【doc】 牵引力控制系统（TCS）功能应用与分析

【doc】 牵引力控制系统（TCS）功能应用与 牵引力控制系统(TCS)功能应用与分析 内蒙古科技与经济 NMGKY 牵引力控制系统(TCS)功能应用与分析 谢莉,常子夫 (1.内蒙古大学职业技术学院.内蒙古呼和浩特010000;2.内蒙古锡盟交通职业培训中心,内蒙古锡林浩特026001) 摘要:许多车辆上装用了牵引力制动控制系统,该系统发挥了预防事故功能获得人们广泛好评. TCS是牵引力控制系统的英语单词词头缩写.广义来讲,是控制发动机输出功率的系统,即防止驱动 轮空转的自动控制系统. 关键词:牵引力控制系统(TCS);摩擦特性;滑移率 中图分类号:TU71文献标识码:A文章编 6921(2005)20—0076—02 号:1007— 现代车辆上装用了牵引力制动控制系统,防止 驱动轮空转,使驾驶人员在操作上得到安全保证,并 且改善行车性能.现将牵引力控制系统(TCS)功能 应用进行分析. 1轮胎的滑移【空转)原因 1.1起步和加速 我们经常看到停在地面上的汽车,由于起动的 失败而造成出车过迟,影响起动.其失败的原因是 起动瞬间车轮发生空转的缘故,在起步与加速时若 车轮空转,面上的转速较快,但其驱动力下降,影 响汽车起动的时间. 1.2汽车转弯时 车辆转弯时,总是有侧外的离心力作用在汽车 上,车轮上需要产生与离心力相反方向的内侧力,只 有当这两个力相互平衡时才能转弯. 当踩下加速踏板转弯时,若踏板下移程度较浅 时,大部分的轮胎附着力都可用于侧滑力,若踏板下 移程度较深时,大部分的轮胎附着力都可用于驱动 力,相应侧滑力减小,在较大离心力作用下,驱动轮 向外侧滑移. 当车辆为前轮驱动时,此时与后轮相比较,前轮 外滑移程度大些.当汽车为后轮驱动时,由于驱动 轮在后边,增大驱动力时,后轮外滑移程度大些,造 成车尾部向外,车身向内,如果汽车继续向前行驶, 汽车自旋,就无法控制与操纵了. 行车的过程中轮胎的自旋与滑移对汽车的平顺 性及驱动性将产生不利的影响,而且路面的摩擦系 收稿日期:2005—06—20 ? 76? 数越低,影响就越大. 2轮胎的摩擦特性 2.1附着力的分解 车辆行驶时,轮胎的附着力分解为侧滑力,驱动 力及制动力. 车辆转弯时,当驱动力占附着力的50%时,侧 滑力占80%;当增大驱动力时,即驱动力占90%时, 侧滑力占40%,由于侧滑力的下降,车辆非常容易 出现侧滑现象. 通过分析,在汽车行驶过程中.当车辆转弯要增 大侧滑力的情况下,如果驱动力和制动力增大时.相 应的侧滑力就会减小,容易出现侧滑现象. 2.2滑移率 轮胎临界附着力的摩擦系数取决于路面状 况,轮胎材料及结构等,而运转条件对摩擦系数也 有很大影响,它们之间的关系取决于滑移率.滑移 率是指车辆的速度和车轮速度之差与车辆速度之 比.当车辆完全以滚动状态在路面上行驶时,滑移 率为0;若车轮被抱死在路面上时,滑移率为100%. 图1所示为滑移率,驱动力,制动力之间变化关 系,是摩擦系数的变化曲线.从图中得知,当滑移 率在10,20%之间时,制动力和驱动力都出现峰 值,而且滑移率越高,制动力和驱动力就越小.当滑 移率在100%时,与峰值相比,驱动力要降低30%. 由此可见,滑移率的变化对摩擦系数影响很大. 从图2中得知,滑移率与侧滑力之间的关系,当 滑移率为0时,侧滑力为峰值,之后随着滑移率的增 内蒙古科技与经济 ————————————————————————————— ————一 NMGK 加.侧滑力逐渐减小.滑移率为100%时,侧滑力大 约为0.从平顺性角度来看,滑移率控制在阴影范 围内较好. 三 嚣a 墨 2/,,,\.I lfI茎 ??.....1卅 O7,040eo80lOO — l清咎事() ‘一2,/?一3?一tR幅.一 s鞠 } 耆 图1滑移率,驱动力,制动力之间关系 图2制动范围的选择 3牵引力控制原理 为使车辆安全行驶,应该将车轮的滑移率控制 在阴影范围内,但这是理想状态,依靠驾驶员实现这 样的控制很困难,所以需要一个滑移率控制装置即 牵引力控制系统来实现. 牵引力控制系统(TCS)图3所示.主要包括有 前,后轮转速传感器(与ABS共用),TCS控制组件, 节流阀传感器,节流阀执行器等. 图3TCS的方框图 3,1滑移率的计算 TCS控制组件可以检测出驱动轮的转速差,然 后用下式计算出滑移率: 滑移率=趑.% 3.2滑移率的控制 当通过TCS控制组件计算出滑移率高于规定 值时,通过控制发动机的转速,使滑移率达到规定 值.控制调节方法有3个:?利用节流阀控制;?利 用燃油喷射量控制一减稀或中断供油;?控制点火 时间一延长点火提前角. 3.3控制调节方式 3.3.1通过ABS微机车轮转速信号输入到 TRC用微机中后,计算出滑移率,当滑移率高于规 定值时,向辅助节流阀的执行器输出控制信号,对发 动机用微机输出控制发动机转矩的信号.发动机用 微机则中断燃油的供给,延长点火时间,在控制辅助 节流阀的同时,使发动机的转矩下降,滑移率很快达 到规定值. 3.3.2除了控制发动机的转速外,还要对驱动轮进 行制动控制.根据车轮转速传感器的信号,TCS微 机对滑移率进行计算,当滑移率高于规定值时,TCS 微机向节流阀控制组件输出控制信号,使第2个节 流阀的执行器动作,控制发动机的转矩,同时向 TCS的执行器输出控制信号,对左,右轮分别进行 制动控制.这样当左,右轮在摩擦系数不同的路 面上加速时,以及在较低的路面上转弯加速时,都能 将左,右轮的滑移率控制在最佳值. 有些机械的TCS微机也兼起ABS控制组件的 3.3.3TCS控制组件根据车轮转速传感器传来的 信号,计算出滑移率,仅求出左,右后轮(非驱动轮) 的平均速度和速度之差,判断出车身速度,路面状态 及转弯状况.TCS控制组件再根据上述信号及方 向盘转向角度传感器的信号,确定出是按驱动力型 还是按平顺型(重视侧滑力)控制滑移率,根据确定 的方式将控制信号输入到发动机用的微机中,控制 燃油喷射量和点火时间,使发动机的转矩下降,将滑 移率控制在规定的范围内.其特点是在较低的摩擦 系数的路面上转弯时,将减小滑移率,增大侧滑 力;对路面较差的环境中,可以增大滑移率,改善行 车性能. [参考文献] [1]王化样,张淑英.传感器原理及应用 【2]董辉.汽车电子技术与传感器. ? 77?