關(guān)于汽車驅(qū)動防滑技術(shù)的探討

1、汽車構(gòu)造關(guān)于汽車驅(qū)動防滑控制技術(shù)的探討關(guān)于汽車驅(qū)動防滑控制技術(shù)的探討 摘 要 隨著汽車行駛速度的提高,道路行車密度的增大,汽車行駛安全性已經(jīng)受到了高度關(guān)注。汽車的行駛安全性能要求不斷提高,汽車安全系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車研究發(fā)展的重要部分。汽車安全系統(tǒng)主要依靠制動踏板的制動裝置保證汽車行駛安全,汽車照明系統(tǒng)輔助警示與提醒,至今在主動安全系統(tǒng)中汽車防抱死ABS)等技術(shù),以及汽車輔助安全系統(tǒng)如安全帶,安全氣囊等的廣泛應(yīng)用,而且有更多的安全性系統(tǒng)參與制動與動力分配系統(tǒng)的發(fā)展,如汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR,汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP),汽車電子制動力分配系統(tǒng)(EBD),汽車輔助剎車系統(tǒng)(BA),汽車自適應(yīng)巡航速度控

2、制系統(tǒng)等(ACC),保證汽車在危險狀況下行駛的安全性。上述這些系統(tǒng)具有智能化的控制作用,根據(jù)車輛的行駛狀況,自動地完成對汽車制動性能、轉(zhuǎn)向輔助等的控制,無需人的主動性操作,可見汽車安全系統(tǒng)已經(jīng)向智能型方向發(fā)展。 本文探討了ASR系統(tǒng)的原理、發(fā)展、現(xiàn)狀及與ABS系統(tǒng)的關(guān)系，簡要討論了當(dāng)前較先進(jìn)，運用較廣泛的ESP系統(tǒng)。介紹了汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)常用的四種控制方式。以日系車豐田ABS/TRC系統(tǒng)為例分析了ASR系統(tǒng)的基本組成和工作原理。關(guān)鍵詞：汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR 汽車防抱死系統(tǒng)ABS 汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP 汽車驅(qū)動力控制系統(tǒng)TRC 汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng)（Acceleration Slip Reg

3、ulation，簡稱ASR），是一種主動安全裝置,可根據(jù)車輛的行駛行為使車輛驅(qū)動輪在惡劣路面或復(fù)雜路面條件下得到最佳縱向驅(qū)動力,能夠在驅(qū)動過程中,特別在起步、加速、轉(zhuǎn)彎等過程中防止驅(qū)動車輪發(fā)生過分滑轉(zhuǎn),使得汽車在驅(qū)動過程中保持方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力及提高加速性能等。 驅(qū)動防滑系統(tǒng)是汽車制動防抱死系統(tǒng)功能的自然擴展，它的作用是維持汽車行駛時的方向穩(wěn)定性，并盡可能利用車輪路面間的縱向附著能力，提供最大的驅(qū)動力。在裝備了ABS的汽車上,ASR系統(tǒng)添加了發(fā)動機輸出力矩的調(diào)節(jié)和驅(qū)動輪制動壓力的調(diào)節(jié)功能后,所用的車輪轉(zhuǎn)速傳感器和壓力調(diào)節(jié)器可全部為ASR所利用。ASR和ABS在控制算法上相類似,許多程序模

4、塊可以通用,大大簡化了程序結(jié)構(gòu),節(jié)省存儲空間。因而在實際應(yīng)用中可以把兩者集成在一起,并將它們的控制邏輯也集成在一個控制器中,形成ABS/ASR集成系統(tǒng)。 ASR與ABS雖然都是用來控制車輪相對地面的滑動，以使車輪與地面的附著力不下降，但ABS控制的是汽車制動時車輪的“拖滑”和保持汽車在制動過程中能夠改變行駛方向，主要是用來提高制動效果和保證制動時的安全；而ASR是控制車輪的“滑轉(zhuǎn)”，用于提高汽車起步、加速及在滑溜路面上行駛時的牽引力和確保行駛的穩(wěn)定性。 汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)ASR,是國際上世紀(jì)年代中期開始發(fā)展的新型實用汽車安全技術(shù),第一臺汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)由瑞典的沃爾沃（VOLVO）汽車公司

