汽車防滑控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

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(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：Fμ=μGFμ——輪胎與路面間的附著力，NG——輪胎與路面間的垂直載荷，N

μ——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(shí)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(yùn)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(yùn)動中所占的比例可以由負(fù)滑動率表征。SB=(rω-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(yùn)動中所占的比例可由正滑動率表征。SA=(rω-v)/rω×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)μ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)動過程中通常可以通過調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)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(shí)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系系統(tǒng)具具有以以下優(yōu)優(yōu)點(diǎn)：：1.增增大大了汽汽車制制動時時的穩(wěn)穩(wěn)定性性。2.能能縮縮短制制動距距離。。3.改改善善了輪輪胎的的磨損損狀況況。4.使使用用方便便，工工作可可靠。。（二））ASR的的基基本組組成和和工作作原理理ASR/TCS可可以通通過調(diào)調(diào)節(jié)作作用于于驅(qū)動動車輪輪的驅(qū)驅(qū)動力力矩和制動力矩，，在驅(qū)動過程程中防止車輪輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)。。目前在ASR系統(tǒng)統(tǒng)中通常通過過控制節(jié)氣門門開度和點(diǎn)火火提前角的方方式調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的的輸出轉(zhuǎn)矩，，從而對作用用于驅(qū)動車輪輪的驅(qū)動力矩進(jìn)行調(diào)節(jié)。。為了使驅(qū)動動車輪的轉(zhuǎn)速速迅速降低，，或者使兩側(cè)驅(qū)動車輪獲獲得不同牽引引力，通常ASR都可以以通過對驅(qū)動動車輪施加一定定的制動力矩矩得以實(shí)現(xiàn)。。右圖所示為一一種較為典型型的具有制動防抱死和驅(qū)驅(qū)動防滑功能能ABS/ASR防滑控制系統(tǒng)統(tǒng)，其中ASR和ABS共用車輪轉(zhuǎn)速傳感感器和電子控控制單元(ECU)，，只在通往驅(qū)驅(qū)動車輪制動動輪缸的制動管路中中增設(shè)一個ASR制動壓壓力調(diào)節(jié)器，在由由加速踏板控控制的主節(jié)氣氣門上方增設(shè)一一個由步進(jìn)電電機(jī)控制的副副節(jié)氣門，并在在主副節(jié)氣門門處各設(shè)置一一個節(jié)氣門開度度傳感器，即即可實(shí)現(xiàn)ASR控制。ASR制動動液壓系統(tǒng)：：下圖中的ASR制動動壓力調(diào)節(jié)器器主要包括制制動供能裝置置（由電動泵泵和儲能器組組成）和電磁磁控制閥總成成（其中有三三個二位二通通電磁閥）組組成。