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1、汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院汽車系 張偉,第八章 電子控制防滑差速器,差速器的主要作用是在傳遞轉(zhuǎn)矩的同時，使同一個驅(qū)動橋上的左、右車輪實(shí)現(xiàn)不同角速度的旋轉(zhuǎn)(輪間差速器)，或者使不同驅(qū)動橋上的車輪實(shí)現(xiàn)不等速的旋轉(zhuǎn)(軸間差速器)。差速器之所以產(chǎn)生差速作用，是因?yàn)樽?、右?qū)動車輪所受到的行駛阻力不相等，存在阻力差引起的。驅(qū)動車輪駛過路面的長度與它們的轉(zhuǎn)動速度成正比，汽車轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)側(cè)車輪受到阻力比外側(cè)車輪受到的阻力大。因此，內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)速低，外側(cè)車輪則相應(yīng)地被加速轉(zhuǎn)動。,汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院汽車系 張偉,汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院汽車系 張偉,汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院
2、汽車系 張偉,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(dāng)汽車在好路面上行駛時，它具有正常的差速作用，當(dāng)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(dāng)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(jìn)。,汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院汽車系 張偉,汽車防滑差速器大致有兩大類：一類是強(qiáng)制鎖止式差速器，它通過電子控制或氣控鎖止機(jī)構(gòu)，人為地將差速
3、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(jìn)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：,汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院汽車系 張偉,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
4、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(shí)現(xiàn)差速的，它沒有行星齒輪差速機(jī)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。,汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院汽車系 張偉,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(fù)荷不均勻，單輪驅(qū)動對半軸的強(qiáng)度要求較高。 二、電子控制式防滑差速器 (一)主動防
5、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(Vehicle Tracking Control System)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(jī)轉(zhuǎn)速和汽車制動力進(jìn)行工作的；也有按照左、右車輪的轉(zhuǎn)速差來,汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院汽車系 張偉,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(fēng)力的影響，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)車輛行駛的穩(wěn)定性。這種防滑差速器已在日產(chǎn)(Nissan)的總
6、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(Limited Slip Differential)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(yùn)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。,汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院汽車系 張偉,汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院汽車系 張偉,(二)四輪驅(qū)動防滑差
7、速器,從發(fā)動機(jī)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(jī)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。,汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院汽車系 張偉,(2)差速限制機(jī)構(gòu)：當(dāng)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
8、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(jìn)行判別，經(jīng)電磁閥控制活塞的工作油壓。,汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院汽車系 張偉,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
9、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(dāng)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，,汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院汽車系 張偉,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(dāng)1號電磁線圈接通時，被控制的管路油壓，經(jīng)過ABD的路徑作用于活塞，這時油壓低，離合器接合力變?nèi)酢Ｖ挥挟?dāng)2號電磁線圈接通時，被調(diào)節(jié)的油壓經(jīng)過ACD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
10、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(jìn)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。,汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院汽車系 張偉,當(dāng)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(dāng)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
11、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(qiáng)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。,汽車電子控制技術(shù),重慶大學(xué)機(jī)械學(xué)院汽車系 張偉,(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)速差按照速度差換算超過23kmh時，接合油壓變?yōu)椤癏i”，差動限制達(dá)到最大值。 (3)通?？刂疲寒?dāng)接合油壓為“LO”，進(jìn)行微弱差動限制，以防止產(chǎn)生急轉(zhuǎn)彎制動現(xiàn)象。這是指轉(zhuǎn)彎時前后輪產(chǎn)生車速差，當(dāng)存在轉(zhuǎn)速差時，轉(zhuǎn)彎困難，就如制動器作用一樣。大多發(fā)生在分段式四輪驅(qū)動行駛時。,
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