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(dòng)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(hù)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(duì)制動(dòng)防抱死系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)的統(tǒng)稱 制動(dòng)防抱死系統(tǒng) Anti lockBrakingSystem 簡稱ABS 驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng) AccelerationSlipRegulation 簡稱ASR 它也被稱為驅(qū)動(dòng)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(huì)隨許多因素而變化 因此 輪胎與路面間的附著力實(shí)際上是經(jīng)常變化的 一 車輪滑動(dòng)率對(duì)附著系數(shù)的影響車輪相對(duì)于路面的滑動(dòng)可分為滑移和滑轉(zhuǎn)兩種形式 引入車輪滑動(dòng)率的概念可以表征車輪運(yùn)動(dòng)中滑動(dòng)成分所占的比例 1 汽車在制動(dòng)過程中 車輪可能相對(duì)于路面發(fā)生滑移 滑移成分在車輪縱向運(yùn)動(dòng)中所占的比例可以由負(fù)滑動(dòng)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(dòng)過程中 驅(qū)動(dòng)車輪可能相對(duì)于路面發(fā)生滑轉(zhuǎn) 滑轉(zhuǎn)成分在汽車縱向運(yùn)動(dòng)中所占的比例可由正滑動(dòng)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(yàn)發(fā)現(xiàn) 在硬實(shí)路面上 彈性車輪與路面間的附著系數(shù) 和滑動(dòng)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(dòng)地將車輪控制在縱向和橫向附著系數(shù)都很大的滑動(dòng)率范圍內(nèi) 制動(dòng)防抱死系統(tǒng)在制動(dòng)過程中 通常將車輪滑移率控制在10 20 的范圍內(nèi) 驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)過程中 通常將車輪滑移率控制在5 15 的范圍內(nèi) 制動(dòng)防抱死系統(tǒng) ABS 都是在制動(dòng)過程中 通過調(diào)節(jié)輪缸 或制動(dòng)氣室 的制動(dòng)壓力使作用車輪的制動(dòng)力矩受到控制 從而控制車輪的滑移率 而防滑驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) ASR 在驅(qū)動(dòng)過程中通?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動(dòng)系的傳動(dòng)比 差速器的鎖緊系數(shù)等控制作用于驅(qū)動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)力矩 以及通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)輪缸 或制動(dòng)氣室 的制動(dòng)壓力控制作用于驅(qū)動(dòng)車輪的制動(dòng)力矩 實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng) 制動(dòng)壓力保持 制動(dòng)壓力減小和制動(dòng)壓力增大等階段 1 常規(guī)制動(dòng)階段 ABS并不介入制動(dòng)壓力控制 2 制動(dòng)壓力保持階段 3 制動(dòng)壓力減小階段 4 制動(dòng)壓力增大階段 ABS系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 增大了汽車制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性 2 能縮短制動(dòng)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(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)力矩和制動(dòng)力矩 在驅(qū)動(dòng)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(diǎn)火提前角的方式調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 從而對(duì)作用于驅(qū)動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)力矩進(jìn)行調(diào)節(jié) 為了使驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)速迅速降低 或者使兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪獲得不同牽引力 通常ASR都可以通過對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪施加一定的制動(dòng)力矩得以實(shí)現(xiàn) 右圖所示為一種較為典型的具有制動(dòng)防抱死和驅(qū)動(dòng)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(dòng)車輪制動(dòng)輪缸的制動(dòng)管路中增設(shè)一個(gè)ASR制動(dòng)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(gè)由步進(jìn)電機(jī)控制的副節(jié)氣門 并在主副節(jié)氣門處各設(shè)置一個(gè)節(jié)氣門開度傳感器 即可實(shí)現(xiàn)ASR控制 ASR制動(dòng)液壓系統(tǒng) 下圖中的ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器主要包括制動(dòng)供能裝置 由電動(dòng)泵和儲(chǔ)能器組成 和電磁控制閥總成 其中有三個(gè)二位二通電磁閥 組成 三 ABS和ASR的比較 相同點(diǎn) 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(dòng)率控制在設(shè)定的理想范圍之內(nèi) 從而縮短汽車制動(dòng)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(dá)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(diǎn) 