汽车驱动防滑装置(Auti-Slip- Regul-ion),简称ASR(或TCS),是国际上80年代末发展起来 的新型的汽车安全技术。它通过调节作用于驱动车轮的驱动力矩和制动力矩,充分利用轮胎与路面 的附着条件,防止驱动车轮发生驱动滑转的控制系统,它是ABS装置的逻辑延伸。 由于汽车安装了ASR驱动防滑系统,可以在任何路面上能够充分利用轮胎与路面的附着力,防 止驱动轮滑转。所以对提高汽车的牵引性能、行驶方向稳定性和转向操纵能力以及燃料经济性,减 少事故的发生都具有重要意义。同时汽车装上ABS/ASR系统后,还能在很大程度上减轻驾驶员负 担。下面简要介绍汽车防滑控制系统的作用和分类。 7.2.1汽车防滑控制系统的作用 汽车在行驶过程中,经常要用制动的方式来降低车速,或在很短的距离内停车,可是过度的制 动会使车轮抱死。如果前轮先抱死,汽车将失去转向能力:如果后轮先抱死,汽车有可能出现侧滑 甚至调头的危险。为了防止制动时车轮被抱死后汽车在路面上进行纯粹地滑移,提高汽车在制动过 程中的转向操纵能力和方向稳定性,缩短制动距离,这种汽车防滑控制系统称为制动防抱死系统。 汽车在较低附着系数的路面上起步时,会发生车轮因打滑而空转的现象;行驶在低附着系数路 面上的汽车突然加速时,车轮也会出现滑转而车速不能随之提高的现象,这两种情况都有可能引起 侧滑,且降低了发动机扭矩的利用率。为了保证汽车能尽快起步、加速和行驶方向的稳定,用ECU 自动控制发动机输出扭矩的大小和对驱动车轮适当制动,这种汽车防滑控制系统被称为驱动防滑系 统,也称为牵引控制系统 汽车防滑控制系统只是汽车上的一种安全附属装置,当其出现故障时,汽车的常规制动系统等 照常可以发挥作用 7.2.2制动防抱死系统的优点 图7.11是装有制动防抱死系统的汽车与没有装制动防抱死系统的汽车在转弯制动时的情况。 R100m-2
- 11 - 汽车驱动防滑装置(Auti—Slip—Regul~ion)，简称 ASR(或 TCS)，是国际上 80 年代末发展起来 的新型的汽车安全技术。它通过调节作用于驱动车轮的驱动力矩和制动力矩，充分利用轮胎与路面 的附着条件，防止驱动车轮发生驱动滑转的控制系统，它是 ABS 装置的逻辑延伸。 由于汽车安装了 ASR 驱动防滑系统，可以在任何路面上能够充分利用轮胎与路面的附着力，防 止驱动轮滑转。所以对提高汽车的牵引性能、行驶方向稳定性和转向操纵能力以及燃料经济性，减 少事故的发生都具有重要意义。同时汽车装上 ABS／ASR 系统后，还能在很大程度上减轻驾驶员负 担。下面简要介绍汽车防滑控制系统的作用和分类。 7.2.1 汽车防滑控制系统的作用 汽车在行驶过程中，经常要用制动的方式来降低车速，或在很短的距离内停车，可是过度的制 动会使车轮抱死。如果前轮先抱死，汽车将失去转向能力；如果后轮先抱死，汽车有可能出现侧滑 甚至调头的危险。为了防止制动时车轮被抱死后汽车在路面上进行纯粹地滑移，提高汽车在制动过 程中的转向操纵能力和方向稳定性，缩短制动距离，这种汽车防滑控制系统称为制动防抱死系统。 汽车在较低附着系数的路面上起步时，会发生车轮因打滑而空转的现象；行驶在低附着系数路 面上的汽车突然加速时，车轮也会出现滑转而车速不能随之提高的现象，这两种情况都有可能引起 侧滑，且降低了发动机扭矩的利用率。为了保证汽车能尽快起步、加速和行驶方向的稳定，用 ECU 自动控制发动机输出扭矩的大小和对驱动车轮适当制动，这种汽车防滑控制系统被称为驱动防滑系 统，也称为牵引控制系统。 汽车防滑控制系统只是汽车上的一种安全附属装置，当其出现故障时，汽车的常规制动系统等 照常可以发挥作用。 7.2.2 制动防抱死系统的优点 图 7.11 是装有制动防抱死系统的汽车与没有装制动防抱死系统的汽车在转弯制动时的情况
