蘭州工業高等專科學校 蘭州工業高等專科學校 畢業設計（論文）任務書 交通 工程 系 2012 屆 汽車運用技術 專業 姓名 閆克亮 學號 200909101145 畢業設計（論文）任務書 畢業設計（論文）題目 XX轎車牽引力控制系統設計 校內（外） 指導教師 職 稱 工作單位及部門 聯系方式 施雯 助教 蘭州工業高等專科學校交通工程系一、題目說明（目的和要求）： 1 牽引力控制系統 主要組成部分的原理及工作過程的分析 。 2 牽引力控制電氣系統的分析。 3 牽引力控制系統 油路的分析 。 4 TRC 與 ABS 的比較分析 。 5 完成設計說明書。 二、設計原始資料（實驗、研究方案） 1 索納塔電控制動系統故障碼表 2 要求設計滿足相應的國家法規和標準要求。 三、設計（論文）要求（工作量、內容）： 1. 計算說明書部分： 1） 緒論 2） XX轎車牽引力控制系統 的設計 XX轎車簡介 轎車牽引力控制系統布置形式設計及關鍵零部件的選用 輪速傳感器電氣特性 蘭州工業高等專科學校 轎車牽引力控制系統液壓系統的設計 轎車牽引力控制電氣系統的設計 3） XX轎車牽引力控制 系統計算校核及試驗 4） TRC 與 ABS 的比較分析。 5）總結 2、圖紙部分： 1） TRC 系統構成圖 2) TRC 系統組成原理圖 3） TRC 液壓油路圖 4） TRC 工作過程圖 5） TRC 系統電路 3、翻譯一篇與本畢業設計（論文）相關的外文參考文獻（不少于 1000 字符） 4、撰寫設計說明書： 設計原則、設計依據， 引用 公式、參數，要注明其來源， 計算說明書不少于 15000（ 40 頁）字。 （畢業設計說明書（論文）撰寫規范另行附文） 三、進度表 日 期 內 容 （第 15 周）開始 （第 20 周）結束共計 8 周 明 確 任 務 、 收 集 資 料 （ 0.5 周） 整 理 資 料 、 研 究 方 案 確 定 （ 0.5 周） 確定設計參數、進行有關計算 （ 1.0 周） 繪 制 圖 紙 （ 3.0 周） 撰 寫 設 計 、 計 算 說 明 書 、 答 辯 準 備 （ 1.0 周） 答辯 （ 2.0 周） 畢業設計完成日期 20 年 月 日 答辯日期 20 年 月 日 20 年 月 日 蘭州工業高等專科學校 四、主要參考文獻、資料、設備和實習地點及翻譯工作量： 參考資料 : 1 楊慶彪 . 汽車電控制動系統原理與維修精華 M .北京：機械工業出版社， 2006， 4 2 程軍 . 汽車防抱死制動系統的理論與實踐 M .北京：北京理工大學出版社， 1999， 9 3 魏朗 王囤 . 現代汽車制動防抱死系統實用技術 M .北京：人民交通出版， 2001， 6 4 余志杰 . 汽車理論 M北京 :機械工業出版社， 1999.5 5 汪立亮 . 現代汽車自動防抱死制動系統的原理與檢修 M.北京：電子工業出版社， 2000， 1 6 張豫南 . 汽車防抱死制動系統結構原理與維修 M.北京：中國外資出版社， 1996， 8 7 胡大可 . MSP430F149 系列超低功耗 16 位單片機原理與應用 M.北京：北京航空航天大學出版社， 2003， 6 8 魏小龍 . MSP430 系列單片機接口技術及系統設計實例 M.北京：北京航空航天大學出版社， 2002， 11 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 主管系領導簽字： 年 月 日 注： 本任務書要求一式三份，一份系部留存，一份報教務處實踐教學科。蘭州工業高等專科學校 A 摘要 介紹了采用快速成型技術開發牽引力控制系統的過程。從縮短開發周期角度出發，建立了包括計算機仿真、硬件在環試驗和道路試驗在內的快速成型技術。從實用角度出發，設計了控制算法原型，并根據車輛配置建立了驅動動力學模型。在完成控制系統硬件研制的基礎上，建立了快速開發平臺。將該快速成型技術應用在某試驗樣車上，在完成計算機仿真、硬件在環試驗和道路試驗的基礎上實現了牽引力控制系統的快速開發 。 關鍵詞 ： 車輛工程 牽引力控制系統 快速成型 仿真 蘭州工業高等專科學校 B Abstract With the electric vehicle development, use of integrated starter/generator (ISG) is to reduce fuel consumption and exhaust emissions of key technologies. Describes the structure and composition, ISG system works, based on the current development of automotive ISG system analysis, analysis of the worlds