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第第5章章 汽车底盘电控新技术汽车底盘电控新技术学习目标1掌握无级变速器的基本组成及无级变速原理2熟悉奥迪01J无级变速器的基本组成及工作原理3了解广本飞度无级变速器的基本组成及控制原理4掌握EBD、EDS、ESP的作用及相互关系5 熟悉奥迪A4 ESP的工作过程6掌握轮胎气压监测系统的作用及类型7了解间接式TPMS和直接式TPMS的工作原理学习主要内容无级变速器的基本组成及无级变速原理；奥迪01J无级变速器的基本组成及工作原理；广本飞度无级变速器的基本组成及工作原理；EBD、EDS、ESP的作用及相互之间的关系；奥迪A4 ESP的基本组成及工作过程；轮胎气压监测系统的作用及类型；间接式TPMS和直接式TPMS的工作原理。学习重点难点 01J无级变速器结构及原理。教学方法及教具 讲授、现场教学、课件教学时数 14课时引入：引入：汽车底盘电控新技术无级变速器；EBD、EDS、ESP；轮胎气压监控系统。5.1 无级变速器（CVT）5.1.1 无级变速器概述1.无级变速器的发展应用：一汽大众奥迪、广州本田飞度、东风日产新天籁、东南得力卡菱帅、南京菲亚特派力奥、奇瑞旗云等轿车。2.无级变速器的优点1）经济性好2）动力性好3）排放低4）成本低5.1.2 无级变速器的基本组成及原理1.无级变速器的基本组成传动轮装置（含主/从动轮组及传动带）行星齿轮机构电子控制系统液压控制系统换挡控制机构 2.无级变速器的基本工作原理通过主/从动轮工作半径的无限改变来实现工作半径的改变：移动可动盘5.1.3 一汽大众奥迪轿车01J无级变速器1.01J无级变速器概述1）基本组成电子控制系统液压控制系统机械传动装置 飞轮减振装置倒档离合器辅助减速齿轮档传动链变速器行星齿轮系液压控制单元前进档离合器变速箱控制单元2）基本工作原理2.01J无级变速器机械传动装置的结构与原理包括：链轮装置、辅助变速齿轮、行星齿轮机构、变速杆换挡机构及P位停车锁。1）链轮装置（1）传动链。结构优点 传动链示意图1-变速器锥面链轮；2-转动压块；3-链节；4、5-转动压块传动链轮工作原理图1-转矩传感器；2，8-压力缸；3-膜片弹簧；4-主动链轮可动盘；5-主动链轮固定盘；6，11-分离缸；7-螺旋弹簧；9-从动链轮可动盘；10-从动链轮固定盘（2）传动链轮。结构工作辅助变速齿轮图1-行星齿轮机构；2-辅助变速齿轮；3-主动链轮2）辅助变速齿轮辅助变速齿轮传动链轮3）行星齿轮机构作用：实现倒挡。行星齿轮机构连接关系图1-前进挡离合器钢片和摩擦片；2-变速器输入轴；3-太阳轮；4-带行星齿轮的行星轮支架；5-辅助变速齿轮；6-齿圈；7-倒挡离合器钢片和摩擦片；8-行星齿轮1；9-行星齿轮24）变速杆换挡机构及P位停车锁作用：（1）触发液压控制单元手动换挡阀。（2）控制停车锁。（3）触发多功能开关，识别变速杆位置。变速杆换挡机构及P位停车锁图1-换挡杆；2-外换挡机构动作；3-手动换挡阀；4-电磁通道；5-锁止通道；6-链轮装置2；7-与锁止齿轮连接；8-停车锁支架；9-驱动小齿轮；10-驻车锁止齿轮3.01J无级变速器电子控制系统的结构与原理组成：传感器、控制单元和执行机构。传感器：多功能开关F125、Tiptronic开关F189、变速器油温传感器G93、变速器输入转速传感器G182、变速器油压传感器G193/G194、变速器输出转速传感器G195/G196。执行机构：电磁阀（离合器冷却/安全切断）N88、变速杆锁止电磁阀N110、变速器压力控制阀N215/N216。电路图1）控制单元J217功能：（1）动态控制程序。作用：计算变速器目标输入转速，将操纵性能尽可能与驾驶员输入相适应。原理：（2）DRP控制方案。赛车模式与经济模式及加速与减速。