[工学]驱动防滑控制系统

16
附着系数
0702-驱动防滑控制系统
17
ASR的控制作用
0702-驱动防滑控制系统
汽车在结冰路面上急加速或超车时，ASR的控制效果是 很明显的。比如开始超车时，要一面转动方向盘一面增大 油门，经过一段不稳定的状态(由操纵方向盘引起的)后， 追上前面的车辆，然后再加速，并返回原来的行车道。在 超车过程中如果没有ASR就会因为车轮空转而失去方向的 稳定性，因驱动力不足也会导致超车距离加长。在同样的 路面上，如果是装有ASR的汽车，则没有侧滑，方向控制 更加准确，能在较短的距离内超车。
18
ASR的控制作用（续）
0702-驱动防滑控制系统
另外，ASR一工作，仪表盘上的指示灯或蜂鸣器就有显 示，能够提醒驾驶员注意，正在易滑路面上行驶，驾驶员 可及早采取措施，防患于未然，下图示出了在均匀的结冰 路上、压实的雪路和深雪路面上使用ASR与不用ASR装置的 驱动力的比较，下图是在左右轮附着系数φ不同的路面上， 使用ASR和不用ASR装置的汽车加速性比较的结果，在易滑 路面上两者有明显的差别，不装ASR的汽车几乎无法行驶。
从式中可以看出，当Vw(车轮滚动的圆周速度)为0时(即 车轮已经抱死)，而实际车速V不为0，则汽车处于完全滑 移状态；而当实际车速V为0(即汽车原地不动)，车轮滚动 的圆周速度Vw不为0时，则汽车处于完全滑转状态。
下图所示为滑移率和滑转率与纵向附着系数之间的关系， 图中的纵轴表示制动时的纵向附着系数φb和驱动时的纵向 附着系数φd。它们对汽车的制动力和驱动力起着支配性的 作用。
4
驱动防滑系统组成
0702-驱动防滑控制系统
5
ASR与ABS的相同点
0702-驱动防滑控制系统
ABS和ASR都是通过控制作用于被控制车轮的力矩，而 将车轮的滑动率控制在设定的理想范围之内，以提高车轮 附着力的利用率，从而缩短汽车的制动距离或提高汽车的 加速性能，改善汽车行驶的方向稳定性和转向操纵能力。
如果用Sb表示制动时的滑移，用Sd表示驱动时的滑 转，那么可以用下面两个式子表述制动和驱动时的滑 移率Sb和滑转率Sd。
12
滑移与滑转（续）
0702-驱动防滑控制系统
Sb

