汽车新技术课件

电动助力转向系统电动助力转向（简称EPS）系统利用直流电动机提供转向动力，辅助驾驶员进行转向操作。电动助力转向系统根据其助力机构的不同可以分为电动液压式（简称EPHS）和电动机直接助力式两种。电动液压助力转向系统的液压泵（齿轮泵）通过电动机驱动，与发动机在机械上毫无关系，助力效果只与转向盘角速度和行驶速度有关，是典型的可变助力转向系统。其特点是由ECU提供供油特性，汽车低速行驶时助力作用大，驾驶员操纵轻便灵活；在高速行驶时转向系统的助力作用减弱，驾驶员的操纵力增大，具有明显的“路感”，既保证转向操纵的舒适性和灵活性，又提高了高速行驶中转向的稳定性和安全感。直接助力式电动转向系统的结构和工作原理当转向轴转动时，转矩传感器开始工作，把两段转向轴在扭杆作用下产生的相对转角转变成电信号传给电子控制单元（ECU），ECU根据车速传感器和转矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和助力电流的大小，并将指令传递给电动机，通过离合器和减速机构将辅助动力施加到转向系统（转向轴）中，从而完成实时控制的助力转向。1）优点（1）效率高、能量消耗少；（2）系统内部采用刚性连接，反应灵敏，滞后小，驾驶员的“路感”好；（3）结构简单，质量小；（4）系统便于集成，整体尺寸减小；省去了油泵和辅助管路，总布置更加方便；（5）无液压元件，对环境污染少。2）缺点（1）直接助力式电动转向系统提供的辅助动力较小，难以用于大型车辆；（2）减速机构、电动机等部件会影响汽车的操纵稳定性，正确匹配整车性能至关重要；（3）使用电动机、减速机构和转矩传感器等部件，增加了系统的成本。四轮转向系统汽车的四轮转向（简称4WS）是指汽车在转向时，4个车轮都可相对车身主动偏转，使之起到转向作用，以改善汽车的转向机动性能。按照后轮转向机构控制和驱动方式的不同，四轮转向可分为机械式、液压式、电控机械式、电控液压式和电控电动式等几种类型。目前使用最广泛的4WS系统为电控液压式，主要用于前轮采用液压助力转向系统的汽车中。线控转向系统线控转向系统用传感器记录驾驶员的转向意图和车辆的行驶状况，通过数据线将信号传递给车载电脑，电脑据此做出判断并控制液压激励器提供相应的转向力，使转向轮偏转相应角度实现转向。汽车防滑控制系统－－ABS与ASR汽车防滑控制系统是防止汽车在制动过程中车轮被抱死滑移和汽车在驱动过程中(特别是起步、加速、转弯等)驱动轮发生滑转现象的控制系统。防滑控制系统就是在汽车驱动状态下，将驱动轮滑转率控制在5%～15%的最佳范围内。制动防抱死系统是在汽车制动状态下，将车轮滑动率控制在8%～35%的最佳范围内。在上述最佳范围内，不仅车轮和地面之间的纵向附着系数较大，而且侧向附着系数的值也较大，保证了汽车的方向稳定性。1．制动防抱死系统的基本组成和工作原理制动防抱死系统主要由轮速传感器、制动压力调节器和电子控制器（ECU）等组成。其基本工作原理是，汽车制动时，首先由轮速传感器测出与制动车轮转速成正比的交流电压信号，并将该电压信号送入电子控制器（ECU）。由ECU中的运算单元计算出车轮速度、滑动率及车轮的加、减速度，然后再由ECU中的控制单元对这些信号加以分析比较后，向压力调节器发出制动压力控制指令。使压力调节器中的电磁阀等直接或间接地控制制动压力的增减，以调节制动力矩，使之与地面附着状况相适应，防止制动车轮被抱死。2．制动防抱死系统（ABS）的类型及布置形式1）按汽车制动系统分类（1）液压制动系统ABS；（2）气压制动系统ABS；（3）气顶液制动系统ABS。2）按ABS中控制管路(通道)数和传感器数量，又可分为以下6种布置形式（1）四传感器四通道四轮独立控制的ABS（2）四传感器四通道前轮独立后轮低选控制的ABS（3）四传感器三通道前轮独立后轮低选控制的ABS（4）三传感器三通道前轮独立后轮低选控制的ABS（5）四传感器二通道前轮独立控制的ABS（6）四传感器二通道前轮独立后轮低选控制的ABSABS部件的结构及其工作原理1）车轮转速传感器（简称轮速传感器）2）电子控制器（ECU）电子控制器（ECU）是防滑控制系统的控制中枢，其作用是接收来自轮速传感器的感应电压信号，计算出车轮速度，并与参考车速进行比较，得出滑动率S及加减速度，并将这些信号加以分析，对制动压力调节器发出控制指令。