Nations auto starting/power research and development of the situation and development trends. Automotive starter motor and generators are two separate electrical equipment, for starting and power generation, starting/power generation integration is starting and power generation feature set, with the battery low current starting torque, engine speed range, generator power, high efficiency, small size, suitable for installation, etc. Keywords；vehicle engineering tractionc control systerm rapid prototyping simulation 蘭州工業高等專科學校 I 目錄 第一章緒論 1.1轎 車 簡介 1 第二章 .牽引力控制系統的介紹 1.1牽引力控制系統的介紹 2 第三章 .牽引力控制系統 主要組成部分的原理及工作過程 1.1ASR（ TRC） 系統組成 4 1.2ASR（ TRC）系統工作過程 * 4 1.3車輪轉速控制過程 * 5 1. 4 ASR 系統的結構與工作原理 * 7 1.5ASR 的工作原理 * 8 1.6ASR的傳感器 * 8 第四章 輪速傳感器電氣特性 1.1電子控制式防滑差速器 9 1.2四輪驅動防滑差速器 的 基本結構 9 1.3四輪驅動防滑差速器 的工作原理 10 1.4類型 12 第五章 轎車牽引力控制 系統液壓系統 設計 1.1ABS/TRC 液壓系統基本組成 13 1.2 TRC 液壓制動執行器基本組成 13 1.3 TRC 制動執行器總成 14 第 六章 牽引力控制電氣系統的分析 1.1TRC系統控制電路及主要裝置 * 16 1.2驗證 ECU* 17 1.3同時控制發動機輸出功率和驅動輪制動力 18 1.4 防滑差速鎖（ LSD Limited-Slip-Differential) 控制 * 18 1.5 差速鎖與發動機輸出功率綜合控制 * 18 第七章 牽引力控制系統 油路的分析 1.1制動壓力調節器 * 20 1.2 組合式 ASR 制動壓 力調節器 ABS/ASR 組 合 壓 力調 節器 21 第八章 TRC 與 ABS的比較分析 1.1ASR(TRC)系統的理論基礎 22 1.2ASR(TRC)系統與 ABS系統的比較 23 第九章 索納塔電控制動系統故障碼表 蘭州工業高等專科學校 II 1.1故障碼表 24 第十章 轎車牽引力控制 系統計算校核及試驗 1.1牽引力控制策略及控制系統設計的字算方法 25 1.2設計與計算 25 1.3汽車 TCS 的模擬研究 26 1.4汽車牽引防滑的理論基礎 28 第十一章 國家法規和標準要求 1.1 國家法規與和標準要求 21 總結 34 致謝 35 參 考文獻 36 蘭州工業高等專科學校 - 1 - 第一章 緒論 1.1 汽車簡介 大眾汽車的德 文 VolksWagenwerk，意為大眾使用的汽車，標志中的VW為全稱中頭一個字母。標志象是由三個用中指和食指作出的 “V”組成，表示大眾公司及其產品必勝必勝必勝。大眾汽車公司是一個在全世界許多國家都有生產廠的跨國汽車集團，名列世界十大汽車公司之一。 公司總部曾遷往柏林，現在仍設在 沃爾夫斯堡 。目前有雇員 26 5 萬人，整個汽車集團產銷能力在 300 萬輛左右。 2008 年 7 月 24 日 ， 歐盟 正式決定，批準德國保時捷汽車控股股份公司收購德國大眾汽車集團。如果收購成功，合并公司將成為歐洲第一、世界前三的汽車企業。 集 團的目標是為消費者提供安全、環保、有吸引力、有競爭力的汽車產品，代表同類產品的全球最高水平。 總部位于沃爾夫斯堡的大眾集團是全球領先的汽車制造商之一，同時也是歐洲最大的汽車生產商。 2003 年，在全球經濟低迷的大環境下，集團銷量總量增長至 501.5 萬輛（ 2002 年為 498.4 萬輛），占據全球汽車市場 12.1%的份額。在全球最大的汽車市場西歐，大約每 5 輛新車中就有 1 輛來自大眾集團。 大眾為即將在國內上市的新帕薩特（ B6）起了個新名字“邁騰”。目前看來資料來源 :畢業設計論文網 邁騰在國內上市后會將裝備 1.8TFSI 發動機的車型作為銷售主力，而北京車展上展出的 2.0TFSI 車型也會作為高端車型上市。其實在歐洲，大眾的新帕薩特除高效率的柴油機外還能提供 2.0FSI、 1.6FSI、大馬力的 3.2FSI 甚至傳統的 1.6L汽油發動機。 