学习情境四汽车驱动防滑控制系统结构与检修

学习情境四汽车驱动防滑控制系统结构与检修第一页，共145页。任务一驱动防滑控制系统结构任务二驱动防滑控制系统检修任务三典型ASR系统第二页，共145页。任务一驱动防滑控制系统结构第三页，共145页。一、任务分析•驱动防滑控制系统（AccelerationSlipRegulation，ASR）也称为牵引力控制系统（TractionControlSystem，TCS或TRC），是继制动防抱死系统（ABS）之后应用于车轮防滑的电子控制系统。•本次任务将向读者介绍驱动防滑控制系统的一些相关基础理论知识。第四页，共145页。二、相关知识（一）ASR理论基础1．驱动防滑控制系统的功用•驱动防滑控制系统的功用是防止汽车在起步、加速和在滑溜路面行驶过程中驱动轮打滑，特别是防止汽车在非对称路面或在转向时驱动轮的滑转，以保持汽车行驶方向的操纵稳定性和维持汽车的最佳驱动力以及提高汽车的平顺性。第五页，共145页。2．滑转率及其与附着系数的关系

•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（以百分比表示）称为驱动车轮的滑转率，通常用Sd表示。第六页，共145页。Sd

=

(ωr

-

ν)/ωr

×

100%式中，r

—

车轮的滚动半径；

ω

—

车轮的转动角速度；

ν

—

车轮中心的纵向速度。第七页，共145页。•滑转率与附着系数之间存在着密切关系，图4-1所示为滑转率与附着系数之间的关系曲线。•从图中可以看出。第八页，共145页。第九页，共145页。（二）基本组成及工作原理•ASR的基本组成及工作原理如图4-2所示。第十页，共145页。第十一页，共145页。（三）驱动防滑控制系统的控制方式•驱动防滑控制系统的控制参数是滑转率Sd，控制器根据各车轮转速传感器信号计算Sd，当Sd值超过某一限定值时，控制器就输出控制信号，抑制车轮的滑转，将车轮的滑转率控制在理想的范围内。•汽车驱动防滑控制系统常用的控制方式有以下几种。第十二页，共145页。1．发动机输出功率/扭矩控制

•控制发动机的输出功率，以抑制驱动车轮的滑转，如图4-3所示。第十三页，共145页。第十四页，共145页。•发动机输出功率/扭矩控制通常有以下几种方法。①调节喷油量。减少或中断供油。②调整点火时间。减小点火提前角或停止点火。③调整进气量。调整节气门的开度和辅助空气装置。第十五页，共145页。2．驱动轮制动控制第十六页，共145页。3．发动机输出功率和驱动车轮的制动力同时控制•控制信号同时起动ASR制动压力调节器和辅助节气门调节器，在对驱动车轮施以制动力的同时，减小发动机的输出功率，以达到理想的控制效果。第十七页，共145页。4．防滑差速锁止控制•防滑差速器的ASR系统如图4-4所示。第十八页，共145页。第十九页，共145页。5．差速锁与发动机输出功率综合控制第二十页，共145页。（四）ABS与ASR区别1．ASR与ABS的相同之处①ASR和ABS采用相同的控制技术，都是通过控制车轮和路面的滑移率来实现各自的控制功能。②ASR和ABS密切相关，通常结合在一起使用，共享许多系统部件来控制车轮的转动，以更好地保证汽车的行驶安全。第二十一页，共145页。2．ASR与ABS的不同之处

①ABS是防止制动时车轮抱死滑移，主要是用来提高制动效果，确保制动安全；ASR则是防止驱动车轮的滑转，主要是用来提高汽车起步、加速及滑溜路面行驶时的牵引力，提高行驶性能，确保行驶稳定性。第二十二页，共145页。②在控制其滑移率的过程中，ABS对前后车轮都起作用，而ASR只对驱动车轮起控制作用。③ABS是在制动时工作，在车轮出现抱死趋势时起作用，在车速很低（小于8km/h）时不起作用；ASR则是在整个行驶过程中都工作，在车轮出现滑转时起作用，当车速很高（80～120km/h）时不起作用。第二十三页，共145页。任务二驱动防滑控制系统检修第二十四页，共145页。一、任务分析•若想对驱动防滑控制系统的故障进行快速有效的诊断与检修，则必须要掌握驱动防滑控制系统各主要总成部件的结构及工作原理。•本次任务就将向读者介绍驱动防滑控制系统检修的相关知识。第二十五页，共145页。二、相关知识（一）输入装置的结构及工作原理1．车轮转速传感器•车轮转速传感器与ABS系统共享；用来检测每一车轮的运动状态。第二十六页，共145页。2．节气门位置传感器•在主、副节气门处各设置了一个节气门开度传感器与发动机电控系统共享，用来检测节气门打开的角度及进入发动机气缸的空气量，计算发动机输出扭矩。•其结构原理如图4-5所示。第二十七页，共145页。第二十八页，共145页。3．ASR选择开关