3）制动压力调节器制动压力调节器的功用是接收来自ECU的控制指令，控制制动压力的增、减，它是ABS的执行器。（1）循环式制动压力调节器循环式制动压力调节器由电磁阀、液压泵和电动机等部件组成。调节器直接装在汽车原有的制动管路中，通过串联在制动主缸和制动轮缸之间的三位三通电磁阀直接控制轮缸的压力，可以使轮缸的工作处于常规工作状态、增压状态、减压状态或保压状态。三位是指电磁阀有三个不同位置，分别控制轮缸制动压力的增、减或保压，三通是指电磁阀上有3个通道，分别通制动主缸、制动轮缸和储液器。（2）可变容积式制动压力调节器可变容积式制动压力调节器主要由电磁阀、控制活塞、液压泵和储能器等组成，是在原液压制动系统中增设一套液压控制装置，控制制动管路中容积的增减，以控制制动压力的变化。可变容积式制动压力调节器有4个不同工作状态：常规制动状态、轮缸减压状态、轮缸保压状态和轮缸增压状态。驱动防滑转系统（ASR）汽车行驶过程中，轮速传感器将车轮转速转变为电信号传输给ASR电子控制器（ECU），ECU根据车轮转速计算驱动车轮的滑转率，如果滑转率超出了目标范围，ECU综合参考节气门开度信号、发动机转速信号以及转向信号(有的车没有)等确定其控制方式，并向相应执行机构发出指令使其动作，将驱动车轮的滑转率控制在目标范围之内。驱动防滑转系统（ASR）和ABS一样，主要由电子控制器、传感器、制动压力调节器等三大部分组成。ASR中的电子控制器可以是独立的，也可以与ABS共用，轮速传感器可与ABS共用，ASR与ABS的制动压力调节器也可以共用。因此通常将ASR和ABS组合在一起。1．ASR的电子控制器（ECU）由于ASR和ABS的一些输入信号和处理都是相同的，为了减少电子器件的应用数量，使结构更紧凑，ASR电子控制器和ABS电子控制器通常组合在一起。ASR的电子控制器（ECU）发出的控制指令有如下几种：①控制滑转车轮的制动力；②控制发动机输出功率；③同时控制发动机输出功率和驱动车轮的制动力。在实际应用的ASR中，绝大多数都是采用调节发动机输出转矩的方式来控制汽车驱动力矩。而调节发动机的输出转矩，通常是利用发动机电子控制装置，通过控制节气门开度和点火提前角的方式来实现。2．ASR的传感器ASR的传感器主要是轮速传感器和节气门位置传感器。轮速传感器与ABS共用，而节气门位置传感器则与发动机控制系统共用。ASR专用的信号输入装置是ASR选择开关，关闭ASR选择开关，可停止ASR的作用。如在汽车维修中需要将汽车驱动车轮悬空转动时，ASR就可能对驱动车轮施以制动，影响故障的检查。这时关闭ASR开关，停止ASR作用，就可避免这种影响。3．ASR的制动压力调节器ASR制动压力调节器执行ASR电子控制器的指令，对滑转车轮施加制动力并控制其大小，以使滑转车轮的滑动率在控制目标范围之内。ASR制动压力源是蓄压器，通过制动压力调节器中的电磁阀来调节驱动车轮制动压力的大小。1）独立式的ASR制动压力调节器所谓独立式是指ASR制动压力调节器和ABS制动压力调节器在结构上各自分开。独立式ASR制动压力调节器有4种不同工作状态，分别是不起作用、轮缸增压、轮缸保压、轮缸减压。2）组合式的ASR制动压力调节器组合式是指ASR制动压力调节器与ABS制动压力调节器在结构上组合为一个整体，亦称ABS/ASR制动压力调节器。这种调压阀是采用流通式（亦称循环式）调压原理。4．装有驱动力控制系统(ASR)的汽车实例广州本田雅阁（3.0L）轿车装有牵引力控制系统(TCS)的实例。该轿车的防滑控制系统ABS和ASR（TCS）组合在一起。整个系统由ABS/ASR电子控制装置（ECU）、制动压力调节器和传感器等三部分组成。