發動機：新帕薩特提供的發動機中有七款為首次用于帕薩特系列，最大輸出功率由 75kw到 184kw不等。 六速自動變速箱： TDI渦輪增壓直噴柴油發動機配備的是 DSG雙離合器直接換擋變速箱； FSI 汽油直噴機配備的則是 Tip-tronic手自一體變速箱。 帕薩特 的八款發動機中有七款使用了燃油直接噴射技術，它們是帕薩特系列發動機中的新成了。所有的發動機都達到了歐四排放標準，并采取前橫置安裝。其中入門級發動機的最大輸出功率為 75kw，而動力最強勁的一款最大功率達到 184kw。 蘭州工業高等專科學校 - 2 - 第二章 牽引力控系統的介紹 1.1 介紹 最近采用牽引力控制系統的汽車越來越多。牽引力控制系統（ Traction Control System，簡稱 TCS）的作用是使汽車在各種行駛狀況下都能獲得最佳的牽引力。汽車在行駛時，加速需要驅動力，轉彎需要側向力。這兩個力都來源于輪 胎對地面的摩擦力，但輪胎對地面的摩擦力有一個最大值。在摩擦系數很小的光滑路面上，汽車的驅動力和側向力都很小。如果為了獲得較大的驅動力，一個勁兒地踏緊油門踏板，使驅動力超過了輪胎和地面之間的最大摩擦力即附著力，這樣不但不能獲得所期望的驅動力，反而影響了汽車的行駛穩定性。 汽車在轉彎時，如果節氣閥開度過大，將使驅動輪打滑。那么這時汽車的轉向性會出現什么變化呢 ?前輪驅動汽車的前輪如果打滑，汽車將出現轉向不足的現象，即汽車偏離了轉向圓弧，跑到轉向圓弧之外去了。后輪驅動汽車的后輪如果打滑，汽車將出現過度轉向現象，即汽 車偏離了轉向圓弧，跑到轉向圓弧之內去了，嚴重時汽車會產生旋轉。所以在冰雪路面上，為了防止汽車驅動輪打滑，必須小心翼翼地控制油門。 牽引力控制系統的作用是，在汽車加速時自動地控制驅動力，以便使輪胎的滑動量處于合理的范圍之內，從而保持汽車行駛的穩定性。這和防抱死制動系統的作用大同小異，防抱死制動系統的作用是防止輪胎抱死，提高汽車制動時的行駛穩定性。牽引力控制系統的控制裝置是一臺計算機。利用計算機檢測 4 個車輪的速度和轉向盤轉向角，當汽車加速時，如果檢測到驅動輪和非驅動輪轉速差過大，計算機立即判斷驅動力過大，發出 指令信號減少發動機的供油量，降低驅動力，從而減小驅動輪輪胎的滑轉率。計算機通過轉向盤轉角傳感器掌握司機的轉向意圖，然后利用左右車輪速度傳感器檢測左右車輪速度差；從而判斷汽車轉向程度是否和司機的轉向意圖一樣。如果檢測出汽車轉向不足 (或過度轉向 )，計算機立即判斷驅動輪的驅動力過大，發出指令降低驅動力，以便實現司機的轉向意圖。 汽車停止時， 4 個車輪的速度都是零。在汽車起步時，也即從零車速加速時，牽引力控制系統檢測驅動輪的滑轉率，如果檢測到較大的滑轉率時，發出指令降低發動機的功率，減小輪胎的滑轉率，在汽車起步時，完 全不讓輪胎打滑是不行的，但輪胎的滑轉率過大，將加速輪胎的磨損，降低輪胎和地面的摩擦力，對起步加速沒有一點好處。 當輪胎的滑轉率適中時，汽車能獲得最大的驅動力。轉彎時如果使輪胎產生較大的滑轉，將使汽車的加速能力變好。該系統可以利用轉向盤轉角傳感器檢測汽車的行駛狀態，判斷汽車是直線行駛還是轉彎，并適當地改變各輪胎的滑轉率。 但是牽引力控制系統也有缺點。當司機利用油門開度，調整汽車行駛狀態時，該系統妨礙司機的駕駛意圖。例如后輪驅動汽車轉彎時，為了減小轉彎半徑，技術熟練的司機往往加大油門使汽車加速，利用后驅動輪打 滑產生的過轉向現象，調整汽車轉向中的狀態。但由于牽引力控制系統的作用，后驅動輪不能打滑。這樣就妨礙了司機的駕駛意圖，使汽車在較大的轉彎圓弧上轉向。此外有的人過分相信牽引力控制系統，認為該系統能保證汽車按司蘭州工業高等專科學校 - 3 - 機的意圖轉向。隨便地以超高車速進入彎道，結果不是出現轉向不足就是轉向過度。牽引力控制系統和防抱死制動系統一樣，其作用是有限的，過分的依賴這些控制系統是十分有害的 。 蘭州工業高等專科學校 - 4 - 第三章 牽引力控制系統 主要組成部分的原理及工作過程的分析 大眾公司把 ASR稱作牽引力或驅動力控制系統 TRC Traction Control System 表示 。 1.1ASR（ TRC） 系統組成 ： 電子控制器 ECU ：與 ABS共用 車輪輪速傳感器：與 ABS共用 ASR制動壓力調節器：控制驅動輪制動管路 副節氣門：步進電機控制 節氣門開度傳感器：主、副節氣門各一個 。 圖 1 1.2ASR（ TRC）系統工作過程 ECU根據各輪速傳感器的信號，確定驅動輪的滑轉率和汽車的參考速度。當 ECU判定驅動輪的滑轉率超過設定 的門限值時，就使驅動副節氣門的步進電機轉動，減小節氣門的開度，此時，即使主節氣門的開度不變，蘭州工業高等專科學校 - 5 - 發動機的進氣量也會減少，使輸出功率減小，驅動輪上的驅動力矩就會隨之減小。