汽車防滑和轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)

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1、第 7章 汽 車 防 滑 與 轉(zhuǎn) 向 控 制 系 統(tǒng) 概 述n汽車操縱穩(wěn)定性是保證汽車行駛安全的重要性能，是提高行車速度的重要保證，汽車防滑與轉(zhuǎn)向控制是提高操縱穩(wěn)定性的重要措施，主要包括制動防抱死系統(tǒng)（ABS）、電子制動力分配系統(tǒng)（EBD）、驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)（ARS）和電控汽車穩(wěn)定行駛系統(tǒng)（ESP）等 汽車制動性能的評價指標(biāo)n制動效能制動性能最基本的評價指標(biāo)n制動效能的恒定性最主要的就是抗熱衰退性能n制動時汽車方向的穩(wěn)定性 制動力與附著系數(shù) xuX ZrMF 制動時的車輪受力分析a）縱向；b）橫向 附著系數(shù)與滑移率關(guān)系n車輪的縱向運動可分為：純滾動，純滑動和邊滾邊滑車輪與地面之間的附著系數(shù)除

2、了與車輪狀況、地面狀況有關(guān)外，還與車輪的運動狀態(tài)有關(guān)%100 vrvs 理想狀態(tài)：滑移率保持在10%20%,獲得較大的縱向、側(cè)向附著系數(shù) 防滑控制系統(tǒng)n汽車防滑控制是提高操縱穩(wěn)定性的重要措施，主要包括制動防抱死系統(tǒng)（ABS）、電子制動力分配系統(tǒng)（EBD）、驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)（ARS）和電控汽車穩(wěn)定行駛系統(tǒng)（ESP）等 防滑控制系統(tǒng)1.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)。 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。2.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

3、5%15%的范圍內(nèi)。 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。實現(xiàn)對驅(qū)動車輪牽引力矩的控制。 制 動 防 抱 死 系 統(tǒng)ABS的作用：n改善了汽車制動時的方向穩(wěn)定性n 縮短了制動距離n增加了汽車制動時的轉(zhuǎn)向操縱能力n減少了輪胎磨損 驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR的作用：n 防 止 汽 車 在 起 步 、 加 速 和 滑 溜 路 面 行駛 時 驅(qū) 動 輪 的 滑 轉(zhuǎn)n 提 高 汽 車 的 牽 引 性 和 操 縱 穩(wěn) 定

4、性 以 及燃 料 經(jīng) 濟 性n 減 少 事 故 發(fā) 生 率 打 滑 有 TRAC無 TRAC 可 控 汽車防抱死制動系統(tǒng)n前輪抱死 失去轉(zhuǎn)向能力n后輪抱死 側(cè)滑甚至掉頭（危險） 為了防止制動時車輪被抱死進行純粹的滑移，提高制動時的轉(zhuǎn)向操作能力和方向穩(wěn)定性，縮短制動距離，這種汽車防滑控制系統(tǒng)叫防抱死制動系統(tǒng) 防抱死制動系統(tǒng)的優(yōu)點 制 動無 ABS有 ABS 行 駛 方 向障 礙 物 汽車防抱死制動系統(tǒng)的形式基本概念：n控制通道 ：能夠進行制動壓力調(diào)節(jié)的制動管路n獨立控制：車輪的制動壓力可以進行單獨調(diào)節(jié)n一同控制：兩個車輪的制動壓力一同進行調(diào)節(jié) 低選原則 ：按附著力較小的車輪不發(fā)生抱死進行壓力調(diào)節(jié)

5、 高選原則：按附著力較大的車輪不發(fā)生抱死進行壓力調(diào)節(jié) 汽車防抱死制動系統(tǒng)的形式按通道數(shù)分：n四通道n三通道n雙通道n單通道 二、制動防抱死系統(tǒng)的組成與工作原理n 1制動防抱死系統(tǒng)的組成 ABS的工作過程n常規(guī)制動n制動壓力降低n制動壓力保持n制動壓力升高 這是一個無限循環(huán)的調(diào)整過程，永遠(yuǎn)在調(diào)整的過程中。 一 、 車 輪 轉(zhuǎn) 速 傳 感 器n【別名】輪速傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器n【作用】檢測車輪的轉(zhuǎn)速，送給ECU決定是否開始進行防抱死制動。n【安裝位置】車輪上。n【結(jié)構(gòu)】由傳感器頭和齒圈組成。按傳感器頭的外形分鑿式極軸車速傳感器頭、柱式極軸車速傳感器頭和菱形極軸車速傳感器頭。 前 輪 安 裝 位 置

6、后 輪 安 裝 位 置制 動 盤傳 感 器齒 圈 支 架傳 感 器 鑿 式 極 軸 柱 式 極 軸電 纜永 磁 體外 殼感 應(yīng) 線 圈極 軸齒 圈車 速 傳 感 器 頭 剖 視 圖 車 速 傳 感 器 工 作 原 理轉(zhuǎn) 子 感 應(yīng) 線 圈 永 久 磁 鐵 車 輪 轉(zhuǎn) 速 傳 感 器 二 、 制 動 壓 力 調(diào) 節(jié) 器n【作用】接受ECU的指令，通過電磁閥的動作來實現(xiàn)車輪制動器制動壓力的調(diào)節(jié)。現(xiàn)代轎車常用液壓式制動壓力調(diào)節(jié)器。循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器：電磁閥直接控制制動壓力?？勺?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器：電磁閥間接控制制動壓力。 3位 3通 電 磁 閥 基 本 結(jié) 構(gòu) 及 簡 化 圖 在制動主缸和制動輪