图711汽车转弯制动时对比试验 A.有制动防抱死系统B没有装制动防抱死系统 结果表明,装有制动防抱死系统的汽车能准确地按弯道行驶;不装制动防抱死系统的汽车未能按弯 道行驶,且制动距离较长。装备了制动防抱死系统的汽车在干路面上制动时,制动距离缩短了3.9m, 在湿路面上缩短了7.3m。 由此可见,制动防抱死系统不但能缩短汽车的制动距离,而且能増加驾驶员在制动过程中控制 方向盘、绕开障碍物的功能,并能保证汽车制动时的方向稳定性,特别是在较滑的湿路面上行驶时, 优越性尤其明显 7.2.3汽车制动防抱死系统的型式 在制动防抱死系统中,能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。如果车轮的制动 压力可以进行单独调节,则称该车轮为独立控制;如果两个(或两个以上)车轮的制动压力是一同 进行调节的,则称该两车轮为一同控制。当两个车轮一同控制时,如果以保证附着力较大的车轮不 发生制动抱死或驱动滑转为原则进行制动压力调节,这两个车轮就是按高选原则一同控制:如果以 保证附着力较小的车轮不发生制动抱死或驱动滑转为原则进行制动压力调节,这两个车轮就是按低 选原则一同控制。 制动防抱死系统按通道数可分四通道、三通道、双通道和单通道系统。 1.四通道制动防抱死系统 对应于双制动管路,按前后和对角两种布置形式,四通道制动防抱死系统相应地也有两种结构 形式,如图7.12所示。在四通道系统中,为了对四个车轮进行独立控制,在每个车轮各设置一个转 速传感器,并在通往各制动轮的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置。 图7.12四通道制动防抱死系统 1.制动压力调节分装置2.转速传感器 四通道制动防抱死系统可以最大限度地利用每个车轮的最大附着力进行制动,而且每个车轮都 具有较高的抵抗外界横向力作用的能力。当汽车左右两侧车轮的附着力相近时,两侧车轮所产生的
- 12 - 图 7.11 汽车转弯制动时对比试验 A.有制动防抱死系统 B.没有装制动防抱死系统 结果表明，装有制动防抱死系统的汽车能准确地按弯道行驶；不装制动防抱死系统的汽车未能按弯 道行驶，且制动距离较长。装备了制动防抱死系统的汽车在干路面上制动时，制动距离缩短了 3.9m， 在湿路面上缩短了 7.3m。 由此可见，制动防抱死系统不但能缩短汽车的制动距离，而且能增加驾驶员在制动过程中控制 方向盘、绕开障碍物的功能，并能保证汽车制动时的方向稳定性，特别是在较滑的湿路面上行驶时， 优越性尤其明显。 7.2.3 汽车制动防抱死系统的型式 在制动防抱死系统中，能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。如果车轮的制动 压力可以进行单独调节，则称该车轮为独立控制；如果两个（或两个以上）车轮的制动压力是一同 进行调节的，则称该两车轮为一同控制。当两个车轮一同控制时，如果以保证附着力较大的车轮不 发生制动抱死或驱动滑转为原则进行制动压力调节，这两个车轮就是按高选原则一同控制；如果以 保证附着力较小的车轮不发生制动抱死或驱动滑转为原则进行制动压力调节，这两个车轮就是按低 选原则一同控制。 制动防抱死系统按通道数可分四通道、三通道、双通道和单通道系统。 1．四通道制动防抱死系统 对应于双制动管路，按前后和对角两种布置形式，四通道制动防抱死系统相应地也有两种结构 形式，如图 7.12 所示。在四通道系统中，为了对四个车轮进行独立控制，在每个车轮各设置一个转 速传感器，并在通往各制动轮的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置。 图 7.12 四通道制动防抱死系统 1.制动压力调节分装置 2.转速传感器 四通道制动防抱死系统可以最大限度地利用每个车轮的最大附着力进行制动，而且每个车轮都 具有较高的抵抗外界横向力作用的能力。当汽车左右两侧车轮的附着力相近时，两侧车轮所产生的
