汽车的转向与制动控制

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1、汽车的转向与制动控制汽车的转向与制动控制主讲人：安树科主讲人：安树科 4.1 汽车转向系统概述汽车转向系统概述4.1.1转向系统的作用与相关要求转向系统的作用与相关要求 用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统（汽车转向系统（Automobile Steering System，图，图6-1）。）。为确保行车安全，对转向系统有如下要求：为确保行车安全，对转向系统有如下要求：转向系统应工作可靠，操纵轻便。转向系统应工作可靠，操纵轻便。 对轻微的路面冲击，转向系统应有自动回正能力。对轻微的路面冲击，转向系统应有自动回正能力。转向机

2、构应能减小地面传到方向盘上的冲击，并保持适当转向机构应能减小地面传到方向盘上的冲击，并保持适当的的“路感路感”。 当汽车发生碰撞时，转向装置应能减轻或避免对驾驶员的当汽车发生碰撞时，转向装置应能减轻或避免对驾驶员的伤害。伤害。6.1.2转向系统的分类转向系统的分类 汽车转向系统可按转向的能源不同分为汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统机械转向系统（Mechanical steering system）和）和动力转向系统动力转向系统（Power steering system）两类。）两类。 其中电控动力转向系统可以在低速时减其中电控动力转向系统可以在低速时减轻转向操作力，以提高转向系

3、统的操纵轻轻转向操作力，以提高转向系统的操纵轻便性；在高速时则可适当加重转向力，以便性；在高速时则可适当加重转向力，以提高操纵稳定性。提高操纵稳定性。 四轮转向系统的应用，在提高汽车转向四轮转向系统的应用，在提高汽车转向操纵稳定性的同时，能显著缩短转弯半径，操纵稳定性的同时，能显著缩短转弯半径，提高车辆的弯道通过性能。提高车辆的弯道通过性能。4.2机械转向系统机械转向系统1）机械转向系统机械转向系统 机械转向系统所需转向操纵力完全由驾驶员提供，转机械转向系统所需转向操纵力完全由驾驶员提供，转向器作为一种增力装置，对驾驶员的操纵力按一定比例向器作为一种增力装置，对驾驶员的操纵力按一定比例进行放大

4、，以获得足够大的力矩使转向轮偏转。进行放大，以获得足够大的力矩使转向轮偏转。 转向轮的高灵敏性，要求转向器具有较小的传动比；转向轮的高灵敏性，要求转向器具有较小的传动比；而好的操纵轻便性则要求转向器具有较大的传动比。但而好的操纵轻便性则要求转向器具有较大的传动比。但是由于转向器的传动比是固定的，所以这两个要求是矛是由于转向器的传动比是固定的，所以这两个要求是矛盾的。传统机械转向系统的设计，主要是通过选择最佳盾的。传统机械转向系统的设计，主要是通过选择最佳转向器速比曲线等措施来协调这一矛盾的。转向器速比曲线等措施来协调这一矛盾的。2）动力转向系统）动力转向系统 对于重型汽车和车速较高的轿车，机械

5、转向系统很难对于重型汽车和车速较高的轿车，机械转向系统很难满足转向的灵敏性和操作的轻便性两方面的要求。因此，满足转向的灵敏性和操作的轻便性两方面的要求。因此，对于轴荷重的中、重型车和广泛应用低压轮胎的轿车，对于轴荷重的中、重型车和广泛应用低压轮胎的轿车，为了转向操纵轻便和提高高速行驶的安全性，已较为广为了转向操纵轻便和提高高速行驶的安全性，已较为广泛的使用动力转向系统。泛的使用动力转向系统。动力转向系统是在传统机械转向系统的基础上假设一套动力转向系统是在传统机械转向系统的基础上假设一套转向加力装置而形成的，驾驶员能轻松地控制转向。转向加力装置而形成的，驾驶员能轻松地控制转向。按传力介质的不同，

6、按传力介质的不同，动力转向系统可以分为液压动力转动力转向系统可以分为液压动力转向、气压动力转向、电动式动力转向三大类。向、气压动力转向、电动式动力转向三大类。按控制的方式不同，动力转向系统可分为机械控制式和按控制的方式不同，动力转向系统可分为机械控制式和电控式两种。电控式两种。电控式根据动力源不同又分为电控液压式电控式根据动力源不同又分为电控液压式动力转向系统（动力转向系统（EHPS）和电控式动力转向系统（）和电控式动力转向系统（EPS） 4.3 汽车电控动力转向系统汽车电控动力转向系统4.3.1动力转向系统动力转向系统1.液压式动力转向系统的组液压式动力转向系统的组成成 为使汽车操纵轻便及为

7、使汽车操纵轻便及行驶安全，目前轿车、载行驶安全，目前轿车、载重汽车、客车大多采用液重汽车、客车大多采用液压转向助力器，构成液压压转向助力器，构成液压式动力转向系统式动力转向系统（Hydraulic power steering system，略作，略作HPS）。）。 液压式动力转向系统结构示意图液压式动力转向系统结构示意图 4.3.2电控动力转向系统电控动力转向系统1.电控动力转向系统的组成电控动力转向系统的组成 电子控制动力转向电子控制动力转向（Electronic Control Power Steering，EPS）系）系统在低速行驶时可使统在低速行驶时可使转向轻便、灵活；当转向轻便、灵