7、缸之間串連一個電磁閥，由電磁閥的通斷來控制油路的壓力。電磁閥有3/3、2/2等多種類型。電磁閥由ECU控制，實現(xiàn)升壓、保壓、減壓三種狀態(tài)。固 定鐵 芯線 圈 2A電流 5A電流通 輪 缸 通 儲能 器通 主 缸柱塞 升 壓 保 壓 減 壓 制動壓力調(diào)節(jié)裝置n電磁換向閥n儲液罐、液壓泵和電動機總成作用就是執(zhí)行器的壓力降低裝置傳 感 器 ABS電 控 單元制 動 燈 開關(guān) ABS液 壓 泵 電機 和 低 壓 儲 能器液 壓 控 制 單 元 車 輪 轉(zhuǎn) 速 傳 感 器 ABS警 告 燈故 障 診 斷 插座 執(zhí) 行 元 件 1、 循 環(huán) 式 制 動 壓 力 調(diào) 節(jié) 器 制 動 輪 缸電 磁 閥回 油

8、泵儲 液 器 制 動 主 缸n回油泵：電磁閥在減壓時，從制動輪缸流出的制動液經(jīng)儲能器由回油泵泵回制動主缸。n儲液器：電磁閥在減壓時，從輪缸流出的制動液由儲液器暫時儲存，然后由回油泵泵回主缸。 循 環(huán) 式 制 動 壓 力 調(diào) 節(jié) 器 基 本 結(jié) 構(gòu) 循 環(huán) 式 制 動 壓 力 調(diào) 節(jié) 器 工 作 原 理 ： 升 壓 （ 常 規(guī) 制 動 ）主 缸 踏 板液 壓 部 件線 圈 儲 液 器 ECU傳 感 器輪 缸 電 磁 閥 回 油 泵電 磁 閥 不 通 電 ， ABS不 工作 ， 回 油 泵 也 不 工 作 ， 進入 常 規(guī) 制 動 階 段 。 循 環(huán) 式 制 動 壓 力 調(diào) 節(jié) 器 工 作 原 理

9、 ： 減 壓 主 缸 踏 板液 壓 部 件線 圈 儲 液 器 ECU傳 感 器輪 缸 電 磁 閥 回 油 泵電 磁 閥 通 較 大 的 電 流 ， 電磁 閥 處 于 減 壓 位 置 ， ABS工 作 。 循 環(huán) 式 制 動 壓 力 調(diào) 節(jié) 器 工 作 原 理 ： 保 壓主 缸 踏 板液 壓 部 件線 圈 儲 液 器 ECU傳 感 器輪 缸 電 磁 閥 回 油 泵電 磁 閥 通 較 小 的 電 流 ， 電磁 閥 處 于 保 壓 位 置 ， ABS工 作 。 循 環(huán) 式 制 動 壓 力 調(diào) 節(jié) 器 工 作 原 理 ： 升 壓 主 缸 踏 板液 壓 部 件線 圈 儲 液 器 ECU傳 感 器輪 缸

10、電 磁 閥 回 油 泵電 磁 閥 不 通 電 ， ABS不 工作 ， 回 油 泵 也 不 工 作 ， 進入 常 規(guī) 制 動 階 段 。 低 壓 儲能 器 總 泵 助 力 器常 開 閥 常 閉 閥吸 入 閥壓 力 閥 液 壓 泵 車 輪 制 動 器 常 規(guī) 制 動 階 段 ： 常 開 閥斷 電 -ON， 常 閉 閥 斷電 -OFF， 來 自 制 動 總泵 的 制 動 液 進 入 制 動 輪缸 。 此 時 ABS不 工 作 。電磁閥2/2 ABS控制過程升壓 低 壓 儲能 器 總 泵 助 力 器常 開 閥 常 閉 閥吸 入 閥壓 力 閥 液 壓 泵 車 輪 制 動 器 減 壓 階 段 ： 保 壓

11、后 ， 若車 輪 仍 趨 于 抱 死 時 ， 常開 閥 通 電 -OFF， 常 閉閥 通 電 -ON， 制 動 輪缸 內(nèi) 的 制 動 液 進 入 儲 能器 ， 并 由 液 壓 泵 泵 回 到制 動 總 泵 。減 壓 后 ， 車 輪 轉(zhuǎn) 速 上 升 若 太 快 ， 再 次 進 入到 升 壓 階 段 ， 進 入 新 的 一 個 循 環(huán) ， 重 復(fù) 上述 過 程 ， 直 至 汽 車 停 車 為 止 。7、 電 磁 閥 2/2 ABS工 作 原 理 減 壓 低 壓 儲能 器 總 泵 助 力 器常 開 閥 常 閉 閥吸 入 閥壓 力 閥 液 壓 泵 車 輪 制 動 器 保 壓 階 段 ： 當(dāng) 車 輪 趨

