汽车电子控制防滑差速器.ppt

汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,第八章 电子控制防滑差速器,差速器的主要作用是在传递转矩的同时，使同一个驱动桥上的左、右车轮实现不同角速度的旋转(轮间差速器)，或者使不同驱动桥上的车轮实现不等速的旋转(轴间差速器)。差速器之所以产生差速作用，是因为左、右驱动车轮所受到的行驶阻力不相等，存在阻力差引起的。驱动车轮驶过路面的长度与它们的转动速度成正比，汽车转弯时，内侧车轮受到阻力比外侧车轮受到的阻力大。因此，内侧车轮转速低，外侧车轮则相应地被加速转动。,汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,一、防滑差速器,能够防止车轮打滑的差速器即为防滑差速器，它是一种能自动控制汽车驱动轮打滑的差动装置，属于主动安全传动装置。 防滑差速器的作用就是当汽车在好路面上行驶时，它具有正常的差速作用，当汽车在坏路面上行驶时，它的差速作用被锁止，从而能起到防止驱动车轮滑转的作用。装有防滑差速器的汽车，当某一车轮发生滑转时，它能将驱动力矩的大部分或全部传给不滑转的驱动车轮，充分利用不滑转车轮同地面间的附着力，产生足够的牵引力，使汽车越过障碍，继续前进。,汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,汽车防滑差速器大致有两大类：一类是强制锁止式差速器，它通过电子控制或气控锁止机构，人为地将差速器锁止，使左、右半轴连成一个整体转动。这种差速器结构简单，制造容易，但操纵和使用不方便，差速器的锁止和解除一般需要停车进行。另一类防滑差速器是自动锁止(自锁)式差速器，它是在滑路面上可以自动地增大锁止系数，直至差速器完全锁止。这类差速器有多种结构形式，例如摩擦片和自动(爪型)离合器式等。 摩擦片式自锁差速器是在普通锥齿轮式差速器的基础上发展起来的。与普通锥齿轮式差速器不同的是：,汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,它在两个半轴齿轮与差速器壳之间加装了两套摩擦片式离合器，以增大差速器的内摩擦力矩；差速器的行星锥齿轮十字轴由两根中部带凹槽、两端制成V形面的直交浮动轴结合而成。 自动离合器式自锁差速器又称牙嵌式自由轮差速器，它的差速作用是通过一个牙嵌式离合器(爪型离合器)将左、右两半轴自动分离使其实现差速的，它没有行星齿轮差速机构，因此称为自动离合器式自锁差速器。这种差速器主要用于大吨位的载货汽车上，以提高在坏路面行驶的通过能力。重型汽车常因摩擦片式自锁差速器的摩擦力不足，而自动离合器式自锁差速器在极端情况下可以将全部驱动力传到一个驱动车轮上。,汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,自动离合器式自锁差速器工作可靠，性能稳定，使用寿命也长，但左、右驱动车轮的转矩传递时断时续，致使传动装置负荷不均匀，单轮驱动对半轴的强度要求较高。 二、电子控制式防滑差速器 (一)主动防滑差速器(LSD) 电子控制式防滑差速器目前主要有装有湿式差速器(V-TCS)的防滑控制和主动防滑控制 (LSD)差速器两种。其电子控制均采用模糊控制技术。 V-TCS(Vehicle Tracking Control System)型防滑差速器是根据汽车驱动轮的滑移量，通过电子控制装置来控制发动机转速和汽车制动力进行工作的；也有按照左、右车轮的转速差来,汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,控制转矩，并采用提高汽车转向性能的后湿式防滑差速器与后轮制动器相结合的方法，最优分配后轮的驱动力，同时减少侧向风力的影响，从而实现增强车辆行驶的稳定性。这种防滑差速器已在日产(Nissan)的总统(President)牌和公爵(Cedric)牌轿车上得到应用。V-TCS型防滑差速器控制装置在车上的布置可如图76所示。 LSD(Limited Slip Differential)型防滑差速器的工作是利用车上某些传感器，掌握各种道路情况和车辆运动状态，通过操纵加速踏板和制动器，采集或读取驾驶人员所要求的信息，并按照驾驶员的意愿和要求来最优分配左、右驱动车轮的驱动力。