制动力几乎相等,而且接近于附着力的极限。因此,汽车不仅具有良好的方向稳定性和转向操纵能 力,而且能够获得最短的制动距离。但是,如果两侧车轮的附着力相差较大时(例如汽车行驶在附 着系数分离的路面或两侧车轮的垂直载荷相差较大时),制动过程中两侧车轮的制动力就相差较大 由此产生的横摆力矩会严重地影响汽车的方向稳定性,所以制动防抱死系统通常不对四个车轮进行 独立的制动压力调节。 2.三通道制动防抱死系统 三通道制动防抱死系统都是对两个前轮进行独立控制,对两个后轮按低选原则进行一同控制。 各种三通道制动防抱死系统如图7.13所示 c) 图7.13三通道制动防抱死系统 制动压力调节分装置2.转速传感器 汽车在紧急制动时会发生很大的轴荷转移,使前轮的附着力比后轮的大得多,特别是前轮驱动 的汽车,通常前轮的附着力约占汽车总附着力的70%~80%。对前轮进行独立控制,可使两前轮在 制动过程中始终保持较大的抵抗外界横向力作用的能力,使汽车保持良好的转向操纵能力,同时也 充分地利用了两前轮很大的附着力产生制动力,这将有助于缩短汽车的制动距离。对两后轮按低选 原则进行一同控制时,即使汽车两侧车轮附着力相差较大时,两后轮的制动力都将被限制在较小附 着力的水平,使两后轮的制动力始终保持平衡,保证汽车在各种条件下进行制动时都具有良好的方 向稳定性。当然,两后轮按低选原则一同控制时,可能会使附着力较大的后轮不能产生充分制动, 但由于后轮制动力在汽车总制动力中所占的比例本来就较小,所以由此造成的制动力损失并不显著。 尽管两前轮独立控制可能会导致两前轮制动力的不平衡,但由于两前轮制动力不平衡对汽车行驶方 向稳定性的影响较小.而且还可以通过转向操纵对由此造成的影响进行修正,因此,四轮制动防抱 死系统大都为三通道系统 在图7.13a所示按对角布置的双管路制动系统中,虽然在通往四个制动轮缸的制动管路中各设 置一制动压力调节分装置,但两个后制动轮缸的制动压力调节分装置却是由ECU按低选原则一同控 制的,因此,实际上仍然是三通道制动防抱死系统
- 13 - 制动力几乎相等，而且接近于附着力的极限。因此，汽车不仅具有良好的方向稳定性和转向操纵能 力，而且能够获得最短的制动距离。但是，如果两侧车轮的附着力相差较大时（例如汽车行驶在附 着系数分离的路面或两侧车轮的垂直载荷相差较大时），制动过程中两侧车轮的制动力就相差较大， 由此产生的横摆力矩会严重地影响汽车的方向稳定性，所以制动防抱死系统通常不对四个车轮进行 独立的制动压力调节。 2．三通道制动防抱死系统 三通道制动防抱死系统都是对两个前轮进行独立控制，对两个后轮按低选原则进行一同控制。 各种三通道制动防抱死系统如图 7.13 所示。 图 7.13 三通道制动防抱死系统 1.制动压力调节分装置 2.转速传感器 汽车在紧急制动时会发生很大的轴荷转移，使前轮的附着力比后轮的大得多，特别是前轮驱动 的汽车，通常前轮的附着力约占汽车总附着力的 70％～80％。对前轮进行独立控制，可使两前轮在 制动过程中始终保持较大的抵抗外界横向力作用的能力，使汽车保持良好的转向操纵能力，同时也 充分地利用了两前轮很大的附着力产生制动力，这将有助于缩短汽车的制动距离。对两后轮按低选 原则进行一同控制时，即使汽车两侧车轮附着力相差较大时，两后轮的制动力都将被限制在较小附 着力的水平，使两后轮的制动力始终保持平衡，保证汽车在各种条件下进行制动时都具有良好的方 向稳定性。