•ASR专用的信号输入装置，安装在驾驶员侧车门或仪表板下，ASR选择开关关闭时，ASR不起作用，ASR控制开关指示灯会点亮。第二十九页，共145页。（二）电子控制单元•典型的ABS/ASR电子控制单元系统结构示意图如图4-6所示。第三十页，共145页。第三十一页，共145页。•电子控制单元主要完成驱动车轮转速控制、继电器控制、初始检查、故障自诊断和失效保护等功能。第三十二页，共145页。（三）执行机构1．副节气门驱动装置•副节气门驱动装置的主要作用是在驱动防滑控制的过程中调节副节气门的开度，进而调整发动机的进气量，达到控制发动机输出扭矩的目的。•其安装位置和结构如图4-7所示。第三十三页，共145页。第三十四页，共145页。2．ASR制动压力调节器

•ASR制动压力调节器的结构形式有单独方式和组合方式两种。第三十五页，共145页。（1）单独方式ASR制动压力调节器•所谓单独方式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，如图4-8所示。第三十六页，共145页。第三十七页，共145页。（2）组合方式的ASR制动压力调节器•组合方式ASR制动压力调节器如图4-9所示。第三十八页，共145页。第三十九页，共145页。三、任务实施—驱动防滑控制系统检修（一）检修要求及注意事项①拆装系统中的电器元件和线束插头时，应将点火开关断开，否则将损坏电子控制装置；不可向电子控制装置提供过高的电压，否则容易损坏电子控制装置；不要让电子控制装置，特别是其端子受到油污等污染，以免线束插头接触不良，影响系统的正常工作；不要用砂纸打磨系统中各插头的端子，否则也易造成接触不良。第四十页，共145页。②不要使车轮转速传感器和传感器齿圈沾上油污或其他脏物，否则车轮转速传感器产生的轮速信号可能不够准确，此外，不可敲击转速传感器，以免传感器发生消磁现象，影响系统的正常工作。第四十一页，共145页。③在对液压系统进行维修作业时，应首先释放系统里的高压制动液，以免高压制动液喷出伤人。第四十二页，共145页。•在释放蓄压器中的高压制动液时，应先将点火开关断开，然后反复踩下和放松制动踏板，直到制动踏板变得很硬为止。•此外，要注意在制动系统装复之前，切不可接通点火开关，以免电动泵通电运转。第四十三页，共145页。④大多数汽车驱动防滑控制系统中的车轮转速传感器、电子控制装置和制动压力调节装置都是不可修复的，如果发生损坏，应进行整体更换。第四十四页，共145页。⑤更换轮胎时，应选用汽车生产厂家推荐的轮胎。•如果换用其他型号的轮胎，应该选用与原车所用轮胎的外径、附着性能和转动惯量相近的轮胎，但不能混用不同规格的轮胎，否则将影响驱动防滑控制系统的制动效能。第四十五页，共145页。⑥制动系统维修结束后，在使用过程中如发现制动踏板变软时，应按照要求的方法和顺序，对制动系统进行空气排除。第四十六页，共145页。•在空气排除之前，须检查储液器中的液位情况，如果发现液位过低，应先向储液器补充制动液。第四十七页，共145页。（二）检修方法及步骤•下面以LS400轿车驱动防滑控制系统为例，介绍其检修方法。第四十八页，共145页。1．系统的自检

•当点火开关接通时，仪表板上的TRC警告灯会亮起，3s后TRC警告灯熄灭。•如果点火开关接通时，TRC警告灯不亮或3s后不熄灭，应为不正常，需进行检查。第四十九页，共145页。2．故障自诊断•ASR系统故障码的读取与清除方法与ABS系统故障码的读取基本相同，可参照ABS系统故障码读取与清除步骤进行操作。•TRC故障码的内容及检测部位如表4-1所示。第五十页，共145页。第五十一页，共145页。第五十二页，共145页。第五十三页，共145页。3．线路的检测•LS400驱动防滑控制系统线路如图4-10所示。第五十四页，共145页。图4-10LS400防滑控制系统线路图第五十五页，共145页。①拔下电子控制单元（ECU）线束插头，使用专用适配器将ECU线束插头与ECU插座连接在一起。•电子控制单元连接器的端子如表4-2所示。第五十六页，共145页。第五十七页，共145页。第五十八页，共145页。②根据各端子的功能，用万用表对各端口进行测量，测量项目和方法如表4-3所示。第五十九页，共145页。第六十页，共145页。第六十一页，共145页。第六十二页，共145页。第六十三页，共145页。4．元件检测

