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1、 学院综合毕业实践说明书(论文)实践题目:汽车ESP电子稳定系统的技术浅谈系别: 专业: 姓名: 班级: 学号: 指导老师(专业技术职务): 教研室主任:系主任: 学年: 20年20年实践地点: 富士康有限公司起讫日期: 200 年 月 日200 年 月 日摘 要ESP的英文全称为“Electronic Stability Program”,也就是电子稳定程序。ESP则可以通过主动调控发动机的转速,并调整每个轮子的驱动力和制动力,来修正汽车的过度转向和转向不足。实际上ESP系统也是一种牵引力控制系统,但是与其它牵引力控制系统比较,ESP不但控制驱动轮,而且可控制从动轮。如后轮驱动汽车出现转向过
2、度时,ESP便会慢刹外侧的前轮来稳定车子,防止后轮失控而发生甩尾现象;在转向过小时,为了校正行驶循迹方向,ESP则会慢刹内侧后轮,从而校正行驶方向。ESP是一个主动安全系统,通过有选择性的分缸制动及发动机管理系统干预,防止车辆滑移。ESP判定为出现转向不足将制动内侧后轮,从而稳定车辆。保证驾驶者的安全。本文介绍了汽车电子稳定系统 ESP的工作原理、组成部件、功能及其维修方法。关键词:电子稳定程序,牵引力控制系统,转向过度,转向不足,安全目 录第一章 ESP系统的结构与组成51.1 电子控制单元(ECU)71.2 液压调节器总成91.3 前轮速度传感器101.4 后轮速度传感器111.5 ESP
3、开关111.6 方向盘转角传感器12第二章电子稳定系统(ESP)子系统的工作过程142.1 防抱死制动系统(ABS)的工作过程142.1.1 常规制动阶段152.1.2 ABS的工作时刻152.1.2.1 ABS保压阶段152.1.2.2 ABS减压阶段172.1.2.3 ABS建压阶段192.2 电子制动力分配(EBD)工作过程202.3 牵引力控制系统(TCS)工作过程20第三章电子稳定程序(ESP)工作过程223.1克服转向不足的操作223.2克服转向过度的操作24第四章电子制动系统的维修274.1 自诊断274.2 制动器排气程序274.3 方向盘转角传感器的校准284.4 电子控制单
4、元和液压总成的维修284.5 轮速传感器的检查294.6 ESP开关的检查29第五章电子稳定程序(ESP)典型故障案例30 结 论32致 谢33参考文献34引 言ESP是汽车电子稳定程序 (Electronic Stability Program)的简写,由德国博世公司(BOSCH)和梅赛德斯-奔驰(MERCEDESBENZ)公司联合研制。1998年2月,梅赛德斯一奔驰公司首次在其A级微型轿车中成批地安装该电控车辆稳定行驶系统。它集成了电子制动防抱死系统(ABS),电子制动力分配(EBD)和牵引力控制(TCS)的基本功能;能够在几毫秒的时间内,识别出汽车不稳定的行驶趋势,比如,由于人为或环境的
5、干扰,轿车可能进入不稳定的行驶状态;特别是驾驶员在转向时经常出现“过度转向”或“转向不足”的操作缺陷,如果得不到及时纠正,就会使车子偏离正确行驶路线,严重时,就有翻转趋势等危险。ESP系统通过智能化的电子控制方案,让汽车传动或制动系统产生所期望的准确响应,从而及时地,恰当地消除这些不稳定行驶趋势,使汽车保持在所期望的行驶路线上。ESP系统是汽车主动安全性技术发展的一个巨大突破,它可以在极其恶劣的行车环境中确保汽车的行驶稳定性。第一章 ESP系统的结构与组成ESP在ABS和ASR各种传感器的基础上,增加了汽车转向行驶时横摆率传感器、车身翻转角速度传感器、侧加速度传感器、制动总泵中的液压力传感器和
6、转向盘转角传感器等。其中最重要的是车身翻转角速度传感器,这种车用传感器是航天飞机和空间飞行器上使用的旋转角速度传感器的类似产品。车身翻转角速度传感器就像一个罗盘,适时地监控汽车行驶的准确姿态,监控汽车每个可能的翻转运动角速度。其他传感器则分别监控汽车的行驶速度和各车轮的速度差,监控转向盘的转动角度和汽车的水平侧向加速度,当制动发生时则监控制动力的大小和各车轮制动力的分配情况。ESP系统包括车距控制、防驾驶员困倦、限速识别、并线警告、停车入位、夜视仪,周围环境识别、综合稳定控制和制动助力(BAS)9项控制功能。通过辆失去控制的危险性降低80%左右。综合应用9种智能主动安全技术,ESP可将驾驶员对
