汽车驱动防滑(ASR)系统

课题15.6驱动防滑（ASR）系统学习目标鉴定标准教学建议1．掌握驱动防滑系统的组成、工作过程、主要部件的结构和工作原理。2．掌握驱动防滑系统各部件的拆装与检测方法。应知：驱动防滑系统的组成、工作过程、主要部件的结构和工作原理。建议：借助实物或挂图讲解驱动防滑系统的基本组成、主要部件的结构。结合多媒体课件讲解防滑应会：驱动防滑系统主要部件的拆装、检测方法和注意事项、故障码的读取系统的工作过程、各部件的工作原理。有经验的驾驶员都有这样的体会，当驾驶汽车在低附着系数的路面（例如泥泞或有冰雪的路面）上快速起步或加速行驶时，驱动车轮会发生滑转（俗称车轮“打滑”）。这种现象是什么原因造成的呢？想一想，我们已经知道了汽车在制动过程中，制动器制力与地面制动力之间的不和谐关系造成了制动车轮的抱死滑移。而在车轮的驱动过程中，车轮的驱动力与地面所提供的最大附着力之间是否也存在这种不和谐的关系？正是由于存在这种不和谐，使发动机传递给车轮的驱动力大于驱动车轮与地面的附着力时，车轮就会出现滑转的现象。一、驱动防滑系统的作用驱动防滑系统能在车轮开始滑转时，降低发动机的输出扭矩，同时控制制动系统，以降低传递给驱动车轮的扭矩，使之达到合适的驱动力，使汽车的起步和加速达到快速而稳定的效果。二、滑转率及其与路面附着系数的关系汽车在驱动过程中，驱动车轮可能相对于路面发生滑转。滑转成分在车轮纵向运动中所占的比例称为驱动车轮的滑转率，通常用“SA”表示。SA=（rω—ν）/rω×100%式中：SA—车轮的滑转率；r—车轮的自由滚动半径；ω—车轮的转动角速度；ν—车轮中心的纵向速度。当车轮在路面上自由滚动时，车轮中心的纵向速度完全是由于车轮滚动产生的。此时ν=rω,其滑转率SA=0；当车轮在路面上完全滑转（即汽车原地不动，而驱动轮的圆周速度不为0）时，车轮中心的纵向速度ν=0，其滑动率SA=100%；当车轮在路面上一边滚动一边滑转时，0SA100%。与汽车在制动过程中的滑移率相同，在汽车的驱动过程中，车轮与路面间的附着系数的大小随着滑转率的变化而变化。在干路面或湿路面上，当滑转率在15%～30%范围内时，车轮具有最大的纵向附着系数，此时可产生的地面驱动力最大。在雪路或冰路面上时，最佳滑移率在20%～50%的范围内；当滑转率为零，即车轮处于纯滚动状态时，其侧向附着系数也最大，此时汽车保持转向和防止侧滑的能力最强。随着滑转率的增加，侧向附着系数下降，当滑转率为100%，侧向附着系数变得极小，轮胎与路面之间的侧向附着力接近于零，车轮将完全丧失抵抗外界侧向力作用的能力。三、驱动防滑系统的基本组成和工作过程1．驱动防滑系统的基本原理驱动防滑（ASR）系统可以通过调节作用于驱动轮的上驱动力矩和制动力矩，在驱动过程中防止驱动车轮发生滑转。调节作用于驱动车轮上的驱动力矩可通过控制发动机节气门的开度和点火提前角的大小；调节作用于驱动轮上制动力矩可借助ABS控制系统中的车轮转速传感器及制动压力调节器对驱动车轮施加一定的制动力矩来实现。提示：调节驱动轮上的驱动力矩可以通过调节发动机的输出扭矩，也可通过调节变速器传动比和差速器锁紧系数等来实现。目前，在实际应用的驱动防滑系统中绝大多数都是采用调节发动机输出扭矩的方式。对发动机扭矩的调节可通过调节节气门开度、点火提前角、燃油喷射量以及中断燃油喷射和点火来实现。（1）发动机动作一旦电子控制单元检测到一个或两个驱动车轮发生空转的情况发生，立即将发动机的副节气门关闭，减小发动机的输出扭矩。随着发动机扭矩的减小，车轮的车速下降，其滑转率降低，车轮与地面的附着系数增大。（2）制动动作如图15-60所示，当汽车在附着系数不均匀的路面上行驶时，处于低附着系数路面的车轮可能会空转，出现一个车轮打滑的情况。则电子控制单元将使滑转车轮的制动压力上升，对该轮作用一定的制动力，同时对另一个驱动车轮作用一个与制动力矩相同的发动机扭矩，如图15-61所示。图15-60路面附着系数不均匀，一个车轮空转图15-61空转车轮刹车这一作用的结果是：使空转车轮转速降低，另一车轮驱动力矩增加，两车轮向前运动速度趋于一致。