强制低挡加速特性曲线图1-加速踏板位置曲线；2-发动机转速曲线；3-车速曲线经济驾驶模式下加速性曲线图1-加速踏板位置曲线；2-发动机转速曲线；3-车速曲线上坡与下坡。上坡时控制方案图下坡时控制方案图1一次制动=发动机转速提高，发动机制动效果提高；2两次制动=发动机转速进一步提高，发动机制动力矩加大（3）换挡控制。原理：传感器G182变速器实际输入转速控制单元计算出压力控制电磁阀N216的控制电流产生液压换档阀的控制压力控制链轮装置实现无级变速（4）离合器（制动器）控制。原理：发动机转速、变速器输入转速、加速踏板位置、发动机转矩、制动力、变速器油温控制单元计算压力调节电磁阀N215的控制电流调节离合器压力和离合器传递的发动机转矩。起动过程控制。离合器爬行控制。微量打滑控制。离合器控制匹配。（5）安全切断与过载保护。安全切断。若实际离合器压力明显高于离合器额定压力，则会进入安全紧急故障状态。此情况下，不论手动换档阀处于何位置以及它系统状态如何，离合器压力都要卸掉。过载保护。若测得的离合器温度因离合器过载而超出标定界限，发动机扭矩将减小（6）故障自诊断功能。（7）升级程序。2）传感器安装位置如图所示。（1）变速器输入转速传感器G182。作用：监测链轮装置中主动轮的转速，提供实际的变速器输入转速。传感器安装位置图传感器安装位置图1-G195和和G196传感器轮；传感器轮；2-变速器输出转速传感变速器输出转速传感器器G195和和G196；3-变速器输入转速传感器变速器输入转速传感器G182；4-G182传感器轮传感器轮（2）变速器输出转速传感器G195和G196。作用：监测链轮装置中从动轮的转速和方向。G195和G196信号图1-来自传感器G195/G196的信号；2-传感器轮（3）自动变速器油压传感器G193。作用：监测离合器（制动器）压力。（4）自动变速器油压传感器G194。作用：监测接触压力。（5）多功能开关F125。结构：4个霍尔传感器（如图所示。）作用：识别换挡杆位置、监测中间位置用于故障分析。多功能开关F125示意图1-换挡轴；2-电磁阀；34个霍尔传感器（A，B，C，D）Tiptronic开关F189示意图1-换挡杆护板鱼鳞板；2-换挡杆护板；33个霍尔传感器（C，B，A）；4-霍尔传感器电磁阀；5-用于换挡杆位置的4个霍尔传感器；A-减挡传感器 B-Tiptronic识别传感器 C-升挡传感器（6）变速器油（ATF）温度传感器G93。作用：记录变速器油温度影响离合器控制和变速器输入转速控制。（7）Tiptronic开关F189。位置：如图所示。作用：显示变速杆位置。其他输入信号。3）执行机构包括：电磁阀（离合器冷却/安全切断）N88、换挡杆锁止电磁阀N110、变速器压力控制阀N215/N216。作用：N88（电磁阀1）：控制离合器冷却阀（KKV）和安全阀（SIV）；电磁阀N215（压力控制电磁阀1）：激活离合器控制阀（KSV）；电磁阀N216（压力控制电磁阀2）：激活减压阀（V）。401J无级变速器液压控制系统的结构与原理1）液压控制单元组成：手动换挡阀、9个液压阀和3个电磁压力控制阀原理：如图所示。（1）换挡控制。原理：若控制压力大于220kPa，调整压力传递到链轮装置从动轮的分离缸，同时链轮装置主动轮的分离缸与油底壳相通，变速器朝“起动转矩”速比方向换挡；控制压力低于180kPa时，调整压力传递到链轮装置主动轮的分离缸。同时，链轮装置从动轮的分离缸与油底壳相通。变速器朝“终端扭矩”速比方向换挡。（2）离合器（制动器）控制。原理：离合器压力通过安全阀（SIV）传到手动换挡阀（HS），手动换挡阀将扭矩传到前进挡离合器（位置D）或传递到倒挡离合器（位置R）。2）转矩传感器接触压力控制（1）扭矩传感器的结构与功能。结构：如图所示。作用：根据要求建立起尽可能精确、安全的接触压力。