汽车的稳定控制系统

newmaker

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 汽车业一个显而易见的趋势就是汽车制造商们不断采用新的软件系统将汽车的硬件系统联系起来，以创造出更新的特性。最近出的这几辆这样的汽车，可以这么说，即使是让一个儿童赛车手来驾驶这样具有高性能的悬架系统的汽车参赛，他也照样能够从其它驾驶普通车辆的选手中脱颖而出。 ABS的功用 通过采用来自防锁剎车系统(ABS)的信息，可以提高悬架系统的性能。我们知道，ABS系统能够测量出车轮速度并独立控制各车轮制动轮缸压力。然而这个基础系统做一些必要的改进，就可使电控悬架更有效地发挥作用。 第一代的ABS轮速传感器由磁铁、线圈、齿轮及一个齿环构成。这种VR型(变磁阻)的传感器依靠齿轮的齿形造成磁路的开闭来进行工作。磁路的开闭导致磁涡流的变化，并在传感器的线圈中产生脉动的电压。由于采用了多个齿形和电子波形信号，传感器的输出为一系列的脉冲。单位时间内传感器产生的脉冲数除以车轮每转所产生的脉冲数就可以得到车轮的转速。 VR型轮速传感器的一个严重缺陷就在于其输出脉冲的电压与齿形通过磁路的速度直接相关，因而车轮转速也与齿形通过磁路的速度直接相关。现在越来越多的所谓“主动”型的ABS传感器都使用霍尔组件或使用由车辆电气系统提供能源的限磁型传感器。主动型传感器的最大优点在于即使是在车轮转速为零的情况下它也能够提供精确的轮速信号。 控制系统软件可以判断出一个车轮与其它车轮转速可能产生差异的原因。例如，一个严重充气不足的车轮要比其它正常充气的车轮的直径要小。在这种情况下，控制软件能够在系统不施加制动的情况下将四个车轮的转速信号进行对比并很容易地判别出每转比其它三个车轮产生脉冲数多的那个车轮所在。这个策略也可以用来在制动工况下识别具有抱死倾向的车轮。 在各种形式的主动型ABS传感器中，Continental-Teves公司研制了一种安装在车轮轴承中的传感器。这种轴承的密封圈进行了电磁标识，除了可以发挥正常的密封作用外，还可以作为旋转的脉冲发生器来使用。传感器本身被夹在轴承中并成为车轮轴承总成的一个部件，而且，主动型传感器在体积上要比VR型传感器小得多，因而可以像Continental-Teves公司那样把传感器封装起来。 在ABS基础上新发展起来的一种系统是牵引力控制系统(TCS)。TCS能监测车辆的驱动轮转速高于其它车轮的情况，并通过减小节气门开度(与驾驶员踩踏油门的动作幅度无关)或有选择地在驱动轮施加制动力来减小相应车轮的滑转。对某一驱动轮施加制动可以将车辆的驱动力矩传递到另一侧的车轮，这与限滑差速器的工作原理很相似。 不久之前，美国汽车工程师协会(SAE)邀请了一些汽车工程师对一些这类系统进行了试验。为了验证TCS系统的作用，他们在地上铺了一张巨大的塑料面板并在上面洒上水和洗涤剂。在用没有装备TCS的汽车进行试验时，当驾驶员踩下加速踏板后，发动机会发出常见的吼叫声，高速滑转的车轮也会发出刺耳的尖叫声。 当用装备TCS的车辆试验时则不会出现发动机狂吼或轮胎的滑转尖叫声。计算机会监测到打滑的车轮并将信息传送给发动机动力管理系统，该系统则会减小发动机的动力输出，然后ABS系统开始工作，向驱动轮施加制动力。于是两个车轮均附着良好，汽车就会开出塑料面板。当然，汽车从塑料面板上一开走它就会像火箭一样向前飞奔，驾驶员必须及时将脚从加速踏板上面移开。 为确保悬架系统的稳定性，还需要使用比TCS系统更多的传感器和其它的零部件。