7、车ESP 是在原有电子制动防抱死制动系统(ABS)、电子制动力分配(EBD)和牵引力控制(TCS)的基础上发展起来的,奔驰轿车的制动系统具有上述所有功能。该电子制动系统由电子控制单元(ECU)、液压调节器总成、车轮速度传感器、方向盘转角传感器、横向偏摆率传感器、车轮速度传感器脉冲环以及ESP控制开关等部件组成,其中电子控制单元与液压调节器是一体的。其系统组成见图1,电路见图2。图1 奔驰轿车电子制动系统的组成图1-前轮速度传感器;2-前轮速度传感器引线;3-电子控制单元(ECU);4-液压调节器总成;5-方向盘转角传感器;6-横向偏摆率传感器;7-后轮速度传感器脉冲环;8-后轮速度传感器(字母
8、A、B、C、D、E为上述该传感器或总成在汽车中的具体位置)图2 电子制动系统电路图1.1 电子控制单元(ECU)电子控制单元如图3所示,其插头端子视图见图4,各端子的作用见表1。电子控制单元是ABS-TCS/ESP 系统的控制中心,它与液压调节器集成在一起组成一个总成。电子控制单元持续监测并判断的输入信号有:蓄电池电压、车轮速度、方向盘转角、横向偏摆率以及点火开关接通、停车灯开关、串行数据通信电路等信号。根据所接收的输入信号,电子控制单元将向液压调节器、发动机控制模块、组合仪表和串行数据通信电路等发送输出控制信号。 图3 电子控制单元(ECU) 1-电子控制单元(ECU);2-液压调节器总成图
9、4 电子控制单元(ECU)插头端子视图(各端子的作用见表1) 当点火开关接通时,电子控制单元会不断进行自检,以检测并查明ABS-TCS/ESP 系统的故障。此外,电子控制单元还在每个点火循环都执行自检初始化程序。当车速达到约15 km/h时,初始化程序即启动。在执行初始化程序时,可能会听到或感觉到程序正在运行,这属于系统的正常操作。在执行初始化程序的过程中,电子控制单元将向液压调节器发送一个控制信号,循环操作各个电磁阀并运行泵电机,以检查各部件是否正常工作。如果泵或任何电磁阀不能正常工作,电子控制单元会设置一个故障诊断码。当车速超过15 km/h时,电子控制单元会将输入和输出逻辑序列信号与电子
10、控制单元中所存储的正常工作参数进行比较,以此来不断监测ABS-TCS/ESP 系统。如果有任何输入或输出信号超出正常工作参数范围,则电子控制单元将设置故障诊断码。1.2 液压调节器总成 液压调节器总成内部液压回路示意图如图5所示。为了能独立控制各车轮的制动回路,本系统采用了前/后分离的4 通道回路结构,每个车轮的液压制动回路都是隔离的,这样当某个制动回路出现泄漏时仍能继续制动。液压调节器总成根据电子控制单元(ECU)发送的控制信号调节制动液压力。液压调节器总成包括回程泵、电机、储能器、进口阀、出口阀、隔离阀和后启动阀等部件。图5 液压调节器总成内部液压回路示意图1-液压调节器总成;2-回程泵;
11、3-储能器;4-制动轮缸;5-制动总泵;6-进口阀;7-出口阀;8-隔离电磁阀;9-启动电磁阀;A-常规的制动液压力;B-停止的制动液压力流(电磁阀闭合);C-泵产生的制动液压力流;D-制动踏板踩下;M-电机1.3 前轮速度传感器前轮速度传感器(如图6所示)是一个电磁式传感器,是前轮轮毂总成的一部分,前轮轮毂总成是一个永久性的密封装置。左前和右前轮轮毂装有车轮速度传感器和一个48 齿的磁脉冲环。图6 前轮速度传感器1-前轮速传感器;2-前轮毂总成1.4 后轮速度传感器 别克荣御采用后轮驱动,后轮速度传感器(如图7所示)位于主减速器后盖的支架上,也是电磁式传感器。后轮速度传感器脉冲环是主减速器内
12、车桥法兰的一部分,不能单独维修。图7 后轮速度传感器1-后轮速传感器;2-传感器脉冲环1.5 ESP 开关 电子稳定程序(ESP)开关位于地板控制台上,如图8所示。该开关是一个瞬间接触开关,按一下ESP 开关,电子稳定程序从接通转至关闭。当电子稳定程序(ESP)关闭时,ABS-TCS 系统仍能正常工作。当ESP 处于关闭位置时,再次按一下ESP 开关,将接通电子稳定程序。按下ESP 开关超过60s将被视为短路,会记录故障诊断码,且电子稳定程序在该点火循环内将被禁用。如果没有记录牵引力控制系统当前故障诊断码,电子稳定程序将在下一个点火循环复位到接通状态。图8 ESP 开关1-后轮速传感器;2-传
13、感器脉冲环1.6 方向盘转角传感器方向盘转角传感器位于方向盘下面,位置如图9所示,内部结构如图10所示,插头端子视图如图11所示,各端子的作用见图2。方向盘转角传感器提供表示方向盘旋转角度的输出信号,参见图9。由于2只测量齿轮的齿数不同,故产生不同相位的两个转角信号,即能产生一个可表示760。方向盘旋转角度的输出信号,电子控制单元利用这个信息计算出驾驶员所要求的方向。控制单元通过方向盘转角传感器与横向偏摆率传感器信号的比较,确定车辆实际行驶轨迹与驾驶要求是否一致,从而确定控制目标。图9 方向盘转角传感器的位置1-螺钉;2-螺旋电缆;3-转接板;4-螺钉;5-方向盘转角传感器;6-固定凸舌;7-