12、 于抱 死 時 ， 常 開 閥 通 電 -OFF， 常 閉 閥 斷 電 -OFF， 通 往 制 動 輪 缸 的通 道 被 切 斷 ， 輪 缸 內(nèi) 的油 壓 保 持 不 變 。6、 電 磁 閥 2/2 ABS工 作 原 理 保 壓 3制動防抱死系統(tǒng)的工作范圍n防抱死只在汽車速度超過一定值才進行壓力調(diào)節(jié)，當(dāng)車速低于一定值，防抱死制動系統(tǒng)自動終止制動壓力調(diào)節(jié)n只有當(dāng)在制動過程中有車輪趨于抱死，防抱死制動系統(tǒng)才會趨于抱死的車輪進行壓力調(diào)節(jié)，防止該車輪抱死拖滑n防抱死制動系統(tǒng)具有自診功能，能過對系統(tǒng)的工作情況進行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)影響系統(tǒng)正常工作的故障，關(guān)閉防抱死制動系統(tǒng)，并點亮防抱死制動報警燈，給駕駛員報

13、警信號，常規(guī)制動不受影響 制動防抱死系統(tǒng)的ECUn接受傳感器信息計算車輪轉(zhuǎn)速、加減速度、車輪滑移率，并判斷車輪是否有抱死趨勢，然后向制動壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出制動壓力控制指令，由制動壓力調(diào)節(jié)器執(zhí)行壓力調(diào)節(jié)的任務(wù)。 2制動防抱死系統(tǒng)的ECU 制動防抱死系統(tǒng)的ECU的功能n制動時車速的控制n初始檢測功能n故障檢測功能n傳感器檢測功能n失效保護功能 防抱死制動系統(tǒng)的特點1.改善制動效能2.改善制動時的方向操作性3.改善制動時的橫向穩(wěn)定性4.減小輪胎的局部磨損5.減輕駕駛員的勞動強度，提高了乘客的乘坐的舒適性的安全性6.使用方便，工作可靠 n電控驅(qū)動防滑/牽引力控制系統(tǒng) 汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng) ASR Accele

14、ration Slip Regulation TCS Traction Control System），n ASR系統(tǒng)是繼ABS后采用的一套防滑控制系統(tǒng)，是ABS功能的進一步發(fā)展和重要補充。ASR系統(tǒng)和ABS系統(tǒng)和密切相關(guān)，通常配合使用，構(gòu)成汽車行駛的主動安全系統(tǒng) n目前，汽車ABS系統(tǒng)中的電控單元一般都預(yù)留ASR功能端子，為選裝ASR系統(tǒng)提供了便利條件 ASR的基本組成n ASR的基本組成： ECU：ASR電控單元 執(zhí)行器：制動壓力調(diào)節(jié)器 節(jié)氣門驅(qū)動裝置 傳感器：車輪車速傳感器 節(jié)氣門開度傳感器 二 、 ASR系 統(tǒng) 的 防 滑 控 制 原 理n 即 牽 引 力 的 最 大 值 為 路 面

15、附 著 力 ， 或 者 說 附 著力 是 路 面 傳 遞 牽 引 力 的 極 限n 汽 車 在 起 動 、 加 速 過 程 中 ， ， 則 需 要 提 高 路 面的 附 著 系 數(shù) 。 附 著 系 數(shù) 是 一 個 與 車 輪 滑 轉(zhuǎn) 程 度有 關(guān) 的 變 量 。 汽 車 驅(qū) 動 能 力 的 高 低 反 映 在 對 路面 最 大 附 著 系 數(shù) 的 利 用 率 上 3 ASR的 優(yōu) 點n汽車起步，行駛中驅(qū)動輪可提供最佳驅(qū)動力與無ASR相比，提高了汽車的動力性，特別是在附著系數(shù)較小的路面上，起步、加速性能和爬坡能力較佳。n能保持汽車的方向穩(wěn)定性和前輪驅(qū)動汽車的轉(zhuǎn)向控制能力。路面附著系數(shù)越低，行駛穩(wěn)

16、定性提高越明顯n減少了輪胎的磨損和發(fā)動機油耗。 驅(qū)動防滑系統(tǒng)的控制原則n后輪驅(qū)動 車速低時，兩后輪獨立控制或按高選原則一同控制 車速高時 兩后輪按低選原則一同控制n前輪驅(qū)動 兩前輪都按獨立控制n四輪驅(qū)動 前輪獨立控制 后輪 車速低時獨立控制或高選原則一同控制 后輪 車速高時 低選原則一同控制 ASR系 統(tǒng) 防 止 驅(qū) 動 輪 在 驅(qū) 動 時 打 滑 的 控 制方 式u發(fā)動機轉(zhuǎn)矩控制 汽油機：減少噴油量、推遲點火時間節(jié)氣門位置調(diào)整及采用輔助空氣裝置；u驅(qū)動輪制動控制 直接對發(fā)生空轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪加以制動，反映時間最短，但從舒適性和防止制動器過熱的因素考慮，制動力不能太大，對制動時間必須限制 u差速器鎖

17、止控制 u綜合控制n 一是同時控制發(fā)動機輸出功率和車輪的制動力； 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)動車輪施加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。n n 總 結(jié) ： ） 前 三 項 一 般 不 作 為 單 獨 控 制 方 式 使 用 。 ） 汽 車 行 駛 過 程 中 ， 路 面 滑 溜 情 況 千 差 萬別 ， 驅(qū) 動 力 的 狀 態(tài) 也 是 不 斷 變 化 ， 綜 合 控 制 系統(tǒng) 將 根 據(jù) 發(fā) 動 機 的 狀 況 和 車 輪 滑 轉(zhuǎn) 的 實 際 情 況采 取 相 應(yīng) 的 控 制 。 ASR的基本組成 防滑控制原理1.車輪轉(zhuǎn)速傳感器把信號送