当然，两后轮按低选原则一同控制时，可能会使附着力较大的后轮不能产生充分制动， 但由于后轮制动力在汽车总制动力中所占的比例本来就较小，所以由此造成的制动力损失并不显著。 尽管两前轮独立控制可能会导致两前轮制动力的不平衡，但由于两前轮制动力不平衡对汽车行驶方 向稳定性的影响较小．而且还可以通过转向操纵对由此造成的影响进行修正，因此，四轮制动防抱 死系统大都为三通道系统。 在图 7.13a 所示按对角布置的双管路制动系统中，虽然在通往四个制动轮缸的制动管路中各设 置一制动压力调节分装置，但两个后制动轮缸的制动压力调节分装置却是由 ECU 按低选原则一同控 制的，因此，实际上仍然是三通道制动防抱死系统
由于三通道制动防抱死系统对两后轮进行一同控制,对于后轮驱动的汽车就可以在传动系统中 (如主减速器或变速器中)只设置一个转速传感器(图7.13b),用来感测两后轮的平均转速。对于 按前后布置的双管路制动系统,则可以在通往两后制动轮缸的制动总管路中只设置一个制动压力调 节分装置(如图7.13c),对两后制动轮缸的制动压力一同进行调节 3.双通道制动防抱死系统 为了减少制动压力调节分装置的数量,降低系统的成本,双通道制动防抱死系统也被采用(如 本田4WALB)。各种可能的双通道制动防抱死系统如图7.14所示。 选/低选 图7.14双通道制动防抱死系统 1.制动压力调节分装置 转速传感器 7.14a所示双通道制动防抱死系统,在按前后布置双管路制动系统的前后制动总管路中各设 置一个制动压力调节分装置,分别对两前轮和两后轮进行一同控制,其中两前轮可以根据附着条件 进行高选和低选转换,两后轮则按低选原则一同控制。对于后轮驱动的汽车,则可以在两个前轮和 传动系统中各安置一个转速传感器。在两前轮的附着力相差较大时,两前轮按高选原则一同控制 而在两前轮的附着力相差不大时,两前轮则转入按低选原则一同控制 图7.14b所示双通道制动防抱死系统,是在按前后布置双管路制动系统的前后制动总管路中各 设置一个制动压力调节分装置,在每个车轮上各安置一个转速传感器。对两前轮按高选原则一同控 制,对两后轮按低选原则一同控制。 图7.14c所示双通道制动防抱死系统,也是在前后制动总管路中各设置一个制动压力调节分装 置,而在右前和左后车轮上各设置一个转速传感器,对两前轮以不使右前轮发生制动抱死为原则进 行一同控制,而对两后轮则以不使左后轮发生抱死为原则进行一同控制。 图7.14d所示双通道制动防抱死系统,是在按对角布置的两条制动总管路中各设置一个制动压 力调节分装置,只在两个前轮上各安置一个转速传感器。左前和右后制动轮缸的制动压力将以不使 左前轮发生制动抱死为原则进行一同控制,而右前和左后制动轮缸的制动压力将以不使右前轮被制 动抱死为原则进行一同控制。为防止后轮在前轮趋于抱死时发生制动抱死,通常在制动管路中都要 设置比例阀。 图7.4a、b、c所示三种双通道制动防抱死系统,在两侧车轮处于附着系数分离的路面上(其中
- 14 - 由于三通道制动防抱死系统对两后轮进行一同控制，对于后轮驱动的汽车就可以在传动系统中 （如主减速器或变速器中）只设置一个转速传感器（图 7.13b），用来感测两后轮的平均转速。对于 按前后布置的双管路制动系统，则可以在通往两后制动轮缸的制动总管路中只设置一个制动压力调 节分装置（如图 7.13c），对两后制动轮缸的制动压力一同进行调节。 3．双通道制动防抱死系统 为了减少制动压力调节分装置的数量，降低系统的成本，双通道制动防抱死系统也被采用（如 本田 4WALB）。各种可能的双通道制动防抱死系统如图 7.14 所示。 图 7.14 双通道制动防抱死系统 1.制动压力调节分装置 2.