第10章-汽車牽引力控制系統(tǒng)《汽車電氣及電子控制系統(tǒng)》課件

第10章汽車牽引力控制系統(tǒng)10.1概述10.2TRC的結(jié)構(gòu)組成10.3TRC的工作原理與控制方式10.1概述1.汽車牽引力控制系統(tǒng)的作用汽車牽引力控制系統(tǒng)（TractionControlSystem，TCS或TRC）是繼防抱死制動系統(tǒng)ABS）之后開發(fā)出來的，應(yīng)用于車輪防滑的電子控制系統(tǒng)，其功用是防止汽車在起步、加速時(shí)和在滑溜路面行駛時(shí)出現(xiàn)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)，故有些汽車公司也將該技術(shù)稱為驅(qū)動防滑系統(tǒng)AccelerationSlipRegulation，ASR）。2.TRC與ABS的比較ABS和TRC都是用來控制車輪相對地面的滑動，以提高車輪與地面之間的附著力。但ABS控制的是汽車制動時(shí)車輪的“滑移”，主要用來提高汽車的制動效能和制動時(shí)的方向穩(wěn)定性；而TRC是控制汽車行駛時(shí)的驅(qū)動車輪“滑轉(zhuǎn)”，用于提高汽車起步、加速及在滑溜路面行駛時(shí)的牽引力，確保行駛的穩(wěn)定性。10.2TRC的結(jié)構(gòu)組成豐田L(fēng)S400使用的TRC系統(tǒng)的構(gòu)成如圖10-1所示。TRC和ABS共用一個(gè)ECU，有些部件（如4個(gè)輪速傳感器）既用于ABS，又用于TRC。下面僅介紹用于TRC的主要部件。1.副節(jié)氣門執(zhí)行器副節(jié)氣門執(zhí)行器安裝在節(jié)氣門體上，如圖10-2所示。它可根據(jù)來自ABS和TRCECU的信號控制副節(jié)氣門開度，從而控制發(fā)動機(jī)輸出功率。（1）副節(jié)氣門執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)副節(jié)氣門執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)如圖10-3所示，由永久磁鐵、線圈和轉(zhuǎn)子軸組成的步進(jìn)電動機(jī)，驅(qū)動副節(jié)氣門軸末端的凸輪軸齒輪轉(zhuǎn)動從而控制副節(jié)氣門的開度。圖10-1豐田L(fēng)S400使用的TRC系統(tǒng)的構(gòu)成圖10-2副節(jié)氣門執(zhí)行器

1-節(jié)氣門殼體；2-主節(jié)氣門開底傳感器；

3-副節(jié)氣門開度傳感器；4-副節(jié)氣門；

5-副節(jié)氣門執(zhí)行器；10-3副節(jié)氣門執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)

1-線圈；2-小齒輪；3-轉(zhuǎn)子軸；4-永久磁鐵；10.2TRC的結(jié)構(gòu)組成

（2）副節(jié)氣門執(zhí)行器的工作過程副節(jié)氣門的工作狀態(tài)如圖10-4所示。當(dāng)TRC不工作時(shí)，副節(jié)氣門完全打開，對發(fā)動機(jī)的工作沒有影響；當(dāng)TRC部分工作時(shí)，副節(jié)氣門打開一定角度；當(dāng)TRC完全工作時(shí)，副節(jié)氣門完全關(guān)閉。圖10-4副節(jié)氣門的工作狀態(tài)

a）副節(jié)氣門全開b）副節(jié)氣門打開50%c）副節(jié)氣門全閉

1-凸輪軸齒輪；2-主節(jié)氣門；3-副節(jié)氣門；4-小齒輪；

2.副節(jié)氣門位置傳感器副節(jié)氣門位置傳感器安裝在副節(jié)氣門軸上（圖10-5），其將副節(jié)氣門開度轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將這一信號經(jīng)發(fā)動機(jī)和ECTECU發(fā)送至ABS和TRCECU，其電路如圖10-6所示。

3.TRC制動執(zhí)行器

TRC制動執(zhí)行器由泵總成和制動執(zhí)行器組成，如圖10-7所示。泵將制動液從總泵儲液室泵出，提高其壓力，然后送至蓄能器，TRC制動壓力源是蓄能器，通過電磁閥調(diào)節(jié)驅(qū)動車輪制動力的大小。10.2TRC的結(jié)構(gòu)組成

圖10-5副節(jié)氣門位置傳感器安裝位置

1-節(jié)氣門殼體；2-主節(jié)氣門位置傳感器；3-副節(jié)氣門位置傳感器；4-副節(jié)氣門；5-副節(jié)氣門執(zhí)行器；6-節(jié)氣門位置信號的觸點(diǎn)；7-電阻器；8-IDL1信號的觸點(diǎn)；9-IDL2接觸板圖10-6副節(jié)氣門位置傳感器的電路圖10-7TRC制動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)4.壓力傳感開關(guān)壓力傳感開關(guān)屬于接觸型，用于監(jiān)測蓄能器中的壓力，其安裝位置如圖10-8所示。ABS和TRCECU根據(jù)壓力信號接通和切斷TRC泵。壓力傳感開關(guān)工作過程和電路如圖10-9所示。10.2TRC的結(jié)構(gòu)組成