18、控制器2.控制器計算滑轉(zhuǎn)率3.滑轉(zhuǎn)率超出控制目標(biāo)，根據(jù)節(jié)氣門開度，發(fā)動機轉(zhuǎn)速、等確定控制方式，輸出控制信號使相應(yīng)的執(zhí)行器動作 防滑控制原理n控制發(fā)動機的輸出功率 調(diào)節(jié)主節(jié)氣門前方的副節(jié)氣門的開度 調(diào)節(jié)點火和噴油時間（只用于發(fā)動機輸出功率的瞬時調(diào)節(jié)）n控制車輪的制動力 滑磚率控制較快，但考慮到制動器發(fā)熱，舒適性，只適用于車速不高，短時間情況下n發(fā)動機輸出功率和驅(qū)動車輪的制動的綜合控制 1 兩車輪同時滑轉(zhuǎn)，高轉(zhuǎn)速，高車速，先減小功率，不行的化，再制動 2兩車輪滑轉(zhuǎn)率不一致，發(fā)動機輸出功率小，車速不高，先制動，再輔以減小發(fā)動機輸出功率 ASR的傳感器n 1車輪車速傳感器：與ABS系統(tǒng)共享。n 2節(jié)氣

19、門開度傳感器：與發(fā)動機電控系統(tǒng)共享。n 3ASR選擇開關(guān)：ASR專用的信號輸入裝置。ASR選擇開關(guān)關(guān)閉時ASR不起作用。 ASR的電子控制單元（ECU） n ASR的ECU也是以微處理器為核心，配以輸入輸出電路及電源等組成。n ASR與ABS的一些信號輸入和處理是相同的，為減少電子器件的應(yīng)用數(shù)量，ASR控制器與ABS電控單元常組合在一起。 （3）ASR的執(zhí)行機構(gòu) （ASR制動壓力源是蓄壓器，通過電磁閥來調(diào)節(jié)驅(qū)動車輪制動壓力大小）1）制動壓力調(diào)節(jié)器n單獨方式：ASR制動壓力調(diào)節(jié)器和ABS制動壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)上各自分開n組合方式：ASR制動壓力調(diào)節(jié)器和ABS制動壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)上各自共用2）節(jié)氣門驅(qū)動

20、裝置 由步進電動機和傳動機構(gòu)組成，并根據(jù)ASR控制器輸出的控制脈沖轉(zhuǎn)動規(guī)定的轉(zhuǎn)角，通過傳動機構(gòu)帶動輔助節(jié)氣門轉(zhuǎn)動。 組合方式：ASR制動壓力調(diào)節(jié)器 節(jié)氣門驅(qū)動裝置n ASR控制系統(tǒng)通過改變發(fā)動機輔助節(jié)氣門的開度來控制發(fā)動機的輸出功率。n節(jié)氣門驅(qū)動裝置由步進電機和傳動機構(gòu)組成。n ASR不起作用時，輔助節(jié)氣門處于全開位置，當(dāng)需要減少發(fā)動機驅(qū)動力來控制車輪滑轉(zhuǎn)時，ASR控制器輸出信號使輔助節(jié)氣門驅(qū)動機構(gòu)工作，改變輔助節(jié)氣門開度。 戴維斯MK4防滑控制系統(tǒng)防滑控制開關(guān)制動開關(guān)制動踏板行程傳感器 防滑控制系統(tǒng)報警燈n進行防滑控制時會點亮，直至防滑控制過程結(jié)束，燈滅n如果在進行防滑控制時車速達(dá)到40km

21、/h，防滑自動退出，報警燈滅n驅(qū)動防滑控制過程的時間超過設(shè)定的時間限值，退出防滑控制，以防制動器過熱，報警燈滅，經(jīng)預(yù)定的冷卻以后，防滑過程繼續(xù) 豐田車系防抱死制動與驅(qū)動防滑（ABS/TRC）n豐田公司把ASR稱作牽引力或驅(qū)動理控制系統(tǒng)，常用TRCTraction Control System表示。 電子控制器ECU：與ABS共用n ASR（TRC） 車輪車速傳感器：與ABS共用 系統(tǒng)組成 制動壓力調(diào)節(jié)器：控制驅(qū)動輪制動管路副節(jié)氣門：設(shè)有節(jié)氣門開度傳感器 n ASR（TRC）系統(tǒng)工作過程： ASR系統(tǒng)與ABS系統(tǒng)的比較n ASR和ABS相同點都是控制車輪和路面的滑移率，以使車輪與地面的附著力不下

22、降，因此兩系統(tǒng)采用的是相同的技術(shù)，它們密切相關(guān)，常結(jié)合在一起使用，共享許多電子組件和共同的系統(tǒng)部件來控制車輪的運動，構(gòu)成行駛安全系統(tǒng)。n ASR系統(tǒng)與ABS系統(tǒng)的不同主要在于 （1）ABS系統(tǒng)是防止制動時車輪抱死滑移，提高制動效果，確保制動安全；ASR系統(tǒng)（TRC）則是防止驅(qū)動車輪原地不動而不停的滑轉(zhuǎn)，提高汽車起步、加速及滑溜路面行駛時的牽引力，確保行駛穩(wěn)定性。 n（2）ABS系統(tǒng)對所有車輪起作用，控制其滑移率；而ASR系統(tǒng)只對驅(qū)動車輪起制動控制作用。n（3）ABS是在制動時，車輪出現(xiàn)抱死情況下起控制作用，在車速很低（小于8km/h）時不起作用；而ASR系統(tǒng)則是在整個行駛過程中都工作，在車輪出