8、活；当汽车在中高速区域转汽车在中高速区域转向时，又能保证提供向时，又能保证提供最优的动力放大倍率最优的动力放大倍率和稳定的转向手感，和稳定的转向手感，从而提高了高速行驶从而提高了高速行驶的操纵稳定性。的操纵稳定性。图图6-5 电控动力转向系统电控动力转向系统2.电控动力转向系统的分类电控动力转向系统的分类 根据动力源的不同，电子控制动力转向系统可分为液压根据动力源的不同，电子控制动力转向系统可分为液压式电子控制动力转向系统（液压式式电子控制动力转向系统（液压式EPS）和电动式电子控制）和电动式电子控制动力转向系统（电动式动力转向系统（电动式EPS）。）。 液压式液压式EPS在传统的液压动力转向

9、系统的基础上增设了在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和控制液体流量的电磁阀、车速传感器和ECU等，等，ECU根据检根据检测到的车速信号，控制电磁阀，使转向动力放大倍率实现连测到的车速信号，控制电磁阀，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足汽车在中、低速时的转向助力要求。续可调，从而满足汽车在中、低速时的转向助力要求。 电动式电动式EPS是利用直流电动机作为动力源，是利用直流电动机作为动力源，ECU根据转根据转向参数和车速等信号，控制电动机转矩的大小和方向。向参数和车速等信号，控制电动机转矩的大小和方向。 电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增加转矩电动

10、机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增加转矩后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。转向作用力。3.电控动力转向系统的特点电控动力转向系统的特点 为满足现代汽车对转向系统的要求，电控动力转向系统为满足现代汽车对转向系统的要求，电控动力转向系统具有以下特点。具有以下特点。良好的随动性：即方向盘与转向轮之间具有准确的良好的随动性：即方向盘与转向轮之间具有准确的 对对应关系，同时能保证转向轮可维持在任意转向角位置。应关系，同时能保证转向轮可维持在任意转向角位置。有高度的转向灵敏度：即转向轮对方向盘具有灵敏的响应。有高度的转向

11、灵敏度：即转向轮对方向盘具有灵敏的响应。良好的稳定性：即具有很好的直线行驶稳定性和转向自动良好的稳定性：即具有很好的直线行驶稳定性和转向自动回正能力。回正能力。助力效果能随车速变化和转向阻力的变化作相应的调整：助力效果能随车速变化和转向阻力的变化作相应的调整：低速时，有较大的助力效果，以克服路面的转向阻力；中、低速时，有较大的助力效果，以克服路面的转向阻力；中、高速时，要有适当的路感，以避免因转向过轻（方向盘高速时，要有适当的路感，以避免因转向过轻（方向盘“发发飘飘”）而发生事故。）而发生事故。4.4 电动式电控动力转向系统电动式电控动力转向系统4.4.1电动式电控动力转向系统概述电动式电控动

12、力转向系统概述1.电动式电动式EPS的组成的组成 图图6-10 电动式电动式EPS的组成的组成1-方向盘；方向盘；2-输入轴（转向轴）；输入轴（转向轴）；3-ECU；4-电动机；电动机；5-电磁离合器；电磁离合器；6-转向齿条；转向齿条；7-横拉杆；横拉杆；8-转向车轮；转向车轮；9-输出轴；输出轴；10-扭力杆；扭力杆；11-转矩传感器；转矩传感器；12-转向齿轮转向齿轮4.5 电控四轮转向系统电控四轮转向系统4.5.1电控四轮转向系统概述电控四轮转向系统概述 目前，绝大多数汽车都是以两个前轮作为转向车轮，这目前，绝大多数汽车都是以两个前轮作为转向车轮，这样的转向系统称为两轮转向系统（样的转

13、向系统称为两轮转向系统（Two-wheel steering，略，略作作2WS）。）。 为了使汽车具有更好的弯道通过性和操纵稳定性，一些为了使汽车具有更好的弯道通过性和操纵稳定性，一些汽车在后桥上也安装了转向系统，前后左右四个车轮均为转汽车在后桥上也安装了转向系统，前后左右四个车轮均为转向车轮，这样的转向系统称为四轮转向系统（向车轮，这样的转向系统称为四轮转向系统（Four-wheel steering 或或all-wheel steering，略作，略作4WS）。）。 汽车采用四轮转向（汽车采用四轮转向（4WS）系统的目的是：在汽车低速）系统的目的是：在汽车低速行驶时，依靠逆向转向（前、后车