例如：需要安装能够监测到影响驾驶员保持正确的行驶车道的作用力的传感器。这类装置包括一种能监测车辆横摆状况的传感器。所谓横摆其意即如此：试想一下你将一个销子在中间部位从顶部直插过一辆玩具汽车，当你推动玩具车的前端或后端时它就会绕着那根销子转动。也许用不足转向/过多转向监测传感器这个术语会更贴切些。如果你的车辆失去控制，而且车辆后部因侧滑而发生甩尾现象，横摆传感器会首先探测到。 另外两种传感器也需要装备。一种是转向角传感器，这种传感器安装在转向管柱上，由一个线圈构成，用来探测驾驶员欲操控汽车的方位。另一种是侧向加速度传感器，这种装置能够测量将车辆推向偏移驾驶方向的力。 系统的主动部分包括一个叫做主动制动加力器的部件。这种装置安装有一个电磁阀，它能够使计算机控制制动器以产生恰当的制动力。ABS系统可以确定对哪个车轮施加所需的制动。 Continental ESP的作用 Continental-Teves公司在它的Mk 20 ABS系统的基础上开发了汽车稳定性电子控制程序(ESP)。ESP能够识别诸如驾驶员慌乱反应这样的紧急驾驶工况并通过对单个车轮施加制动和干预发动机控制系统来保持车辆的稳定性。这个软件能够综合理想转向角、横摆角度、侧向力和轮速差异等信号，很快判别出汽车失去控制的时刻。然后不管驾驶员如何操作，对车辆施加制动还是加速，ESP开始发挥作用使汽车稳定下来。 当这个系统运行时，由ABS和TCS在制动和加速的工况下控制车轮的滑移率，从而使汽车的前部和后部都能够保持稳定。然后系统的横摆控制部分使汽车保持其相对于垂直轴线(如前例中提到的玩具汽车上的销子)的稳定性。这个过程独立于驾驶员的操纵行为，通过对单个车轮施加制动控制或控制发动机的瞬时输出扭矩来完成。 为了证明ESP系统的作用，美国汽车工程师协会在旁地亚克银顶体育场(底特律狮足球队主场)的停车场上设立了一系列的交通墩形成试验用的车道。如果你参加过Solo II或障碍赛车的比赛，你会知道赛程多么有趣。试验过程中车速并不是那么高，但却有很多的急转弯，如果你将汽车加速太快将会用坏很多轮胎。为了确保不出现意外情况，来自Skip Barber赛车学校的指导教师坐在副驾驶员座位上一道参加试验。 我在一辆价格昂贵的宝马车上开了四、五圈之后，我的指导教师建议说那里车道的加速效果非常好，并问我是否愿意再试一次。当我做了肯定的回答时，他伸过手去关闭了ESP系统。我竟然一直不知道它是开着的！ 这一次我在赛道上开了大约三分之一的路程，我的车在停车场上发生了严重打滑及三次冲撞事故。所幸除了四个轮胎严重刮擦磨损外汽车并没有受到损坏。我最感到惊讶的是ESP系统安装到汽车上后在整个赛程上的效果竟是如此出众，它使我避免了严重的麻烦，而我在最初驾驶的过程中竞不知道它已经在发生作用。其次让我感到惊诧的是他们竟然让我在一辆价值70000美元的宝马汽车上做这样的驾驶试验！ 目前已有多种ESP系统问世。可以确信，随着计算机和软件产品的成本的下降，这些系统的价格也会随着下降。 当你看到这些稳定性控制系统时，它们与其它部件相比看起来并没有太大的差别，这就是汽车服务商们的高明之处。而且更应该注意的是，虽然你在进行汽车维修时不得不非常留意零部件的数目，因为这些系统因制造商、型号和年份不同而有所差异，你仅能够指出的在一个功能模块或装配总成中的软件的变化可能只是零件的数目的不同。然而汽车的诊断系统会帮助你判断出了什么故障，还会保证你正确地更换零部件，从而使系统能够正常运行。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/30/2006)