转速传感器 图 7.14a 所示双通道制动防抱死系统，在按前后布置双管路制动系统的前后制动总管路中各设 置一个制动压力调节分装置，分别对两前轮和两后轮进行一同控制，其中两前轮可以根据附着条件 进行高选和低选转换，两后轮则按低选原则一同控制。对于后轮驱动的汽车，则可以在两个前轮和 传动系统中各安置一个转速传感器。在两前轮的附着力相差较大时，两前轮按高选原则一同控制； 而在两前轮的附着力相差不大时，两前轮则转入按低选原则一同控制。 图 7.14b 所示双通道制动防抱死系统，是在按前后布置双管路制动系统的前后制动总管路中各 设置一个制动压力调节分装置，在每个车轮上各安置一个转速传感器。对两前轮按高选原则一同控 制，对两后轮按低选原则一同控制。 图 7.14c 所示双通道制动防抱死系统，也是在前后制动总管路中各设置一个制动压力调节分装 置，而在右前和左后车轮上各设置一个转速传感器，对两前轮以不使右前轮发生制动抱死为原则进 行一同控制，而对两后轮则以不使左后轮发生抱死为原则进行一同控制。 图 7.14d 所示双通道制动防抱死系统，是在按对角布置的两条制动总管路中各设置一个制动压 力调节分装置，只在两个前轮上各安置一个转速传感器。左前和右后制动轮缸的制动压力将以不使 左前轮发生制动抱死为原则进行一同控制，而右前和左后制动轮缸的制动压力将以不使右前轮被制 动抱死为原则进行一同控制。为防止后轮在前轮趋于抱死时发生制动抱死，通常在制动管路中都要 设置比例阀。 图 7. 4a、b、c 所示三种双通道制动防抱死系统，在两侧车轮处于附着系数分离的路面上（其中
图7.14~所示系统的右前轮处于高附着系数一侧路面)进行紧急制动时,三种双通道系统的两前轮 都将按高选原则一同控制,此时两前轮的制动力就会相差很大。为了保持汽车的行驶方向,驾驶员 会通过转动方向盘使前轮发生偏转,以求用转向车轮产生的横向力与不平衡的制动力相抗衡,保持 汽车行驶方向的稳定(图7.15a)。但是,在两前轮从附着系数分离路面驶入附着系数均一路面的瞬 间,以前轮处于低附着系数路面而抱死的前轮的制动力会因附着力突然增大而迅速增大,两前轮的 制动力会很快达到平衡。由于驾驶员无法在该瞬间将转向车轮回正,转向车轮上仍然存在的横向力 将会使汽车朝着转向车轮偏转的方向行驶(图7.15b),这在高速行驶时是一种无法控制的危险状态。 图中TR是顺时针方向的力矩,TL是逆时针方向的力矩。 p-08 :0.1 图7.15前轮按高选择原则一同控制时对方向稳定性的影响 a)前后车轮均处于附着系数分离路面b)前车轮驶入附着系数均一路面的瞬间 虽然两前轮独立控制的制动防抱死系统在前后车轮均处于附着系数分离路面上的状态,与上述 两前轮按高选原则一同控制的制动防抱死系统在相同路面条件下的状态基本相同,但对于两前轮独 立控制的系统,当前轮从附着系数分离路面驶入附着系数均一路面时,以前处于低附着系数路面前 轮的制动力会因制动压力逐渐增大而逐渐增大到与一直处于高附着系数路面前轮的制动力水平,在 制动力逐渐增大的过程中,驾驶员有充足的时间将转向车轮回正,使汽车的行驶方向得到控制。图 7.16所示的是两前轮按高选原则一同控制和两前轮独立控制情况下,前轮从附着系数分离路面驶入 附着系数均一路面时,两前轮制动力随时间的变化关系 如图714c所示的双通道制动防抱死系统,当右前轮处于低附着系数路面上,而左前轮处于高 附着系数路面上时,两前轮将按低选原则一同控制。尽管这可以保证汽车的行驶方向稳定性,但汽 车的制动力会明显减小,制动距离会显著增大。 如图7.14d所示的双通道制动防抱死系统,对于前轮驱动的汽车,如果在紧急制动时离合器没 有及时分离,由发动机牵引产生的制动力矩就会作用于前轮,因此,前轮在制动压力较小时就趋于 抱死,制动防抱死系统就开始进行防抱死制动压力调节,而后轮此时的制动力还远未达到其附着力 的水平,这样,虽然前后车轮都不会发生制动抱死,汽车的方向稳定性和转向操纵性都较好,但汽 车的制动力却会显著减小,制动距离会明显增大。