5、在1985年試制成功,安裝在沃爾沃轎車上,當(dāng)時稱為電子牽引力控制系統(tǒng)（ETO）。它通過調(diào)節(jié)燃油量來調(diào)節(jié)發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩,從而控制驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)率,產(chǎn)生最佳驅(qū)動力。1986年在底特律國際汽車展中,美國通用汽車公司克爾維特分部在其生產(chǎn)的英迪牌轎車上安裝了牽引力控制系統(tǒng),為驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)的發(fā)展作了良好的宣傳。同年12月,博世公司第一次將制動防抱死ABS技術(shù)與驅(qū)動防滑控制ASR技術(shù)相結(jié)合,并應(yīng)用到奔馳C級轎車上,進(jìn)行批量生產(chǎn)。同時,奔馳公司與WABCO公司也開發(fā)出了驅(qū)動防滑控制系統(tǒng),并應(yīng)用在貨車上。1987年,博世公司在原ABS/ASR的基礎(chǔ)上開始大批量生產(chǎn)兩種不同形式的汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng),一種是完全通過發(fā)

6、動機輸出轉(zhuǎn)矩控制的ABS/ASR,可以保證汽車的方向穩(wěn)定性,另一種是驅(qū)動輪制動力調(diào)節(jié)與發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)綜合控制的ABS/ASR,既可保證方向穩(wěn)定性,又可改善牽引性。同年9月,日本豐田汽車公司在其生產(chǎn)的皇冠上安裝了ASR。1989年,德國大眾汽車公司首次將驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)安裝在前驅(qū)動的奧迪A6轎車上。 目前汽車防滑的最高級裝置應(yīng)該屬ESP。ESP是ABS,ASR這兩種系統(tǒng)在功能上的延伸,稱得上是當(dāng)前汽車防滑裝置的最高級形式。ABS和ASR只能在汽車車輪發(fā)生滑動時被動地作出反應(yīng),而ESP能夠探測和分析車況并糾正駕駛錯誤,對過度轉(zhuǎn)向或不足轉(zhuǎn)向很敏感,傳感器感覺到不良滑動就會迅速制動車輪使其恢復(fù)附著

7、力,產(chǎn)生相反的轉(zhuǎn)矩而使汽車保持在原來的車道上。ESP包含以下部件轉(zhuǎn)向傳感器、車輪傳感器、側(cè)滑傳感器、橫向加速度傳感器?？刂茊卧ㄟ^這些傳感器的信號對車輛的運行狀態(tài)進(jìn)行判斷,進(jìn)而發(fā)出控制指令,并自動地向一個或多個車輪施加制動力甚至在某些情況下每秒進(jìn)行百次以上的制動,以把車子保持在駕駛者所選定的車道內(nèi)。這些傳感器還向控制裝置提供汽車在任何瞬間的運行狀況信息。ESP目前有3種類型能自動向全部四個車輪獨立施加制動力的四通道或四輪系統(tǒng)只能對兩個前輪獨立施加制動力的雙通道系統(tǒng)能對兩個前輪獨立施加制動力而對后輪只能一同施加制動力的三通道系統(tǒng)。ESP可以和ABS及ASR集成在一起共同工作。在非緊急的情況下,

8、ESP可充分發(fā)揮其主動做出反應(yīng)的優(yōu)勢,其轉(zhuǎn)彎控制功能可在正常轉(zhuǎn)彎制動時為內(nèi)側(cè)輪和外側(cè)輪分別選擇最佳的制動壓力,以提高方向的穩(wěn)定性。ABS和ASR可以防止車輪過度滑轉(zhuǎn),以提高汽車的制動性和驅(qū)動性能。隨著計算機技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展,汽車防滑控制技術(shù)必將更迅速地向性能更完善的方向發(fā)展,以達(dá)到汽車的更佳安全性、操縱性、經(jīng)濟性和舒適性,使汽車成為人類的最優(yōu)代步工具。 下面詳細(xì)介紹ASR系統(tǒng)的工作原理以及類別。 ASR也稱為牽引力控制系統(tǒng)（Traction Control System，TCS或TRC） ，基本組成及工作原理如下圖所示： 傳感器將路面情況以及車輪的運轉(zhuǎn)情況反饋給ECU，如果出現(xiàn)了打滑現(xiàn)

9、象，ECU給執(zhí)行器發(fā)指令，執(zhí)行器通過控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速、驅(qū)動輪制動器、防滑差速器來使汽車驅(qū)動前后軸或者左右軸轉(zhuǎn)速匹配，擺脫打滑困境。 汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)常用的控制方式有以下幾種：1發(fā)動機輸出功率/扭矩控制 若公共汽車的兩側(cè)附著狀況均不好，例如都是結(jié)冰路面，當(dāng)猛踩加速踏板時，由于地面附著能力不足，兩側(cè)驅(qū)動輪會同時飛轉(zhuǎn)。在這種情況下，驅(qū)動防滑系統(tǒng)通過自動減少發(fā)動機功率輸出的辦法來控制。發(fā)動機輸出功率和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的適度降低，可減少驅(qū)動輪的過分滑轉(zhuǎn)，一方面提高了車輪路面間的側(cè)向附著能力，維持了方向穩(wěn)定性；另一方面增大了縱向附著能力，有利了起步和加速。 控制發(fā)動機的輸出功率，以抑制驅(qū)動車輪的滑轉(zhuǎn)，如下圖所