14、轮的转角方向相反）获得行驶时，依靠逆向转向（前、后车轮的转角方向相反）获得较小的转向半径，改善汽车的操纵性；在汽车以中、高速行较小的转向半径，改善汽车的操纵性；在汽车以中、高速行驶时，依靠同向转向（前、后车轮的转角方向相同）减小汽驶时，依靠同向转向（前、后车轮的转角方向相同）减小汽车的横摆运动，使汽车可以高速变换行进路线，提高转向时车的横摆运动，使汽车可以高速变换行进路线，提高转向时的操纵稳定性。的操纵稳定性。4WS转向系统的一般布置形式转向系统的一般布置形式1-车速传感器；车速传感器；2-方向盘转角传感器；方向盘转角传感器；3-车轮转速传车轮转速传感器；感器；4-后轮转向执行机构；后轮转向执

15、行机构；5-后轮转角传感器后轮转角传感器（a）2WS车车 （b）4WS车车 低速转向时的行驶轨迹低速转向时的行驶轨迹 （a）2WS车车 （b）4WS车车 中、高速转向时的操纵性比较中、高速转向时的操纵性比较4.5.2转向角比例控制式转向角比例控制式4WS系统系统 所谓转向角比例控制，是指使后轮的偏转方向在低速区与前轮的偏所谓转向角比例控制，是指使后轮的偏转方向在低速区与前轮的偏转方向相反，在高速区与前轮的偏转方向相同，并同时根据方向盘转向角转方向相反，在高速区与前轮的偏转方向相同，并同时根据方向盘转向角度和车速情况控制后轮与前轮偏转角度比例。度和车速情况控制后轮与前轮偏转角度比例。转向角比例控

16、制式四轮转向系统的构成转向角比例控制式四轮转向系统的构成 偏置轴与转向枢轴的工作原理偏置轴与转向枢轴的工作原理 2.系统的主要控制功能系统的主要控制功能1）转向控制方式的选择）转向控制方式的选择 当通过当通过2WS选择开关选择选择开关选择2WS方式时，方式时，ECU控制控制4WS转换器使后轮在任何车速下的转向角为零，这是为习惯于前转换器使后轮在任何车速下的转向角为零，这是为习惯于前轮转向的驾驶人设置的；在轮转向的驾驶人设置的；在4WS方式下，驾驶员还可根据驾方式下，驾驶员还可根据驾驶习惯和行驶情况通过驶习惯和行驶情况通过4WS转换开关进行转换开关进行NORM 工况与工况与SPORT工况的变换，

17、对后轮转向角比例控制特性进行选择。工况的变换，对后轮转向角比例控制特性进行选择。2）转向角比例控制）转向角比例控制 当选定当选定4WS方式时，方式时，ECU根据车速信号和转向角比例传根据车速信号和转向角比例传感器信号，计算车速与转向角的实际数值，控制感器信号，计算车速与转向角的实际数值，控制4WS转换器转换器电动机调节后轮转向角控制比例。电动机调节后轮转向角控制比例。3）安全保障功能）安全保障功能 当转向控制系统发生故障时，当转向控制系统发生故障时，4WS故障警告灯将点亮，故障警告灯将点亮，并在并在ECU中记忆故障部位，同时，后备系统实施以下控制。中记忆故障部位，同时，后备系统实施以下控制。当

18、当4WS转换器主电动机发生故障时，转换器主电动机发生故障时，ECU驱动辅助电动机驱动辅助电动机工作，使后轮以工作，使后轮以NORM模式与前轮作同向转向运动，并根据模式与前轮作同向转向运动，并根据车速进行转向角比例控制。车速进行转向角比例控制。当车速传感器发生故障时，当车速传感器发生故障时，ECU取取SP1和和SP2两个车速传两个车速传感器中输出车速信号高的为依据，控制感器中输出车速信号高的为依据，控制4WS转换器主电动机转换器主电动机仅进行同向转向的转向角比例控制。仅进行同向转向的转向角比例控制。当转向角比例传感器发生故障时，当转向角比例传感器发生故障时，ECU驱动驱动4WS转换器辅转换器辅助

19、电动机使后轮处于与前轮同向转向最大值，并终止转向角助电动机使后轮处于与前轮同向转向最大值，并终止转向角比例控制。如果辅助电动机发生故障，则通过驱动主电动机比例控制。如果辅助电动机发生故障，则通过驱动主电动机完成这一控制。完成这一控制。当当ECU出现异常时，出现异常时，4WS辅助电动机驱动后轮至与前轮同辅助电动机驱动后轮至与前轮同向转向最大值位置，以避免后轮处于反向运动状态，并终止向转向最大值位置，以避免后轮处于反向运动状态，并终止转向角比例控制。当后轮处于与前轮同向转向状态时，后轮转向角比例控制。当后轮处于与前轮同向转向状态时，后轮的最大转向角很小，且有利于确保高速转向时的方向稳定性。的最大转

20、向角很小，且有利于确保高速转向时的方向稳定性。4.5.3横摆角速度比例控制式横摆角速度比例控制式4WS系统系统 横摆角速度比例控制是一种能根据检测出的车身横摆角横摆角速度比例控制是一种能根据检测出的车身横摆角速度来控制后轮转向量的控制方法。速度来控制后轮转向量的控制方法。 它与转向角比例控制相比，具有两方面优点：一是它可它与转向角比例控制相比，具有两方面优点：一是它可以使汽车的车身方向从转向初期开始就与其行进方向保持高以使汽车的车身方向从转向初期开始就与其行进方向保持高度一致；二是它可以通过检测车身横摆角速度感知车身的自度一致；二是它可以通过检测车身横摆角速度感知车身的自转运动。转运动。 因此