（2）接触压力控制模式。在速比相同时，转矩传感器将按照传递转矩的大小来调节接触压力。在传递转矩相同时，转矩传感器依据变速比（即传动链跨度半径）的不同来调节接触压力，如图所示。3）离合器（制动器）作用：实现前进挡和倒挡的换挡功能；用于滑动起步和将转矩传递给辅助减速齿轮挡。4）供油系统安装位置：如图所示。结构：月牙型内啮合齿轮泵。5）冷却系统如图所示。冷却前进挡离合器：离合器缸筒（压盘）将润滑油分配器压回，在此位置，冷却油流经润滑油分配器前端面流经前进挡离合器，如下图中的左图所示。冷却倒挡制动器：前进挡离合器不工作（发动机怠速运转或倒档制动器工作时），润滑油分配器回到其初始位置。在这种情况下，冷却油流到润滑油分配器，然后通过分配器流回到倒挡制动器，如下图中的右图所示。5.01J无级变速器工作综述1）离合器（制动器）控制实现前进挡和倒挡的控制：当倒车制动器接合时，变速器可实现倒挡；用于传递扭矩大小的控制：通过离合器压力的控制来实现的。2）链轮装置控制包括：换挡控制和接触压力控制。原理：如右图所示。601J无级变速器的诊断1）组合仪表故障显示轻微性故障轻微性故障 一般性故障显示一般性故障显示 严重性故障严重性故障 2）故障状况传感器传感器代号代号传感器信号传感器信号失效状况失效状况替代值替代值仪表仪表故障显示故障显示G182变速器输入转速 微量打滑和离合器匹配控制功能失效发动机转速信号无 起步加速过程可利用固定参数完成G195变速器输出转速 坡路停车功能失效G196无G196变速器输出转速-2-坡路停车功能失效G195无G195/G196 坡路停车功能失效车速信号无G193离合器压力 安全阀激活安全切断闪烁G194扭矩传感器压力 爬行控制匹配功能失效无G93变速器油温 离合器匹配控制功能失效变速器控制单元计算得出替代值反转 当油温高于145，发动机输出功率下降闪烁F125挡位信号 霍尔传感器“D”损坏，点火功能失效引入替代程序闪烁5.1.4 广州本田飞度广州本田飞度1.3L轿车无级变速器轿车无级变速器 1飞度无级变速器概述组成：变速器、电子控制系统、液压控制系统。1）变速器输入轴；主动带轮轴；从动带轮轴；主传动轴。2）电子控制系统包括：动力系统控制模块（PCM）；传感器；电磁阀。（a）（b）CVT电子控制系统元件位置图电子控制系统元件位置图3）液压控制系统油泵;阀门;电磁阀。控制阀体结构图控制阀体结构图主阀体结构图主阀体结构图2飞度无级变速器工作原理1）电子控制内容换挡控制/带轮压力控制7速模式控制起步离合器压力控制倒挡锁止坡道逻辑控制 2）换挡控制带轮压力控制3）起步离合器压力控制原理：传感器和开关PCM起步离合器压力控制阀起步离合器的压力。4）各变速杆位置工作情况 位置位置说说 明明P前轮锁定：驻车止动爪与从动带轮轴上的驻车齿轮啮合；起步离合器和前进挡离合器均为分离状态R倒挡；倒挡制动器工作N空挡；起步离合器和前进离合器均为分离状态D一般行车挡：变速器自动进行调整，便发动机保持最佳转速，以便在所有条件下行驶S快速加速；变速器选择较宽范围的传动比，以取得更佳的加速效果。L发动机制动和爬坡动力性能；变速器变换至最低传动比范围变速杆各位置说明变速杆各位置说明5）7速模式控制（6挡无级变速器+7速模式车型）包括：7速自动模式；7速手动换挡模式。模式选择开关图自动变速驱动桥（AT）挡位指示灯连接诊断仪器示意图3飞度无级变速器故障诊断1）读取故障代码DTC2）故障代码的清除3）结束故障检修5.2 EBD、EDS及ESP5.2.1 EBD、EDS及ESP概述1）EBD的概念EBD全称是Electric Brake force Distribution，即电子制动力分配。德文缩写为EBV，全称是Electronic sche Bremsenkraft Verteiler。