汽車防滑控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理.ppt

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第十四章汽車防滑控制系統(tǒng) 第一節(jié)概述第二節(jié)防滑控制系統(tǒng)的基本組成及工作過程第三節(jié)防滑控制系統(tǒng)主要組成件的結(jié)構(gòu)及工作原理第四節(jié)制動壓力調(diào)節(jié)器的調(diào)壓方式及工作原理第五節(jié)轎車防滑控制系統(tǒng)第六節(jié)防滑控制系統(tǒng)的維護與檢修 第十四章汽車防滑控制系統(tǒng) 第一節(jié)概述汽車防滑控制系統(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 制動防抱死系統(tǒng) Anti lockBrakingSystem 簡稱ABS 驅(qū)動防滑系統(tǒng) AccelerationSlipRegulation 簡稱ASR 它也被稱為驅(qū)動力控制系統(tǒng) TractionControlSystem 簡稱TCS 輪胎與路面的附著關(guān)系 F GF 輪胎與路面間的附著力 NG 輪胎與路面間的垂直載荷 N 輪胎與路面間的附著系數(shù) 由于輪胎與路面之間的垂直載荷和附著系數(shù)會隨許多因素而變化 因此 輪胎與路面間的附著力實際上是經(jīng)常變化的 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滑動率表征 SB r v 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 SA r v r 100 0 SA 100 車輪滑轉(zhuǎn)比例越大 SA越大 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 二 防滑控制系統(tǒng)的作用與工作原理 使汽車能夠自動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) 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) 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ㄟ^調(diào)節(jié)發(fā)動機的輸出轉(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)動車輪牽引力矩的控制 第二節(jié)防滑控制系統(tǒng)的基本組成及工作過程 一 ABS的基本組成及工作原理ABS通常由車輪輪速傳感器 制動壓力調(diào)節(jié)器 電子控制單元 ECU 和ABS警示裝置等組成 如圖 如下圖所示 ABS的工作過程可以分為常規(guī)制動 制動壓力保持 制動壓力減小和制動壓力增大等階段 1 常規(guī)制動階段 ABS并不介入制動壓力控制 2 制動壓力保持階段 3 制動壓力減小階段 4 制動壓力增大階段 ABS系統(tǒng)具有以下優(yōu)點 1 增大了汽車制動時的穩(wěn)定性 2 能縮短制動距離 3 改善了輪胎的磨損狀況 4 使用方便 工作可靠 二 ASR的基本組成和工作原理ASR TCS可以通過調(diào)節(jié)作用于驅(qū)動車輪的驅(qū)動力矩和制動力矩 在驅(qū)動過程中防止車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn) 目前在ASR系統(tǒng)中通常通過控制節(jié)氣門開度和點火提前角的方式調(diào)節(jié)發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩 從而對作用于驅(qū)動車輪的驅(qū)動力矩進行調(diào)節(jié) 為了使驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速迅速降低 或者使兩側(cè)驅(qū)動車輪獲得不同牽引力 通常ASR都可以通過對驅(qū)動車輪施加一定的制動力矩得以實現(xiàn) 右圖所示為一種較為典型的具有制動防抱死和驅(qū)動防滑功能ABS ASR防滑控制系統(tǒng) 其中ASR和ABS共用車輪轉(zhuǎn)速傳感器和電子控制單元 ECU 