21、，即使有外力（如横向风等）引起车身自转，也能因此，即使有外力（如横向风等）引起车身自转，也能马上感知到，并可迅速通过对后轮的转向控制来抑制自转运马上感知到，并可迅速通过对后轮的转向控制来抑制自转运动。动。1.系统组成系统组成横摆角速度比例控制式横摆角速度比例控制式4WS系统的组成如系统的组成如6-25所示。所示。1）前轮转向机构）前轮转向机构图图6-26 前轮转向机构前轮转向机构1-方向盘；方向盘；2-齿轮齿条副；齿轮齿条副；3-液压油缸；液压油缸；4-齿条端部；齿条端部；5-控制齿条；控制齿条；6-前带轮；前带轮；7-转角传动拉索；转角传动拉索；8-弹簧；弹簧；9-带轮传动组件带轮传动组件2

22、）后轮转向机构）后轮转向机构 图图6-27 后轮转向机构后轮转向机构1-后带轮；后带轮；2-凸轮推杆；凸轮推杆；3-衬套；衬套；4-滑阀；滑阀；5-主动齿轮；主动齿轮；6-脉动电动机；脉动电动机；7-从动齿从动齿轮；轮；8-阀控制杆；阀控制杆；9-液压缸右室；液压缸右室；l0、12-功率活塞；功率活塞；11-液压缸轴；液压缸轴；13-液压缸左液压缸左室；室；14-弹簧；弹簧；15-阀套筒；阀套筒；16-控制凸轮控制凸轮2.控制原理控制原理1）后轮转角控制）后轮转角控制 方向盘转角与后轮转角的关系如图方向盘转角与后轮转角的关系如图6-28所示。图所示。图6-28中中的后轮转角特性是由机械转向与电

23、动转向特性合成后得到的。的后轮转角特性是由机械转向与电动转向特性合成后得到的。图图6-28 方向盘转角与后轮转角之间的关系方向盘转角与后轮转角之间的关系大转角控制（机械式转向）。大转角控制（机械式转向）。 图图6-29 大转角控制原理大转角控制原理1-前带轮；前带轮；2-滑阀；滑阀；3-支点支点A；4-阀控制杆；阀控制杆；5-液压缸轴；液压缸轴；6-功率活塞；功率活塞；7-阀套筒；阀套筒；8-控制凸轮控制凸轮小转角控制（电控转向）。小转角控制（电控转向）。 （a）阀控制杆的运动）阀控制杆的运动 （b）整体的运动）整体的运动 图图6-30 小转角控制原理小转角控制原理 1-阀套筒；阀套筒；2-滑

24、阀；滑阀；3-支点支点A；4-从动齿轮；从动齿轮；5-阀控制杆阀控制杆 二、汽车的制动控制二、汽车的制动控制 汽车的制动分为行车制动、驻车制动和应急制动。汽车的制动分为行车制动、驻车制动和应急制动。本节主要介绍现代汽车的行车制动控制。本节主要介绍现代汽车的行车制动控制。1.汽车的制动性能及其评价指标汽车的制动性能及其评价指标汽车的制动性能是指汽车以一定速度行驶时，能在汽车的制动性能是指汽车以一定速度行驶时，能在规定的距离内停车并维持稳定的行驶方向，以及在规定的距离内停车并维持稳定的行驶方向，以及在长下坡过程中能持续维持一定车速和驻留原地的能长下坡过程中能持续维持一定车速和驻留原地的能力。制动性

25、能是汽车的重要使用性能和安全性能，力。制动性能是汽车的重要使用性能和安全性能，以下从三个方面对其进行评价。以下从三个方面对其进行评价。（1）制动效能，及以一定初速度制动时获得的制动距离）制动效能，及以一定初速度制动时获得的制动距离或制动减速度。或制动减速度。（2）制动效能的恒定性，即抗衰退性，包括长时间制动）制动效能的恒定性，即抗衰退性，包括长时间制动抗热衰退性和涉水后抗水衰退性。抗热衰退性和涉水后抗水衰退性。（3）制动时汽车的方向稳定性，即抗跑偏、抗侧滑和保）制动时汽车的方向稳定性，即抗跑偏、抗侧滑和保持转向能力的稳定性。持转向能力的稳定性。一般通过改进制动系结构、选取恰当的摩擦材料，可提一

26、般通过改进制动系结构、选取恰当的摩擦材料，可提高制动效能及其恒定性，制动方向稳定主要通过前后轴高制动效能及其恒定性，制动方向稳定主要通过前后轴制动力的变分配来改善。制动力的变分配来改善。2、汽车的制动原理、汽车的制动原理3、汽车制动系统的组成及分类、汽车制动系统的组成及分类4 汽车防抱死制动系统汽车防抱死制动系统 在车辆制动时如果车轮抱死滑移，则车轮与路面间的侧向在车辆制动时如果车轮抱死滑移，则车轮与路面间的侧向附着能力将完全丧失。防抱死制动系统（附着能力将完全丧失。防抱死制动系统（Anti-1ock Braking System，ABS）的设计目的，就是在汽车制动过程中，不论）的设计目的，就