2．驱动防滑系统的基本组成如图15-62所示为一典型的具有制动防抱死和驱动防滑转功能的系统。其中防滑转系统与ABS控制系统共用车轮转速传感器和电子控制单元，只是在通往驱动车轮制动轮缸的制动管路中增设了一个防滑转制动压力调节器，在由加速踏板控制的主气门上方增设了一个由步进电机控制的副节气门，并在主、副节气门处各设置一个了气门开度传感器。图15-62典型ABS/ASR系统的组成1-右前车轮转速传感器；2-比例阀和差压阀；3-制动主缸；4-ASR制动压力调节器；5-右后车轮转速传感器；6-左后车轮转速传感器；7-发动机/变速器电子控制单元；8-ABS/ASR电子控制单元；9-ASR关闭指示灯；10-ASR工作指示灯；11-ASR选择开关；12-左前车轮转速传感器；13-主节气门开度传感器；14-副节气门开度传感器；15-副节气门驱动步进电机；16-ABS制动压力调节器提示：为掌握驱动防滑系统的组成，此处应结合实物或多媒体课件进行讲解。测试题：结合驱动防滑系统实物，说出系统各部件的名称、作用。3．驱动防滑系统的工作情况当驱动防滑系统处于工作状态时，电子控制单元根据各车轮转速传感器检测到的转速信号，确定驱动车轮的滑转率和汽车的参考速度。当电子控制单元判定驱动车轮的滑转率超过设定的限值时，就使驱动副节气门的步进电机转动，减小副节气门的开度。此时，即使主节气门的开度不变，发动机的进气量也会因副节气门开度的关小而减少。如果驱动车轮的滑转率仍未降低到设定的控制范围内，电子控制单元又会控制防滑制动压力调节器和ABS制动压力调节器，对驱动车轮施加一定的制动压力，则驱动车轮上就会作用一制动力矩，从而使驱动车轮的转速降低。提示：为掌握驱动防滑系统的工作情况，此处应结合多媒体课件进行讲解。测试题：结合驱动防滑系统的实物，叙述防滑系统与防抱死系统工作情况的区别。四、驱动防滑系统主要部件的结构和工作情况1．副节气门驱动装置（1）功用副节气门驱动装置的功用是根据电子控制单元传送的指令来控制副节气门的开启角度，从而控制进入发动机气缸的空气量，达到控制发动机输出扭矩的目的。（2）结构副节气门驱动装置安装在节气门壳体上，如图15-63所示。它是一个由电子控制单元控制转动的步进电动机，由永磁体、传感线圈和旋转轴等组成，如图15-64所示。在旋转轴的末端安装一个小齿轮（主动齿轮），由它带动安装在副节气门轴末端的凸轮轴齿轮旋转，以此控制副节气门的开启角度。图15-63节气门总成图15-64副节气门驱动装置（步进电机）（3）工作情况当驱动防滑系统不工作时，副节气门在弹簧力作用下保持全开状态，进入发动机的空气量由驾驶员控制主节气门的开度所决定。当前、后车轮转速传感器检测到车轮滑转需进行防滑控制时，电子控制单元驱动步进电机通过凸轮轴齿轮旋转，从而控制节气门的开度。提示：为掌握节气门驱动装置的结构，此处应结合多媒体课件进行讲解。提示：副节气门的拆装、检测参考发动机燃油供给装置有关内容。测试题：结合节气门驱动装置实物，叙述该装置的工作情况。2．ASR制动压力调节器想一想，我们已经知道了防抱死系统中的制动压力调节器要接受电子控制单元的控制指令，适时的调整制动轮缸的制动液压力，控制制动车轮的滑移率，从而保证制动车轮与路面之间的附着系数处于最佳。而驱动防滑系统也需要控制驱动车轮与路面之间的运动状态，使轮胎与路面的附着系数处于最佳。而防滑转制动压力调节器所处的位置与防抱死系统中制动压力调节器所处的位置相同，它起什么作用呢？它与防抱死系统的制动压力调节器有什么区别呢？（1）ASR制动压力调节器的结构和功用ASR制动压力调节器的结构型式有独立型式和组合型式两种。所谓独立式防滑转制动压力调节器是和ABS制动压力调节器在结构上各自分开，如图15-65所示。图15-65独立式ASR制动压力调节器1-ABS制动压力调节器；2-ASR制动压力调节器；3-调压缸；4-三位三通电磁阀；5-储能器；6-压力开关；7-驱动车轮制动器组合式制动压力调节器将ABS和ASR制动压力调节器组合为一体，如图15-66所示。