1 ABS對(duì)驅(qū)動(dòng)和非驅(qū)動(dòng)車輪都可進(jìn)行控制 而ASR只對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪進(jìn)行控制 2 在ABS控制期間 離合器通常處于分離狀態(tài) 手動(dòng)變速 發(fā)動(dòng)機(jī)也處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn) 而在ASR控制期間 離合器處于接合狀態(tài) 發(fā)動(dòng)機(jī)的慣性對(duì)ASR控制有較大影響 3 在ABS控制期間 汽車傳動(dòng)系的振動(dòng)較小 在ASR控制期間 很容易使傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的振動(dòng) 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(huì)使驅(qū)動(dòng)車輪之間產(chǎn)生較大的互相影響 5 ABS只是一個(gè)反應(yīng)時(shí)間近似一定的制動(dòng)控制單環(huán)系統(tǒng) 而ASR卻是由反應(yīng)時(shí)間不同的制動(dòng)控制和發(fā)動(dòng)機(jī)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(dú)立進(jìn)行制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)的制動(dòng)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(hào)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(diǎn) 1 輸出信號(hào)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(qiáng) 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(dòng)壓力調(diào)節(jié)器ABS ASR制動(dòng)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(dòng)作來實(shí)現(xiàn)車輪制動(dòng)器制動(dòng)壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié) 它主要由電磁閥閥體 制動(dòng)液儲(chǔ)能室 儲(chǔ)能器 制動(dòng)主缸 液壓助力器與電動(dòng)泵等組成 如圖 下面主要介紹ABS制動(dòng)壓力調(diào)壓器 1 電動(dòng)泵 2 儲(chǔ)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(gè)或兩個(gè)電磁閥體 其中有若干個(gè)電磁控制閥 分別控制前 后輪的制動(dòng) 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(gè)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(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖方波信號(hào) 2 運(yùn)算電路 主要是進(jìn)行車輪線速度 初始速度 滑動(dòng)率 加速度及減速度等的運(yùn)算 以及調(diào)節(jié)器的電磁閥控制參數(shù)的運(yùn)算和監(jiān)控運(yùn)算3 輸出級(jí) 電磁閥控制 電路 接受運(yùn)算電路輸入的電磁閥控制參數(shù)信號(hào) 控制大功率三極管向電磁閥提供控制電路 4 安全保護(hù)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(duì)電源電路的電壓進(jìn)行監(jiān)控 對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視 出現(xiàn)故障時(shí)停止ABS系統(tǒng)工作 點(diǎn)亮ABS警告燈 并儲(chǔ)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(dòng)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(dòng)壓力調(diào)節(jié)器 電磁閥直接控制輪缸制動(dòng)壓力 2 可變?nèi)莘e式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器 間接控制制動(dòng)壓力現(xiàn)在以凌志LS400轎車的循環(huán)式制動(dòng)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(dòng)壓力調(diào)節(jié)器是在制動(dòng)總缸和輪缸之間串聯(lián)一電磁閥 直接控制輪缸的制動(dòng)壓力 其特點(diǎn)是制動(dòng)壓力油路和ABS控制壓力油路相通 組成 制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu) 制動(dòng)主缸 回油泵 儲(chǔ)能器 電磁閥 制動(dòng)輪缸 1 常規(guī)制動(dòng) 升壓 狀態(tài)此時(shí)ABS系統(tǒng)不工作 制動(dòng)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(xiǎn)信號(hào)時(shí) 電磁閥處于 保壓 位置 此時(shí)主缸 輪缸和回油孔相互隔離密封 輪缸中制動(dòng)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(chǔ)液室接通 輪缸中的制動(dòng)液經(jīng)電磁閥流入儲(chǔ)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(shí) 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(dòng)液再次進(jìn)入輪缸 使制動(dòng)力增加 二 ASR調(diào)壓方式ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器也可以采用流通調(diào)壓方式進(jìn)行防滑轉(zhuǎn)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié) 故ASR制動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng) TRC 為選裝件 所以國內(nèi)只有部分LS400制動(dòng)防抱死系統(tǒng)中帶有TRC 一 LS400的制動(dòng)防抱死系統(tǒng) ABS 