第八章底盤電子控制系統(tǒng)(新).ppt

第八章 底盤電子控制系統(tǒng),底盤電子控制主要包括電子控制自動變速器、制動防抱死、驅(qū)動防滑、牽引力控制、電子控制懸架、電動助力轉(zhuǎn)向等。電子技術發(fā)展的趨勢是集中綜合控制，如將制動防抱死控制系統(tǒng)（ABS）、牽引力控制系統(tǒng)（TCS）和驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)（ASR）綜合在一起進行制動控制。同時，通過中央底盤控制器，將制動、懸架、轉(zhuǎn)向、動力傳動等控制系統(tǒng)通過總線進行連接，控制器通過復雜的控制運算，對各子系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)，將車輛行駛性能控制到最佳水平，形成一體化底盤控制系統(tǒng)（UCC）,第一節(jié) 電子控制自動變速器,一、電子控制自動變速器的組成（Electronic Controlled Automatic Transmission，簡稱ECT），通常由液力變矩器、行星齒輪變速系統(tǒng)、換擋執(zhí)行器、液壓自動操縱系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)五部分組成。,二、自動變速器電子控制系統(tǒng) 由傳感器、電子控制單元和執(zhí)行機構三部分組成。電子控制自動變速器（ECT）的控制原理如圖,三、自動變速器的類型 1按變速方式分類 汽車自動變速器按變速方式的不同，可分為有級變速器和無級變速器兩種。,2按汽車驅(qū)動方式分類 自動變速器按照汽車驅(qū)動方式的不同，可分為后驅(qū)動自動變速器和前驅(qū)動自動變速器兩種。,3按自動變速器前進擋的擋位數(shù)不同分類 自動變速器按前進擋的擋位數(shù)不同，可分為2個前進擋、3個前進擋、4個前進擋三種。,4按齒輪變速器的類型分類 自動變速器按齒輪變速器的類型不同，可分為普通齒輪式和行星齒輪式兩種。,5按變矩器的類型分類 轎車自動變速器基本上都是采用結(jié)構簡單的單級三元件綜合式變矩器。這種變矩器又分為有鎖止離合器和無鎖止離合器兩種。,6按控制方式分類 自動變速器按控制方式不同，可分為液力控制自動變速器（液力自動變速器）和電子控制自動變速器（電控自動變速器）兩種。,液力自動變速器的汽車具有的優(yōu)點 ： 1）大大提高發(fā)動機和傳動系的使用壽命。 2）提高汽車通過性。 3）具有良好的自適應性。 4）操縱輕便。,四、自動變速器的基本組成 液力變矩器、變速齒輪機構、供油系統(tǒng)和換擋操縱機構等四大部分組成。,五、自動變矩器的工作過程 1、液力自動變速器的工作過程 根據(jù)汽車的行駛速度和節(jié)氣門開度的變化，自動變換擋位。換擋控制方式是通過機械方式將車速和節(jié)氣門開度信號兩個參數(shù)轉(zhuǎn)換成控制油壓（控制信號），按照設定的換擋規(guī)律，將該油壓加到換擋閥的兩端，以控制換擋閥的位置，從而改變換擋執(zhí)行元件（離合器和制動器）的油路。這樣，工作液壓油層進入相應的執(zhí)行元件，使離合器結(jié)合或分離，制動器制動或松開，控制行星齒輪變速器的升擋或降擋，從而實現(xiàn)自動換擋。,2、電控自動變速器的工作過程 通過傳感器和開關監(jiān)測汽車和發(fā)動機的運行狀態(tài)，接受駕駛員的指令，并將發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、車速、發(fā)動機冷卻液溫度、自動變速器液壓油溫度等參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號輸入到ECU。ECU根據(jù)這些信號，按照設定的換擋規(guī)律，向換擋電磁閥、油壓電磁閥等發(fā)出控制信號；電磁閥控制液壓換擋閥，使其打開或關閉通往換擋離合器和制動器的油路，從而控制換擋時刻和擋位的變換，以實現(xiàn)自動變速。