2）EBD的作用制动时，EBD可动态调整汽车各车轮制动压力，使前、后轮的制动压力之比接近理想曲线，从而可防止汽车制动时后轮先于前轮抱死，有效地提高了制动性能。前后制动管路压力分配特性曲线图1-满载时理想特性；2-空载时理想特性；3-无调节时实际特性3）EBD的基本组成及原理组成：ABS的基础上通过改进ABS软件的控制逻辑，如图所示。EBD系统组成图1-轮速传感器；2-液压控制单元（即制动压力调节器）；3-制动主缸及真空助力器；4-ABS警告灯；5-电子控制单元 6-自诊断接口原理：EBD电控单元以前轮为基准去比较后轮的滑移率，如发觉此差异程度达到了必须被调整的设定值，同时车轮滑移率又没达到ABS的调节值，此时，EBD将起动，系统将通过制动压力调节器电磁阀的工作，来调整滑移率较大的车轮的制动管路油压，以使制动力之比与附着力之比相匹配，使四个轮得到更平衡且更接近理想化制动力的分布，从而保证车辆的平稳和安全，同时可充分利用路面附着力，使车辆整车制动力可答到最大值。控制：保压减压增压。4）EBD的优点可更好地防止车辆出现侧滑和甩尾，并缩短了汽车制动距离，提高了行车安全性能。5）EBD与ABS的关系制动时，EBD是在ABS之前工作；EBD建立在ABS之上，但又是相对独立的。6）EBD的应用Audi A6、奥德赛、毕加索、派力奥、马自达、福美来、伊兰特、POLO、帕萨特等。2.EDS1）EDS的概念EDS全称是Electronic Differential System，即电子防滑差速系统。EDL全称是Electronic Differential Lock，即电子差速锁。2）EDS的作用在车辆起步或低速时，若一侧驱动轮有打滑趋势时，EDS介入工作，使打滑驱动轮速度降低，并将大部分驱动力矩分配给另一侧转速慢的驱动轮，从而提高车辆的驱动性能和通过性能。3）EDS的基本原理原理：转速传感器ECU某驱动轮滑动率过大车轮制动确保汽车平稳起步。过程：制动压力增压过程保压过程减压过程。4）EDS的优点可以更好地利用地面附着力，获得更大的牵引力。5）EDS与ABS的关系EDS是ABS的一种扩展功能，它建立在ABS基础之上。6）EDS的应用目前，还只在一些高档车上才装置有EDS，如奥迪A6、奥迪A4、帕萨特、宝来、凌志LS430等。3.ESP（1）ESP的概念ESP全称是Electronic Stability Program，即电子稳定程序。其他叫法：DSC（Dynamic Stability Control即动态稳定控制）：一汽M6，BMW Z4，FordVSC（Vehicle Stability Control车辆稳定控制）：ToyotaVSA（Vehicle Stability Assist车辆稳定辅助）：HondaVDC（Vehicle Dynamics Control车辆动态控制）：NissanDSTC（Dynamic Stability and Traction Control动态循迹防滑控制系统）：Volvo C702）ESP的作用ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，特别是在高速转弯或在湿滑路面上行驶时效果更加明显。3）ESP的基本组成电控单元（ECU）转向盘转角传感器制动压力传感器横向偏摆率传感器纵向加速度传感器ASR/ESP开关系统指示灯4）ESP的基本原理ESP控制框图控制框图5）ESP与其他系统的关系工作时，ESP与其他系统的控制优先原则如下：（1）TCS逻辑覆盖ESP逻辑（只发生在驱动轮）。（2）ESP逻辑覆盖ABS逻辑。（3）发动机转矩调节。ESP对各项电子控制系统的包含关系图对各项电子控制系统的包含关系图6）ESP的应用目前，ESP的主要生产厂家有BOSCH、ITT等，奥迪A4、A6、A8、PASSAT、别克荣御（ROYAUM）、一汽M6、Toyota、Honda、Nissan天籁、Ford、BMW Z4、Volvo C70等中、高档车都装备了ESP系统。