如果驅動車輪的滑轉率仍未降低到設定的控制范圍， ECU又會控制 TRC制動壓力調節裝置和 TRC制動壓力裝置，對驅動車輪施加一定的制動壓力，使制動力矩作用于驅動輪，從而實現驅動防滑轉的控制。 圖 2 正常制動過程（ TRC不起作用） 汽車加速過程（ TRC起作用） 壓力升高 壓力保持 壓力降 低 蘭州工業高等專科學校 - 6 - 1.3 車輪轉速控制過程 一個典型的輪速控制循環 輪速控制運轉條件 副節氣門及其驅動機構 副節氣門及其驅動機構 副節氣門執行器依據 ECU的信號控制副節氣門的開閉角度，從而控制進入發動機空氣量，達到控制發動機輸出功率的目的。 副節氣門執行器工作情況 圖 3 TRC系統工作時副節氣門運轉狀況 蘭州工業高等專科學校 - 7 - a）不運轉，副節氣門全開 b)半運轉，副節氣門打開 50% c）全運轉，副節氣門全閉 副節氣門傳感器安裝及結構 圖 4 副節氣門開度傳感器的安裝及內部結構 a)安裝位置 b)內部結構示意 1.4ASR 系統的結構與工作原理 ASR的基本組成： ECU： ASR電控單元 執行器：制動壓力調節器 節氣門驅動裝置 蘭州工業高等專科學校 - 8 - 傳感器：車輪輪速傳感器 節氣門開度傳感器 ASR（ TRC）的基本組成： 圖 5 ASR的基本組成 1.5ASR 的工作原理 車速傳感器將行駛汽車驅動車輪轉速及非驅動車輪轉速轉變為電信號，輸送給電控單元 ECU。 ECU 根據車速傳感器 的信號計算驅動車輪的滑移率，若滑移率超限，控制器再綜合考慮節氣門開度信號、發動機轉速信號、轉向信號等因素確定控制方式，輸出控制信號，使相應的執行器動作，使驅動車輪的滑移率控制在目標范圍之內。 1.6ASR的傳感器 車輪輪速傳感器：與 ABS系統共享。 2節氣門開度傳感器：與發動機電控系統共享。 3 ASR選擇開關： ASR專用的信號輸入裝置。 ASR選擇開關關閉時 ASR不起作用 ASR的電子控制單元（ ECU） ： 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用數量， ASR控制器與 ABS電控單元常組 合在一起。 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。 蘭州工業高等專科學校 - 9 - 第四章 輪速傳感器電氣特性 1.1 電子控制式防滑差速器 1 V-TCS（ Vehicle Traking Control System） 根據驅動輪的滑移量，通過電子控制裝置來控制發動機轉速和汽車制動力進行工作；或按照左、右車輪的轉速差來控制轉矩，并與制動器相結合最優分配驅動輪驅動力。 2.LSD（ Limited Slip Differential） 利用傳感器掌握各種道路情況和車輛運動狀態，通過操縱加速踏板和制動器， 采集和讀取駕駛員所要求的信息，并按駕駛員的意愿和要求最優分配左右驅動輪驅動力。 圖 6 LSD型防滑差速器控制系統結構框圖 1.2 四輪驅動防滑差速器 的 基本結構 蘭州工業高等專科學校 - 10 - 圖 7 四輪驅動的差速傳動系統的組成 (1)中央差速器具有兩大功能：將變速器輸出動力均勻分配前后驅動軸和吸收前后驅動軸的轉速差。 (2)差速限制機構 當前后車輪間發生轉速差時，按照轉速差控制油壓多板離合器的接合力，從而控制前后輪的轉矩分配 。 蘭州工業高等專科學校 - 11 - 圖 8 （中央差速器）差動限制離合器的結構和工作示意圖 1.3 工作原理 控制特性：主要根據節氣門開度、車速和變速器變速信號由 ECU 控制并改變差動限制離合器的壓緊力。 1）起步控制 2）打滑控制 3）通常控制 蘭州工業高等專科學校 - 12 - 圖 9 防滑差速器電子控制系統 1.4 類型 1）強制鎖止式 通過電控或氣控鎖止機構人為的將差速器鎖止。 2)自動鎖止式（自鎖式） 在滑路面上自動增大鎖止系數直至完全鎖止 蘭州工業高等專科學校 - 13 - 第五章 牽引力控制系統液壓系統的設計 1.1ABS/TRC 液壓系統基本組成 圖 10 工作情況 當需要對驅動輪施加制動力矩時： TRC 的 3個電磁閥都通電。 當需要對驅動輪保持制動力矩時： ABS 的 2個電磁閥通較小電流。 當需要對驅動輪減小制動力矩時： ABS 的 2個電磁閥通較大電流。 當無需對驅動輪施加制動力矩時：各個電磁閥都不通電且 ECU 控制步進電機轉動使副節氣門保持開啟。 