,六、自動變速器基本過程,1、變矩器的結(jié)構 曲軸； 驅(qū)動端蓋； 渦輪 ；泵輪； 導輪；單向離合器 ；輸入軸； 殼體。,三個工作輪都裝在變矩器的殼體中，殼體中充滿了工作油，泵輪由發(fā)動機驅(qū)動，渦輪固定在渦輪軸上，渦輪軸和變矩器輸入軸相連。發(fā)動機把動力傳給泵輪，泵輪傳到渦輪，再經(jīng)變矩器傳到車輛的驅(qū)動輪。 發(fā)動機的飛輪傳給變矩器的外殼，外殼帶動泵輪轉(zhuǎn)動，泵輪葉片使液壓油運動進入渦輪，推動渦輪轉(zhuǎn)動，并通過花鍵傳給變速器輸入軸。,2、變矩器輸出扭矩增大原理 當液體離開泵輪沖擊渦輪時，把液體能量傳遞給渦輪并使其轉(zhuǎn)動，與此同時流經(jīng)渦輪的液體從中間流出，撞擊導輪葉片的正面（此時單向離合器鎖止），液體受到導輪正面葉片的阻擋而產(chǎn)生液體折射，具有方向性的液體返回到泵輪葉片上，而這種具有方向性的液體起到了幫助發(fā)動機轉(zhuǎn)動泵輪的作用。流動的液體對導輪產(chǎn)生的作用力矩，可以使變矩器的輸出扭矩提高。,3、變矩器中的導輪設置單向離合器的原因 為了防止汽車高速時出現(xiàn)變矩器的輸出扭矩小于輸入扭矩的現(xiàn)象，在導輪和固定軸之間安置了單向離合器。當在低速時，作用在導輪葉片正面的液體通過單向離合器鎖止使導輪固定，產(chǎn)生增大扭矩的效果。當在高速時，作用在導輪葉片的扭矩不能增大。,（二） 行星齒輪變矩器 一個太陽輪、若干個行星齒輪和一個齒輪圈組成。,太陽輪、行星齒輪齒圈同軸，把其一與主動軸連接最為輸入軸，其二與被動軸相連作為輸出件，第三個構件固定，實現(xiàn)動力的傳遞。,行星齒輪機構基本特征： 兩個外齒輪相互嚙合時，其轉(zhuǎn)動方向相反。 一個外齒輪與一個內(nèi)齒輪相嚙合時，其轉(zhuǎn)動方向相同。 小齒輪驅(qū)動大齒輪時，輸出扭矩增大而輸出轉(zhuǎn)速降低。 大齒輪驅(qū)動小齒輪時，輸出扭矩減小而輸出轉(zhuǎn)速提高。 若行星架作為被動件，則它的旋轉(zhuǎn)方向和主動件同向。 若行量架作為主動件，則被動件的旋轉(zhuǎn)方向和它同向。 在簡單行星齒輪機構中，太陽輪齒數(shù)最少，行星架的當量齒數(shù)最多而齒圈齒數(shù)則介于中間。 若行星齒輪機構中的任意兩個元件同速同方向旋轉(zhuǎn)，則第三元件的轉(zhuǎn)速和方向必然與前兩者相同，即機構鎖止，成為直接檔。,簡單行星齒輪機構的三元件經(jīng)組合后六種不同的運動狀況（表）加上直接傳動和空檔，共8種組合方案?？色@得8種不同的傳動比。,二、液壓控制系統(tǒng) 液壓控制系統(tǒng)組成：液壓泵、閥體和控制閥。 液壓控制系統(tǒng)的信息有：手動變速桿的位置、油門的開度及發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。當駕駛員把變速桿選定后，控制系統(tǒng)根據(jù)油門的開度及發(fā)動機的轉(zhuǎn)速自動換擋變速?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構圖如下：,七、電子控制系統(tǒng),自動變速器電子控制系統(tǒng)由傳感器、電子控制單元和執(zhí)行機構三部分組成。電子控制自動變速器（ECT）的控制原理如圖,選檔手柄 模式選擇 點火開關 發(fā)動機轉(zhuǎn)速 空氣流量 節(jié)氣門位置 備用通道,電子控制自動變速器（Electronic Controlled Automatic Transmission，簡稱ECT）,模式選擇開關 模式開關又稱程序開關，用于選擇自動變速器的控制模式，即選擇自動變速器的換檔規(guī)律，以滿足不同的使用要求，通常安裝于操縱手柄旁。常用模式有以下幾種： 1）經(jīng)濟模式 該模式以車輛獲得最佳燃油經(jīng)濟性為目標設計換檔規(guī)律。