23、現(xiàn)滑轉(zhuǎn)時起作用，當(dāng)車速很高（80120 km/h）時不起作用。n （4）ASR處于防滑轉(zhuǎn)控制過程中，如果汽車制動， ASR就立刻終止防滑轉(zhuǎn)，以使制動過程不受ASR的影響 電子穩(wěn)定程序（ESP）n 1995年博世公司推出了電子穩(wěn)定程序（ESP系統(tǒng)）。實際上ESP系統(tǒng)也是一種牽引力控制系統(tǒng)，但是與其它牽引力控制系統(tǒng)比較，ESP不但控制驅(qū)動輪，而且可控制從動輪。如后輪驅(qū)動汽車出現(xiàn)轉(zhuǎn)向過度時，ESP便會慢剎外側(cè)的前輪來穩(wěn)定車子，防止后輪失控而發(fā)生甩尾現(xiàn)象；在轉(zhuǎn)向過小時，為了校正行駛循跡方向，ESP則會慢剎內(nèi)側(cè)后輪，從而校正行駛方向。ESP是一個主動安全系統(tǒng)，通過有選擇性的分缸制動及發(fā)動機管理系統(tǒng)干預(yù)，

24、防止車輛滑移。ESP判定為出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足將制動內(nèi)側(cè)后輪，從而穩(wěn)定車輛。當(dāng)ESP判定為出現(xiàn)轉(zhuǎn)向過度將制動外側(cè)前輪，防止出現(xiàn)甩尾，并減弱過度轉(zhuǎn)向趨勢，從而穩(wěn)定車輛。如果單獨制動某個車輪不足以穩(wěn)定車輛，ESP將通過降低發(fā)動機扭矩輸出的方式來制動其它車輪來滿足需求。 電子穩(wěn)定程序（ESP）n ESP系統(tǒng)包含ABS（防抱死剎車系統(tǒng)）及ASR（驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)），是這兩種系統(tǒng)功能上的延伸。因此，ESP稱得上是當(dāng)前汽車防滑裝置的最高級形式。n ESP系統(tǒng)由控制單元及轉(zhuǎn)向傳感器（監(jiān)測方向盤的轉(zhuǎn)向角度）、車輪傳感器（監(jiān)測各個車輪的速度轉(zhuǎn)動）、側(cè)滑傳感器（監(jiān)測車體繞垂直軸線轉(zhuǎn)動的狀態(tài)）、橫向加速度傳感器（監(jiān)測汽車轉(zhuǎn)彎

25、時的離心力）等組成。 電子穩(wěn)定程序（ESP） 電子穩(wěn)定程序（ESP）特點：n實時監(jiān)控n主動干預(yù)n實時警示功能 汽車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)n汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述 用來改變或保持汽車行駛或倒退方向的一系列裝置稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Automobile Steering System，圖6-1）。 汽車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為確保行車安全，對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有如下要求：n轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)工作可靠，操縱輕便。n對輕微的路面沖擊，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)有自動回正能力。n轉(zhuǎn)向機構(gòu)應(yīng)能減小地面?zhèn)鞯椒较虮P上的沖擊，并保持適當(dāng)?shù)摹奥犯小薄當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時，轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)能減輕或避免對駕駛員的傷害。 汽車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)n轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類n汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可按轉(zhuǎn)向的

26、能源不同分為機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Mechanical steering system）和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Power steering system）兩類。n電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）可以在低速時減輕轉(zhuǎn)向操作力，以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱輕便性；在高速時則可適當(dāng)加重轉(zhuǎn)向力，以提高操縱穩(wěn)定性。 汽車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)n動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成 為使汽車操縱輕便及行駛安全，目前轎車、載重汽車、客車大多采用液壓轉(zhuǎn)向助力器，構(gòu)成液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（H ydraulic power steering system，略作H PS）。 汽車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖6-3 液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油路圖 1-油箱；2-溢流閥；3-齒輪油泵；4

27、-進油道量孔；5-單向閥；6-安全閥；7-滑閥；8-反作用閥；9-閥體；10-回位彈簧；11-轉(zhuǎn)向螺桿；12-轉(zhuǎn)向螺母；13-縱拉桿；14-轉(zhuǎn)向垂臂；15-動力缸 汽車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成 電子控制動力轉(zhuǎn)向（Electronic Control Power Steering，EPS）系統(tǒng)在低速行駛時可使轉(zhuǎn)向輕便、靈活；當(dāng)汽車在中高速區(qū)域轉(zhuǎn)向時，又能保證提供最優(yōu)的動力放大倍率和穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向手感，從而提高了高速行駛的操縱穩(wěn)定性。 汽車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類 根據(jù)動力源的不同，電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（液壓式EPS）和電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向