圖10-8壓力傳感開關(guān)的安裝位置圖10-9壓力傳感開關(guān)工作過程和電路10.3TRC的工作原理與控制方式10.3.1TRC的工作原理豐田的TRC最早應(yīng)用在LS400和SC400上，該系統(tǒng)的工作原理如圖10-10所示。圖10-10TRC的工作原理10.3TRC的工作原理與控制方式

10.3.1TRC的工作原理豐田L(fēng)S400轎車TRC液壓控制系統(tǒng)如圖10-11所示。在TRC液壓控制系統(tǒng)中，蓄能器切斷電磁閥的作用是：在TRC系統(tǒng)工作時(shí)，將來自蓄能器的液壓傳送至盤式制動分泵；總泵切斷電磁閥的作用是：當(dāng)蓄能器中的液壓被傳送至盤式制動分泵時(shí)，阻止制動液流回總泵；儲液室切斷電磁閥的作用是：在TRC系統(tǒng)工作時(shí)，使制動液從盤式制動分泵流回總泵儲液室。

1.在正常制動中（TRC未起動）如圖10-12所示，當(dāng)TRC在此狀態(tài)下，切斷電磁閥和ABS執(zhí)行器的三位三通電磁閥，總泵內(nèi)產(chǎn)生的液壓經(jīng)總泵作用在盤式制動分泵上。將制動踏板踩下時(shí)，當(dāng)松開制動踏板時(shí)，制動液從盤式制動分泵流回總泵。

2.在汽車加速中（TRC起動）

在汽車加速中如后輪空轉(zhuǎn)，ABS和TRCECU控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和后輪的制動，以避免發(fā)生空轉(zhuǎn)。左、右后輪制動器中的液壓，分別由三種模式（增壓、保壓和減壓）控制。圖10-11豐田L(fēng)S400轎車TRC液壓控制系統(tǒng)圖10-12正常制動時(shí)TRC的工作原理10.3.1TRC的工作原理（1）增壓模式當(dāng)踩下加速踏板，一個(gè)后輪開始空轉(zhuǎn)時(shí)，TRC執(zhí)行器的所有電磁閥都由來自ECU的信號接通。同時(shí)，ABS執(zhí)行器的三位三通電磁閥也轉(zhuǎn)接至增壓模式，如圖10-13所示。（2）保壓模式如圖10-14所示，當(dāng)后輪盤式制動分泵中的液壓提高或降低到所需的壓力時(shí)，系統(tǒng)就切換至保壓模式。模式轉(zhuǎn)換是由ABS執(zhí)行器的三位三通電磁閥的切換完成的。其結(jié)果是阻止蓄能器中的壓力降低，保持盤式制動分泵中的液壓固定不變。（3）減壓模式若需要降低后輪盤式制動分泵中的液壓，ABS和TRC的ECU將ABS執(zhí)行器的三位三通電磁閥轉(zhuǎn)換至減壓模式。這就使盤式制動分泵中的液壓經(jīng)ABS三位三通電磁閥和儲液室切斷電磁閥，流回總泵儲液室，導(dǎo)致液壓降低，如圖10-15所示。這時(shí)ABS液壓泵保持不工作。

10.3TRC的工作原理與控制方式

圖10-13TRC增壓模式工作原理圖10-14TRC保壓模式工作原理圖10-15TRC減壓模式工作原理10.3.2TRC的控制方式

TRC采用的控制方式主要有控制發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、控制驅(qū)動輪的制動力以及控制防滑轉(zhuǎn)差速器的鎖止程度三種情況。這些控制方式的最終目的都是調(diào)節(jié)驅(qū)動輪上的驅(qū)動力，并將驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)率控制在最佳滑轉(zhuǎn)率范圍內(nèi)。

1.控制發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩通過調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，可使驅(qū)動輪獲得不同的驅(qū)動力。對于電子控制燃油噴射系統(tǒng)，通常采用控制發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩來實(shí)現(xiàn)防滑轉(zhuǎn)控制?？梢酝ㄟ^控制點(diǎn)火時(shí)間、燃油供給量以及節(jié)氣門開度等方法調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。10.3TRC的工作原理與控制方式

10.3.2TRC的控制方式

（1）發(fā)動機(jī)節(jié)氣門開度控制采用電子加速踏板控制發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的方法如圖10-16所示。駕駛?cè)瞬倏v加速踏板時(shí)，加速踏板的行程信號由傳感器輸入防滑轉(zhuǎn)電控單元，ECU根據(jù)預(yù)先存儲的數(shù)據(jù)和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度和進(jìn)氣溫度等信號，確定伺服電動機(jī)（步進(jìn)電動機(jī)）的控制電壓或電流大小，再由伺服電動機(jī)調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度，通過調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量來調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩。10.3TRC的工作原理與控制方式