蘭州工業高等專科學校 - 14 - 1.2TRC 液壓制動執行器 基本組成 圖 11 TRC 泵總成 1.3TRC 制動執行器總成 蘭州工業高等專科學校 - 15 - 圖 12 TRC制動執行器總成 蘭州工業高等專科學校 - 16 - 第六章 牽引力控制電氣系統的分析 1.1TRC 系統控制電路及主要裝置 1） ABS/TRC控制系統電路 圖 13 ABS/TRC控制系統電路 1-點火開關 2-ABS警告燈 3-制動燈開關 4-制動燈 5制動警告燈 6-駐車制動開關 7-儲液室液位開關 8-空檔啟動開關 9-P 位指示燈 10-N位指示燈 11-TRC 工作指示燈 12-診斷插頭 13-TRC 關閉指示燈 14-TRC工作指示燈 15-發動機警告燈 16-診斷插頭 17-主節氣門開度傳感器 18-副節氣門控制電動機 19-副節氣門開度傳感器 20-發動機和變速器電控單元 21-右前輪車速傳感器 22-左前輪車速傳感器 23-右后輪車速傳感蘭州工業高等專科學校 - 17 - 器 24-左后輪車速傳感器 25-制動壓力調節裝置 26-左后調壓電磁閥 27-右后調壓電磁閥 28-調壓電磁閥繼電器 29-左前調壓電磁閥 30-右前調壓電磁閥 31-電動 回液泵 32-電動回液泵繼電器 33-TRC 電動供液泵 34-TRC 電動供液繼電器 35-副節氣門控制步進電機繼電器 36-壓力開關 37-TRC 隔離電磁閥總成 38儲液室隔離電磁閥 39-制動主缸隔離電磁閥 40-儲能器隔離電磁閥 41-TRC 制動主繼電器 2） 工作原理 ECU 監視每個單獨車輪相對于車速的轉速，此功能可通過每個車輪的齒形輪及傳感器完成。與其它軸相 比較，如果系統檢測到對某根軸上的一個一個或兩個車輪的轉速有所提高，則即刻對出偏差的一個或兩個車輪施加制動力，同時允許這些車輪以 保持前進運動。該系統電子化的模擬粘液耦合器和防滑差速器，在任何抓地能力低的越野路面能更好地行駛。 圖 14 電子牽引力控系統 實際作用 蘭州工業高等專科學校 - 18 - ECU使用與“防抱死系統”相同的硬件，在一個或多個車輪在光滑路面上失去牽引時，為每個車輪平均分配動力。這項功能完全自動操作 ，無需駕駛員的介入。這種復雜的系統為 Defender 上的手動差速鎖止機械裝置提供了補充。 1.2 驗證 ECU 測試它可以在停車場次放置一些金屬棍、管子或圓木，將車輛的一側壓到圓棍上，或者用千斤頂將車頂起，在其下方放置圓木，驗證電子牽引力對客戶的作用，僅需顯示車輪處于不同路面上時， Defender 如何從靜態啟動。此外還可以架起對角線上的兩個車輪 ，然后將車啟動，駛離架起位置。 1） 發動機輸出功 率控制 在汽車起步、加速時， ASR控制器輸出控制信號，控制發動機輸出功率，以抑制驅動輪滑轉。常用方法有：輔助節氣門控制、燃油噴射量控制和延遲點火控制。 2） 驅動輪制動控制 直接對發生空轉的驅動輪加以制動，反映時間最短。普遍采用 ASR 與 ABS組合的液壓控制系統，在 ABS系統中增加電磁閥和調節器，從而增加了驅動控制功能。 1.3 同時控制發動機輸出功率和驅動輪制動力 控制信號同時起動 ASR 制動壓力調節器和輔助節氣門調節器，在對驅動車輪施加制動力的同時減小發動機的輸出功率，以達到理想的控制效果。 1.4 防滑差速 鎖（ LSD： Limited-Slip-Differential) 控制 LSD 能對差速器鎖止裝置進行控制，使鎖止范圍從 0% 100%。當驅動輪單邊滑轉時，控制器輸出控制信號，使差速鎖和制動壓力調節器動作，控制車輪的滑移率。這時非滑轉車輪還有正常的驅動力，從而提高汽車在滑溜路面的起步、加速能力及行駛方向的穩定性。在差速器向驅動輪輸出驅動力的輸出端，設置一個離合器，通過調節作用在離合器片上的液壓壓力，便可調節差速器的鎖止程度。 蘭州工業高等專科學校 - 19 - 圖 15 1.5 差速鎖與 發動 機輸出功率綜合控制 差速鎖制動控制與發動機輸出功率綜合控制相結合的控制系統可根據發動機的狀況和車輪滑轉的實際情況采取相應的控制達到最理想的控制效果。 蘭州工業高等專科學校 - 20 - 第七章 牽引力控制系統 油路的分析 1.1 制動壓力調節器 單獨方式的 ASR 制動壓力調節器 單獨方式的 ASR 制動壓力調節器 與 ABS 制動壓力調節器在結構上各自分開 ASR ECU 通過電磁閥的控制實現對驅動輪制動力的控制。 控制過程如下： 兩個調壓缸、兩個三位三通電磁閥、高壓蓄壓器、增壓泵、壓力控制開關、壓力控制開關、儲液器。 圖 16 1） 正常制動時 ASR 不起作用，電磁閥不通電，閥在左位，調壓缸的活塞被回位彈簧推至右邊極限位置。 2） 起步或加速時若驅動輪出現滑轉需要實施制動時， ASR 使電磁閥通電，閥至右位，蓄壓器中的制動液推活塞左移。 3） 壓力保持過程：此時電磁閥半通電，閥在中位，調壓缸與儲液室和蓄壓器都隔斷，于是活塞保持原位不動，制動壓力保持不變。 4） 壓力降低過程：此時電磁閥斷電，閥回左位，使調壓腔右腔與蓄壓器隔斷而與儲液室接通，于是調壓缸右腔壓力下降，制動壓力下降。 蘭州工業高等專科學校 - 21 - 1.2 組合方式 的 ASR 制動壓力調節器 ABS/ASR 組合壓力調節器 一個 3/3 電磁閥 I、儲壓器、增壓泵、壓力控制開關、單向閥 圖 17 一個 3/3 電磁閥 I、儲壓器、增壓泵、壓力控制開關、單向閥 ASR 不起作用時，電磁閥不通電， ABS 起制動作用并通過電磁閥和電磁閥來調節制動壓力。 