECU、調(diào)節(jié)閥(轉(zhuǎn)換閥)等組成。調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)管路壓力，利用1號轉(zhuǎn)換閥使油壓E動作，調(diào)節(jié)閥向上升起，以提高A調(diào)節(jié)壓力。在該圖上，1號與2號電磁線圈均處于斷開狀態(tài)。這時1號轉(zhuǎn)換閥輸出口被關(guān)閉，不向活塞室供給油壓，差動限制離合器處于自由狀態(tài)。當1號與2號電磁線圈都接通時，由于1號和2號轉(zhuǎn)換閥上部的油壓，分別由各自的電磁線圈作用而排出，轉(zhuǎn)換閥由于回位彈簧的彈性作用向上頂起，所以，管路油壓(高壓)經(jīng)過圖中的箭頭所指的路徑，第12頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三由輸出道口D供給并與差動限制離合器的活塞接合。只有當1號電磁線圈接通時，被控制的管路油壓，經(jīng)過A→B→D的路徑作用于活塞，這時油壓低，離合器接合力變?nèi)?。只有?號電磁線圈接通時，被調(diào)節(jié)的油壓經(jīng)過A→C→D的路徑作用于活塞上。這時的油壓由于1號轉(zhuǎn)換閥的作用，管路油壓向正反饋，所以變?yōu)橹杏蛪?，見?。通常在駕駛座旁裝有四輪驅(qū)動的控制開關(guān)，能夠選擇差動限制接合(ON)或斷開(OFF)。例如，前輪在泥濘道路中，控制開關(guān)在“AUTO”時，就能對中央差速器的轉(zhuǎn)速差動進行自動限制。由此，與差動限制力相匹配的驅(qū)動力被分配到后差速器一側(cè)。由于驅(qū)動力全部傳遞到?jīng)]有空轉(zhuǎn)的后輪胎上，車輪就從泥濘道路中出來。第13頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三當控制開關(guān)“OFF”時，中央差速器中沒有差動限制，前差速器及中央差速器引起旋轉(zhuǎn)差動，驅(qū)動力不向左前輪以外傳遞。當差動限制在自由擋的斷開工況(OFF)時，僅作用于牽引行駛和裝卸緊急時的輪胎上。3．控制特性防滑差速器的差動限制控制特性或控制范圍，如圖81所示，主要根據(jù)節(jié)氣門開度、車速和變速器的變速位置信號，由ECU控制并改變差動限制離合器的壓緊力。(1)起步時控制：在1擋、低速擋，節(jié)氣門開度大時，接合油壓增強到中等“Medium”，由此能提高滑動路面或一個車輪脫落時的起步能力。第14頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三(2)打滑控制：如圖81所示，節(jié)氣門開度與車速關(guān)系處于B區(qū)域，前后輪的轉(zhuǎn)速差按照速度差