•在线路测量中，如果发现故障，则先检查该线路的连接情况，如果线路连接没有问题，则检测与该线路连接的相关元件。第六十四页，共145页。（1）输入元件①车轮转速传感器检测。•车轮转速传感器与ABS共用，其检查方法与ABS系统车轮转速传感器检查方法相同。第六十五页，共145页。②节气门位置传感器检测。•测量VC、VTA、IDL2与E2端子之间的电压与导通情况，电阻应与表4-4所示相同，如果检测结果不正常，应更换节气门位置传感器。第六十六页，共145页。第六十七页，共145页。③压力开关电路检查

•起动发动机并维持怠速运转30s以上，使TRC制动压力调节器内的压力升高。第六十八页，共145页。•然后将发动机熄火，点火开关仍转至接通（ON）位置，测量电脑PR—E2端子之间的电压应为5V，电阻为1.5k；放出TRC制动压力调节器内的制动液，使其内部压力降低，再测量PR—E2之间的电压为0V，电阻为0。•若上述检查结果不正常，更换压力开关。第六十九页，共145页。（2）电控单元检测•ASR电子控制单元（ECU）常见的故障有线束插接器松动、插口损坏，操作不当造成ECU的内部损坏等，其具体检查方法如下。第七十页，共145页。①ASR电子控制单元（ECU）外部线束检查。②ASR电子控制单元（ECU）自身的检查。第七十一页，共145页。（3）执行器检测

①主继电器电路检查，如图4-11所示。第七十二页，共145页。第七十三页，共145页。②电磁阀检查。•电磁阀的检查方法与ABS电磁阀检查方法相同，可参照ABS电磁阀的检查方法对其进行检查。第七十四页，共145页。③检查ASR电动液压泵。•电动液压泵的线路如图4-12所示。第七十五页，共145页。第七十六页，共145页。④副节气门驱动器装置检测。•副节气门驱动装置各端子连接情况如图4-13所示。第七十七页，共145页。第七十八页，共145页。任务三典型ASR系统第七十九页，共145页。一、任务分析•不同车型的ASR控制系统在结构及其控制方式上会稍有不同，下面就列举几种典型车系的ASR系统加以说明，以便读者更加深入地了解不同ASR控制系统的特点。第八十页，共145页。二、相关知识（一）丰田车系ABS/TRC1．丰田车系统ABS/TRC组成•丰田公司把ASR称作牵引力或驱动力控制系统（TractionControlSystem，TRC）。第八十一页，共145页。•其系统组成及系统零部件在车上的布置如图4-14和图4-15所示，各零部件的作用如表4-5所示。第八十二页，共145页。第八十三页，共145页。第八十四页，共145页。第八十五页，共145页。2．副节气门执行器及工作过程

•副节气门执行器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。•如图4-16和图4-17所示。第八十六页，共145页。第八十七页，共145页。第八十八页，共145页。3．TRC制动执行器及工作过程•丰田车系TRC制动执行器主要由TRC隔离电磁阀总成和TRC制动供能总成组成，液压控制系统原理如图4-18所示。第八十九页，共145页。图4-18丰田车系ASR/ABS液压控制原理图第九十页，共145页。（1）TRC隔离电磁阀总成