LSD型防滑差速器控制系统结构框图如图77所示。1993年8月投放市场，已在Nissan地平线牌轿车上使用。,汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,(二)四轮驱动防滑差速器,从发动机输出的动力经过变速器变速后，由驱动小齿轮传递到环齿轮，经中央差速器分配到前后驱动轴，而且前差动器(前差速器)、后差动器分别传递到左右车轮该差速传动系统主要由中央差速器和差速限制机构等组成。 (1)中央差速器：一是把变速器输出的动力均匀分配到前后轮驱动轴上；二是在车轮转动时将前轮驱动轴和后轮驱动轴的转速差加以吸收。右侧齿轮经过分动齿轮箱主动齿轮分动箱从动齿轮，驱动力被传递到后差速器，在差速器经过前差速器箱把驱动力传向前差速器。,汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,(2)差速限制机构：当前轮与后轮之间发生转速差时，按照此转速差，控制油压多板离合器的接合力，从而控制前后轮的转矩分配，差动限制离合器；如图79所示，是由湿式多板离合器盘和平板以及活塞构成。改变环齿轮安装箱和前差速器箱的接合状态，亦即按照作用于活塞的油压大小，改变多板离合器的压紧力，从而控制向前差速箱分配转矩。此外，车辆按照行驶状态的差动限制量，由电子控制器ECU进行判别，经电磁阀控制活塞的工作油压。,汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,2工作原理,防滑差速器电子控制系统控制原理，如图80所示。该系统主要由传感器、ECU、调节阀(转换阀)等组成。调节阀用于调节液压系统管路压力，利用1号转换阀使油压E动作，调节阀向上升起，以提高A调节压力。 在该图上，1号与2号电磁线圈均处于断开状态。这时1号转换阀输出口被关闭，不向活塞室供给油压，差动限制离合器处于自由状态。当1号与2号电磁线圈都接通时，由于1号和2号转换阀上部的油压，分别由各自的电磁线圈作用而排出，转换阀由于回位弹簧的弹性作用向上顶起，所以，管路油压(高压)经过图中的箭头所指的路径，,汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,由输出道口D供给并与差动限制离合器的活塞接合。只有当1号电磁线圈接通时，被控制的管路油压，经过ABD的路径作用于活塞，这时油压低，离合器接合力变弱。只有当2号电磁线圈接通时，被调节的油压经过ACD的路径作用于活塞上。这时的油压由于1号转换阀的作用，管路油压向正反馈，所以变为中油压，见表9。 通常在驾驶座旁装有四轮驱动的控制开关，能够选择差动限制接合(ON)或断开(OFF)。例如，前轮在泥泞道路中，控制开关在“AUTO”时，就能对中央差速器的转速差动进行自动限制。由此，与差动限制力相匹配的驱动力被分配到后差速器一侧。由于驱动力全部传递到没有空转的后轮胎上，车轮就从泥泞道路中出来。,汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,当控制开关“OFF”时，中央差速器中没有差动限制，前差速器及中央差速器引起旋转差动，驱动力不向左前轮以外传递。当差动限制在自由挡的断开工况(OFF)时，仅作用于牵引行驶和装卸紧急时的轮胎上。 3控制特性 防滑差速器的差动限制控制特性或控制范围，如图81所示，主要根据节气门开度、车速和变速器的变速位置信号，由 ECU控制并改变差动限制离合器的压紧力。 (1)起步时控制：在1挡、低速挡，节气门开度大时，接合油压增强到中等“Medium”，由此能提高滑动路面或一个车轮脱落时的起步能力。,汽车电子控制技术,重庆大学机械学院汽车系 张伟,(2)打滑控制：如图81所示，节气门开度与车速关系处于B区域，前后轮的转速差按照速度差换算超过23kmh时，接合油压变为“Hi”，差动限制达到最大值。 (3)通常控制：当接合油压为“LO”，进行微弱差动限制，以防止产生急转弯制动现象。这是指转弯时前后轮产生车速差，当存在转速差时，转弯困难，就如制动器作用一样。大多发生在分段式四轮驱动行驶时。,