汽车电子控制主动安全系统的检修.ppt
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1、汽车安全与舒适系统检修,项目一 汽车电子控制主动安全系统的检修,一、什么是主动安全技术 为预防汽车发生事故,避免人员受到伤害而采取的安全设计,称为主动安全技术。,二、汽车主动安全技术主要包括以下几个方面,1ABS(汽车防抱死制动系统)2ASR(汽车防滑转控制系统)3ESP(电子稳定程序),任务一 汽车防抱死制动系统的检修,任务导入 一辆04款本田雅阁轿车出现故障:将点火开关置于ON位,ABS灯亮;起动发动机,ABS灯熄灭,同时ABS油泵电动机旋转;过12min,ABS油泵电动机停止运转,与此同时ABS灯点亮。,知识准备一、概述二、汽车防抱死制动系统的类型1整体式ABS2分离式ABS,图1-1
2、整体式ABS,图1-2 分离式ABS,汽车制动防抱死系统按控制方式分,包括机械式和电子式两类。按动力源分为气压式、液压式和气顶液压式。,图1-3 气压式ABS,图1-4 液压式ABS,图1-5 气顶液压式ABS,按控制车轮的方式,分为轴控式和轮控式两种。轴控式又分为轴控低选控制式和轴控高选控制式。轴控低选控制ABS如图1-6所示。,图1-6 轴控低选控制ABS,图1-7 轴控高选控制ABS,图1-8 轮控独立式ABS,三、ABS的理论基础,1汽车的制动性(1)制动效能(2)制动时车辆的方向稳定性(3)制动效能的恒定性,2汽车制动时车轮受力分析,图1-9所示为车轮在制动时的受力情况示意图。,图1
3、-9 车轮在制动时的受力情况示意图v车速 车轮旋转角速度 M惯性力矩 M制动阻力矩W车轮法向载荷 F地面法向反力 T车轴对车轮的推力F地面制动力 车轮半径 轮速,制动器制动力。地面制动力制动时地面对车轮的切向反作用力Fx。地面制动力F、制动器制动力Fx及附着力F之间的关系。,3硬路面上附着系数与滑移率S的关系,(1)制动过程中车轮的3个阶段第一阶段:纯滚动,路面印痕与胎面花纹基本一致,此时车速v=轮速r,如图1-11所示。,图1-10 地面制动力F、制动器制动力FX及附着力F之间的关系,图1-11 纯滚动,第二阶段:边滚边滑,可辨别轮胎花纹的印痕,但花纹逐渐模糊,轮胎胎面相对地面发生一定的相对
4、滑动,随着滑动的增加,花纹越来越模糊。此时车速v轮速r,如图1-12所示。,图1-12 边滚边滑,第三阶段:抱死拖滑,路面印痕粗黑,看不出轮胎花纹。此时车速v0,轮速r=0,如图1-13所示。,图1-13 抱死拖滑,(2)车轮滑移率与纵向附着系数的关系 车轮滑移率与纵向附着系数的关系,如图1-14所示。,图1-14 车轮滑移率与纵向附着系数的关系,(3)车轮滑移率与横向附着系数的关系 横向附着系数越大,汽车制动时方向稳定性越好,如图1-15所示。,图1-15 车轮滑移率与横向附着系数的关系,(4)横向附着系数过小的危害 方向稳定性变差。转向控制能力丧失。,图1-16 方向稳定性变差,图1-17
5、 转向控制能力失去,(5)最佳滑移率S 汽车制动时车轮既滚动又滑动,衡量车轮滑移的程度,即为滑移率,其定义为S=(v-r)/v100%,图1-18 硬路面上附着系数与滑移率s的关系,4理想的制动控制过程,S20%为制动稳定区域;S20%为制动非稳定区域。,四、ABS的功用,1制动时缩短制动距离(见图1-19)2制动时保持方向稳定性3制动时保持转向控制能力,图1-19 制动时缩短制动距离,图1-20 制动时保持方向稳定性,图1-21 制动时保持转向控制能力,4制动时能使轮胎磨损下降 车轮抱死会造成轮胎杯形磨损,轮胎面磨耗也会不均匀,使轮胎磨损消耗费用增加。,5使用方便,工作可靠 ABS的使用与普