只在通往驅(qū)動車輪制動輪缸的制動管路中增設(shè)一個ASR制動壓力調(diào)節(jié)器 在由加速踏板控制的主節(jié)氣門上方增設(shè)一個由步進電機控制的副節(jié)氣門 并在主副節(jié)氣門處各設(shè)置一個節(jié)氣門開度傳感器 即可實現(xiàn)ASR控制 ASR制動液壓系統(tǒng) 下圖中的ASR制動壓力調(diào)節(jié)器主要包括制動供能裝置 由電動泵和儲能器組成 和電磁控制閥總成 其中有三個二位二通電磁閥 組成 三 ABS和ASR的比較 相同點 1 ABS和ASR都是通過控制作用于被控制車輪的力矩 而將車輪的滑動率控制在設(shè)定的理想范圍之內(nèi) 從而縮短汽車制動距離或提高汽車的加速性能 2 ABS和ASR都要求系統(tǒng)具有快速的反應(yīng)能力 以適應(yīng)車輪附著力的變化 都要求控制偏差量盡可能達到最小 都要求盡量減少調(diào)節(jié)過程中的能量消耗 不同點 1 ABS對驅(qū)動和非驅(qū)動車輪都可進行控制 而ASR只對驅(qū)動車輪進行控制 2 在ABS控制期間 離合器通常處于分離狀態(tài) 手動變速 發(fā)動機也處于怠速運轉(zhuǎn) 而在ASR控制期間 離合器處于接合狀態(tài) 發(fā)動機的慣性對ASR控制有較大影響 3 在ABS控制期間 汽車傳動系的振動較小 在ASR控制期間 很容易使傳動系統(tǒng)產(chǎn)生較大的振動 4 在ABS控制期間 各車輪之間的相互影響不大 而在ASR控制期間 由于差速器的作用會使驅(qū)動車輪之間產(chǎn)生較大的互相影響 5 ABS只是一個反應(yīng)時間近似一定的制動控制單環(huán)系統(tǒng) 而ASR卻是由反應(yīng)時間不同的制動控制和發(fā)動機控制等組成的多環(huán)系統(tǒng) 四 控制通道防滑控制系統(tǒng)中能夠獨立進行制動壓力調(diào)節(jié)的制動管路稱為控制通道 ABS按照控制通道數(shù)可分為四通道系統(tǒng) 三通道系統(tǒng) 雙通道系統(tǒng)和單通道系統(tǒng) 其布置形式多樣 如圖 第三節(jié)防滑控制系統(tǒng)主要組成件的結(jié)構(gòu)及工作原理 一 車輪轉(zhuǎn)速傳感器車輪轉(zhuǎn)速傳感器檢測車輪的速度 并將速度信號輸入防滑控制系統(tǒng)的電子控制單元 目前 用于防滑系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速傳感器主要有電磁式和霍爾式兩種 1 電磁式轉(zhuǎn)速傳感器通過磁通量的變化產(chǎn)生感應(yīng)電壓 由傳感頭和齒圈兩部分組成 2 霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器優(yōu)點 1 輸出信號電壓幅值不受轉(zhuǎn)速的影響 2 頻率響應(yīng)高3 抗電磁波干擾能力強 二 汽車減速度傳感器有些ABS系統(tǒng)中 為了獲得汽車的縱向或橫向減速度 在汽車的車身上安裝有減速度傳感器 如下圖為采用水銀開關(guān)的G傳感器 三 ABS制動壓力調(diào)節(jié)器ABS ASR制動壓力調(diào)節(jié)器的作用是接受電子控制單元 ECU 的指令 通過電磁閥的動作來實現(xiàn)車輪制動器制動壓力的自動調(diào)節(jié) 它主要由電磁閥閥體 制動液儲能室 儲能器 制動主缸 液壓助力器與電動泵等組成 如圖 下面主要介紹ABS制動壓力調(diào)壓器 1 電動泵 2 儲能器a 活塞 彈簧式 b 氣囊式 3 電磁控制閥ABS系統(tǒng)中都有一個或兩個電磁閥體 其中有若干個電磁控制閥 分別控制前 后輪的制動 常用的電磁閥有三位三通閥和二位二通閥等 1 三位三通閥 2 二位二通閥 4 壓力控制 壓力警告和液位指示開關(guān) 四 電子控制單元ABS電子控制單元一般由以下幾個基本電路構(gòu)成1 輸入極電路 將轉(zhuǎn)速傳感器輸入的正弦交流信號轉(zhuǎn)換成脈沖方波信號 2 運算電路 主要是進行車輪線速度 初始速度 滑動率 加速度及減速度等的運算 以及調(diào)節(jié)器的電磁閥控制參數(shù)的運算和監(jiān)控運算3 輸出級 電磁閥控制 電路 接受運算電路輸入的電磁閥控制參數(shù)信號 控制大功率三極管向電磁閥提供控制電路 4 安全保護電路 將汽車電源提供的12V或14V的電壓變?yōu)殡娮涌刂茊卧獌?nèi)部所需的5V電壓 對電源電路的電壓進行監(jiān)控 