对于后轮驱动的汽车,如果将比例阀调整到在正 常制动情况下前轮趋于抱死时,使后轮的制动力接近其附着力,那么在紧急制动时,由于离合器往 往难以及时分离,发动机的制动力矩也会作用于后轮,导致后轮发生制动抱死;如果将比例阀调整 到即使在离合器没有分离的情况下进行紧急制动,后轮也不发生制动抱死时,则在通常的制动情况 下,后轮的制动力就会不足,汽车的制动距离会因此而明显增大。 正是由于双通道制动防抱死系统难以在方向稳定性、转向操纵能力和制动距离各方面得到兼顾
- 15 - 图 7.14c 所示系统的右前轮处于高附着系数一侧路面）进行紧急制动时，三种双通道系统的两前轮 都将按高选原则一同控制，此时两前轮的制动力就会相差很大。为了保持汽车的行驶方向，驾驶员 会通过转动方向盘使前轮发生偏转，以求用转向车轮产生的横向力与不平衡的制动力相抗衡，保持 汽车行驶方向的稳定（图 7.15a）。但是，在两前轮从附着系数分离路面驶入附着系数均一路面的瞬 间，以前轮处于低附着系数路面而抱死的前轮的制动力会因附着力突然增大而迅速增大，两前轮的 制动力会很快达到平衡。由于驾驶员无法在该瞬间将转向车轮回正，转向车轮上仍然存在的横向力 将会使汽车朝着转向车轮偏转的方向行驶（图 7.15b），这在高速行驶时是一种无法控制的危险状态。 图中 TR 是顺时针方向的力矩，TL 是逆时针方向的力矩。 图 7.15 前轮按高选择原则一同控制时对方向稳定性的影响 a）前后车轮均处于附着系数分离路面 b）前车轮驶入附着系数均一路面的瞬间 虽然两前轮独立控制的制动防抱死系统在前后车轮均处于附着系数分离路面上的状态，与上述 两前轮按高选原则一同控制的制动防抱死系统在相同路面条件下的状态基本相同，但对于两前轮独 立控制的系统，当前轮从附着系数分离路面驶入附着系数均一路面时，以前处于低附着系数路面前 轮的制动力会因制动压力逐渐增大而逐渐增大到与一直处于高附着系数路面前轮的制动力水平，在 制动力逐渐增大的过程中，驾驶员有充足的时间将转向车轮回正，使汽车的行驶方向得到控制。图 7.16 所示的是两前轮按高选原则一同控制和两前轮独立控制情况下，前轮从附着系数分离路面驶入 附着系数均一路面时，两前轮制动力随时间的变化关系。 如图 7.14c 所示的双通道制动防抱死系统，当右前轮处于低附着系数路面上，而左前轮处于高 附着系数路面上时，两前轮将按低选原则一同控制。尽管这可以保证汽车的行驶方向稳定性，但汽 车的制动力会明显减小，制动距离会显著增大。 如图 7.14d 所示的双通道制动防抱死系统，对于前轮驱动的汽车，如果在紧急制动时离合器没 有及时分离，由发动机牵引产生的制动力矩就会作用于前轮，因此，前轮在制动压力较小时就趋于 抱死，制动防抱死系统就开始进行防抱死制动压力调节，而后轮此时的制动力还远未达到其附着力 的水平，这样，虽然前后车轮都不会发生制动抱死，汽车的方向稳定性和转向操纵性都较好，但汽 车的制动力却会显著减小，制动距离会明显增大。对于后轮驱动的汽车，如果将比例阀调整到在正 常制动情况下前轮趋于抱死时，使后轮的制动力接近其附着力，那么在紧急制动时，由于离合器往 往难以及时分离，发动机的制动力矩也会作用于后轮，导致后轮发生制动抱死；如果将比例阀调整 到即使在离合器没有分离的情况下进行紧急制动，后轮也不发生制动抱死时，则在通常的制动情况 下，后轮的制动力就会不足，汽车的制动距离会因此而明显增大。 正是由于双通道制动防抱死系统难以在方向稳定性、转向操纵能力和制动距离各方面得到兼顾