驅動輪滑轉時， ASR 控制器使電磁閥通電，閥移至右位，電磁閥和電磁閥不通電，閥仍在左位，于是，蓄壓器的壓力油通入驅動 輪制動泵，制動壓力增大 需要保持驅動輪制動壓力時， ASR 控制器使電磁閥半通電，閥至中位，隔斷蓄壓器及制動總泵的通路，驅動輪制動分泵壓力保持不變。 需要減小驅動輪制動壓力時， ASR 控制器使電磁閥和電磁閥通電，閥移至右位，接通驅動車輪制動分泵與儲液室的通道，制動壓力下降。 蘭州工業高等專科學校 - 22 - 第八章 TRC 與 ABS 的比較分析 1.1ASR 系統的理論基礎 1） ASR系統的理論基礎 汽車驅動防滑控制（ Anti Slip Reguliation）系統簡稱 ASR，是應用于車輪防滑的電子控制系統。 汽車打滑是指汽車車 輪的滑轉，車輪的滑轉率又稱滑移率。 驅動車輪的滑移率 式中 Vc是車輪圓周速度； v是車身瞬時速度。 滑移率與縱向附著系數的關系由圖 可以看出 圖 19 滑轉率與附著系數之間的關系 （ 1）附著系數隨路面的不同而呈大幅度的變化； （ 2）在各種路面上， Sd=20%左右時，附著系數達到峰值； （ 3）上述趨勢無論制動還是驅動幾乎一樣 ASR系統就是利用控制器控制車輪與路面的滑移率，防止汽車在加速過程中打滑，特別是防止汽車在非對稱路面或轉彎時 驅動輪的空轉，以保持汽車行駛方向的穩定性，操縱性和維持汽車的最佳驅動力以及提高汽車的平順性。 1.1ASR 系統與 ABS系統的比較 %100v vvSccd 蘭州工業高等專科學校 - 23 - ASR和 ABS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降，因此兩系統采用的是相同的技術，它們密切相關，常結合在一起使用，共享許多電子組件和共同的系統部件來控制車輪的運動，構成行駛安全系統。 ASR系統與 ABS 系統的不同主要在于： （ 1） ABS 系統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（ TRC）則是防止驅動車輪原地不動而不停的滑轉，提高汽車起 步、加速及滑溜路面行駛時的牽引力，確保行駛穩定性。 （ 2） ABS 系統對所有車輪起作用，控制其滑移率；而 ASR 系統只對驅動車輪起制動控制作用。 （ 3） ABS 是在制動時，車輪出現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系統則是在整個行駛過程中都工作，在車輪出現滑轉時起作用，當車速很高（ 80 120 km/h）時不起作用。 第九章 索納塔電控制動系統故障碼表 1.1故障碼表 P0350_點火線圈初級 /次級電路故障 P0708_變速器檔位開關電路輸入電壓高 蘭州工業高等專科學校 - 24 - PO712_變速器液溫度傳感器電路輸入電壓低 P0713_變速器液溫度傳感器電路輸入電壓高 P0715_A/T 輸入轉速傳感器電路故障 P0720_A/T 輸出轉速傳感器電路故障 P0731_1 檔傳動比不符合規格 P0732_2 檔傳動比不符合規格 P0733_3 檔傳動比不符合規格 P0734_4 檔傳動比不符合規格 P0736_倒檔傳動比不符合規格 P0741_液力變矩器離合器卡滯 OFF P0742_液力變矩器離合器卡滯 ON P0743_液力變矩器離合器控制電磁閥電路斷路和短路 P0750_低倒檔電磁閥電路斷路或短路 （ GND） P0605_控制模塊只讀存儲器（ ROM）故障 P1505_怠速空氣控制閥開啟線圈信號輸入電壓低 P1602_與 TCU串行通訊故障 P0325_爆震傳感器 1電路故障 _ P1506_怠速空氣控制閥開啟線圈信號輸入電壓高 P1507_ 怠 速 空 氣 控 制 閥 關 閉 線 圈 信 號 輸 入 電 壓 低EF_SONATA_2004_A/T_ P0703_剎車燈開關（制動 SW） -短路或斷路（ B P1508_怠速空氣控制閥關閉線圈信號輸入電壓高 P0707_變速器檔位開關電路輸入電壓低 第十章 牽引力控制 系統計算校核及試驗 1.1牽引力控制策略 及控制系統設計的字算方法 1） 低附著均一路面加速，踩油門控制方式實現驅動輪過度滑轉控制。 2） 分離路面低速加速，采用油門和驅動輪制動聯合方式實現驅動輪過度滑轉控制。 3） 分離路面高速加速，采用油門控制方式實現驅動輪過度滑轉控制。 4） 沙地加速，采用油門控制方式實現驅動輪過度滑轉控制。 1.2 設計 與計算 采用 PI控制方法設計油門控制器。