6、通制动系统的使用几乎没有区别。如果它发现系统内部有故障,就会自动记录,并点亮ABS故障指示灯。,五、ABS的技术要求及评价方法,1对ABS的设计要求 在调节制动过程中,汽车转向能力和行驶稳定性必须得到保证。,即使左右车轮的附着力系数不相等,也应保证无法避免的转向反应尽可能小。必须在汽车的整个速度范围内进行调节。,调节系统应该最有效地利用车轮在路面上的附着性,这时保持转向能力的考虑优先于缩短制动距离的目标。调节装置应极快地适应路面传递能力的变化。,在波状路面上给以任意强度的制动,汽车都能被完全控制住。调节装置必须能识别出附着系数小的路面,并对此做出正确的反应。,调节装置只能附加在常规制动装置上,
7、如果出现损坏,安全通路必须自动断开调节装置而不出现不良作用,这时常规制动装置必须能全功能工作。,2ABS的质量准则,(1)良好的行驶稳定性(2)良好的转向能力(3)高附着力系数利用率(4)舒适性良好,3主要评价指标,(1)良好的抗外界电磁场干扰的能力(2)基本功能(制动车轮不抱死)(3)附着系数利用率(4)对道路条件突变的适应性(5)产生电器故障可解除ABS的工作,六、ABS的组成与工作原理,1组成 ABS的类型较多,但基本由常规制动系统(制动总泵、制动分泵)、电子控制器ECU(加速度传感器)、轮速传感器、制动压力调节器(压力开关、储能器、动力装置和液压泵)、ABS警告灯和必需的导线等组成,如
8、图1-22所示。,图1-22 电子控制防抱死制动系统(ABS)的组成,2工作原理,制动时ECU接收传感器的信号,当车轮将要被抱死的情况下,ECU发出控制信号,通过执行机构控制制动器的制动力使车轮不被抱死。,图1-23 汽车ABS的基本组成原理图 1制动压力调节装置 2制动器总成 3ECU 4车轮转速传感器,图1-24 汽车ABS系统组成的实物图1附加式制动压力调节器 2ECU 3车轮转速传感器 4ABS警告灯 5ABS故障测试接头 6制动灯开关制动主缸 真空助力器 制动器 后制动补偿器(载荷感应器),(1)ABS的工作条件 ABS是在常规制动基础上工作,制动中车轮未抱死时,与常规制动相同;车轮
9、趋于抱死时,ABS才工作,ECU控制制动压力调节器对分泵制动压力进行调节。,ABS工作时,车速必须大于5km/h,若低于该车速,制动时车轮仍可能抱死。常规制动系统出现故障,ABS随之失去控制作用;ABS出现故障,ECU自动关闭ABS,同时ABS警告灯点亮并存储故障码,但常规制动系统仍可正常工作。,(2)典型ABS的调节原理 常规制动阶段。此时的制动过程与一般制动系统的制动过程完全相同,如图1-25所示。,制动压力保持阶段。在制动过程中,电子控制单元根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮抱死时,ABS就进入防抱死制动压力调节过程。,图1-25 常规制动阶段,图1-26 保持最大制动力时,
10、制动压力减小阶段(车轮抱死时)。制动压力增大阶段。,七、ABS的控制方式,四传感器四通道/四轮独立控制如图1-28所示。四传感器四通道/前轮独立后轮选择控制方式。,图1-28 四传感器四通道/四轮独立控制,图1-29 对应于双制动管路的X形(对角)布置形式,四传感器三通道/前轮独立后轮低选控制方式如图1-30所示。三传感器三通道/前轮独立后轮低选控制方式如图1-31所示。,图1-30 四传感器三通道/前轮独立后轮低选控制方式,图1-31 三传感器三通道/前轮独立后轮低选控制方式,四传感器二通道/前轮独立控制方式如图1-32所示。,图1-32 四传感器二通道/前轮独立控制方式,四传感器二通道/前
11、轮独立后轮低选控制方式如图1-33所示。,图1-33 四传感器二通道/前轮独立后轮低选控制方式,一传感器一通道/后轮近似低选控制系统制动方式如图1-34所示。ABS的控制参数。,图1-34 一传感器一通道/后轮近似低选控制系统制动方式,普遍采用的以车轮滑移率为控制参数的ABS和以车角加速度和角减速度为控制参数的ABS,如图1-35所示。,图1-35 ABS的控制参数,八、传感器结构原理,1车轮速度传感器(1)车轮速度传感器的结构 传感器由永久磁铁、线圈和齿圈组成,它对车轮的转速进行非接触式测量。,图1-36 典型的前轮传感器,图1-37 典型的后轮传感器,(2)车轮速度传感器安装的不同位置(3