（三）ABS和ASR的的比較：相同點(diǎn)：1.ABS和ASR都都是通過控制制作用于被控控制車輪的力力矩，而將車輪的滑滑動率控制在在設(shè)定的理想想范圍之內(nèi)，，從而縮短汽車制動距距離或提高汽汽車的加速性性能。2.ABS和ASR都都要求系統(tǒng)統(tǒng)具有快速的的反應(yīng)能力，，以適應(yīng)車輪附著力的的變化；都要要求控制偏差差量盡可能達(dá)達(dá)到最小；都要求盡盡量減少調(diào)節(jié)節(jié)過程中的能能量消耗。不同點(diǎn)：1.ABS對驅(qū)動和非非驅(qū)動車輪都都可進(jìn)行控制制，而ASR只對驅(qū)動車輪進(jìn)行行控制。2.在ABS控制期間間，離合器通通常處于分離離狀態(tài)（手動動變速），發(fā)動機(jī)機(jī)也處于怠速速運(yùn)轉(zhuǎn)，而在在ASR控制制期間，離合器處于接合合狀態(tài)，發(fā)動動機(jī)的慣性對對ASR控制制有較大影響。3.在ABS控制期間，，汽車傳動系系的振動較小小，在ASR控制期間，很容易使使傳動系統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)生較大的振振動。4.在ABS控制期間，，各車輪之間間的相互影響響不大，而在在ASR控制期間，由由于差速器的的作用會使驅(qū)驅(qū)動車輪之間間產(chǎn)生較大的互相影響。。5.ABS只是一個反反應(yīng)時間近似似一定的制動動控制單環(huán)系系統(tǒng)，而ASR卻是是由反應(yīng)時間間不同的制動動控制和發(fā)動動機(jī)控制等組組成的多環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)。（四）控制通通道防滑控制系統(tǒng)統(tǒng)中能夠獨(dú)立立進(jìn)行制動壓壓力調(diào)節(jié)的制制動管路稱為控制通通道。ABS按照控控制通道數(shù)可分為四通道道系統(tǒng)、三通道系統(tǒng)、、雙通道系統(tǒng)和單通道道系統(tǒng)，其布置形式多多樣，如圖：第三節(jié)防滑滑控制系統(tǒng)主主要組成件的的結(jié)構(gòu)及工作作原理（一）車輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速傳感器車輪轉(zhuǎn)速傳感感器檢測車輪輪的速度，并并將速度信號號輸入防滑控制系統(tǒng)的電電子控制單元元。目前，用用于防滑系統(tǒng)統(tǒng)的轉(zhuǎn)速傳感器主要有電電磁式和霍爾爾式兩種。1.電磁式轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速傳感器通過磁通量的的變化產(chǎn)生感感應(yīng)電壓,由由傳感頭和齒齒圈兩部分組組成。2.霍爾式轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速傳感器優(yōu)點(diǎn)：1.輸輸出信號電壓壓幅值不受轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的影響。。2.頻率響應(yīng)應(yīng)高3.抗電磁波波干擾能力強(qiáng)強(qiáng)。（二）汽車減減速度傳感器器有些ABS系系統(tǒng)中，為了了獲得汽車的的縱向或橫向向減速度，在在汽車的車身身上安裝有減速度度傳感器。如如下圖為采用用水銀開關(guān)的的G傳感器。。（三）ABS制動壓力調(diào)調(diào)節(jié)器ABS/ASR制動壓力力調(diào)節(jié)器的作作用是接受電電子控制單元元(ECU)的指令，通通過電磁閥的動動作來實(shí)現(xiàn)車車輪制動器制制動壓力的自自動調(diào)節(jié)。它它主要由電磁磁閥閥體、制動動液儲能室、、儲能器、制制動主缸、液液壓助力器與與電動泵等組組成。如圖：下面主要介紹紹ABS制動動壓力調(diào)壓器器。1.電動泵2.儲能器a.活塞－－－彈簧式：b.氣囊式：：3.