10、示：發(fā)動機輸出功率/扭矩控制通常有以下幾種方法： 調(diào)節(jié)噴油量。減少或中斷供油。 調(diào)整點火時間。減小點火提前角或停止點火。 調(diào)整進(jìn)氣量。調(diào)整節(jié)氣門的開度和輔助空氣裝置。2驅(qū)動輪制動控制。 ASR ECU通過電磁閥的控制來實現(xiàn)驅(qū)動輪制動力的控制，控制過程如下：正常制動時ASR不起作用，電磁閥不通電，閥的位置在左位，調(diào)壓缸的活塞被回位彈簧推至右邊極限位置。起步或加速時，若驅(qū)動輪出線滑移需要實施制動時，ACR使電磁閥通電，閥至右位，蓄壓器中的制動液推動活塞左移。壓力保持過程，此時電磁閥版通電，閥在中位，調(diào)壓缸與儲液室和蓄壓器都斷開，于是活塞保持原位不懂，制動壓力保持不變。壓力降低過程，此時電磁閥斷電，

11、閥回左位，使調(diào)壓腔右膛與蓄壓器斷開而與儲液室接通，于是調(diào)壓缸右腔壓力下降，制動壓力下降。3發(fā)動機輸出功率和驅(qū)動車輪的制動力同時控制控制信號同時起動ASR制動壓力調(diào)節(jié)器和輔助節(jié)氣門調(diào)節(jié)器，在對驅(qū)動車輪施以制動力的同時，減小發(fā)動機的輸出功率，以達(dá)到理想的控制效果。4防滑差速鎖止控制 防滑差速器的ASR系統(tǒng)如圖4-4所示。 以下以日系車豐田ABS/TRC系統(tǒng)為例分析ASR系統(tǒng)的基本組成和工作原理。1、豐田車系統(tǒng)ABS/TRC組成。 豐田公司把ASR稱作牽引力或驅(qū)動力控制系統(tǒng)（Traction Control System，TRC）。其系統(tǒng)組成及系統(tǒng)零部件在車上的布置如圖4-14和圖4-15所示，各零

12、部件的作用如表4-5所示。2、副節(jié)氣門執(zhí)行器及工作過程。副節(jié)氣門執(zhí)行器的功用是根據(jù)電子控制單元傳送的指令來控制副節(jié)氣門的開啟角度，從而控制進(jìn)入發(fā)動機氣缸的空氣量，達(dá)到控制發(fā)動機輸出扭矩的目的。如圖4-16和圖4-17所示。3TRC制動執(zhí)行器及工作過程。豐田車系TRC制動執(zhí)行器主要由TRC隔離電磁閥總成和TRC制動供能總成組成，液壓控制系統(tǒng)原理如圖4-18所示。4車輪轉(zhuǎn)速控制過程。 ECU不斷地從4個車速傳感器接收信號并不斷地計算每個車輪的速度，同時根據(jù)兩個非驅(qū)動車輪速度估算出汽車的行駛速度，然后設(shè)置目標(biāo)轉(zhuǎn)速。 如果在濕滑路面上突然踩下加速踏板，若驅(qū)動輪開始滑轉(zhuǎn)，則其轉(zhuǎn)動速度就會超過目標(biāo)控制速度，ECU就會向副節(jié)氣門執(zhí)行器傳送減小副節(jié)氣門開度的信號。 汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)是伴隨著汽車ABS系統(tǒng)的產(chǎn)品化而發(fā)展起來的，實質(zhì)上它是ABS基本思想在驅(qū)動領(lǐng)域的延伸與擴展。 ASR技術(shù)能夠根據(jù)汽車行駛狀態(tài)，運用數(shù)學(xué)算法和控制邏輯使汽車驅(qū)動輪在惡劣的路面或復(fù)雜輸入條件下充分地利用地面的附著性能，以獲得最大的驅(qū)動力，由于防滑控制系統(tǒng)能夠提高汽車的牽引性、操縱性、穩(wěn)定性和舒適性，減少輪胎磨損和事故風(fēng)險，增加行駛安全性和駕駛輕使性，使得汽車在附著狀況不好的路面上能順利起步和行駛，并安全地制動。目前，這項技術(shù)正由豪華轎車向普通轎車和貨車上普及，而新的控制策略和方法還在