對故障信號進行監(jiān)視 出現(xiàn)故障時停止ABS系統(tǒng)工作 點亮ABS警告燈 并儲存故障碼 電子控制單元內(nèi)部電路如下圖 ABS系統(tǒng)故障指示燈 第四節(jié)制動壓力調(diào)節(jié)器的調(diào)壓方式及工作原理 一 ABS調(diào)壓方式 1 循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器 電磁閥直接控制輪缸制動壓力 2 可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器 間接控制制動壓力現(xiàn)在以凌志LS400轎車的循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器來說明ABS系統(tǒng)的調(diào)壓工作原理循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器是在制動總缸和輪缸之間串聯(lián)一電磁閥 直接控制輪缸的制動壓力 其特點是制動壓力油路和ABS控制壓力油路相通 組成 制動踏板機構(gòu) 制動主缸 回油泵 儲能器 電磁閥 制動輪缸 1 常規(guī)制動 升壓 狀態(tài)此時ABS系統(tǒng)不工作 制動輪缸與輪缸相通 如圖 2 保壓狀態(tài)當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出抱死危險信號時 電磁閥處于 保壓 位置 此時主缸 輪缸和回油孔相互隔離密封 輪缸中制動壓力保持一定 3 減壓狀態(tài)若 保壓 命令發(fā)出后 車輪仍有抱死傾向 電磁閥將輪缸與回油通道或儲液室接通 輪缸中的制動液經(jīng)電磁閥流入儲液室 輪缸壓力下降 4 增壓狀態(tài)當(dāng)壓力下降后車輪轉(zhuǎn)速太快時 電控單元便切斷通往電磁閥的電流 主缸和輪缸再次相通 主缸中高壓制動液再次進入輪缸 使制動力增加 二 ASR調(diào)壓方式ASR制動壓力調(diào)節(jié)器也可以采用流通調(diào)壓方式進行防滑轉(zhuǎn)制動壓力調(diào)節(jié) 故ASR制動壓力調(diào)節(jié)器也分為循環(huán)式和變?nèi)莘e式兩種 第五節(jié)轎車防滑控制系統(tǒng)以下以凌志LS400為例 介紹轎車防滑控制系統(tǒng)的組成和功能 LS400轎車的防滑驅(qū)動控制系統(tǒng) TRC 為選裝件 所以國內(nèi)只有部分LS400制動防抱死系統(tǒng)中帶有TRC 一 LS400的制動防抱死系統(tǒng) ABS 凌志LS400不帶TRC的防抱死制動系統(tǒng)零件位置如下圖所示 在這一系統(tǒng)中 設(shè)有前輪左右輪速傳感器各一個 后輪左右輪速傳感器各一個 共四個車輪速度傳感器檢測車輪的轉(zhuǎn)速 在ABS控制通道中 前輪系統(tǒng)是由確保轉(zhuǎn)向性能的左右輪各一個通道組成 后輪系統(tǒng)則只裝設(shè)一個通道 該ABS系統(tǒng)由輪速傳感器 制動壓力調(diào)節(jié)器 電控單元 控制電路等部分組成 原理和工作方式與前面幾節(jié)中介紹的基本相同 故本節(jié)主要介紹帶牽引力控制系統(tǒng) TRC 的LS400轎車防滑系統(tǒng) 二 牽引力控制系統(tǒng) TRC LS400為后輪驅(qū)動車 其牽引力控制系統(tǒng) TRC 是在控制發(fā)動機輸出功率的同時控制汽車的驅(qū)動輪制動系統(tǒng) 即采用發(fā)動機 制動器并用控制方法 控制驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速 它有助于避免在起動和加速時容易出現(xiàn)的驅(qū)動輪打滑現(xiàn)象 并根據(jù)車速 路面狀態(tài)控制汽車驅(qū)動輪的驅(qū)動力 和ABS系統(tǒng)相結(jié)合 保持制動滑移率在15 30 之間 達到最佳制動效果 下圖為LS400TRC系統(tǒng)構(gòu)成圖 TRC系統(tǒng)由TRC和ABSECU TRC制動執(zhí)行器 ABS執(zhí)行器 車輪轉(zhuǎn)速傳感器 副節(jié)氣門位置傳感器和副節(jié)氣門執(zhí)行器組成 該系統(tǒng)主要部件及工作原理 1 車輪轉(zhuǎn)速傳感器 與ABS系統(tǒng)合用 當(dāng)需要進行防滑控制時才用到 