汽車防滑控制系統(tǒng)教案.docx

課 題：汽車防滑控制系統(tǒng)教學(xué)目的：掌握汽車防滑控制系統(tǒng)構(gòu)造與功用教學(xué)重點(diǎn)：汽車防滑控制系統(tǒng)構(gòu)造與功用教學(xué)難點(diǎn)：汽車防滑控制系統(tǒng)構(gòu)造與功用教學(xué)方法：講練結(jié)合類 型：新授課 時(shí)：2教學(xué)手段：模型與實(shí)物引 入：復(fù)習(xí)上節(jié)知識(shí)，以故障現(xiàn)象進(jìn)入本節(jié)復(fù)習(xí)上節(jié)知識(shí)，以故障現(xiàn)象進(jìn)入本節(jié)項(xiàng)目七汽車防滑控制系統(tǒng)一、概述汽車防滑控制系統(tǒng)是防止汽車在制動(dòng)過(guò)程中車輪被抱死滑移和汽車在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中(特別是起步、加速、轉(zhuǎn)彎等)驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象的控制系統(tǒng)。1滑動(dòng)率對(duì)附著系數(shù)的影響汽車在制動(dòng)過(guò)程中，車輪的運(yùn)動(dòng)可以劃分為三個(gè)階段：純滾動(dòng)、邊滾邊滑、完全拖滑。一般用滑動(dòng)率S表征滑動(dòng)成分在車輪縱向運(yùn)動(dòng)中所占的比例。車輪與路面之間的附著系數(shù)是隨滑動(dòng)率而變化的，二者之間的關(guān)系如下圖所示。當(dāng)滑動(dòng)率處于15%35%的范圍內(nèi)時(shí)，縱向附著系數(shù)z和側(cè)向附著系數(shù)c的值都較大?？v向附著系數(shù)z大，可以產(chǎn)生較大的制動(dòng)力，保證汽車制動(dòng)距離較短；側(cè)向附著系數(shù)c大，可以產(chǎn)生較大的側(cè)向力，保證汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。2防滑控制系統(tǒng)的作用和控制方式汽車在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)輪可能發(fā)生滑轉(zhuǎn)，滑轉(zhuǎn)成分在車輪縱向運(yùn)動(dòng)中所占的比例用正滑動(dòng)率來(lái)表示，即完全滑轉(zhuǎn)時(shí)，v=0，S=100%汽車在驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的S關(guān)系及最佳控制范圍如下圖所示。防滑控制系統(tǒng)就是在汽車驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，將驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率控制在5%15%的最佳范圍內(nèi)。制動(dòng)防抱死系統(tǒng)是在汽車制動(dòng)狀態(tài)下，將車輪滑動(dòng)率控制在8%35%的最佳范圍內(nèi)。在上述最佳范圍內(nèi)，不僅車輪和地面之間的縱向附著系數(shù)較大，而且側(cè)向附著系數(shù)的值也較大，保證了汽車的方向穩(wěn)定性。二、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）1ABS工作原理汽車制動(dòng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS) 是保證汽車在任何路面上緊急制動(dòng)時(shí)，自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)車輪的制動(dòng)力，防止車輪完全抱死，獲得最佳制動(dòng)效果，從而避免制動(dòng)過(guò)程中的側(cè)滑、跑偏和喪失轉(zhuǎn)向操縱能力等，提高汽車操縱性能和穩(wěn)定性能同時(shí)，還能獲得最大的制動(dòng)力?？s短制動(dòng)距離，提高汽車制動(dòng)性能，對(duì)保證汽車安全具有重要意義。2制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的基本組成和工作原理（1）結(jié)構(gòu)制動(dòng)防抱死系統(tǒng)主要由輪速傳感器、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器和電子控制器（ECU）等組成。 (2)工作原理其基本工作原理是，從制動(dòng)理論分析得知，當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，車輪完全抱死，滑移率為100%，汽車的側(cè)向制動(dòng)力將大幅度降低，造成汽車側(cè)滑和轉(zhuǎn)向失控；若滑移率為10%20%時(shí)，可最大限度地利用縱向附著力和一定的側(cè)向附著力，則制動(dòng)效果最佳。ABS裝置，可以使汽車制動(dòng)時(shí)，保持10%20%的滑移率而不抱死。汽車在制動(dòng)過(guò)程中，車輪速度傳感器不斷把車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)及時(shí)輸送給ABS電子控制單元(ECU），由ECU對(duì)4個(gè)車輪速度傳感器輸入的信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算出汽車的參考車速、各車輪速度和減速度，確定各車輪滑移率，并適時(shí)地發(fā)出指令給液壓調(diào)節(jié)器。液壓調(diào)節(jié)器是ABS中的壓力控制裝置，它可以控制制動(dòng)輪缸的制動(dòng)液壓，使其變大或變小，以防4個(gè)車輪被一直完全抱死。只要制動(dòng)系統(tǒng)在制動(dòng)過(guò)程中車輪沒(méi)有被抱死的跡象，ABS是不工作的。制動(dòng)主缸中的制動(dòng)液通過(guò)液壓調(diào)節(jié)器調(diào)壓后進(jìn)入制動(dòng)輪缸，ECU從轉(zhuǎn)速信號(hào)的變化中判斷出車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則向液壓調(diào)節(jié)器發(fā)出指令，此時(shí)，液壓調(diào)節(jié)器控制制動(dòng)輪缸的制動(dòng)液壓力隨著車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化而迅速變化，并始終將車輪的滑移率控制在20%左右，達(dá)到最佳制動(dòng)效果。