丰田雷凌车辆稳定控制与维护指南

车辆稳定性控制系统(VSC)又称为车辆动态稳定性控制系统(DSC),是汽车装备的主动安全装置之一。由于车辆稳定性控制系统主要是在防抱死制动系统(ABS)和防滑转控制系统(ASR)的基础上,增设控制程序和个别传感器构成,因此其又被称为电子控制稳定性程序(ESP)。

车辆稳定性控制系统由传感器、电控单元(VSCECU)和执行器3部分组成。因为VSC是ABS和ASR的完善与补充,所以VSC的大部分控制部件都可与ABS和ASR共用。为了防止车轮侧滑,VSC在ABS和ASR的基础上,增设了用于检测汽车状态的横摆率传感器、转向盘转角(转向角)传感器、横向加速度传感器以及检测制动主缸(总泵)压力的制动液压力传感器等。VSCECU需要增强运算能力,增加相应的信号处理电路、驱动放大电路和软件程序等,一般与ABSECU和ASRECU组合为一体,称为ABS/ASR/VSC ECU。其执行器部分既可像ABS或ASR那样单独设置压力调节器和内燃机输出转矩调节器,也可对液压通道进行适当改进,直接利用ABS和ASR已有的调节装置对制动力和内燃机输出转矩进行调节。除此之外,还需设置VSC故障指示灯、VSC蜂鸣器等指示与报警装置。VSC系统部件如图3-40所示。

图3-40　VSC系统部件

1—制动主缸压力传感器;2—右前轮速传感器;3—检查连接器;4—ABS电动机继电器;5—ABS/ASR/VSCECU;6横向加速度传感器;7—VSCOFF开关;8—转向角传感器;9—ABS指示灯、VSCOFF指示灯、VSC故障指示灯、SLIP指示灯;10—横摆率传感器;11—制动液压调节器;12—前轮速传感器转子;13—左前轮速传感器;14—ABS电磁阀继电器;15—制动液液位报警灯开关;16—制动灯开关;17—VSC蜂鸣器;18—故障诊断插座DLC3;19—后轮速传感器转子;20—后轮速传感器。

1.控制原理

汽车出现前轮侧滑就会失去路径跟踪能力(即循迹能力),出现后轮侧滑就会甩尾。车辆稳定性控制主要是指侧滑控制,控制内容包括两个方面:一是抑制前轮侧滑,保持汽车的路径跟踪能力;二是抑制后轮侧滑,防止车身出现甩尾现象,确保车辆稳定行驶。VSC抑制车轮侧滑的原理是利用左右两侧车轮制动力之差产生的横摆力矩,从而使车身产生一个与侧滑相反的旋转运动,防止前轮侧滑失去路径跟踪能力,以及防止后轮侧滑甩尾失去行驶稳定性。

2.前轮侧滑的控制

抑制前轮侧滑时,首先需要通过减小节气门开度,来降低内燃机输出转矩使汽车减速,同时额外增加一个制动力,使车身产生向内旋转的运动。因此,在抑制前轮向右侧滑时,必须先向左后轮施加一个制动力,如图3-41(a)所示(图中箭头表示制动力),以使车身产生向内旋转(沿逆时针方向旋转)的运动,然后再对两前轮施加制动力,使车速降低到某一水平,以保证汽车的路径跟踪能力和稳定行驶。同理,抑制前轮向左侧滑时,必须先向右后轮施加一个制动力,如图3-41(b)所示,以便产生向内旋转(沿顺时针方向旋转)的运动,然后再对两前轮施加制动力,使车速降低到某一水平,以保证汽车的路径跟踪能力和稳定行驶。

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图3-41　前轮侧滑抑制原理

(a)右前轮侧滑的抵制;(b)左前轮侧滑的抵制

3.后轮侧滑的控制

为了抵消后轮的侧滑,首先需要通过减小节气门开度,来降低内燃机输出转矩使汽车减速,同时额外增加一个向外的旋转运动,用以平衡侧滑引起的向内运动,防止车身出现甩尾调头现象。因此,在抑制后轮向右侧滑时,必须在右前轮上额外施加一个制动力,如图3-42(a)所示(图中箭头表示制动力),使车身产生向外旋转(沿顺时针方向旋转)的运动,防止发生甩尾或调头现象。同理,抑制后轮向左侧滑时,必须在左前轮上额外施加一个制动力,如图3-42(b)所示,使车身产生向外旋转(沿逆时针方向旋转)的运动,防止发生甩尾或调头现象,从而确保汽车稳定行驶。

图3-42　后轮侧滑抑制原理

(a)右后轮侧滑的抑制;(b)左后轮侧滑的抑制

4.车轮稳定性控制

在汽车行驶(特别是在湿滑的路面上转弯)过程中,前轮发生侧滑时就会产生较大的侧向(横向)加速度,后轮发生侧滑时就会产生较大的侧偏角,横向加速度传感器和横摆率传感器分别将这两种侧滑产生的信号输入ABS/ASR/VSCECU后,ABS/ASR/VSCECU就会向内燃机输出转矩调节装置(即副节气门位置控制步进电机)发出控制指令,使内燃机的输出转矩减小以降低车速。同时,ABS/ASR/VSCECU还要根据制动液压力的高低向液压调节器的电磁阀发出不同占空比的控制脉冲,控制相应车轮的制动力,使车身产生一个与侧滑相反的旋转运动,从而防止前轮侧滑而失去路径跟踪能力或后轮侧滑甩尾而失去行驶稳定性,减少交通事故。

VSC可帮助降低甩尾危险和在某些行驶状况下通过对单个或多个车轮进行制动来改善行驶稳定性;可识别动态行驶极限状态,如汽车转向过度、转向不足和驱动轮打滑;可通过有针对性的制动干预或降低内燃机转矩帮助稳定汽车;有限制性,即不能突破物理规律的限制。VSC并非在驾驶员要面对的所有情况下都能提供帮助。例如,在路面特性发生突然变化时,VSC并非每次都能提供支持。如果一条干燥的道路的某一段突然被水、泥泞或雪覆盖,VSC不能以与在干燥道路上相同的方式提供支持。如果汽车“发漂”(在水膜上而非在路面上行驶),VSC就不能帮助驾驶员对汽车进行转向,这是因为与路面的接触中断,且汽车因此不能再制动和转向。在快速转弯行驶时(特别是在多弯路段上),VSC不总能如在较低车速时一样有效地处理困难的行驶状况。要始终使车速和驾驶风格与视野、天气、路面和交通状况相匹配。当因驾驶员粗心而离开道路时,VSC不能突破物理规律的限制,改善可用的动力传递或使汽车保持在路面上。相反,VSC可改善获得对汽车控制的可能性,支持在极端行驶状况下在道路上通过充分利用驾驶员的转向操作使汽车沿希望的方向继续行驶。如果车速较高,在VSC能够提供支持之前已离开道路,则VSC也不能提供任何支持。