圖10-16發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制10.3.2TRC的控制方式

（2）點(diǎn)火系統(tǒng)參數(shù)控制

汽車電子點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火時(shí)刻是根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷以及冷卻液溫度等信號確定的。TRC工作時(shí)，根據(jù)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)信號，通過減小點(diǎn)火提前角，即可降低發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。當(dāng)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)角加速度很大，延遲點(diǎn)火不能及時(shí)控制滑轉(zhuǎn)率時(shí)，則停止個(gè)別氣缸點(diǎn)火。為了防止排放增加和三元催化轉(zhuǎn)化器過熱，中止點(diǎn)火時(shí)也中斷燃油噴射?；謴?fù)點(diǎn)火時(shí)，點(diǎn)火時(shí)刻將緩慢提前，以保證發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)地增加。

2.控制驅(qū)動輪的制動力對驅(qū)動輪施加制動力是使驅(qū)動輪保持最佳滑轉(zhuǎn)率響應(yīng)速度最快的控制方式，但是為了保持舒適性和避免制動器過熱，制動力不能太大，制動時(shí)間不能太長。這種控制方式一般作為采用控制節(jié)氣門開度來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)充控制，從而獲得較快的響應(yīng)速度和較好的制動穩(wěn)定性。10.3TRC的工作原理與控制方式

圖10-18防滑轉(zhuǎn)差速器鎖止控制示意圖

1-防滑轉(zhuǎn)差速器；2、7-車輪轉(zhuǎn)速傳感器；3-蓄能器；

4-電磁閥；5-ECU；6-壓力傳感器；10.3.2TRC的控制方式3.控制防滑轉(zhuǎn)差速器的鎖止程度對于采用防滑轉(zhuǎn)差速器的汽車，可以通過控制差速器的鎖止程度，調(diào)節(jié)驅(qū)動輪的驅(qū)動力。防滑轉(zhuǎn)差速器是一種由電子控制器控制的可鎖止差速器，如圖10-18所示。在防滑轉(zhuǎn)差速器向車輪輸出驅(qū)動力的輸出端設(shè)有一個(gè)離合器，通過調(diào)節(jié)作用在離合器片上的油液壓力，即可調(diào)節(jié)差速器的鎖止程度。油壓逐漸降低時(shí)，差速器鎖止程度逐漸減小，傳遞給驅(qū)動輪的驅(qū)動力也逐漸減小。4.電子差速鎖（EDS）

電子差速鎖（ElectronicDifferentialSystem，EDS），是ABS的一種擴(kuò)展功能。在汽車加速過程中，當(dāng)ECU根據(jù)輪速信號，判斷出某一側(cè)驅(qū)動輪打滑時(shí)，EDS開始工作，通過液壓制動力調(diào)節(jié)裝置對該車輪進(jìn)行適當(dāng)強(qiáng)度的制動，從而提高另一側(cè)驅(qū)動輪的附著利用率，提高車輛的通過能力。當(dāng)車輛的行駛狀況恢復(fù)正常后，EDS即停止工作。10.3TRC的工作原理與控制方式

表10-2實(shí)現(xiàn)TRC控制的各種不同方式的性能比較

10.3.2TRC的控制方式單獨(dú)采用節(jié)氣門控制，結(jié)構(gòu)簡單，便于實(shí)現(xiàn)，不會給傳動系統(tǒng)帶來任何附加載荷，舒適性也好，但驅(qū)動控制的效果不好。單獨(dú)采用制動方式，多余的功率都以熱的形式在制動器上消耗掉，因而發(fā)熱嚴(yán)重，不宜在高速下長時(shí)間使用。此外，在制動時(shí)會對傳動件和軸等產(chǎn)生附加動載荷，引起傳動軸的振動和噪聲。綜合性能較好的組合方式分別為節(jié)氣門與制動器控制組合、節(jié)氣門與限滑差速鎖止裝置控制組合。

10.3TRC的工作原理與控制方式

10.3.2TRC的控制方式TRC控制和ABS控制在非對稱路面提高驅(qū)動力與方向穩(wěn)定性方面是相互矛盾的，最大限度地利用高附著系數(shù)路面一側(cè)的驅(qū)動力，必然降低車輛的方向穩(wěn)定性。即使車輛沒有轉(zhuǎn)向要求，也可能會使車輛偏離期望的行駛方向。為此，駕駛?cè)吮仨毻ㄟ^轉(zhuǎn)向盤產(chǎn)生糾偏力矩，以抵消非穩(wěn)態(tài)力矩（由兩側(cè)驅(qū)動力之差產(chǎn)生）的影響。要主動實(shí)現(xiàn)車輛行駛方向的穩(wěn)定性，就必須采用綜合控制系統(tǒng)，如增加轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號傳感器和轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，在