第10章-汽车牵引力控制系统《汽车电气及电子控制系统》课件

第10章汽车牵引力控制系统10.1概述10.2TRC的结构组成10.3TRC的工作原理与控制方式10.1概述1.汽车牵引力控制系统的作用汽车牵引力控制系统（TractionControlSystem，TCS或TRC）是继防抱死制动系统ABS）之后开发出来的，应用于车轮防滑的电子控制系统，其功用是防止汽车在起步、加速时和在滑溜路面行驶时出现驱动轮滑转，故有些汽车公司也将该技术称为驱动防滑系统AccelerationSlipRegulation，ASR）。2.TRC与ABS的比较ABS和TRC都是用来控制车轮相对地面的滑动，以提高车轮与地面之间的附着力。但ABS控制的是汽车制动时车轮的“滑移”，主要用来提高汽车的制动效能和制动时的方向稳定性；而TRC是控制汽车行驶时的驱动车轮“滑转”，用于提高汽车起步、加速及在滑溜路面行驶时的牵引力，确保行驶的稳定性。10.2TRC的结构组成丰田LS400使用的TRC系统的构成如图10-1所示。TRC和ABS共用一个ECU，有些部件（如4个轮速传感器）既用于ABS，又用于TRC。下面仅介绍用于TRC的主要部件。1.副节气门执行器副节气门执行器安装在节气门体上，如图10-2所示。它可根据来自ABS和TRCECU的信号控制副节气门开度，从而控制发动机输出功率。（1）副节气门执行器的结构副节气门执行器的结构如图10-3所示，由永久磁铁、线圈和转子轴组成的步进电动机，驱动副节气门轴末端的凸轮轴齿轮转动从而控制副节气门的开度。图10-1丰田LS400使用的TRC系统的构成图10-2副节气门执行器

1-节气门壳体；2-主节气门开底传感器；

3-副节气门开度传感器；4-副节气门；

5-副节气门执行器；10-3副节气门执行器的结构

1-线圈；2-小齿轮；3-转子轴；4-永久磁铁；10.2TRC的结构组成

（2）副节气门执行器的工作过程副节气门的工作状态如图10-4所示。当TRC不工作时，副节气门完全打开，对发动机的工作没有影响；当TRC部分工作时，副节气门打开一定角度；当TRC完全工作时，副节气门完全关闭。图10-4副节气门的工作状态

a）副节气门全开b）副节气门打开50%c）副节气门全闭

1-凸轮轴齿轮；2-主节气门；3-副节气门；4-小齿轮；

2.副节气门位置传感器副节气门位置传感器安装在副节气门轴上（图10-5），其将副节气门开度转换为电压信号，并将这一信号经发动机和ECTECU发送至ABS和TRCECU，其电路如图10-6所示。

3.TRC制动执行器

TRC制动执行器由泵总成和制动执行器组成，如图10-7所示。泵将制动液从总泵储液室泵出，提高其压力，然后送至蓄能器，TRC制动压力源是蓄能器，通过电磁阀调节驱动车轮制动力的大小。10.2TRC的结构组成

图10-5副节气门位置传感器安装位置

1-节气门壳体；2-主节气门位置传感器；3-副节气门位置传感器；4-副节气门；5-副节气门执行器；6-节气门位置信号的触点；7-电阻器；8-IDL1信号的触点；9-IDL2接触板图10-6副节气门位置传感器的电路图10-7TRC制动执行器的结构4.压力传感开关压力传感开关属于接触型，用于监测蓄能器中的压力，其安装位置如图10-8所示。ABS和TRCECU根据压力信号接通和切断TRC泵。压力传感开关工作过程和电路如图10-9所示。10.2TRC的结构组成

图10-8压力传感开关的安装位置图10-9压力传感开关工作过程和电路10.3TRC的工作原理与控制方式10.3.1TRC的工作原理丰田的TRC最早应用在LS400和SC400上，该系统的工作原理如图10-10所示。图10-10TRC的工作原理10.3TRC的工作原理与控制方式

10.3.1TRC的工作原理丰田LS400轿车TRC液压控制系统如图10-11所示。在TRC液压控制系统中，蓄能器切断电磁阀的作用是：在TRC系统工作时，将来自蓄能器的液压传送至盘式制动分泵；总泵切断电磁阀的作用是：当蓄能器中的液压被传送至盘式制动分泵时，阻止制动液流回总泵；储液室切断电磁阀的作用是：在TRC系统工作时，使制动液从盘式制动分泵流回总泵储液室。

1.在正常制动中（TRC未起动）如图10-12所示，当TRC在此状态下，切断电磁阀和ABS执行器的三位三通电磁阀，总泵内产生的液压经总泵作用在盘式制动分泵上。将制动踏板踩下时，当松开制动踏板时，制动液从盘式制动分泵流回总泵。

2.在汽车加速中（TRC起动）

在汽车加速中如后轮空转，ABS和TRCECU控制发动机转矩和后轮的制动，以避免发生空转。左、右后轮制动器中的液压，分别由三种模式（增压、保压和减压）控制。图10-11丰田LS400轿车TRC液压控制系统图10-12正常制动时TRC的工作原理10.3.1TRC的工作原理（1）增压模式当踩下加速踏板，一个后轮开始空转时，TRC执行器的所有电磁阀都由来自ECU的信号接通。同时，ABS执行器的三位三通电磁阀也转接至增压模式，如图10-13所示。（2）保压模式如图10-14所示，当后轮盘式制动分泵中的液压提高或降低到所需的压力时，系统就切换至保压模式。模式转换是由ABS执行器的三位三通电磁阀的切换完成的。其结果是阻止蓄能器中的压力降低，保持盘式制动分泵中的液压固定不变。（3）减压模式若需要降低后轮盘式制动分泵中的液压，ABS和TRC的ECU将ABS执行器的三位三通电磁阀转换至减压模式。这就使盘式制动分泵中的液压经ABS三位三通电磁阀和储液室切断电磁阀，流回总泵储液室，导致液压降低，如图10-15所示。这时ABS液压泵保持不工作。