图15-66组合式ASR制动压力调节器1-低液位开关；2-储液室；3-驾驶室；4-电动液压泵；5-电动液压泵接线端子；6-电磁阀体；7-比例阀；两种类型的ASR制动压力调节器在结构上虽然有所不同，但都离不开液压泵总成和电磁阀总成。液压泵总成由一个电动机驱动的液压柱塞泵和一个储压器组成，如图15-67所示。其中电动柱塞泵的功用是从制动总泵储液箱中吸取制动液，升压后送到储压器。储压器的功用是储存高压制动液，并在系统工作时向车轮制动分泵提供制动液压。电磁阀总成主要有三个二位二通电磁阀，即储压器切断电磁阀、制动总泵切断电磁阀、储液箱切断电磁阀以及压力开关等部分组成，如图15-68所示。其中储压器切断电磁阀的功用是在防滑系统工作时，将制动液由储压器中传送至车轮制动分泵；制动总泵切断电磁阀的功用是当储压器中的制动液压传送给车轮制动分泵后，立即防止制动液流回制动总泵；储液箱切断电磁阀的功用是在防滑系统工作中将车轮制动分泵中的制动液传送回制动总泵中；压力开关的作用是调节储压器中的压力。图15-67液压泵总成图15-68电磁阀总成（2）工作情况凌志LS400汽车同时具有ABS和ASR系统功能，ABS和ASR控制器组合为一个整体。其组合式制动压力调节器的液压回路如图15-69所示。图15-69ABS/ASR制动压力调节器1-电动液压泵；2-ABS/ASR制动压力调节器；3-电磁阀；4-蓄压器；5-压力开关；6-循环泵；7-储液室；8-电磁阀Ⅱ；9-电磁阀Ⅲ；10-驱动车轮制动器其工作情况如下：ASR不起作用时，电磁阀Ⅰ不通电。汽车在制动过程中如果车轮出现抱死，ABS起作用，通过电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ来调节制动压力。当驱动轮出现滑转时，ASR使电磁阀Ⅰ通电，阀移至右位，电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ不通电，阀仍在左位，于是，蓄压器的压力通入驱动轮轮缸，制动压力增大。当需要保持驱动轮的制动压力时，ASR控制器使电磁阀Ⅰ半压通电，阀移至中位，隔断了蓄压器及制动主缸的缸的通路，驱动车轮轮缸的制动压力即保持不变。当需要减小驱动车轮的制动压力时，ASR控制器使电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ通电，阀Ⅱ和阀Ⅲ移至右位，将驱动车轮轮缸与储液室接通，于是，制动压力下降。如果需要对左右驱动车轮的制动压务实施不同的控制，ASR控制器分别对电磁阀Ⅱ和电Ⅲ实行不同的控制。（3）ASR制动压力调节器的拆装与ABS制动压力调节器的拆装相同，拆装ASR制动压力调节器之前，应先放出液压管路内高压制动液，以免高压制动液的喷出。以ASR制动压力调节器中电动液压泵和蓄压器的拆卸和安装为例介绍。电动液压泵和蓄压器的拆卸和安装参照图15-70，管路内高压制动液的排放方法如下：图15-70凌志LS400液压泵的拆卸与安装1）拆下空气滤清器；2）在ASR制动压力调节器的的放气螺栓上接一个软管；3）旋松放气螺栓，将高压制动液放出，如图15-71所示。图15-71放出管路中的高压制动液4）当制动液放出、卸压后，拧紧放气螺栓；提示：液压管路的拧紧力矩为15N。m。液压泵与蓄压器的分解与装配如图15-72所示。图15-72液压泵与蓄压器的分解装配示意图1-蓄压器固定板；2-蓄压器；3-压力软管；4-蓄压器托架；5-液压泵托架；6-液压泵上托架；7-O形圈；8-液压泵；9-执行器管提示：液压软管的接头处都有О型密封圈，安装软管时不能遗漏，并且应更换新件。提示：螺栓的拧紧力矩为46N。m。3．电子控制单元（ECU）想一想，我们已经知道了防抱死系统电子控制单元的功用和工作情况。那么，在防滑转系统中，电子控制单元又是怎样工作的呢？它与ABS系统的电子控制单元又有哪些联系呢？电子控制单元将防抱死控制功能和防滑转功能组合为一整体。对于防滑转系统，它根据驱动车轮转速传感器输送的速度信号计算判断出车轮与路面间的滑转状态，并适时地向其执行机构发出