28、系統(tǒng)（電動式EPS）。 液壓式EPS在傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了控制液體流量的電磁閥、車速傳感器和ECU等，ECU根據(jù)檢測到的車速信號，控制電磁閥，使轉(zhuǎn)向動力放大倍率實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，從而滿足汽車在中、低速時的轉(zhuǎn)向助力要求。 電動式EPS是利用直流電動機作為動力源，ECU根據(jù)轉(zhuǎn)向參數(shù)和車速等信號，控制電動機轉(zhuǎn)矩的大小和方向。 汽車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)n良好的隨動性：即方向盤與轉(zhuǎn)向輪之間具有準(zhǔn)確的 對應(yīng)關(guān)系，同時能保證轉(zhuǎn)向輪可維持在任意轉(zhuǎn)向角位置。n有高度的轉(zhuǎn)向靈敏度：即轉(zhuǎn)向輪對方向盤具有靈敏的響應(yīng)。n良好的穩(wěn)定性：即具有很好的直線行駛穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向自動回正能力。 n助力效果能隨車速變化和轉(zhuǎn)向阻

29、力的變化作相應(yīng)的調(diào)整：低速時，有較大的助力效果，以克服路面的轉(zhuǎn)向阻力；中、高速時，要有適當(dāng)?shù)穆犯?，以避免因轉(zhuǎn)向過輕（方向盤“發(fā)飄”）而發(fā)生事故。電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點 汽車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 圖6-6 流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1-動力轉(zhuǎn)向油泵；2-電磁閥；3-動力轉(zhuǎn)向控制閥；4-ECU；5-車速傳感器；p-壓力油管；T-回油管 n 電磁閥安裝在通向轉(zhuǎn)向動力缸活塞兩側(cè)油室的油道之間，當(dāng)電磁閥的閥針完全開啟時，兩油道就被電磁閥接通了一個旁路，使動力缸活塞兩側(cè)壓力差減小，助力減??；相反則助力增大。流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作過程圖6-7 電磁閥結(jié)構(gòu)圖6-8 電磁閥驅(qū)動信號 流量控制

30、式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作電路n 動力轉(zhuǎn)向ECU是EPS的核心控制部件。它根據(jù)車速傳感器提供的車速信號，通過改變旁通電磁閥驅(qū)動信號占空比的方式調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向力。豐田流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電路圖 電動式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1.電動式EPS的組成 圖6-10 電動式EPS的組成1-方向盤；2-輸入軸（轉(zhuǎn)向軸）；3-ECU；4-電動機；5-電磁離合器；6-轉(zhuǎn)向齒條；7-橫拉桿；8-轉(zhuǎn)向車輪；9-輸出軸；10-扭力桿；11-轉(zhuǎn)矩傳感器；12-轉(zhuǎn)向齒輪 三菱轎車電動式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 三菱米尼卡（Minica）轎車所用電子控制電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由ECU、直流電動機和離合器、車速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)向機總成等組成。

31、 三菱米尼卡轎車電動式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成 1.三菱電動式EPS的組成1）電動機和離合器 圖6-12 電動機的行星齒輪機構(gòu)1-轉(zhuǎn)矩傳感器；2-卷軸；3-轉(zhuǎn)矩桿；4-輸入軸；5-直流電動機和 離合器；6-行星小齒輪；7-恒星齒輪；8-行星小齒輪；9-齒輪齒條轉(zhuǎn)向機的小齒輪；10-從動齒輪；A-主動齒輪；B-內(nèi)齒圈 系統(tǒng)的ECU根據(jù)車速的快慢來控制電動機的電流，車輛在停駛和極低速狀態(tài)下電動機電流最大，助力作用大。電動機產(chǎn)生的助力經(jīng)離合器傳動齒輪減速后，起到助力作用。 2）轉(zhuǎn)矩傳感器 轉(zhuǎn)矩傳感器的功能是將轉(zhuǎn)動方向盤時轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角變?yōu)檗D(zhuǎn)向信號，輸送給ECU。一般轉(zhuǎn)矩桿的扭轉(zhuǎn)角度設(shè)定為4左右，這是由于采

32、用行星齒輪機構(gòu)，使轉(zhuǎn)矩傳感器的檢測精度提高所致。3）車速傳感器 車速傳感器安裝在變速器上，是一種電磁感應(yīng)式傳感器。該傳感器的作用是根據(jù)車速的變化，把主、副系統(tǒng)的脈沖信號輸送給ECU，車速傳感器每轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生8個脈沖信號，由于是主、副兩個系統(tǒng)， 故信號的可靠性更高。車速傳感器的結(jié)構(gòu)1-殼體；2-定子線圈；3-磁極；4-下側(cè)定子；5-定子 4）汽車交流發(fā)電機的L端子 利用交流發(fā)電機的L端子電壓，可以判斷出發(fā)電機是否運轉(zhuǎn)，所以把交流發(fā)電機的L端子看成是向ECU輸送信號的一個傳感器。 直流電動機的最大電流約為30A，在發(fā)動機不工作時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作由蓄電池供電；發(fā)動機工作時，由發(fā)電機供電。5）電子控制

33、系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)由一個8位單片機MC6805及外圍電路組成。電子控制電動式動力轉(zhuǎn)向的工作過程 如圖6-14所示。電子控制電動式動力轉(zhuǎn)向的工作過程 2.三菱電動式EPS的工作原理6種車速下電動機的電流狀態(tài) 電控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述： 目前，絕大多數(shù)汽車都是以兩個前輪作為轉(zhuǎn)向車輪，這樣的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)稱為兩輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Two-wheel steering，略作2WS）。 為了使汽車具有更好的彎道通過性和操縱穩(wěn)定性，一些汽車在后橋上也安裝了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，前后左右四個車輪均為轉(zhuǎn)向車輪，這樣的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)稱為四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Four-wheel steering 或all-wheel steering，略作