若ABS出現(xiàn)故障，制動(dòng)防抱死警告燈會(huì)點(diǎn)亮發(fā)出警告，ABS自動(dòng)停止工作。但普通制動(dòng)系統(tǒng)仍能照常工作，確保汽車安全行駛。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是：汽車制動(dòng)時(shí)，首先由輪速傳感器測(cè)出與制動(dòng)車輪轉(zhuǎn)速成正比的交流電壓信號(hào)，并將該電壓信號(hào)送入電子控制器（ECU）。由ECU中的運(yùn)算單元計(jì)算出車輪速度、滑動(dòng)率及車輪的加、減速度，然后再由ECU中的控制單元對(duì)這些信號(hào)加以分析比較后，向壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出制動(dòng)壓力控制指令。使壓力調(diào)節(jié)器中的電磁閥等直接或間接地控制制動(dòng)壓力的增減，以調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，使之與地面附著狀況相適應(yīng)，防止制動(dòng)車輪被抱死。2制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）的類型及布置形式從結(jié)構(gòu)上可分為機(jī)械液壓制動(dòng)防抱死系統(tǒng)和電控制動(dòng)防抱死系統(tǒng)。按其控制參數(shù)可分為：按車輪滑移率實(shí)現(xiàn)控制的制動(dòng)防抱死系統(tǒng)；按車輪角速度控制的制動(dòng)防抱死系統(tǒng)；按車輪角加速度、減速度及滑移率實(shí)現(xiàn)控制的制動(dòng)防抱死系統(tǒng)。按其液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)可分為整體式和分離式兩種。整體式是將制動(dòng)主缸與液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)制作為一體；分離式是將液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)獨(dú)立安裝在制動(dòng)主缸與輪缸之間。（1）按汽車制動(dòng)系統(tǒng)分類液壓制動(dòng)系統(tǒng)ABS；氣壓制動(dòng)系統(tǒng)ABS；氣頂液制動(dòng)系統(tǒng)ABS。（2）按ABS中控制管路(通道)數(shù)和傳感器數(shù)量，又可分為以下6種布置形式四傳感器四通道四輪獨(dú)立控制的ABS四傳感器四通道前輪獨(dú)立后輪低選控制的ABS 四傳感器三通道前輪獨(dú)立后輪低選控制的ABS 三傳感器三通道前輪獨(dú)立后輪低選控制的ABS四傳感器二通道前輪獨(dú)立控制的ABS四傳感器二通道前輪獨(dú)立后輪低選控制的ABS3ABS部件的結(jié)構(gòu)及其工作原理（1）車輪轉(zhuǎn)速傳感器（簡(jiǎn)稱輪速傳感器）汽車防滑控制系統(tǒng)中都設(shè)置有電磁感應(yīng)式輪速傳感器。它可以安裝在車輪上，也可以安裝在主減速器或變速器中。功用：是檢測(cè)車輪速度，并將車輪速度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，送到電控單元中。結(jié)構(gòu)：下圖所示為盤式車輪制動(dòng)器、鼓式車輪制動(dòng)上使用的車輪速度傳感器。輪速傳感器由永久磁鐵、磁極、線圈和齒圈組成。齒圈隨車輪同步旋轉(zhuǎn)，當(dāng)輪齒經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)(靠近和離開(kāi))，永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)造成線圈中磁通量發(fā)生變化，此時(shí)在電磁線圈中感應(yīng)出一個(gè)交流脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的電壓頻率與車速成正比，車速度傳感器通過(guò)兩根屏蔽線將交流脈沖信號(hào)傳送到ECU，ECU通過(guò)識(shí)別交流脈沖信號(hào)的頻率和電壓來(lái)確定車輪轉(zhuǎn)速、汽車的車速。（2）電子控制器（ECU）電子控制器（ECU）是防滑控制系統(tǒng)的控制中樞，其作用是接收車輪速度傳感器的車速信號(hào)，并對(duì)車速信號(hào)進(jìn)行分析、放大和識(shí)別處理，計(jì)算出轉(zhuǎn)速、車速及滑移率，分析車輪制動(dòng)情況，以此向液壓調(diào)節(jié)器發(fā)出指令，電控單元還能監(jiān)視整個(gè)制動(dòng)防抱死裝置的工作情況。若有故障，電控單元中止工作，關(guān)閉ABS系統(tǒng)，同時(shí)讓普通制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入工作，并亮起指示燈發(fā)出警告，它還能把故障存貯，為故障診斷、排除提供故障代碼。（1）制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的功用是接收來(lái)自ECU的控制指令，控制制動(dòng)壓力的增、減，它是ABS的執(zhí)行器。循環(huán)式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器循環(huán)式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器由電磁閥、液壓泵和電動(dòng)機(jī)等部件組成。調(diào)節(jié)器直接裝在汽車原有的制動(dòng)管路中，通過(guò)串聯(lián)在制動(dòng)主缸和制動(dòng)輪缸之間的三位三通電磁閥直接控制輪缸的壓力，可以使輪缸的工作處于常規(guī)工作狀態(tài)、增壓狀態(tài)、減壓狀態(tài)或保壓狀態(tài)。三位是指電磁閥有三個(gè)不同位置，分別控制輪缸制動(dòng)壓力的增、減或保壓，三通是指電磁閥上有3個(gè)通道，分別通制動(dòng)主缸、制動(dòng)輪缸和儲(chǔ)液器?？