當自動變速器在經(jīng)濟模式下工作時，其換檔規(guī)律使車輛在行駛過程中，發(fā)動機經(jīng)常在經(jīng)濟轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運行，從而降低了燃油消耗，一般以提前升檔來實現(xiàn)。,2）動力模式 該模式以車輛獲得最大動力性為目標設計換檔規(guī)律。當自動變速器在動力模式下工作時，其換檔規(guī)律使車輛在行駛過程中，發(fā)動機經(jīng)常處于大轉(zhuǎn)矩、大功率范圍內(nèi)運行，從而提高了車輛的動力性能和爬坡能力，一般以延遲換檔實現(xiàn)。 3）普通模式 普通模式的換檔規(guī)律介于經(jīng)濟模式與動力模式之間，它使車輛既保證了一定的動力性，又有較好的燃油經(jīng)濟性。 4）手動模式 該模式讓駕駛員可在各檔之間以手動方式選擇合適的檔位，使車輛可以如裝用手動變速器一樣行駛，而又不必像手動變速器那樣換檔時必須踩離合器踏板。 5）雪地模式 適用于在雪地上行駛的方式。變速器可以保持某一檔位工作或只降不升。,第二節(jié) 制動防抱死（ABS） （Anti-lockBrake System) 防滑控制系統(tǒng)（ARS）(Accelerating Slip Regulation System) 或牽引力控制系統(tǒng)(TCS) （Traction Control System) 將制動防抱死控制系統(tǒng)（ABS）、牽引力控制系統(tǒng)（TCS）和驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)（ASR）綜合在一起進行制動控制。,一、ABS概述,能根據(jù)路面狀況，控制車輪的滑移率在某一范圍內(nèi)工作.在汽車制動過程中，自動調(diào)節(jié)車輪的制動力，防止車輪的制動抱死. 即使在非常惡劣的路面條件下，也能夠保證車輛: (1)在制動時方向的穩(wěn)定性 (2)在制動時的轉(zhuǎn)向操縱能力 (3)獲得較短的制動距離 (4)無需點制動,1、ABS與普通制動系統(tǒng)的關系,優(yōu)于普通制動系統(tǒng) 建立在普通制動系統(tǒng)正常工作的基礎上 只有超過一定的速度值ABS才開始工作 只有抱死時才調(diào)節(jié),2、ABS基本工作圖,3、ABS的組成及結(jié)構原理,防抱制動系統(tǒng)的布置圖及工作原理 無論是氣壓制動系統(tǒng)還是液壓制動系統(tǒng)，其ABS的主要組成部分均包括輪速傳感器、電子控制器和壓力調(diào)節(jié)器三大部分。,4、防抱制動系統(tǒng)的布置圖,5、防抱制動系統(tǒng)工作原理,基本工作原理：汽車在制動過程中，輪速傳感器不斷把輪速信號傳送給ECU，這些信號被ECU進行邏輯判斷和分析，并加以計算，一且識別到某一或幾個車輪有抱死傾向時，ECU就發(fā)出指令，并送至液壓或氣壓調(diào)節(jié)器中，通過調(diào)節(jié)器中電磁閥“升壓”、“保壓”、“降壓”3種不同工作狀態(tài)，及時調(diào)節(jié)車輪制動缸(氣室)中的壓力，以防止車輪制動抱死。,6、制動防抱死系統(tǒng)的特點 1）改善制動效能。 2）改善汽車制動時的方向操縱性能。 3）改善汽車制動時的橫向穩(wěn)定性能。 4）減小輪胎的局部磨損。 5）減輕了駕駛員的勞動強度，提高了乘客的乘坐舒適性和安全性。 6）使用方便，工作可靠。,1四通道制動防抱死系統(tǒng),二、汽車制動防抱死系統(tǒng)的類型,2三通道制動防抱死系統(tǒng),3雙通道制動防抱死系統(tǒng),4單通道制動防抱死系統(tǒng),三、ASR結(jié)構及工作過程,驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR（Acceleration Slide Regulation）是制動防抱死系統(tǒng)功能的自然擴展。它的作用是維持車輛行駛尤其是加速行駛時的方向穩(wěn)定性，并盡可能利用車輪與路面間的縱向附著能力，提供最大的驅(qū)動力。