5.2.2 MK20型制动装置EDS系统组成：ABS装置的基础上增加了两个电磁隔离阀和两个液压阀。常规制动：液压阀关闭，电磁阀常开。制动压力制动分泵 常规制动示意图1.加压过程电磁隔离阀通电，制动主缸与轮缸切断。液压泵轮缸压力EDS加压过程图2.保压过程液压泵切断。常开阀/常闭阀关闭压力保持EDS保压过程图3.减压过程车轮不再空转。常开阀/电磁隔离阀打开制动液回流到主缸压力EDS减压过程图5.2.3 一汽奥迪A4轿车ESP系统1.基本组成及结构奥迪ESP系统元件组成图1-ASR/ESP按钮E256；2-制动灯开关F；3-制动踏板开关F47；4-车轮转速传感器；5-方向盘角度传感器G85；6-侧向加速度传感器G200；7-制动压力传感器G201；8-横向偏摆率传感器G202；9-附加信号（发动机管理/变速器管理）；10-回油泵继电器J105；11-电磁阀继电器J106；12-液压控制单元回油泵V39；13-液压控制单元电磁阀；14-动态控制液压泵V156；15-警报灯；16-附加信号；17-自诊断 奥迪ESP系统示意图1-ABS 控制单元；2-液压控制单元；3-制动压力传感器；4-侧向加速度传感器；5-横向偏摆率传感器；6-ASR/ESP 按钮；7-方向盘转角传感器；8-制动灯开关；912-车轮转速传感器；13-自诊断；14-制动系统警报灯；15-ABS 警报灯；16-ASR/ESP 警报灯；17-车辆和驾驶状态；18-发动机控制调整；19-变速器控制调整1）转向盘转角传感器G85 当信号中断时，车辆无法确定行驶方向，ESP 失效。2）组合传感器包括：侧向加速度传感器G200 横向偏摆率传感器G202 作用：侧向加速度传感器G200：确定车辆是否受到使车辆发生滑移作用的侧向力，以及侧向力的大小。横向偏摆率传感器G202：确定车辆是否沿垂直轴线发生转动，并提供转动速率。3）制动压力传感器G201 作用：通知控制单元制动系统的实际压力。4）转速传感器（G44G47）作用：传递车轮速度信息给ESP，供ESP 计算车轮附着条件。5）ASR/ESP 按钮开关E256 6）制动踏板开关F47 作用：传递制动踏板动作信息给ESP 计算机。7）ESP 电控单元J104 8）液压控制单元 9）动态控制液压泵V156 10）警告灯 2.奥迪ESP系统基本工作原理工作过程工作过程车辆转向车辆转向行驶状态行驶状态受制动车轮受制动车轮目目 的的第一阶段制动/向左不足转向左后轮 前轮保留侧向力有效保证车辆的转向第二阶段向右不足转向右前轮 保证后轴的最佳侧向力，后轴车轮自由转动第三阶段向左过度转向左前轮 为阻止车辆出现甩尾,为限制前轴侧向力的建立，在特殊危险情形下这个车轮将强烈制动第四阶段中间稳定无 在所有不稳定行驶状态被校正后，ESP结束调整工作 奥迪ESP工作过程奥迪ESP工作过程示意图液压调节过程如下：（1）增压过程。如图所示，当ESP开始介入控制时，动态液压泵开始从制动液储液罐中向制动管路输送制动液。在制动分泵和回油泵内很快建立制动压力，回油泵开始输送制动液使制动压力进一步提高。奥迪ESP增压过程示意图（2）保压过程。如图所示，入口阀关闭，出口阀也保持关闭。制动压力不能卸压。回油泵停止工作，高压阀N227关闭。制动压力保持不变。奥迪ESP保压过程示意图（3）减压过程。如图所示，控制阀N225 反向打开。在出口阀打开时，入口阀保持关闭。制动液通过制动主缸返回储液罐。制动压力减少。奥迪ESP减压过程示意图3.