各部件在整车的布置如下图所示。ABS/TCS电子控制装置（ECU）工作原理框图如下图所示电子伺服制动系统的功用电子伺服制动系统的功能在于可进一步提高汽车制动性能以及制动稳定性和舒适性。在电子伺服制动系统中，驾驶员施加的制动踏板力由传感器转换成一个电信号，输送给ECU，CEU根据此信号并结合其他数据确定出各个车轮所需的制动力，发出指令给执行器对车轮实施制动。与传统的制动系统相比，电子伺服制动系统具有制动响应时间短、摩擦片磨损轻、装配测试简单迅速、易于升级、利于环保等优点。电子伺服制动系统的组成与类型与其它电控系统一样，电子伺服制动系统主要由若干个传感器、电子控制单元（ECU）和执行元件组成。按照其控制方式的不同可分为三种类型：电控液压制动系统EHB(Electro-hydraulicBrake)、电子制动系统EBS（ElectronicBrakingSystem）、全电路制动系统BBW（Brake-By-Wire）。电控伺服制动系统的共同特点是都具有踏板转角与踏板力可按比例调控的电子踏板；具有控制制动力矩与踏板转角相对应的程序控制单元；具有的程序控制单元可基于其他传感器或控制器的输入信号实现主动制动及其它功能.电子伺服制动系统的基本工作原理电控液压制动系统（EHB）电控液压制动系统是将电子与液压系统相结合，由电子系统提供控制，液压系统提供动力。该系统的主要特点是通过传感器建立了运动状态、制动压力的动态监测和危险工况的预警。还增加了制动管路的压力控制和制动准备功能，一旦踩下制动踏板，车辆即以最大的压力、最快的响应实施制动，前后制动压力比会随路况的不同而变化，从而提高弯道制动时的安全性。该系统增加了电子踏板、电控单元、阀驱动器及电液制动阀，取消了原有的压力控制阀，保留了原动力制动系统中的泵、蓄能器充液阀、蓄能器及制动器，如图17-1所示。电子伺服制动系统的基本工作原理电控液压制动系统（EHB）电液制动系统能够实现多种控制方案，如防抱死制动、遥控制动及牵引控制制动等。图17-2为MI-CO公司带有牵引控制的电液制动系统方案。电子伺服制动系统的基本工作原理电子制动控制系统（EBS）传统的汽车制动系统管路长，阀类元件多。对于长轴距汽车或多轴汽车或汽车列车来说，气体传输路线长，速度慢，常产生制动滞后现象，导致制动距离增大，安全性能降低，而且制动系的成本也比较高。如果将制动系的许多阀省去，制动管路以电线代替，用电控元件来控制制动力的大小和各轴制动力的分配，便是汽车的电子制动系统EBS。ABS的制动系可以沿用传统的阀类控制元件，而EBS则是完全的电控制动系统。EBS可以实现ABS的功能，只需在EBS的控制器里设计相应的防抱死程序就行了。汽车制动系统的电子化，还容易与其它电控系统结合在一起，如汽车发动机燃油和点火的控制、主动或半主动悬架、自动换挡和防碰撞系统的控制等，为汽车实现电子化提供了良好条件。此外，EBS还具有监控作用。在汽车起步、匀速或加（减）速过程中，电子控制器还可监视各车轮的速度或加速度，一旦发现某一车轮有打滑趋势，便可对打滑车轮实现部分制动，使其它车轮获得更大的驱动力矩，以便顺利起步或加速。同时EBS还容易实现系统的故障自动诊断，随时将制动系统的故障通过警报系统报告驾驶员，以便及时进行修复，从而保证行车安全。电子伺服制动系统的基本工作原理全电路制动系统（BBW）一种完全无油液的电路制动系统（BBW）不同与传统的制动系统，因为其传递的是电，而不是液压油或压缩空气，可以省略许多管路和传感器，缩短制动反应时间。电子制动系统的结构如图17-3所示。电子伺服制动系统的基本工作原理全电路制动系统（BBW）从结构上就可以看出这种全电路制动系统具有其他传统制动控制系统无法比拟的优点：(1)整个制动系统结构简单，省去了传统制动系统中的制动油箱、制动主缸、助力装置。液压阀、复杂的管路系统等部件，使整车质量降低；(2)制动响应时间短，提高制动性能；(3)无制动液，维护简单；(4)系统总成制造、装配、测试简单快捷，制动分