27、是在汽车制动过程中，不论道路情况如何，始终将车轮滑移率控制在道路情况如何，始终将车轮滑移率控制在20左右，从而保左右，从而保证车辆能获得最佳的制动性能和转向操纵性能。证车辆能获得最佳的制动性能和转向操纵性能。4.1防抱死制动系统的功能和分类防抱死制动系统的功能和分类（1）汽车制动时的车轮运动分析）汽车制动时的车轮运动分析 汽车在制动过程中，当制动器制动力大于轮胎汽车在制动过程中，当制动器制动力大于轮胎-道路附着道路附着力时，车轮就会抱死滑移。只有汽车具有足够的制动器制动力时，车轮就会抱死滑移。只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供较大的附着力时，汽车才能获得良好力，同时地面又能提供较

28、大的附着力时，汽车才能获得良好的制动效果。的制动效果。 轮胎滑移的程度用滑移率轮胎滑移的程度用滑移率S来表示。车轮滑移率是指实际来表示。车轮滑移率是指实际车速车速v与车轮速度与车轮速度vw之差同实际车速之差同实际车速v的比值，其表达式为的比值，其表达式为S = %1001%1001%100ww vrvvvvv 式中，式中，S为车轮滑移率；为车轮滑移率；v为车速为车速(车轮中心纵向速度，车轮中心纵向速度，m/s)；vw为车为车轮速度轮速度(车轮瞬时圆周速度，车轮瞬时圆周速度，vw = rw，m/s)；r为车轮半径为车轮半径(m)；w为车轮为车轮转动角速度转动角速度(rad/s)。当当v = vw

29、时，滑移率时，滑移率S = 0，车轮自由滚动；，车轮自由滚动；当当vw = 0时，滑移率时，滑移率S = 100%，车轮完全抱死滑移；，车轮完全抱死滑移；当当v vw时，滑移率时，滑移率0 S 100%，车轮既滚动又滑移。，车轮既滚动又滑移。滑移率越大，车轮滑移程度越大。滑移率越大，车轮滑移程度越大。图图4-1 附着系数与滑移率的关系附着系数与滑移率的关系(虚线与实线标注的上下顺序一一对应虚线与实线标注的上下顺序一一对应) B纵向附着系数；纵向附着系数；S横向附着系数；横向附着系数； S滑移率滑移率 横向附着系数是研究汽车行驶稳定性的重要指标之一。横向附着系数是研究汽车行驶稳定性的重要指标之一

30、。横向附着系数越大，汽车制动时的方向稳定性和保持转向控横向附着系数越大，汽车制动时的方向稳定性和保持转向控制的能力越强。制的能力越强。 当滑移率为零时，横向附着系数最大；随着滑移率的增当滑移率为零时，横向附着系数最大；随着滑移率的增加，横向附着系数逐渐减小。当车轮抱死时，横向附着系数加，横向附着系数逐渐减小。当车轮抱死时，横向附着系数接近于零，汽车将失去方向稳定性和转向控制能力，其危害接近于零，汽车将失去方向稳定性和转向控制能力，其危害极大。极大。 如果前轮抱死，虽然汽车如果前轮抱死，虽然汽车能沿直线向前行驶，但是失去能沿直线向前行驶，但是失去转向控制能力。由于前轮维持转向控制能力。由于前轮维

31、持转弯运动能力的横向附着力丧转弯运动能力的横向附着力丧失，因此，汽车仍将按原行驶失，因此，汽车仍将按原行驶方向滑行，可能冲入其他车道方向滑行，可能冲入其他车道与车辆相撞或冲出路面与障碍与车辆相撞或冲出路面与障碍物相撞而发生恶性交通事故。物相撞而发生恶性交通事故。 （a）前轮防滑控制）前轮防滑控制 （b）后轮防滑控制）后轮防滑控制有无有无ABS的比较（蓝车无的比较（蓝车无ABS，灰车有，灰车有ABS） 如果后轮抱死，汽车的制动稳定性就会变差，抵抗横向如果后轮抱死，汽车的制动稳定性就会变差，抵抗横向外力的能力很弱，后轮稍有外力外力的能力很弱，后轮稍有外力(如侧向风力或地面障碍物阻如侧向风力或地面障

32、碍物阻力力)作用就会发生侧滑作用就会发生侧滑(甩尾甩尾)，甚至出现调头，甚至出现调头(即突然出现即突然出现180转弯转弯)等危险现象，如图等危险现象，如图4-3（b）所示。）所示。 （a）前轮防滑控制）前轮防滑控制 （b）后轮防滑控制）后轮防滑控制 有无有无ABS的比较（蓝车无的比较（蓝车无ABS，灰车有，灰车有ABS） 综上所述，为了获得最佳制动效能和制动时的方向稳定综上所述，为了获得最佳制动效能和制动时的方向稳定性，应将车轮滑移率控制在最佳滑移率范围（性，应将车轮滑移率控制在最佳滑移率范围（20%左右）内。左右）内。因此，通过采用因此，通过采用ABS，使汽车在制动过程中自动调节车轮的，使汽