34、4WS）。 汽車采用四輪轉(zhuǎn)向（4WS）系統(tǒng)的目的是：在汽車低速行駛時，依靠逆向轉(zhuǎn)向（前、后車輪的轉(zhuǎn)角方向相反）獲得較小的轉(zhuǎn)向半徑，改善汽車的操縱性；在汽車以中、高速行駛時，依靠同向轉(zhuǎn)向（前、后車輪的轉(zhuǎn)角方向相同）減小汽車的橫擺運動，使汽車可以高速變換行進路線，提高轉(zhuǎn)向時 的操縱穩(wěn)定性。 4WS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一般布置形式1-車速傳感器；2-方向盤轉(zhuǎn)角傳感器；3-車輪轉(zhuǎn)速傳感器；4-后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)；5-后輪轉(zhuǎn)角傳感器（a）2WS車 （b）4WS車 低速轉(zhuǎn)向時的行駛軌跡 （a）2WS車 （b）4WS車 中、高速轉(zhuǎn)向時的操縱性比較 4WS系統(tǒng)在不同車速下的前后輪轉(zhuǎn)向比率及車輪偏轉(zhuǎn)狀態(tài) 轉(zhuǎn)向角比例控制式4

35、WS系統(tǒng) 所謂轉(zhuǎn)向角比例控制，是指使后輪的偏轉(zhuǎn)方向在低速區(qū)與前輪的偏轉(zhuǎn)方向相反，在高速區(qū)與前輪的偏轉(zhuǎn)方向相同，并同時根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)向角度和車速情況控制后輪與前輪偏轉(zhuǎn)角度比例。 轉(zhuǎn)向角比例控制式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成 1.系統(tǒng)組成部件1）轉(zhuǎn)向樞軸 偏置軸與轉(zhuǎn)向樞軸的構(gòu)造 偏置軸與轉(zhuǎn)向樞軸的工作原理 2）4WS轉(zhuǎn)換器 4WS轉(zhuǎn)換器的作用是驅(qū)動從動桿轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)2WS向4WS方式的轉(zhuǎn)換和后輪轉(zhuǎn)向方向與轉(zhuǎn)向角比例控制。4WS轉(zhuǎn)換器與后輪轉(zhuǎn)向傳感器的工作原理及電壓特性如圖6-23所示。（a）后輪執(zhí)行結(jié)構(gòu)（4WS轉(zhuǎn)換器） （b）后輪轉(zhuǎn)向傳感器的 工作原理與電壓特性圖6-23 4WS轉(zhuǎn)換器與后輪轉(zhuǎn)向傳感器的工作原理

36、及電壓特性 3）轉(zhuǎn)向角比例控制系統(tǒng) 轉(zhuǎn)向角比例控制系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向ECU、車速傳感器、4WS轉(zhuǎn)換開關(guān)、轉(zhuǎn)向角比例傳感器和4WS轉(zhuǎn)換器等組成，轉(zhuǎn)向ECU是控制中心。 轉(zhuǎn)向角比例控制式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理 2.系統(tǒng)的主要控制功能1）轉(zhuǎn)向控制方式的選擇 當(dāng)通過2WS選擇開關(guān)選擇2WS方式時，ECU控制4WS轉(zhuǎn)換器使后輪在任何車速下的轉(zhuǎn)向角為零，這是為習(xí)慣于前輪轉(zhuǎn)向的駕駛?cè)嗽O(shè)置的；在4WS方式下，駕駛員還可根據(jù)駕駛習(xí)慣和行駛情況通過4WS轉(zhuǎn)換開關(guān)進行NORM 工況與SPORT工況的變換，對后輪轉(zhuǎn)向角比例控制特性進行選擇。2）轉(zhuǎn)向角比例控制 當(dāng)選定4WS方式時，ECU根據(jù)車速信號和轉(zhuǎn)向角比例傳感器信號，

37、計算車速與轉(zhuǎn)向角的實際數(shù)值，控制4WS轉(zhuǎn)換器電動機調(diào)節(jié)后輪轉(zhuǎn)向角控制比例。3）安全保障功能 當(dāng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，4WS故障警告燈將點亮，并在ECU中記憶故障部位，同時，后備系統(tǒng)實施以下控制。 當(dāng)4WS轉(zhuǎn)換器主電動機發(fā)生故障時，ECU驅(qū)動輔助電動機工作，使后輪以NORM模式與前輪作同向轉(zhuǎn)向運動，并根據(jù)車速進行轉(zhuǎn)向角比例控制。當(dāng)車速傳感器發(fā)生故障時，ECU取SP1和SP2兩個車速傳感器中輸出車速信號高的為依據(jù)，控制4WS轉(zhuǎn)換器主電動機僅進行同向轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向角比例控制。當(dāng)轉(zhuǎn)向角比例傳感器發(fā)生故障時，ECU驅(qū)動4WS轉(zhuǎn)換器輔助電動機使后輪處于與前輪同向轉(zhuǎn)向最大值，并終止轉(zhuǎn)向角比例控制。如果輔助電動