電磁控制制閥ABS系統(tǒng)中中都有一個或或兩個電磁閥閥體，其中有有若干個電磁磁控制閥，分分別控制前、后輪輪的制動。常常用的電磁閥閥有三位三通通閥和二位二二通閥等。(1)三位三三通閥(2)二位二二通閥4.壓力控制制、壓力警告告和液位指示示開關(guān)（四）電子控控制單元ABS電子控控制單元一般般由以下幾個個基本電路構(gòu)構(gòu)成1.輸入極電電路：將轉(zhuǎn)速速傳感器輸入入的正弦交流流信號轉(zhuǎn)換成成脈沖方波信號。。2.運(yùn)算電路路：主要是進(jìn)進(jìn)行車輪線速速度、初始速速度、滑動率率、加速度及減速速度等的運(yùn)算算，以及調(diào)節(jié)節(jié)器的電磁閥閥控制參數(shù)的運(yùn)算和監(jiān)監(jiān)控運(yùn)算3.輸出級（（電磁閥控制制）電路：接接受運(yùn)算電路路輸入的電磁磁閥控制參數(shù)信號號，控制大功功率三極管向向電磁閥提供供控制電路。。4.安全保護(hù)護(hù)電路：將汽汽車電源提供供的12V或或14V的電電壓變?yōu)殡娮涌刂茊卧獌?nèi)內(nèi)部所需的5V電壓。對對電源電路的的電壓進(jìn)行監(jiān)監(jiān)控，對故障信信號進(jìn)行監(jiān)視視，出現(xiàn)故障障時停止ABS系統(tǒng)工作作，點(diǎn)亮ABS警警告燈，并儲儲存故障碼。。電子控制單元元內(nèi)部電路如如下圖：ABS系統(tǒng)故障指示示燈第四節(jié)制動動壓力調(diào)節(jié)器器的調(diào)壓方式式及工作原理理（一）ABS調(diào)壓方式（1）循環(huán)式式制動壓力調(diào)調(diào)節(jié)器：電磁磁閥直接控制制輪缸制動壓壓力（2）可變?nèi)萑莘e式制動壓壓力調(diào)節(jié)器：：間接控制制制動壓力現(xiàn)在以凌志LS400轎轎車的循環(huán)式式制動壓力調(diào)調(diào)節(jié)器來說明明ABS系統(tǒng)的的調(diào)壓工作原原理循環(huán)式制動壓壓力調(diào)節(jié)器是是在制動總缸缸和輪缸之間間串聯(lián)一電磁閥，直接控控制輪缸的制制動壓力，其其特點(diǎn)是制動動壓力油路和和ABS控制壓壓力油路相通通。組成：制動踏踏板機(jī)構(gòu)、制制動主缸、回回油泵、儲能能器、電磁閥、制動輪缸缸。1）常規(guī)制動動（升壓）狀狀態(tài)此時ABS系系統(tǒng)不工作，，制動輪缸與與輪缸相通。。如圖：2）保壓狀態(tài)態(tài)當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器器發(fā)出抱死危危險信號時，，電磁閥處于于“保壓”位位置。此時主缸、輪缸和和回油孔相互互隔離密封，，輪缸中制動動壓力保持一一定。3）減壓狀態(tài)態(tài)若“保壓”命命令發(fā)出后，，車輪仍有抱抱死傾向，電電磁閥將輪缸缸與回油通道道或儲液室接通通，輪缸中的的制動液經(jīng)電電磁閥流入儲儲液室，輪缸缸壓力下降。。4）增壓狀態(tài)態(tài)當(dāng)壓力下降后后車輪轉(zhuǎn)速太太快時，電控控單元便切斷斷通往電磁閥閥的電流，主缸和輪缸再再次相通，主主缸中高壓制制動液再次進(jìn)進(jìn)入輪缸，使使制動力增加加。（二）ASR調(diào)壓方式ASR制動壓壓力調(diào)節(jié)器也也可以采用流流通調(diào)壓方式式進(jìn)行防滑轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)制動壓力調(diào)調(diào)節(jié)，故ASR制動壓力調(diào)調(diào)節(jié)器也分為為循環(huán)式和變變?nèi)莘e式兩種種。第五節(jié)轎車車防滑控制系系統(tǒng)以下以凌志LS400為為例，介紹轎轎車防滑控制制系統(tǒng)的組成成和功能。LS400轎轎車的防滑驅(qū)驅(qū)動控制系統(tǒng)統(tǒng)(TRC)為選裝件，，所以國內(nèi)只只有部分LS400制制動防抱死系系統(tǒng)中帶有TRC。