控制器輸入誤差為 e,誤差量為 e,蘭州工業高等專科學校 - 25 - 輸出油門位置變化量為 ka,則 kd=kp e+ki e Vt=V（ 1-So） 式子中 :Vave是驅動輪速算數平均值； Vt為目標車速； e(i)、 e(i-1)分別為 本次和上次控制循環的誤差； v為車速； So為目標滑轉率；Kp、 Ki分別為空置比例系數和積分系數。 采用門限控制方法設計制動控制器。控制器輸入相對滑移率 sR和輪加速度 Ar,輸出控制指令 dio. Sr=(w1-w2) w1 式中： w1、 w2分別為驅動輪及同驅動橋控制器對側驅動輪的角速度。 下表以門限控制方法設計的為驅動輪控制計算法 . 為驅動輪 控制 算法（車速低于 30km/h） . 1.3 汽車 TCS 的模擬研究 針對 低附著路面、分離路面和沙地三種越野路況進行模擬研究。 圖 1、圖2為冰路面加速有 TCS和無 TCS的仿真結果對比。可見，采用油門控制后，明顯抑制了驅動輪過度滑轉，將驅動輪速均值控制在目標車速附近。 蘭州工業高等專科學校 - 26 - 圖 20冰路面加速牽引力控制仿真結果 圖 21 冰路面加速無牽引力控制仿真結果 圖 20、圖 21 為左側冰路面、右側柏油路加速有 TCS和無 TCS 仿真結果相比。可見：采用制動控制后，明顯抑制了低附著一側（左側）驅動輪過度滑轉，左右輪速差將被控制在允許范圍內，大約 3.3s 左右。車速超過 30km/h時，制動控制自動退出，而僅 采用油門控制。 蘭州工業高等專科學校 - 27 - 圖 22左側冰路面、右側柏油路加速牽引力控制仿真結果 圖 23左側冰路面、右側柏油路加速無牽引力控制仿真結果 圖 5、圖 6在沙灘上實驗有 TCS和無 TCS的仿真結果，可見采用油門控制明顯抑制了驅動輪過度滑轉， 將驅動輪速均值控制在目標車速附近。 蘭州工業高等專科學校 - 28 - 圖 24沙灘實驗牽引力控制仿真結果 圖 25沙灘實驗無牽引力控制仿真結果 （ 1-加速踏板位置； 2-油門位置； 3-實際車速； 4-估算車速； 5-驅動輪速均值； 6-目標車速； 7-左右前輪制動壓力； 9、 10-左右前驅動輪速； 11、12-左右后輪制動壓 力； 13、 14-左右后驅動輪速 ） 1.4 汽車牽引防滑的理論基礎 汽車通過輪胎與地面相互作用，在行駛時將作用在車輪上的驅動力矩轉變為汽車的驅動力，當地面提供的附著力對車輪產生的力矩不足以克服電機所產生的驅動轉矩時，車輪就會發生滑轉，為使汽車在行駛過程中獲得良好的操作性能，就要充分合理的利用車輪與地面之間的附著力（即最大縱向、側向作用力）。附著力大小取決于輪胎與路面之間的垂直 載荷和附著系數， 蘭州工業高等專科學校 - 29 - 即 Ft=uFx 式子中 Ft-附著力； Fx-垂直載荷； u-附著系數。 圖 26 車輪速度與車速 根據 汽車的行駛方向可將附著力分為縱向和側向附著系數，在車輪驅動時，作用在車輪上的縱向和側向附著力分別為 ： Fx=uxFx； Fy=uyFx 車輪驅動時縱向受力情況如下圖所示，附著系數與輪胎的結構、材料、氣壓和路面特性等因素有關，與車輪的滑轉率 S也有關系。 圖 27 車輪在其滾動平面內相對與路面有滾動和滑動兩種運動形式，車輪的附著系數與滑轉率的關系如下圖所示。由于輪胎與路面的側向附著系數隨滑轉率的增 大而減小，在滑轉率 S=15%附近，縱向力附著系數出現峰值，綜合考慮，蘭州工業高等專科學校 - 30 - 此時滑轉率為最佳滑轉率，對應的附著系數稱為峰值附著系數。 從圖中可以看出，當驅動力、當驅動劃轉率 S 從 0 開始曾加時，地面附著系數 ux 也隨之增大，當 S 達到 Sm 時， ux 達到最大，此后，如果 S 繼續增加， ux 反而下降 ,當 S 達到 1 時，即車輪發生純滑轉，路面縱向附著系數 ux要遠遠小于 Umax,但同時考慮到車輛側向附著系數 Uy 隨之增大而急劇減小，所以從側向力上考慮，并注意到車輛的方向穩定性，一般認為驅動輪的最佳滑轉率在略小于 Sm的范圍內。增大驅動車輪的附著 力是提高汽車起步加速性能 和最高車速的必要條件，這可以通過最大驅動車輪的載荷和控制驅動車輪劃轉率使車輪與路面之間保持峰值附著系數來實現，而控制驅動車輪的滑動率又可以通過調節作用在驅動輪上的主動力矩來實現。 ASR系統是根據車輛行駛行為，運用數學算法和控制邏輯使車輛驅動輪在惡劣路面或復雜輸入條件下產生最佳縱向驅動力的主動安全系統。它通過調節發動機的輸出轉矩、變速器的傳動比、差速器的扭矩分配系數和驅動車輪的制動壓力來滿足驅動車輪不發生滑轉的條件。 蘭州工業高等專科學校 - 31 - 第十一章 國家法規和標準要求 GB 10827 1999 國家質量技術監督局 1999 11 23批準 2000 06 01 實施 1.1 國家法規與標準 范圍 本標準規定了機動車輛在制造、使用、操作和維護方面的安全要求。 引用標準 下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。