33、车在制动过程中自动调节车轮的制动力，防止车轮抱死滑移，从而缩短制动距离，提高方向制动力，防止车轮抱死滑移，从而缩短制动距离，提高方向稳定性，增强转向控制能力，减少交通事故的发生。稳定性，增强转向控制能力，减少交通事故的发生。4.2防抱死制动系统的作用防抱死制动系统的作用 防抱死制动系统能防止汽车在常规制动过程中由于车轮防抱死制动系统能防止汽车在常规制动过程中由于车轮完全抱死而出现的后轴侧滑、前轮丧失转向能力等现象，从完全抱死而出现的后轴侧滑、前轮丧失转向能力等现象，从而充分发挥轮胎与路面间的潜在附着力，最大限度地改善汽而充分发挥轮胎与路面间的潜在附着力，最大限度地改善汽车的制动性能，以提高汽车

34、在制动过程中的方向稳定性和转车的制动性能，以提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，从而满足行车安全的需要。向操纵能力，从而满足行车安全的需要。ABS的作用的作用 目前欧、美、日、韩等国家和地区的汽车使用最多的目前欧、美、日、韩等国家和地区的汽车使用最多的ABS的品牌有德国的博世（的品牌有德国的博世（Bosch）、德国戴维斯公司的坦孚）、德国戴维斯公司的坦孚（TEVES），另外还有美国德尔科公司（），另外还有美国德尔科公司（Delco）、美国本）、美国本迪克斯公司（迪克斯公司（BENDIX）等。）等。4.3ABS的控制方式分类的控制方式分类1）四通道控制方式）四通道控制方式 为了对四个

35、车轮的制动压力进行独立控制，在每个车轮为了对四个车轮的制动压力进行独立控制，在每个车轮上各安装一个转速传感器，并在通往各制动轮缸的制动管路上各安装一个转速传感器，并在通往各制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置（通道）。中各设置一个制动压力调节分装置（通道）。 对应于双制动管路的对应于双制动管路的H型（前后）或型（前后）或X型（对角）两种布型（对角）两种布置形式，四通道置形式，四通道ABS也有两种布置形式，如图也有两种布置形式，如图4-5所示。使所示。使用四通道控制方式的常见车型有：奥迪（前轮驱动）、红旗用四通道控制方式的常见车型有：奥迪（前轮驱动）、红旗轿车、广州本田（轿车、广州本

36、田（X型）。型）。（a）前后布置）前后布置 （b）对角线布置）对角线布置图图4-5 四通道控制方式四通道控制方式2）三通道控制方式）三通道控制方式 四轮四轮ABS大多为三通大多为三通道系统，而三通道系统都道系统，而三通道系统都是对两前轮的制动压力进是对两前轮的制动压力进行单独控制，对两后轮的行单独控制，对两后轮的制动压力按低选原则一同制动压力按低选原则一同控制。使用三通道控制方控制。使用三通道控制方式的常见车型有：桑塔纳式的常见车型有：桑塔纳2000GSi、北京切诺基等。、北京切诺基等。图图4-6 三通道控制方式三通道控制方式（a）四传感器对角线布置）四传感器对角线布置 （b）四传感器前后布置

37、）四传感器前后布置（c）三传感器前后布置）三传感器前后布置3）双通道控制方式）双通道控制方式（a）前后布置）前后布置 （b）对角线布置）对角线布置图图4-7 双通道控制方式双通道控制方式 由于双通道由于双通道ABS难以在方向稳定性、转向操纵能力和制难以在方向稳定性、转向操纵能力和制动距离等方面得到兼顾，所以目前很少被采用。动距离等方面得到兼顾，所以目前很少被采用。 4）单通道控制方式）单通道控制方式 单通道单通道ABS一般对两后轮一般对两后轮按低选原则一同控制，其主要按低选原则一同控制，其主要作用是提高汽车制动时的方向作用是提高汽车制动时的方向稳定性。单通道稳定性。单通道ABS具有结构具有结构

38、简单、成本低的优点，因此在简单、成本低的优点，因此在轻型货车上得到广泛应用。轻型货车上得到广泛应用。单通道控制方式单通道控制方式 4.4防抱死制动系统的组成防抱死制动系统的组成图图4-9 典型的汽车典型的汽车ABS系统组成系统组成1-前轮转速传感器；前轮转速传感器；2-制动压力调节器；制动压力调节器；3-ABS电控单元；电控单元；4-ABS警告灯；警告灯；5-后轮转速传感器；后轮转速传感器；6-制动灯开关；制动灯开关；7-制动主缸；制动主缸；8-比例分配阀；比例分配阀；9-制动轮缸；制动轮缸；10-蓄电池；蓄电池；11-点火开关点火开关5 汽车牵引力控制系统汽车牵引力控制系统5.1牵引力控制系