當駕駛員在光滑路面上快速踩下加速踏板時，會造成車輪的過度滑轉(zhuǎn)。,驅(qū)動防滑裝置通過自動施加部分制動或減少發(fā)動機功率輸出的方式可使車輪的滑轉(zhuǎn)率保持在最佳范圍內(nèi)，由此可防止駕駛員快速踩下加速踏板所帶來的負效應，獲得較好的行駛安全性及良好的起步加速性能。它的另一個優(yōu)點是可減少輪胎及動力傳動系統(tǒng)的磨損和沖擊。,ASR系統(tǒng)的控制方式有發(fā)動機調(diào)速控制、制動力控制、差速器鎖止控制和綜合控制等。驅(qū)動防滑控制是建立在制動力控制和發(fā)動機調(diào)速控制的基礎上的，這個系統(tǒng)包括電子控制裝置、輪速傳感器、加速踏板位置傳感器、節(jié)氣門控制器和壓力調(diào)節(jié)器。,1.制動主缸 2.旁通閥 3.執(zhí)行元件 4.后輪速傳感器 5.發(fā)動機和傳動系 6.前輪速傳感器 7.主節(jié)氣門位置傳感器 8.主節(jié)氣門 9.副節(jié)氣門位置傳感器 10.副節(jié)氣門執(zhí)行元件 11.副節(jié)氣門,ABS/ARS的典型組成,ASR系統(tǒng)的主要部件有車輪轉(zhuǎn)速傳感器、電了控制單元（ECU）、制動壓力調(diào)節(jié)器以及發(fā)動機副節(jié)氣門（輔助節(jié)氣門）執(zhí)行元件與ASR制動執(zhí)行元件。此外，還有ASR系統(tǒng)選擇開關、ASR指示燈、ASR警告燈等。ASR系統(tǒng)還同發(fā)動機與傳動系的集中電控系統(tǒng)建立通信聯(lián)系，以共同調(diào)節(jié)驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)率。,1發(fā)動機調(diào)速控制 當兩側(cè)驅(qū)動輪在附著條件相同的光滑路面上行駛，滑轉(zhuǎn)率已達到其受控的門限值時，發(fā)動機調(diào)速控制過程就開始了。在自動控制過程中，發(fā)動機的輸出功率、轉(zhuǎn)速會自動降低，直至驅(qū)動輪的平均轉(zhuǎn)速略超過非驅(qū)動輪的平均轉(zhuǎn)速，以保持驅(qū)動輪的必要的滑轉(zhuǎn)。,發(fā)動機調(diào)速控制可采用的控制方法有三種：一是節(jié)氣門開度調(diào)節(jié)，即在發(fā)動機原節(jié)氣門的基礎上，串聯(lián)一個副節(jié)氣門，由系統(tǒng)的執(zhí)行機構控制其開度；二是噴油量的減少或切斷；三是減小點火提前角。,2制動力控制 制動力控制的目的是使兩側(cè)驅(qū)動輪同步轉(zhuǎn)動并限制其滑轉(zhuǎn)率。如果兩側(cè)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速不同，快速側(cè)車輪將被部分制動。,3發(fā)動機調(diào)速和制動力綜合控制 車輛在實際運行中，發(fā)動機調(diào)速控制和制動力控制各自獨立工作的情況是不多的，常常是二者同時工作。當左、右車輪附著系數(shù)不同時，總是導致其中一個車輪過度滑轉(zhuǎn)。也就導致了制動力的控制過程。由此施加的制動力矩又導致另一個車輪發(fā)生過分滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象，從而又須對此車輪施加制動，這就又引起了發(fā)動機調(diào)速控制過程，發(fā)動機輸出的功率和轉(zhuǎn)速同時降低。當兩種控制均參與工作時，制動力控制機構的功用是使得兩車輪同步轉(zhuǎn)動，發(fā)動機調(diào)速控制機構的功用是使兩車輪的滑轉(zhuǎn)保持在一定限度內(nèi)。,采用發(fā)動機輸出功率與驅(qū)動輪制動綜合控制方式的ASR系統(tǒng)結(jié)構中，把兩驅(qū)動輪的制動管路分成左、右兩個獨立的管路結(jié)構，在制動主缸與兩驅(qū)動輪制動輪缸的ABS執(zhí)行元件之間，增設了ASR制動執(zhí)行元件，以便在進行驅(qū)動控制時，對兩驅(qū)動輪制動輪缸進行加壓、保壓或減壓的工況控制。