10.3TRC的工作原理与控制方式

图10-13TRC增压模式工作原理图10-14TRC保压模式工作原理图10-15TRC减压模式工作原理10.3.2TRC的控制方式

TRC采用的控制方式主要有控制发动机输出转矩、控制驱动轮的制动力以及控制防滑转差速器的锁止程度三种情况。这些控制方式的最终目的都是调节驱动轮上的驱动力，并将驱动轮的滑转率控制在最佳滑转率范围内。

1.控制发动机输出转矩通过调节发动机输出转矩，可使驱动轮获得不同的驱动力。对于电子控制燃油喷射系统，通常采用控制发动机输出转矩来实现防滑转控制。可以通过控制点火时间、燃油供给量以及节气门开度等方法调节发动机的输出转矩。10.3TRC的工作原理与控制方式

10.3.2TRC的控制方式

（1）发动机节气门开度控制采用电子加速踏板控制发动机输出转矩的方法如图10-16所示。驾驶人操纵加速踏板时，加速踏板的行程信号由传感器输入防滑转电控单元，ECU根据预先存储的数据和发动机转速、冷却液温度和进气温度等信号，确定伺服电动机（步进电动机）的控制电压或电流大小，再由伺服电动机调节节气门开度，通过调节发动机的进气量来调节输出转矩。10.3TRC的工作原理与控制方式

图10-16发动机输出转矩控制10.3.2TRC的控制方式

（2）点火系统参数控制

汽车电子点火系统的点火时刻是根据发动机转速、负荷以及冷却液温度等信号确定的。TRC工作时，根据驱动轮滑转信号，通过减小点火提前角，即可降低发动机输出转矩。当驱动轮滑转角加速度很大，延迟点火不能及时控制滑转率时，则停止个别气缸点火。为了防止排放增加和三元催化转化器过热，中止点火时也中断燃油喷射。恢复点火时，点火时刻将缓慢提前，以保证发动机输出转矩平稳地增加。

2.控制驱动轮的制动力对驱动轮施加制动力是使驱动轮保持最佳滑转率响应速度最快的控制方式，但是为了保持舒适性和避免制动器过热，制动力不能太大，制动时间不能太长。这种控制方式一般作为采用控制节气门开度来调节发动机输出转矩的补充控制，从而获得较快的响应速度和较好的制动稳定性。10.3TRC的工作原理与控制方式

图10-18防滑转差速器锁止控制示意图

1-防滑转差速器；2、7-车轮转速传感器；3-蓄能器；

4-电磁阀；5-ECU；6-压力传感器；10.3.2TRC的控制方式3.控制防滑转差速器的锁止程度对于采用防滑转差速器的汽车，可以通过控制差速器的锁止程度，调节驱动轮的驱动力。防滑转差速器是一种由电子控制器控制的可锁止差速器，如图10-18所示。在防滑转差速器向车轮输出驱动力的输出端设有一个离合器，通过调节作用在离合器片上的油液压力，即可调节差速器的锁止程度。油压逐渐降低时，差速器锁止程度逐渐减小，传递给驱动轮的驱动力也逐渐减小。4.电子差速锁（EDS）

电子差速锁（ElectronicDifferentialSystem，EDS），是ABS的一种扩展功能。在汽车加速过程中，当ECU根据轮速信号，判断出某一侧驱动轮打滑时，EDS开始工作，通过液压制动力调节装置对该车轮进行适当强度的制动，从而提高另一侧驱动轮的附着利用率，提高车辆的通过能力。当车辆的行驶状况恢复正常后，EDS即停止工作。10.3TRC的工作原理与控制方式

表10-2实现TRC控制的各种不同方式的性能比较

10.3.2TRC的控制方式单独采用节气门控制，结构简单，便于实现，不会给传动系统带来任何附加载荷，舒适性也好，但驱动控制的效果不好。单独采用制动方式，多余的功率都以热的形式在制动器上消耗掉，因而发热严重，不宜在高速下长时间使用。此外，在制动时会对传动件和轴等产生附加动载荷，引起传动轴的振动和噪声。综合性能较好的组合方式分别为节气门与制动器控制组合、节气门与限滑差速锁止装置控制组合。

10.3TRC的工作原理与控制方式

10.3.2TRC的控制方式TRC控制和ABS控制在非对称路面提高驱动力与方向稳定性方面是相互矛盾的，最大限度地利用高附着系数路面一侧的驱动力，必然降低车辆的方向稳定性。即使车辆没有转向要求，也可能会使车辆偏离期望的行驶方向。为此，驾驶人必须通过转向盘产生纠偏力矩，以抵消非稳态力矩（由两侧驱动力之差产生）的影响。要主动实现车辆行驶方向的稳定性，就必须采用综合控制系统，如增加转向盘转角信号传感器和转向轮转角偏转驱动机构，在