凌志LS400不帶TRC的防抱死制動(dòng)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(gè) 后輪左右輪速傳感器各一個(gè) 共四個(gè)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(gè)通道組成 后輪系統(tǒng)則只裝設(shè)一個(gè)通道 該ABS系統(tǒng)由輪速傳感器 制動(dòng)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(dòng)車 其牽引力控制系統(tǒng) TRC 是在控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的同時(shí)控制汽車的驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)系統(tǒng) 即采用發(fā)動(dòng)機(jī) 制動(dòng)器并用控制方法 控制驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 它有助于避免在起動(dòng)和加速時(shí)容易出現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)輪打滑現(xiàn)象 并根據(jù)車速 路面狀態(tài)控制汽車驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力 和ABS系統(tǒng)相結(jié)合 保持制動(dòng)滑移率在15 30 之間 達(dá)到最佳制動(dòng)效果 下圖為LS400TRC系統(tǒng)構(gòu)成圖 TRC系統(tǒng)由TRC和ABSECU TRC制動(dòng)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(jìn)行防滑控制時(shí)才用到 2 輔助節(jié)氣門執(zhí)行器 執(zhí)行元件為一步進(jìn)馬達(dá) 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(hào)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(hào) 打開和關(guān)閉副節(jié)氣門 以控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率 4 TRC制動(dòng)執(zhí)行器 TRC工作過程是由TRC泵和TRC制動(dòng)執(zhí)行器來完成的 制動(dòng)執(zhí)行器是用來傳送液壓并釋放從制動(dòng)分泵來的液壓 5 ABS和TRCECU控制邏輯6 故障保護(hù)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(hù)與檢修 一 使用與維修中的一般注意事項(xiàng)1 拆裝系統(tǒng)中的電器元件和線束插頭 應(yīng)先斷開點(diǎn)火開關(guān) 2 不可用充電機(jī)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī) 也不要在蓄電池與汽車電系連接的情況下 對(duì)蓄電池進(jìn)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(shí) 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(duì)蓄電池的電壓進(jìn)行檢查 特別是長時(shí)間停駛后初次起動(dòng)時(shí) 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(dòng)功能的制動(dòng)系統(tǒng)時(shí) 應(yīng)首先將蓄能器中的高壓制動(dòng)液完全釋放 9 具有防滑控制功能的制動(dòng)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(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置如果損壞 應(yīng)該進(jìn)行整體更換 11 在對(duì)制動(dòng)液壓系統(tǒng)進(jìn)行維修以后 或者在使用過程中發(fā)覺制動(dòng)踏板變軟時(shí) 應(yīng)按照要求的方法和順序?qū)χ苿?dòng)系統(tǒng)進(jìn)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(diǎn)亮的情況進(jìn)行制動(dòng)時(shí) 應(yīng)注意控制制動(dòng)強(qiáng)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(diǎn)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(chǔ)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(cè)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(diǎn)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(diǎn)火開關(guān)置于點(diǎn)火位置 以正確的方法計(jì)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(cè)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(shí) 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(chǔ)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(chǔ)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(diǎn)亮?xí)r 或感覺防滑控制系統(tǒng)工作時(shí) 應(yīng)及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)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(rèn)故障情況和故障癥狀 2 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行直觀檢查 檢查是否有制動(dòng)液滲漏 導(dǎo)線破損 插頭松脫 制動(dòng)液液位過低等現(xiàn)象 3 讀取故障代碼 再根據(jù)維修手冊(cè)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(duì)故障部位進(jìn)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(diǎn)亮 8 警告燈不再持續(xù)點(diǎn)亮后 進(jìn)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