奥迪ESP系统自诊断项项 目目转向盘角度传感器转向盘角度传感器G85初始化标定初始化标定 ESP路试和系路试和系统测试统测试 控制单控制单元编码元编码 方向盘角度传感器G85断电 方向盘角度传感器G85拆卸或更换 侧向加速度传感器G200拆卸或更换 横摆率传感器G202拆卸或更换 制动压力传感器G201拆卸或更换 ABS控制单元J104更换奥迪ESP系统自诊断项目5.3 汽车轮胎气压监测系统5.3.1 概述概念：汽车轮胎气压监测系统（Tire Pressure Monitoring System，简称TPMS），也有的车型称为TPC，即“Tire Pressure Check”。作用：可在汽车行驶时实时监测轮胎气压和温度，对轮胎漏气、低压、高压或高温等情况进行报警，以保障行车安全，是驾车者、乘车人的生命安全保障预警系统。类型：间接式TPMS、直接式TPMS。5.3.2 丰田汽车间接式轮胎气压监测系统1.基本组成1）车轮转速传感器检测各车轮转速,并传送给控制器。2）报警灯3）设置开关更换轮胎时，起动系统的初值设置。4）停车灯开关检测制动信号。5）发动机控制电控单元提供进气温度信号。6）轮胎气压监测控制器与车辆稳定控制（VSC）电控单元做成一体，检测车轮转速信号及其他信号，根据演算逻辑求出轮胎气压，并把检测阈值传送给警告灯。2.基本工作原理通过轮胎共振频率的变化推断出轮胎弹簧常数的变化，再由弹簧常数变化来监测轮胎气压的变化。丰田轮胎气压监测系统工作过程示意图3.系统的初值设定更换轮胎时,要设定系统的初值。顺序如下:（1）将4个轮胎调整到指定气压.（2）打开点火开关到“ON”位，车辆停在水平地面上确认警告灯闪烁3 次，按下位于驾驶员方向盘下部的轮胎气压控制系统设定开关，即完成初值设定。5.3.3 别克荣御轿车直接式轮胎气压监测系统压力传感器轮胎气压监测系统模块多功能显示屏1.基本组成1）轮胎气压传感器2）轮胎气压监测系统模块接收来自轮胎气压传感器的轮胎气压射频信号，处理信号并将产生的读数或警告经由串行数据线发送至组合仪表的多功能显示屏。2.系统工作原理原理：监测系统模块经由射频链路接收来自4 个轮胎气压传感器发射的信息，信息再经由通用异步收发器串行数据总线传送至多功能显示屏。1）静态模式驻车时，气压传感器以一定间隔发射信号。当特定用途集成电路（ASIC）收到滚动开关的输入时即退出此模式。2）唤醒模式当车辆开始移动时，滚动开关闭合，然后由ASIC 的输入激活气压传感器。当车轮离心力为217 个重力加速度时，滚动开关闭合。产生此离心力的车速与车轮直径有关，通常在1132km/h 之间。在静态模式后的第一个发射周期中，数据块将包含“唤醒模式”功能码发射（仅发射一次），所有其它数据的发射正常。3）行驶模式当车辆移动时（滚动开关闭合），气压传感器会增加它的测量取样率和发射频率。车辆停止后（滚动开关断开），气压传感器仍将在一定时间内保持在行驶模式，这段时间被称作“工作时段”。“工作时段”过后，气压传感器会返回静态模式。4）电池电压过低模式5）读入模式6）重新测量模式7）正常气压模式8）睡眠模式9）关闭模式 3系统诊断功能1）注意事项2）轮胎气压警告3）轮胎气压传感器故障4）故障码故障码故障码内内 容容C0558轮胎气压传感器识别码未读入轮胎气压传感器识别码未读入C0750左前轮气压传感器电路范围左前轮气压传感器电路范围/性能性能C0750左前轮气压传感器电池电压过低左前轮气压传感器电池电压过低C0755右前轮气压传感器电路范围右前轮气压传感器电路范围/性能性能C0755右前轮气压传感器电池电压过低右前轮气压传感器电池电压过低C0760左后轮气压传感器电路范围左后轮气压传感器电路范围/性能性能C0760右后轮气压传感器电池电压过低右后轮气压传感器电池电压过低C0765右后轮气压传感器电路范围右后轮气压传感器电路范围/性能性能C0765左后轮气压传感器电池电压过低左后轮气压传感器电池电压过低U1064串行数据通信错误串行数据通信错误故障码内容表谢谢支持