39、统概述牵引力控制系统概述1.汽车牵引力控制系统的作用汽车牵引力控制系统的作用 汽车牵引力控制系统（汽车牵引力控制系统（Traction control System，TRC。也可略作也可略作TCS）是继防抱死制动系统之后应用于车轮防滑的）是继防抱死制动系统之后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的驱动轮滑转。故有些汽车公司也将该技术称为路面行驶时的驱动轮滑转。故有些汽车公司也将该技术称为驱动防滑系统驱动防滑系统(Acceleration Slip Regulation, ASR)。 当车轮转动而车身不

40、动或是汽车的速度低于转动车轮的当车轮转动而车身不动或是汽车的速度低于转动车轮的轮缘速度时，轮胎与地面之间就有相对的滑动，这种滑动称轮缘速度时，轮胎与地面之间就有相对的滑动，这种滑动称为为“滑转滑转”。 汽车防滑控制系统可以在车轮出现滑转时，通过对滑转汽车防滑控制系统可以在车轮出现滑转时，通过对滑转车轮施以制动力或控制发动机的动力输出来抑制车轮的滑转，车轮施以制动力或控制发动机的动力输出来抑制车轮的滑转，以避免汽车牵引力和行驶稳定性下降。以避免汽车牵引力和行驶稳定性下降。车辆在低附着系数路面（冰雪、车辆在低附着系数路面（冰雪、湿滑、泥泞路面）上加速起步湿滑、泥泞路面）上加速起步时，装备时，装备T

41、RC的汽车可以很好的汽车可以很好地沿着既定车道行驶，而未装地沿着既定车道行驶，而未装备备TRC的汽车则很容易出现甩的汽车则很容易出现甩尾、侧滑等现象。尾、侧滑等现象。 图图4-31 TRC的作用的作用2.TRC与与ABS的比较的比较 ABS和和TRC都是用来控制车轮相对地面的滑动，以提高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。但车轮与地面之间的附着力。但ABS控制的是汽车制动时车轮控制的是汽车制动时车轮的的“滑移滑移”，主要用来提高汽车的制动效能和制动时的方向，主要用来提高汽车的制动效能和制动时的方向稳定性；而稳定性；而TRC是控制汽车行驶时的驱动车轮是控制汽车行驶时的驱

42、动车轮“滑转滑转”，用，用于提高汽车起步、加速及在滑溜路面行驶时的牵引力和确保于提高汽车起步、加速及在滑溜路面行驶时的牵引力和确保行驶稳定性。行驶稳定性。 一般在车速很低（小于一般在车速很低（小于8 kmh）时）时ABS不起作用，而不起作用，而TRC一般在车速很高（大于一般在车速很高（大于80 kmh）时不起作用。）时不起作用。3.TRC系统的控制方式系统的控制方式1）发动机输出转矩控制）发动机输出转矩控制 通常采用三种控制方法进行发动机转矩控制：一是节气门开度调通常采用三种控制方法进行发动机转矩控制：一是节气门开度调节，即在发动机原节气门的基础上，串联一个副节气门，或者直接安装节，即在发动机

43、原节气门的基础上，串联一个副节气门，或者直接安装电子节气门，由电子节气门，由ASR系统或发动机控制系统控制其开度；二是减少或切系统或发动机控制系统控制其开度；二是减少或切断喷油量；三是减小点火提前角。断喷油量；三是减小点火提前角。图图4-32 发动机输出转矩控制发动机输出转矩控制2）对驱动轮进行制动控制）对驱动轮进行制动控制 通过对单边滑转的驱动车轮施加适当的制动力，使两侧通过对单边滑转的驱动车轮施加适当的制动力，使两侧驱动轮同步转动并限制其滑转率。驱动轮同步转动并限制其滑转率。3）差速器锁止控制）差速器锁止控制 对差速器进行锁止时，可以使左右驱动轮的输入转矩对差速器进行锁止时，可以使左右驱动

44、轮的输入转矩不同，差速器锁止控制就是基于这一原理，根据路面情况和不同，差速器锁止控制就是基于这一原理，根据路面情况和锁止比把滑移率控制在某一范围内。锁止比把滑移率控制在某一范围内。图图4-33 差速器锁止控制差速器锁止控制4.TRC的工作原理的工作原理图图4-34 雷克萨斯雷克萨斯LS400TRC的工作原理的工作原理5 牵引力控制系统的结构组成牵引力控制系统的结构组成1.TRC部件的组成部件的组成图图4-35 TRC部件配置图部件配置图6 TRC执行器的工作过程执行器的工作过程 LS400 TRC液压控制系统如图液压控制系统如图4-45所示。所示。TRC液压液压控制系统中蓄压器切断电磁阀的作用

45、是在控制系统中蓄压器切断电磁阀的作用是在TRC系统工作时，系统工作时，将来自蓄压器的液压传送至盘式制动分泵；总泵切断电磁将来自蓄压器的液压传送至盘式制动分泵；总泵切断电磁阀当蓄压器中的液压被传送至盘式制动分泵时，阻止制动阀当蓄压器中的液压被传送至盘式制动分泵时，阻止制动液流回到总泵；储液室切断电磁阀在液流回到总泵；储液室切断电磁阀在TRC系统工作时，使系统工作时，使制动液从盘式制动分泵流回至总泵储液室。制动液从盘式制动分泵流回至总泵储液室。 6 电子制动力分配与辅助制动系统电子制动力分配与辅助制动系统6.1电子制动力分配系统电子制动力分配系统电子制动力分配系统（电子制动力分配系统（Electr