38、機發(fā)生故障，則通過驅(qū)動主電動機完成這一控制。當(dāng)ECU出現(xiàn)異常時，4WS輔助電動機驅(qū)動后輪至與前輪同向轉(zhuǎn)向最大值位置，以避免后輪處于反向運動狀態(tài)，并終止轉(zhuǎn)向角比例控制。當(dāng)后輪處于與前輪同向轉(zhuǎn)向狀態(tài)時，后輪 的最大轉(zhuǎn)向角很小，且有利于確保高速轉(zhuǎn)向時的方向穩(wěn)定性。 6.5.3橫擺角速度比例控制式4WS系統(tǒng) 橫擺角速度比例控制是一種能根據(jù)檢測出的車身橫擺角速度來控制后輪轉(zhuǎn)向量的控制方法。 它與轉(zhuǎn)向角比例控制相比，具有兩方面優(yōu)點：一是它可以使汽車的車身方向從轉(zhuǎn)向初期開始就與其行進方向保持高度一致；二是它可以通過檢測車身橫擺角速度感知車身的自轉(zhuǎn)運動。 因此，即使有外力（如橫向風(fēng)等）引起車身自轉(zhuǎn)，也能馬上感

39、知到，并可迅速通過對后輪的轉(zhuǎn)向控制來抑制自轉(zhuǎn)運動。1.系統(tǒng)組成 橫擺角速度比例控制式4WS系統(tǒng)的組成如6-25所示。 a-液壓泵；b-分流器；c-前動力轉(zhuǎn)向器；d-后轉(zhuǎn)向助力器；e-帶輪傳動組件；f-轉(zhuǎn)角傳動拉索；g-前帶輪；h-后帶輪；l、2-輪速傳感器；3-車速傳感器；4-擋位開關(guān)；5-油面高度傳感器；6-轉(zhuǎn)角傳感器；7-橫擺角速度傳感器；8-電動機轉(zhuǎn)角傳感器；9-轉(zhuǎn)向電動機；10-ABS ECU；11-4WS ECU橫擺角速度比例控制式4WS系統(tǒng) 1）前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)圖6-26 前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu) 1-方向盤；2-齒輪齒條副；3-液壓油缸；4-齒條端部；5-控制齒條；6-前帶輪；7-轉(zhuǎn)角傳動拉索；

40、8-彈簧；9-帶輪傳動組件 2）后輪轉(zhuǎn)向機構(gòu) 圖6-27 后輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)1-后帶輪；2-凸輪推桿；3-襯套；4-滑閥；5-主動齒輪；6-脈動電動機；7-從動齒輪；8-閥控制桿；9-液壓缸右室；l0、 12-功率活塞；11-液壓缸軸；13-液壓缸左室；14-彈簧；15-閥套筒；16-控制凸輪 2.控制原理1）后輪轉(zhuǎn)角控制 方向盤轉(zhuǎn)角與后輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系如圖6-28所示。圖6-28中的后輪轉(zhuǎn)角特性是由機械轉(zhuǎn)向與電動轉(zhuǎn)向特性合成后得到的。 圖6-28 方向盤轉(zhuǎn)角與后輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系 大轉(zhuǎn)角控制（機械式轉(zhuǎn)向）。 圖6-29 大轉(zhuǎn)角控制原理 1-前帶輪；2-滑閥；3-支點A；4-閥控制桿；5-液壓缸軸；6-功

41、率活塞；7-閥套筒；8-控制凸輪 小轉(zhuǎn)角控制（電控轉(zhuǎn)向）。 （a）閥控制桿的運動 （b）整體的運動 圖6-30 小轉(zhuǎn)角控制原理 1-閥套筒；2-滑閥；3-支點A；4-從動齒輪；5-閥控制桿 2）使汽車滑移角為零的控制3）受到橫向風(fēng)作用時的控制4）ABS作用的控制6.5.4本田序曲汽車的4WS系統(tǒng)1.系統(tǒng)組成 本田序曲（H onda Prelude）汽車上采用的電動式電控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)如圖6-31所示。四輪轉(zhuǎn)向控制單元對輸入的傳感器信息進行分析處理，計算出所需的后輪轉(zhuǎn)向角，并操縱后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器電動機使后輪實現(xiàn)正確的轉(zhuǎn)向。 在此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，前輪轉(zhuǎn)向器和后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器之間沒有任何機械連接裝置，四輪轉(zhuǎn)向

42、控制ECU利用方向盤轉(zhuǎn)角、 車速和前輪轉(zhuǎn)向角傳感信息控制后輪轉(zhuǎn)向角。 圖6-31 本田序曲汽車電動式電控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 1）后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器 圖6-32 本田序曲汽車后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器的構(gòu)造 2）后輪轉(zhuǎn)角傳感器3）前輪轉(zhuǎn)角傳感器4）車速傳感器2.系統(tǒng)的失效保護功能 如果4WS ECU檢測到系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將使系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到失效保護狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，ECU存入故障碼，并接通四輪轉(zhuǎn)向指示燈發(fā)出警告。 同時，控制ECU切斷后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器電源，使后輪保持在直行位置，系統(tǒng)回歸為2WS特性。 為防止后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器斷電時回正過快而造成方向不穩(wěn)，ECU在使系統(tǒng)進入保護狀態(tài)的同時，會施加阻尼力矩，使回 正彈簧緩慢地將后轉(zhuǎn)向橫拉桿推回到中央位置。