（一）LS400的制動動防抱死系統(tǒng)統(tǒng)(ABS)凌志LS400不帶TRC的防抱死死制動系統(tǒng)零零件位置如下下圖所示。在這一系統(tǒng)中中，設(shè)有前輪輪左右輪速傳傳感器各一個個，后輪左右輪速傳感感器各一個，，共四個車輪輪速度傳感器器檢測車輪的的轉(zhuǎn)速；在ABS控制通道道中，前輪系系統(tǒng)是由確保保轉(zhuǎn)向性能的的左右輪各一個通通道組成，后后輪系統(tǒng)則只只裝設(shè)一個通通道。該ABS系統(tǒng)統(tǒng)由輪速傳感感器、制動壓壓力調(diào)節(jié)器、、電控單元、控制電路路等部分組成成。原理和工工作方式與前前面幾節(jié)中介介紹的基基本相相同，，故本本節(jié)主主要介介紹帶帶牽引引力控控制系系統(tǒng)(TRC)的LS400轎轎車防防滑系系統(tǒng)。。（二））牽引引力控控制系系統(tǒng)(TRC)LS400為后后輪驅(qū)驅(qū)動車車。其其牽引引力控控制系系統(tǒng)(TRC)是在在控制發(fā)動動機(jī)輸輸出功功率的的同時時控制制汽車車的驅(qū)驅(qū)動輪輪制動動系統(tǒng)統(tǒng)，即即采用發(fā)動動機(jī)/制動動器并并用控控制方方法，，控制制驅(qū)動動輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，，它有有助于避免免在起起動和和加速速時容容易出出現(xiàn)的的驅(qū)動動輪打打滑現(xiàn)現(xiàn)象，，并根根據(jù)車速、、路面面狀態(tài)態(tài)控制制汽車車驅(qū)動動輪的的驅(qū)動動力，，和ABS系統(tǒng)統(tǒng)相結(jié)結(jié)合，保保持制制動滑滑移率率在15%~30%之間間，達(dá)達(dá)到最最佳制制動效效果。下圖為為LS400TRC系系統(tǒng)統(tǒng)構(gòu)成成圖，，TRC系系統(tǒng)由由TRC和和ABSECU、、TRC制制動執(zhí)行器器、ABS執(zhí)行行器、、車輪輪轉(zhuǎn)速速傳感感器、、副節(jié)節(jié)氣門門位置置傳感感器和和副節(jié)節(jié)氣門門執(zhí)行器器組成成。該系統(tǒng)統(tǒng)主要要部件件及工工作原原理：：1.車車輪輪轉(zhuǎn)速速傳感感器：：與ABS系統(tǒng)統(tǒng)合用用，當(dāng)當(dāng)需要要進(jìn)行行防滑滑控制制時才才用到到。2.輔輔助助節(jié)氣氣門執(zhí)執(zhí)行器器：執(zhí)執(zhí)行元元件為為一步步進(jìn)馬馬達(dá)，，接受受ECU指指令逐逐漸關(guān)關(guān)閉輔輔助節(jié)節(jié)氣門門。3.主主、副副節(jié)氣氣門位位置傳傳感器器：主主節(jié)氣氣門位位置傳傳感器器用來來檢測測節(jié)氣氣門開開度，，并將開開度大大小信信號送送入ECU。副副節(jié)氣氣門位位置執(zhí)執(zhí)行器器根據(jù)據(jù)來自自ABS和和TRCECU的信信號，，打開開和關(guān)關(guān)閉副副節(jié)氣氣門，，以控控制發(fā)發(fā)動機(jī)機(jī)輸出出功率率。4.TRC制制動執(zhí)執(zhí)行器器：TRC工作作過程程是由由TRC泵泵和TRC制制動執(zhí)執(zhí)行器器來完完成的。制制動執(zhí)執(zhí)行器器是用用來傳傳送液液壓并并釋放放從制制動分分泵來來的液液壓。。5.ABS和和TRCECU控控制邏邏輯6.故故障保保護(hù)功功能LS400TRC系統(tǒng)統(tǒng)控制制電路路如右右圖所示示：第六節(jié)節(jié)防防滑控控制系系統(tǒng)的的維護(hù)護(hù)與檢檢修（一））使用用與維維修中中的一一般注注意事事項(xiàng)1.拆拆裝裝系統(tǒng)統(tǒng)中的的電器器元件件和線線束插插頭，，應(yīng)先先斷開開點(diǎn)火火開關(guān)關(guān)。