勺?nèi)莘e式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器可變?nèi)莘e式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器主要由電磁閥、控制活塞、液壓泵和儲(chǔ)能器等組成，是在原液壓制動(dòng)系統(tǒng)中增設(shè)一套液壓控制裝置，控制制動(dòng)管路中容積的增減，以控制制動(dòng)壓力的變化?？勺?nèi)莘e式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器有4個(gè)不同工作狀態(tài)：常規(guī)制動(dòng)狀態(tài)、輪缸減壓狀態(tài)、輪缸保壓狀態(tài)和輪缸增壓狀態(tài)。三、驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)（ASR）汽車行駛過(guò)程中，輪速傳感器將車輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)傳輸給ASR電子控制器（ECU），ECU根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速計(jì)算驅(qū)動(dòng)車輪的滑轉(zhuǎn)率，如果滑轉(zhuǎn)率超出了目標(biāo)范圍，ECU綜合參考節(jié)氣門開(kāi)度信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)以及轉(zhuǎn)向信號(hào)(有的車沒(méi)有)等確定其控制方式，并向相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令使其動(dòng)作，將驅(qū)動(dòng)車輪的滑轉(zhuǎn)率控制在目標(biāo)范圍之內(nèi)。驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)（ASR）和ABS一樣，主要由電子控制器、傳感器、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器等三大部分組成。ASR中的電子控制器可以是獨(dú)立的，也可以與ABS共用，輪速傳感器可與ABS共用，ASR與ABS的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器也可以共用。因此通常將ASR和ABS組合在一起。1ASR的電子控制器（ECU）由于ASR和ABS的一些輸入信號(hào)和處理都是相同的，為了減少電子器件的應(yīng)用數(shù)量，使結(jié)構(gòu)更緊湊，ASR電子控制器和ABS電子控制器通常組合在一起。ASR的電子控制器（ECU）發(fā)出的控制指令有如下幾種： 控制滑轉(zhuǎn)車輪的制動(dòng)力； 控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率； 同時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和驅(qū)動(dòng)車輪的制動(dòng)力。在實(shí)際應(yīng)用的ASR中，絕大多數(shù)都是采用調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的方式來(lái)控制汽車驅(qū)動(dòng)力矩。而調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，通常是利用發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置，通過(guò)控制節(jié)氣門開(kāi)度和點(diǎn)火提前角的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。2ASR的傳感器ASR的傳感器主要是輪速傳感器和節(jié)氣門位置傳感器。輪速傳感器與ABS共用，而節(jié)氣門位置傳感器則與發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)共用。ASR專用的信號(hào)輸入裝置是ASR選擇開(kāi)關(guān)，關(guān)閉ASR選擇開(kāi)關(guān)，可停止ASR的作用。如在汽車維修中需要將汽車驅(qū)動(dòng)車輪懸空轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ASR就可能對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪施以制動(dòng)，影響故障的檢查。這時(shí)關(guān)閉ASR開(kāi)關(guān)，停止ASR作用，就可避免這種影響。3ASR的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器執(zhí)行ASR電子控制器的指令，對(duì)滑轉(zhuǎn)車輪施加制動(dòng)力并控制其大小，以使滑轉(zhuǎn)車輪的滑動(dòng)率在控制目標(biāo)范圍之內(nèi)。ASR制動(dòng)壓力源是蓄壓器，通過(guò)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器中的電磁閥來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)壓力的大小。1）獨(dú)立式的ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器所謂獨(dú)立式是指ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器和ABS制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器在結(jié)構(gòu)上各自分開(kāi)。獨(dú)立式ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器有4種不同工作狀態(tài)，分別是不起作用、輪缸增壓、輪缸保壓、輪缸減壓。2）組合式的ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器組合式是指ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器與ABS制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器在結(jié)構(gòu)上組合為一個(gè)整體，亦稱ABS/ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器。這種調(diào)壓閥是采用流通式（亦