2 輔助節(jié)氣門執(zhí)行器 執(zhí)行元件為一步進馬達 接受ECU指令逐漸關(guān)閉輔助節(jié)氣門 3 主 副節(jié)氣門位置傳感器 主節(jié)氣門位置傳感器用來檢測節(jié)氣門開度 并將開度大小信號送入ECU 副節(jié)氣門位置執(zhí)行器根據(jù)來自ABS和TRCECU的信號 打開和關(guān)閉副節(jié)氣門 以控制發(fā)動機輸出功率 4 TRC制動執(zhí)行器 TRC工作過程是由TRC泵和TRC制動執(zhí)行器來完成的 制動執(zhí)行器是用來傳送液壓并釋放從制動分泵來的液壓 5 ABS和TRCECU控制邏輯6 故障保護功能LS400TRC系統(tǒng)控制電路如右圖所示 第六節(jié)防滑控制系統(tǒng)的維護與檢修 一 使用與維修中的一般注意事項1 拆裝系統(tǒng)中的電器元件和線束插頭 應(yīng)先斷開點火開關(guān) 2 不可用充電機起動發(fā)動機 也不要在蓄電池與汽車電系連接的情況下 對蓄電池進行充電 3 避免電子控制單元受到碰撞和敲擊 4 在高溫環(huán)境 如烤漆作業(yè) 下 應(yīng)拆下電子控制單元 在焊接電器元件與線路時 應(yīng)拔下線束插頭 5 不要讓油污沾染電子控制單元 特別是電子控制單元的端子 6 要注意對蓄電池的電壓進行檢查 特別是長時間停駛后初次起動時 7 不要使車輪轉(zhuǎn)速傳感器和傳感器齒圈沾染油污或其他臟污 且不要敲擊輪速傳感器 8 維修帶有防滑制動功能的制動系統(tǒng)時 應(yīng)首先將蓄能器中的高壓制動液完全釋放 9 具有防滑控制功能的制動系統(tǒng)應(yīng)使用專用的管路 10 大多數(shù)防滑控制系統(tǒng)中的車輪轉(zhuǎn)速傳感器 電子控制單元和制動壓力調(diào)節(jié)裝置如果損壞 應(yīng)該進行整體更換 11 在對制動液壓系統(tǒng)進行維修以后 或者在使用過程中發(fā)覺制動踏板變軟時 應(yīng)按照要求的方法和順序?qū)χ苿酉到y(tǒng)進行空氣排除 12 應(yīng)盡量選用汽車廠家推薦的輪胎 13 在防抱死警告燈持續(xù)點亮的情況進行制動時 應(yīng)注意控制制動強度 二 防滑控制系統(tǒng)的故障自診斷當(dāng)防抱死警告燈持續(xù)點亮?xí)r 就表明系統(tǒng)因故障已退出工作狀態(tài) 已將故障情況以故障代碼的形式儲存記憶 大多數(shù)具有自診斷功能的防滑控制系統(tǒng)可以通過跨接診斷插座中相應(yīng)的端子 根據(jù)儀表板上的警告燈或ECU上的發(fā)光二極管的閃爍情況讀取故障代碼 然后從維修手冊中查找故障代碼所代表的故障情況 也可以利用解碼器直接讀取故障代碼 通過警告燈或發(fā)光二極管閃爍的方式 讀取故障代碼的一般順序是 1 將點火開關(guān)至于斷開位置 OFF 2 用跨接線跨接診斷插座中的相應(yīng)端子 3 將點火開關(guān)置于點火位置 以正確的方法計數(shù)警告燈或發(fā)光二極管的閃爍次數(shù) 確定故障代碼 4 從維修手冊中查找故障代碼所代表的故障情況 利用解碼器讀取故障代碼時 選擇合適插頭的線束與診斷插座和解碼器插接 再選擇相應(yīng)的軟件 從解碼器的顯示屏上就可以直接讀取簡明的故障情況 在防滑控制系統(tǒng)的故障排除以后 還要需要通過特定的方法清除電子控制單元 ECU 中存儲的故障代碼 否則 盡管系統(tǒng)已經(jīng)恢復(fù)正常 但電子控制單元 ECU 仍將儲存記憶故障代碼 三 故障診斷與排除的一般步驟當(dāng)防滑控制系統(tǒng)的警告燈 包括防抱死警告燈和防滑轉(zhuǎn)警告燈 持續(xù)點亮?xí)r 或感覺防滑控制系統(tǒng)工作時 應(yīng)及時對系統(tǒng)進行故障診斷和排除 故障診斷與排除的一般步驟如下 1 確認故障情況和故障癥狀 2 對系統(tǒng)進行直觀檢查 檢查是否有制動液滲漏 導(dǎo)線破損 插頭松脫 制動液液位過低等現(xiàn)象 3 讀取故障代碼 再根據(jù)維修手冊查找故障代碼所代表的故障情況 4 根據(jù)讀取的故障情況 利用必要的工具和儀器對故障部位進行深入檢查 確診故障部位和故障原因 5 排除故障 6 清除故障代碼 7 檢查警告燈是否仍然繼續(xù)點亮 8 警告燈不再持續(xù)點亮后 進行路試 確診系統(tǒng)是否恢復(fù)正常工作 思考題14 1 敘述ABS工作原理 2 ABS與ASR有何異同 3 ASR調(diào)壓方式有哪些