46、ic Brake-force Distribution，EBD）能够根据车辆载荷（空载、满载）、道路附着条件和）能够根据车辆载荷（空载、满载）、道路附着条件和制动强度等因素的变化情况，自动调节前、后轴的制动力分制动强度等因素的变化情况，自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能（在一定程度上可以缩短制动距离），配比例，提高制动效能（在一定程度上可以缩短制动距离），并配合并配合ABS提高制动稳定性。提高制动稳定性。图图4-53 EBD对前对前/后车后车轮制动力的动态调节轮制动力的动态调节图图4-54 EBD对前对前/后后/左左/右四个车轮制动力的动态调节右四个车轮制动力的动态调节 EBD实际

47、上是实际上是ABS的辅助功能，它可以提高的辅助功能，它可以提高ABS的功效，的功效，所以在安全指标上，汽车的性能又多了所以在安全指标上，汽车的性能又多了“ABSEBD”。由。由图图4-55可以直观地看出可以直观地看出“ABSEBD”的功效。的功效。 在德国车系（如在德国车系（如AUDI）中，习惯以德文）中，习惯以德文Electronische Bremsenkraft Verteiler来表述电子制动力分配系统，并略作来表述电子制动力分配系统，并略作EBV。因此，在汽车技术资料中，经常会出现。因此，在汽车技术资料中，经常会出现EBD和和EBV，其实两者并无差别。其实两者并无差别。 图图4-55

48、 “ABSEBD”的功效的功效6.2辅助制动系统辅助制动系统辅助制动系统（辅助制动系统（Brake Assistant System，BAS或或BA），），也称电控辅助制动系统（也称电控辅助制动系统（Electronic Brake Assist，EBA）。）。辅助制动系统是针对在紧辅助制动系统是针对在紧急情况下，驾驶员踩制动急情况下，驾驶员踩制动踏板时缺乏果断或踏板力踏板时缺乏果断或踏板力不足而设计的。不足而设计的。BAS可以可以从驾驶员踩制动踏板的速从驾驶员踩制动踏板的速度中检测到行车状况，当度中检测到行车状况，当驾驶员在紧急情况下迅速驾驶员在紧急情况下迅速踩下制动踏板，但踏板力踩下制动踏

49、板，但踏板力又不足时，又不足时，BAS便会在不便会在不到到1s的时间内把制动力增的时间内把制动力增至最大，缩短紧急情况下至最大，缩短紧急情况下的制动距离，以策安全。的制动距离，以策安全。图图4-56 BAS的功用示意图的功用示意图7 汽车电子稳定程序汽车电子稳定程序7.1汽车电子稳定程序的作用汽车电子稳定程序的作用 电子稳定程序（电子稳定程序（Electronic Stability Program，ESP）集成了集成了ABS、TRC等系统的功能，在各种情况下都能提高汽等系统的功能，在各种情况下都能提高汽车行驶的稳定性，属于汽车主动安全系统。车行驶的稳定性，属于汽车主动安全系统。车型不同，车型

50、不同，ESP技术的缩写形式也有所不同。沃尔沃称其为技术的缩写形式也有所不同。沃尔沃称其为动态稳定牵引控制（动态稳定牵引控制（Dynamic Stability Tracing Control，DSTC）系统）系统; 宝马称其为动态稳定控制（宝马称其为动态稳定控制（Dynamic Stability Control，DSC）系统，丰田称其为车辆稳定控制（）系统，丰田称其为车辆稳定控制（Vehicle Stability Control，VSC）系统，三菱称其为主动稳定控制）系统，三菱称其为主动稳定控制 (Active Stability Control，ASC)系统，但其工作原理和作用基本相系统

51、，但其工作原理和作用基本相同。同。7.2 ESP系统的工作原理系统的工作原理 汽车安全性方面最重要的就是避免发生事故，也就是所汽车安全性方面最重要的就是避免发生事故，也就是所谓的主动安全。汽车规避事故的功能是汽车重要而又基本的谓的主动安全。汽车规避事故的功能是汽车重要而又基本的性能，它可帮助避免或自动避免事故的发生。性能，它可帮助避免或自动避免事故的发生。ESP系统的作系统的作用主要是在汽车将要出现失控时，主动地参与避免事故发生用主要是在汽车将要出现失控时，主动地参与避免事故发生的控制过程，有效地增加汽车稳定性。的控制过程，有效地增加汽车稳定性。（a） 不带不带ESP （b） 带带ESP图图4-58 不足转向不足转向（a）不带）不带ESP （b）带）带ESP图图4-59 过度转向过度转向图图4-60 ESP系统在高速紧急避让过程中的表现系统在高速紧急避让过程中的表现7.3 ESP系统的组成系统的组成图图4-61 ESP系统的组成系统的组成