2.不不可可用充充電機(jī)機(jī)起動動發(fā)動動機(jī)，，也不不要在在蓄電電池與與汽車車電系系連接的情情況下下，對對蓄電電池進(jìn)進(jìn)行充充電。。3.避避免免電子子控制制單元元受到到碰撞撞和敲敲擊。。4.在在高高溫環(huán)環(huán)境（（如烤烤漆作作業(yè)））下，，應(yīng)拆拆下電電子控控制單單元；；在焊接電電器元元件與與線路路時，，應(yīng)拔拔下線線束插插頭。。5.不不要要讓油油污沾沾染電電子控控制單單元，，特別別是電電子控控制單單元的的端子。6.要要注注意對對蓄電電池的的電壓壓進(jìn)行行檢查查，特特別是是長時時間停停駛后后初次起動動時。。7.不不要要使車車輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速傳傳感器器和傳傳感器器齒圈圈沾染染油污污或其其他臟臟污，且且不要要敲擊擊輪速速傳感感器。。8.維維修修帶有有防滑滑制動動功能能的制制動系系統(tǒng)時時，應(yīng)應(yīng)首先先將蓄蓄能器器中的高壓壓制動動液完完全釋釋放。。9.具具有有防滑滑控制制功能能的制制動系系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)使用用專用用的管管路。。10.大大多數(shù)數(shù)防滑滑控制制系統(tǒng)統(tǒng)中的的車輪輪轉(zhuǎn)速速傳感感器、、電子子控制制單元元和制動動壓力力調(diào)節(jié)節(jié)裝置置如果果損壞壞，應(yīng)應(yīng)該進(jìn)進(jìn)行整整體更更換。。11.在在對制制動液液壓系系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行維維修以以后，，或者者在使使用過過程中中發(fā)覺覺制動踏踏板變變軟時時，應(yīng)應(yīng)按照照要求求的方方法和和順序序?qū)χ浦苿酉迪到y(tǒng)進(jìn)進(jìn)行空氣氣排除除。12.應(yīng)應(yīng)盡量量選用用汽車車廠家家推薦薦的輪輪胎。。13.在在防抱抱死警警告燈燈持續(xù)續(xù)點(diǎn)亮亮的情情況進(jìn)進(jìn)行制制動時時，應(yīng)應(yīng)注意意控制制制動強(qiáng)強(qiáng)度。。（二））防滑滑控制制系統(tǒng)統(tǒng)的故故障自自診斷斷當(dāng)防抱抱死警警告燈燈持續(xù)續(xù)點(diǎn)亮亮?xí)r，，就表表明系系統(tǒng)因因故障障已退退出工工作狀態(tài)，，已將將故障障情況況以故故障代代碼的的形式式儲存存記憶憶。大大多數(shù)數(shù)具有自診診斷功功能的的防滑滑控制制系統(tǒng)統(tǒng)可以以通過過跨接接診斷斷插座座中相相應(yīng)的端子子，根根據(jù)儀儀表板板上的的警告告燈或或ECU上上的發(fā)發(fā)光二二極管管的閃爍情情況讀讀取故故障代代碼，，然后后從維維修手手冊中中查找找故障障代碼碼所代表的的故障障情況況，也也可以以利用用解碼碼器直直接讀讀取故故障代代碼。。通過警警告燈燈或發(fā)發(fā)光二二極管管閃爍爍的方方式，，讀取取故障障代碼碼的一般順順序是是：1.將將點(diǎn)點(diǎn)火開開關(guān)至至于斷斷開位位置(OFF)；；2.用用跨跨接線線跨接接診斷斷插座座中的的相應(yīng)應(yīng)端子子；3.將將點(diǎn)點(diǎn)火開開關(guān)置置于點(diǎn)點(diǎn)火位位置，，以正正確的的方法法計(jì)數(shù)數(shù)警告告燈或或發(fā)光二極極管的的閃爍爍次數(shù)數(shù)，確確定故故障代代碼；；4.從從維維修手手冊中中查找找故障障代碼碼所代代表的的故障障情況況。利用解解碼器器讀取取故障障代碼碼時，，選擇擇合適適插頭頭的線線束與與診斷斷插座座和解解碼器器插接接，再再選擇擇相應(yīng)應(yīng)的軟軟件，，從解解碼器器的顯顯示屏屏上就就可以以直接接讀取取簡明明的故故障情情況。。在防滑