,車輛的ABS與ASR系統(tǒng)共同構成了車輛防滑控制系統(tǒng)，即車輛的防滑控制系統(tǒng)是對ABS和ASR的統(tǒng)稱。一些高級轎車采用了集成ABS與 ASR功能于一體的結(jié)構，控制系統(tǒng)共用一個ECU，以共享ECU的硬件與軟件資源，這種結(jié)構也簡稱為ABSASR防滑控制系統(tǒng) 。,驅(qū)動防滑控制功能僅在車輛速度低于40km/h時才會進行驅(qū)動防滑控制，以增大車輛的驅(qū)動力，提高起步加速性能。 在進行驅(qū)動防滑控制時，駕駛室儀表板上的驅(qū)動防滑系統(tǒng)報警燈將會點亮，直至驅(qū)動防滑控制過程結(jié)束以后，驅(qū)動防滑系統(tǒng)報警燈才會熄滅。在驅(qū)動防滑控制過程中，如果車輛的速度已經(jīng)達到40km/h以上，驅(qū)動防滑系統(tǒng)會自動退出控制過程，報警燈隨之熄滅。,驅(qū)動防滑系統(tǒng)的制動液壓控制管路 1.儲液器 2.液位開關 3.制動主缸 4.儲液室 5.壓力開關 6.第一隔離閥 7.進液閥 8.出液閥 9.第二隔離閥 10.限壓閥 11.液壓泵 12.電動機 13.左前制動器 14.右前制動器 15.右后制動器 16.左后制動器,第四節(jié) 電子控制懸架,電子控制懸架系統(tǒng)（Electronic Control Suspension System，簡稱ECS）使懸架的工作從被動吸收轉(zhuǎn)變到主動適應，能夠完全滿足車輛在不同道路條件下行駛的要求并保證乘坐的舒適性和安全性。,當車輛載荷、行駛速度、路面狀況等行駛條件發(fā)生變化時，主動懸架系統(tǒng)能自動調(diào)整懸架的高度、剛度以及一些特殊姿態(tài)，從而同時滿足車輛的行駛平順性、操縱穩(wěn)定性等各方面的要求。具體的性能改善有以下幾個方面： 1）車輛轉(zhuǎn)彎出現(xiàn)的車身側(cè)傾、制動、加速等引起車身的縱向擺動等問題得到解決。 2）提高了車輛的操縱穩(wěn)定性，使車輛的行駛安全性得以提高。,3）車輛載荷變化時，主動懸架系統(tǒng)能自動維持車身高度不變，車輛即使在凸凹不平道路上行駛也可保持車身平穩(wěn)。 4）主動懸架系統(tǒng)可以在制動時使車尾下沉，充分利用車輪與地面的附著條件，加速制動過程，縮短制動距離。 5）主動懸架可使車輪與地面保持良好接觸，即車輪跳離地面的傾向減小，因而可提高車輪與地面的附著力，從而提高了車輛抵抗側(cè)滑的能力。,主動控制懸架系統(tǒng)有以高壓液體作為能量的油氣懸架，也有以高壓氣體作為能量的空氣懸架。主動懸架系統(tǒng)根據(jù)車速、轉(zhuǎn)向、制動、位移等傳感器信號，經(jīng)ECU處理后，控制電磁式或步進式執(zhí)行器，通過改變懸架的參數(shù)，以適應復雜的行駛工況對懸架的要求。主動控制懸架控制的參數(shù)可以是車身高度、彈簧剛度、減振器的阻尼力等。,主動空氣懸架的控制電路原理圖，它由一組傳感器、 ECU 、空氣懸架、高度控制器等組成。主動空氣懸架系統(tǒng)根據(jù)懸架位移（車身高度）、車速、轉(zhuǎn)向和制動等傳感信號，由ECU控制電磁式或步進式執(zhí)行器以改變懸架的特性，適應各種復雜的行駛工況對懸架特性的不同要求。如下圖,主動空氣懸架的控制電路原理圖,1車身高度調(diào)節(jié) 車身高度調(diào)節(jié)用以在乘客和載質(zhì)量發(fā)生變化時，車輛可以保持某一恒定高度；當車輛高速行駛時，可自動降低車高，以改善高速行駛時的空氣動力學參數(shù)和穩(wěn)定性；在點火開關關斷后，能使車輛高度降低到目標高度，改善車輛駐車態(tài)勢。 充放氣高度調(diào)節(jié) 如圖,空氣懸架的充放氣高度調(diào)節(jié) （a）升高 （b）降低 1.車速傳感器 2.車高傳感器 3.空氣壓縮機