本標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。 ISO6055： 1997 乘駕式高起升車輛護頂架技術要求和試驗方法 ISO6292： 1996 機動 車輛和牽引車制動器性能和零件強度 術語、分類和定義 機動車輛的術語、分類和定義按 GB/T6104 的規定 額定能力 機動車輛的額定能力是指在下列規定的條件下，車輛正常運行或承載的最大載荷 牽引車的額定能力按 IS01084： 控制符號 機動車輛所使用的控制符號，必須符合 GB/T7593 規定 對動力系統及附件的要求 普通環境 內燃車輛（以柴油、汽油以及液化石油氣為燃料） 排氣系統和冷卻系統 排氣系統和冷卻系統氣流的布置必須充分考慮到駕駛員和其他人員的舒適和健康。 燃油箱 燃油箱不能直接放在發動機上方，如果燃油箱放在發動機隔間內，或靠近發動機隔間，那么燃油箱和加 油設備必須用單獨的封罩或擋板與電氣系統和排氣系統隔開。 燃油箱和加油設備外溢或漏出的燃油只可以流到地面上，而不得流到發動機、電氣系統、排氣系統部件上或駕駛室內。在作業條件下不允許燃油外溢。 燃油箱和加油設備必須位于車上使其遭到損壞的可能性最小的部位。 燃油系統 燃油系統的所有部件必須牢固地固定在車輛上，緊固件的布置必須盡量減少各部件的振動。 對使用液化石油氣的內燃車輛的附加要求 容器 液化石油氣容器可以永久地固定在車上，也可以快拆。液化石油氣容器必須符合國家現行的有關壓力容器方面的規定。 必須對裝在車上的容 器加以防護，以免銹蝕或被大氣以及所搬運的物品腐蝕。 蘭州工業高等專科學校 - 32 - 容器必須牢固地固定在車上，不得因振動而松脫。 不論是固定式還是可拆卸式容器，都必須裝有一個能防止當管路破裂時大量石油氣突然溢出的裝置。車上必須安裝易于接近的人工操縱的閥門并以此來排出容器中的燃料。除非容器和發動機專門裝有可直接排出氣體的設施，否則燃料必須以液態排出。 所有容器必須具有下列附件： a） 與容器的汽化空間相通的合適的安全閥。當容器裝在車輛的隔間里時，安全閥的排氣端必須用管路接到大氣中。 b） 固定式最高液位指示器。 c） 容器裝在車輛隔間內時， 最高液位指示器上用于把氣體排到大氣中去的排氣口必須裝在車體外側容易看到的位置。 e） 具有排氣功能的最高液位指示器的排氣孔直徑不得大于 1.5mm，而且在進行正常的測量操作時，也不得將指示器上的零件完全拆下。 f） 所有最高液位指示器都必須適合所用的液化石油氣，而且能指示最高液位。容器中的液面高度不得超過國家現行的規定值或推薦值。 g） 如果裝有液位計，那么它不得向大氣排氣。 如果容器裝在隔間內，那么隔間的頂部和底部必須開永久性通氣孔，以便隔間和大氣相通。 對于拆卸式容器，它必須便于拆裝，而且在更換完容器之后 便于檢查其安裝情況。 在車上裝有可拆卸式容器時，必須保證容器上安全閥（見 2.9.1）的開口始終與容器中的汽化空間（頂部）相通。容器安裝合適時，可使用定位銷將容器定位。 如果在車上還裝有備用容器或附加容器，那么它必須按要求，牢固固定。 如果容器在露天存放，建議使用不受氣候影響的蓋，以保護連接處。 管路 連接管路和所有相關部件必須易于接近，并加以保護，以防磨損和損壞。它們還必須有足夠的韌性，以承受使用中的振動和變形。管路系統的布置必須能便于檢查出損壞和滲漏，管路的安裝方式必須使其不致受到發動機的 高溫部件的損壞。容器和發動機上設備間的連接管路不得全部采用剛性的管子。 軟管和所有接頭必須能承受 3MPa 的壓力。一旦管路出現損壞或變質跡象，必須立即更換。 容器及其接頭的安裝不得突出車體輪廓線以外，容器的接頭必須用剛性的保護件加以防護。 在兩個可能關閉的截止閥之間含有液化石油氣的管路的所有區段，必須安裝適當的減壓閥以防壓力過大。 在用于輸送液體的管路系統中不得采用鋁管。 設備 當發動機停止運轉時，不論點火系統是否切斷，必須自動切斷液化石油氣的供給。 使用多種燃料時，燃料供應系統的設計必須避免液化石油氣進入任 何其他燃料容器中的可能性，并且在接通一種燃料以前，必須切斷其他燃料的供給。 附加說明： 蘭州工業高等專科學校 - 33 - 本標準自生效之日起，同時代替 GB10827 1989。 本標準由國家機械工業局提出。 本標準由北京起重運輸機械研究所歸口。 本標準起草單位：北京起重運輸機械研究所。林德 廈門叉車有限公司、安微合力股份有限公司、杭州叉車總廠、大連叉車總廠參加起草。 本標準主要起草人：紀兵、黎士剛、陶佳紅、許春祥、馬適賢。 蘭州工業高等專科學校 - 34 - 設計總結 最近采用牽引力控制系統的汽車越來越多。牽引力控制系統（ Traction Control System，簡稱 TCS）的作用是使汽車在各種行駛狀況下都能獲得最佳的牽引力。汽車在行駛時，加速需要驅動力，轉彎需要側向力。這兩個力都來源于輪胎對地面的摩擦力，但輪胎對地面的摩擦力有一個最大值。在摩擦系