•TRC隔离电磁阀通过管路与制动主缸、制动压力调节器和TRC制动供能总成相连，主要包括制动主缸隔离电磁阀、蓄压器隔离电磁阀和储液室隔离电磁阀。第九十一页，共145页。•其中蓄压器隔离电磁阀作用是在TRC系统工作时，将来自蓄压器的液压送至制动分泵；总泵制动主缸隔离电磁阀的作用是当蓄压器中的液压被送至制动分泵时，阻止制动液流回到总泵；储液室隔离电磁阀的作用是在TRC系统工作时，使制动液从制动分泵流回至总泵储液室。第九十二页，共145页。（2）TRC制动供能总成•如图4-19所示，该装置通过管路与制动主缸储液室和TRC隔离电磁阀总成相连，主要由电动液压泵和蓄压器组成。•电动液压泵将制动液自储液室以一定压力泵入蓄压器，作为驱动防滑控制动力源。第九十三页，共145页。第九十四页，共145页。（3）工作过程•下面以一个驱动轮为例介绍其工作过程。①正常制动过程（TRC不起作用），如图4-20所示。第九十五页，共145页。第九十六页，共145页。②汽车加速过程（TRC起作用），此时左右后轮制动器中的液压被分别控制为3种状态：压力升高、压力保持和压力降低。●压力升高，如图4-21所示。第九十七页，共145页。第九十八页，共145页。●压力保持，如图4-22所示。●压力降低，如图4-23所示。第九十九页，共145页。第一百页，共145页。第一百零一页，共145页。4．车轮转速控制过程•ECU不断地从4个车速传感器接收信号并不断地计算每个车轮的速度，同时根据两个非驱动车轮速度估算出汽车的行驶速度，然后设置目标转速。第一百零二页，共145页。•如果在湿滑路面上突然踩下加速踏板，若驱动轮开始滑转，则其转动速度就会超过目标控制速度，ECU就会向副节气门执行器传送减小副节气门开度的信号。第一百零三页，共145页。•同时也向TRC制动执行器传送信号，通过控制TRC执行器的隔离电磁阀和ABS执行器的电磁阀来控制后轮制动分泵压力，使其不断处于“压力升高”和“压力降低”的循环控制过程，将车轮速度保持在目标控制速度值附近，从而防止车轮滑转。第一百零四页，共145页。（二）本田车系ASR系统•本田公司称ASR系统为TCS，即Tractioncontrolsystem，其结构框图如图4-24所示。第一百零五页，共145页。第一百零六页，共145页。三、知识与技能拓展—汽车电子稳定程序控制系统•汽车电子稳定程序控制系统（ElectronicStabilityProgram，ESP）是改善汽车行驶性能的主动安全控制系统，ESP包含ABS和ASR，并在这两种系统功能上进行的延伸。第一百零七页，共145页。•不同的车型对ESP系统称呼也不尽相同，如奔驰、奥迪称为ESP，宝马称其为DSC（DynamicStabilityControl，即动态稳定性控制），丰田、雷克萨斯称其为VSC（VehicleStabilityControl，即汽车稳定性控制系统），三菱称为ASC/AYC（ActiveStabilityControl/ActiveYawControl，即主动稳定控制/主动横摆控制系统）。第一百零八页，共145页。•本田称为VSA（VehicleStabilityAssist，即车身稳定性辅助系统），而VOLVO汽车称其为DSTC（DynamicStabilityandTractionControl，即动态循迹防滑控制系统）。第一百零九页，共145页。（一）ESP的理论基础•汽车稳定性主要取决于汽车能否沿着车道行驶（即汽车转向角的变化尽可能与车道一致）和汽车在转向时能否稳定而不滑移，转向时汽车的操纵稳定性至关重要。第一百一十页，共145页。•图4-25所示为汽车运行时主要运动形式，其中汽车的侧向运动用浮角表示，汽车垂直轴的转动用横摆速度表示。第一百一十一页，共145页。第一百一十二页，共145页。•图4-26所示为汽车转向角一定时的汽车横向动力学模型（即圆周行驶模型）。第一百一十三页，共145页。第一百一十四页，共145页。•位置1是汽车突然转向，即转向盘偏转时刻。•曲线2是汽车在坚实的硬路面上行驶的车道，该车道与转向角是一致的，因为在车轮与路面间的附着系数足够大时，横向加速度力能传递到路面。第一百一十五页，共145页。•当车轮与路面间的附着系数较小时，如在光滑路面，则浮角相当大，如曲线3所示。•控制横摆速度将使汽车进一步绕其垂直轴转动，如曲线2那样，但由于浮角过大而威胁到汽车的稳定性。第一百一十六页，共145页。•为此非常有必要控制汽车横摆速度并限制浮角β来保证车辆的行驶稳定，如曲线4所示。第一百一十七页，共145页。（二）基本组成•ESP系统主要由用于检测汽车状态和驾驶员操作的传感器（包括转向传感器、车轮传感器、偏摆传感器、纵向/横向加速度传感器）、用于估算汽车侧滑状态和计算恢复到安全状态所需的旋转动量和减速度的ECU、用于根据计算结果来控制每个车轮制动力和发动机输出功率的执行器（控制车轮制动和发动机输出功率）、用于故障信息显示等几部分组成，如图4-27所示。第一百一十八页，共145页。第一百一十九页，共145页。（三）ESP的基本工作原理•如图4-28所示。第一百二十页，共145页。第一百二十一页，共145页。（四）ESP系统主要零部件的结构及工作原理

•ESP系统主要零部件及其在车上的安装位置如图4-29所示，各零部件的作用如表4-6所示。第一百二十二页，共145页。第一百二十三页，共145页。第一百二十四页，共145页。1．ESP系统主要传感器的结构与原理

•ESP主要传感器包括车轮转速传感器、转向盘转角传感器、加速度传感器和横摆角速度传感器等。（1）车轮转速传感器（2）转向盘转角传感器第一百二十五页，共145页。•常用的转向盘角度传感器有霍尔式和磁阻式两种。①霍尔式转向盘角度传感器，具体结构如图4-3