14、转向信号解除凸轮图10 方向盘转角传感器1-齿轮;2-测量齿轮;3-磁铁;4-判断电路;5-各向异性磁阻(AMR)集成电路 图11 方向盘转角传感器端子视图(各端子的作用见图2) 横向偏摆率传感器位于仪表板中央控制台下部,如图12所示,传感器插头端子视图见图13所示,各端子的作用见图2。横向偏摆率传感器总成包括两个部件,一个是横向偏摆率传感器,另一个是横向加速度传感器。横向偏摆率传感器根据车辆绕其纵轴的旋转角度产生对应的输出信号电压;横向加速度传感器根据车轮侧向滑移量产生对应的输出信号电压。ESP控制单元利用横向偏摆率传感器和横向加速度传感器输出的这两个传感器信号,计算出车辆的实际行驶状态,再
15、结合车轮速度传感器的输出信号和方向盘转角传感器的串行数据输出信号,确定控制目标。图12 横向偏摆率传感器 图13 横向偏摆率传感器插头端子视图 (各端子的作用见图2)第二章 电子稳定系统(ESP)子系统的工作过程2.1 防抱死制动系统(ABS)的工作过程ABS防抱死系统,能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑,使车轮在刹车时不被锁死,不让轮胎在一个点上与地面摩擦,从而加大磨擦力,使刹车效率达到90%以上,同时还能减少刹车消耗,延长刹车轮鼓、碟片和轮胎两倍的使用寿命。装有ABS的车辆在干柏油路、雨天、雪天等路面防滑性能分别达到80%90%、30%10%、15%20%。2.1.1常规制动当驱动轮还没
16、有出现抱死倾向时,ABS系统不起作用,制动系统按常规制动方式进行制动,它的液压回路见图14。图14 常规制动控制油路1-制动总泵;2-制动轮缸;3-液压调节器总成;A-常规的制动液压力;B-停止的制动液压力流(电磁阀闭合);D-制动踏板踩下2.1.2 ABS的工作时刻当驱动轮出现抱死倾向时,ABS系统起作用,此时,电子制动防抱死系统(ABS)就向其液压回路发布指令,液压回路就按下列三个阶段进行工作:2.1.2.1 ABS保压阶段ABS的液压回路在工作时,一般均从保压阶段开始工作。因为在常规制动时,回路中已经建立了压力。控制油路见图15, ABS保压阶段的压力曲线见图16。电子控制单元监测并比较
17、每个车轮速度传感器的信号以确定车轮是否滑移,如果在制动过程中检测到车轮滑移(如左后轮),电子控制单元将切换到保压阶段,并向液压调节器发送控制信号,以关闭左后进口阀。当左后进口阀和出口阀都关闭时,无论制动踏板所施加的制动液压力为多少,左后制动回路都将被隔离,从而使左后轮制动液压力保持恒定。图15 ABS保压阶段控制油路1-液压调节器;2-进口阀;3-出口阀;A-常规的制动液压力;B-停止的制动液压力流(电磁阀闭合);D-制动踏板踩下A-常规制动时,建立起来的压力;B-保压阶段图16 ABS保压阶段液压曲线图2.1.2.2 ABS减压阶段控制油路见图17,ABS减压阶段的压力曲线见图18。如果当防
18、抱死制动系统处于保压阶段时仍然检测到左后车轮处于滑移状态,则电子控制单元将切换到ABS 减压阶段,电子控制单元向液压调节器发送控制信号,关闭左后进口阀;打开左后出口阀,左后轮制动液先被导入储能器,以保证制动液压力立即下降,储能器储存过量的左后轮制动液;运行液压调节器泵, 泵出左后轮制动液回流压力,从而使左后轮制动钳释放出来的制动液能够抵消制动踏板压力,返回到制动总泵。此时左后轮的抱死趋势将开始消除,随着左后制动轮缸制动压力的减小,左后轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速。 图17 ABS减压阶段控制回路1-液压调节器总成;2,3-进出口阀;4-液压泵;5-储能器;6-制动轮缸;7-制动总泵;A-常
19、规的制动液压力;B-停止的制动液压力流(电磁阀闭合);C-液压调节器泵产生的制动液压力流;D-常规制动液与释放的制动液压力相组合图18 ABS减压阶段曲线图2.1.2.3 ABS建压阶段控制油路见图19,ABS建压阶段的压力曲线见图20。如果电子控制单元检测到由于ABS 减压阶段所施加的制动力减小而导致左后轮速度大于其它3个车轮的速度,则电子控制单元将切换到增压阶段,电子控制单元向液压调节器发送控制信号,关闭左后出口阀;打开左后进口阀;继续运行液压调节器泵。此时,总泵的制动液像常规制动操作那样被再次引入左后轮制动轮缸。先前减小的制动液压力现在增加了,从而减小了左后轮的速度。图19 ABS建压阶
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