V
Vw V
100%
Sd

Vw V Vw
100 %
式中 V－实际车速 Vw－车轮滚动的圆周速度
13
滑移与滑转（续2）
0702-驱动防滑控制系统
22
0702-驱动防滑控制系统
滑转率的控制范围（续）
较为理想的滑转率
23
驱动防滑的控制
0702-驱动防滑控制系统
为了避免上述起步车轮空转打滑的现象，有经验的驾驶 员都会尽量使发动机保持低速运转并缓缓松开离合器踏板， 以免作用于驱动轮上的驱动力过大。这就是说：造成车轮 空转打滑(即滑转)的原因是作用于车轮的驱动力(扭矩)大 于驱动轮与路面的附着力。因此，与防止制动时滑移正好 相反，防止驱动时车轮滑转的方法是适当地控制驱动力， 即在适当的时候减小驱动力，以防止驱动力超过轮胎和路 面的附着力而导致车轮滑转——这就是ASR的作用。也就是 说，一般通过汽车防滑控制系统(ASR)将滑转率Sd控制在10 ％～30％范围之内，其防滑效果较为理想。
具有差速锁的控制称为“附差性控制”，涉及改变发动 机扭矩的控制方法称为“称定性控制”。以上两种方法的 任何综合，原则上都能提供两种方法的综合作用。
常用的汽车驱动防滑控制方式是发动机扭矩的控制和防 滑差速锁(LSD)控制两种。
33
ABS/ASR系统电路图
0702-驱动防滑控制系统
ABS/ASR系 统电路图
6)ASR都具有自诊断功能，一旦发现存在影响系统正常 工作的故障时，ASR将会自动关闭，并向驾驶员发出警示 信号。
11
滑移与滑转
0702-驱动防滑控制系统
所谓的汽车打“滑”，有两种情况，一是汽车制动 时车轮的滑移，二是汽车驱动时车轮的滑转。ABS是防 止制动时车轮抱死而滑移；ASR(TCS)则是防止驱动车 轮原地不动而不停地滑转。
Regulation Control )
3
概述（续）
0702-驱动防滑控制系统
从控制车轮和路面的滑移率来看，ASR和ABS系统是采用 了相同的技术，但两者所控制的车轮滑移方向是相反的。 可见ASR系统与ABS系统密切相关，常将它们结合在一起使 用，构成行驶安全系统。这样，它们可共用许多电子元件 和可用共同的系统部件来控制车轮的运动。电子控制及保 护装置都被装在同一个壳体内。
观看录像
29
0702-驱动防滑控制系统
后轮驱动差速器工作原理（视频）
30
0702-驱动防滑控制系统
前轮驱动差速器作用和原理（视频）
31
0702-驱动防滑控制系统
控制发动机与驱动轮之间的扭矩
这种控制方法包括控制传动比和离合器，它能在很多情 况下帮助驾驶员控制车轮滑转。
32
综合控制法
0702-驱动防滑控制系统
当然柴油机只控制喷射量就可得到理想的反应速度。
26
驱动轮制动控制方式
0702-驱动防滑控制系统
这种方法是对发生空转的驱动轮直接加以制动，反应时 间最短。为使制动过程平稳，应缓慢升高制动压力。
采用制动控制方式的ASR的液压系统可分为两大类。一 类是ASR与ABS的整体结构。在ABS系统中增加电磁阀和调 节器，从而增加了驱动控制功能。另一类是在ABS的液压 装置和轮缸之间增加ASR的液压装置，即为可变容积式。 普遍认为今后发展的主流是成本较低的ABS/ASR整体结构。
14
滑移与滑转（续3）
0702-驱动防滑控制系统
滑移率、滑 转率与附着 系数的关系
15
滑移与滑转（续4）
0702-驱动防滑控制系统
由图可以看出： ①附着系数随路面的不同而呈大幅度的变化； ②在各种路面上，附着系数均随滑移率及滑转率的变化而变 化； ③在各种路面上，当滑移率为20％左右时附着系数达到峰值； 同样当滑转率为20％左右时附着系数也达到峰值； ④上述趋势，无论制动还是驱动时都几乎完全一样。 当然，图中所示仅仅是总的趋势，因为即使在同一路面上， 还要受路面的具体状况、轮胎的种类、气压和磨损程度、车速、 车轮载荷及大气温度、轮胎的侧偏角等多种因素的影响。
24
驱动防滑控制的种类
0702-驱动防滑控制系统
汽车驱动防滑的控制方式有：发动机扭矩 控制，驱动车轮制动控制、防滑差速锁(LSD) 控制、发动机与驱动轮之间的扭矩控制以及 综合控制五种：
25
发动机扭矩方式
0702-驱动防滑控制系统
汽油机可根据燃料喷射量、点火时间、节气门开度来调 整发动机输出扭矩。在这些参数中，从加速圆滑和燃烧完 全的角度来看，调整节气门为最好，但调整时节气门反应 速度较慢。调整点火时间和燃料喷射量反应速度较快，能 补偿调整节气门的不足。延迟点火时间能够减少发动机扭 矩，但控制不好易造成失火，燃料无法燃烧，增加了排气 净化装置中催化剂的负担。如果只减少燃料喷射量，因受 燃烧室内废气的影响会使燃烧过程延迟。
9
ASR共同点（续）
0702-驱动防滑控制系统
2) ASR处于关闭状态时，副节气门将自动处于全开位置； ASR制动压力调节装置也不会影响制动系统的正常工作。
3) 如果在ASR处于防滑转调节过程中，驾驶员踩下制动 踩板进行制动时，ASR将会自动退出防滑转调节过程，而 不影响制动过程的进行。
4) ASR通常只在一定的车速范围内才进行防滑转调节， 而当车速达到一定值以后(如120km/h或80km/h)，ASR将会 自动退出防滑转调节过程。
27
0702-驱动防滑控制系统
驱动轮制动控制方式（续）
如果车辆已有一个液压系统，而且可接入ASR，那么滑 阀结构的安装成本就会降低。对于小功率前轮驱动汽车， 除了液压制动外，还可考虑采用电制动。
28
防滑差速锁
0702-驱动防滑控制系统
防滑差速锁(LSD－Limited-Slip-Differential) 控制 为了让ASR在最佳状态下工作，希望各车轮独立旋转。安 装差速器锁止装置或中心传动锁止装置不利于ASR实现最 佳控制。LSD能对差速器锁止装置进行控制，使锁止范围 从0％变化到100％，因此有利于ABS的控制。
10
ASR共同点（续2）
0702-驱动防滑控制系统
5) ASR在其工作车速范围内通常具有不同的优先选择性， 车速较低时以提高牵引力作为优先选择，此时对两驱动车 轮施加的制动力矩可以不同，·即对两后制动轮缸的制动压 力进行分别调节。而在车速较高时，则以提高行驶方向稳 定性为优先选择，此时，对两驱动车轮施加的制动力矩将 是相同的，即对两后制动轮缸的制动压力进行一同调节。
ABS和ASR都要求系统具有快速反应能力，以适应车轮 附着力的变化；都要求控制偏差尽可能达到最小，以免引 起汽车及传动系统的振动；都要求尽量减少调节过程中的 能量消耗。
6
ASR与ABS的不同点
Байду номын сангаас
0702-驱动防滑控制系统
ABS与ASR在以下几个方面又是不同的，ABS对驱 动和非驱动车轮都可进行控制，而ASR则只对驱动车 轮进行控制；在ABS控制期间，离合器通常都处于分 离状态，发动机也处于怠速运转，而在ASR控制期间， 离合器则处于接合状态，发动机的惯性会对ASR控制 产生较大的影响；
8
ASR共同点
0702-驱动防滑控制系统
目前，各个国家在各种不同的车型上装备的驱动 防滑系统ASR的结构和工作过程都不尽相同，但在以 下几个方面却又基本相同：
1) ASR可以由驾驶员通过ASR选择开关对其是否进 入工作状态进行选择，在ASR进行防滑转调节时，ASR 工作指示灯会自动点亮；如果通过ASR选择开关将ASR 关闭，ASR关闭指示灯会自动点亮。
7