12、)ABS车轮速度传感器安装方式(4)车轮速度传感器的类型,图1-38 安装在驱动轮上的车轮速度器传感,图1-39 安装在非驱动轮上的车轮速度传感器,图1-40 安装在后驱动桥主减速器上的车轮速度传感器,图1-41 安装在变速器输出轴上的车轮速度传感器,图1-42 轴向式安装,图1-43 径向式安装,1)电磁感应式车轮速度传感器 工作过程如下。,图1-44 电磁感应式车轮速度传感器结构,图1-45 电磁感应式车轮速度传感器工作过程(1),图1-46 电磁感应式车轮速度传感器工作过程(2),图1-47 电磁感应式车轮速度传感器工作过程(3),2)霍尔式车轮速度传感器 其工作过程如下。,图1-48
13、霍尔式车轮速度传感器结构,图1-49 霍尔式车轮速度传感器工作过程(1),2减速度传感器,(1)作用 减速度传感器也称为G传感器,用于测量汽车制动时减速度,识别是否为雪路、冰路等易滑路面。,(2)类型 光电式减速传感器。水银式减速度传感器。差动变速器式减速度传感器。,图1-50 霍尔式车轮速度传感器工作过程(2),图1-51 光电式减速传感器结构,图1-52 光电式减速传感器工作过程,图1-53 水银式减速度传感器结构,图1-54 水银式减速度传感器工作过程,图1-55 差动变速器式减速度传感器结构,九、制动压力调节器结构原理,图1-56 差动变速器式减速度传感器工作过程,图1-57 制动压力
14、调节器,液压式制动压力控制装置(制动压力调节器)主要由液压电动泵、液压控制电磁阀及储液器等组成。压力调节器安装在主缸和轮缸之间,通过电磁阀直接或间接地控制轮缸的制动压力。,1循环式制动压力调节器,(1)电磁阀 三位三通电磁阀。,该电磁阀工作在三个状态(增压、保压、减压),称为“三位”。该电磁阀对外具有三个接口(进液口、出液口、回液口)分别通总泵、通分泵、通储液器,称为“三通”。所以该电磁阀称为三位三通电磁阀,常写成3/3电磁阀。,图1-58 循环式制动压力调节器结构,图1-59 三位三通电磁阀结构,图1-60 三位三通电磁阀保压状态,图1-61 三位三通电磁阀减压状态,二位二通电磁阀。二位三通
15、电磁阀。,图1-62 二位二通电磁阀结构,图1-63 二位三通电磁阀结构图,(2)回油泵与储液器 低压储液器与电动泵如图1-64所示。高压蓄能器与电动增压泵如图1-65所示。,图1-64 低压储液器与电动泵,图1-65 高压蓄能器与电动增压泵,(1)增压(常规制动)过程 增压过程如图1-66所示。(2)保压过程(3)减压过程,图1-66 增压(常规制动)过程,图1-67 保压过程,图1-68 减压过程,2可变容积调压方式,(1)特点 这种制动压力调节系统的控制液压油路和ABS控制的制动液油路是相互隔开的。(2)液压控制可变容积调压方式应用实例(本田车系ABS)(3)微型电动机控制可变容积调压方
16、式,图1-69 液压控制可变容积调压方式,图1-70 液压控制可变容积调压方式应用实例,图1-71 微型电动机控制可变容积调压方式,十、电子控制单元(ECU),1电子控制单元的功用(1)防抱死制动控制功能(2)系统监测功能,图1-72 电子控制单元功能示意图,2ECU的基本电路,图1-73 四传感器、两通道控制ABS系统ECU内部电路框图,图1-74 四传感器、三通道控制ABS系统ECU内部电路框图,图1-75 四传感器、四通道控制ABS系统ECU内部电路框图,(1)输入电路 输入电路主要由一低通滤波器和用以抑制干扰信号并放大车轮转速信号的输入放大器组成。其功用是对输入电子控制单元的信号进行预
17、处理,滤除输入信号中的各种干扰,对输入的信号进行整形,然后将输入的各种模拟信号转换为数字信号后输入运算电路中。,(2)运算电路(微处理器)运算电路主要进行车轮线速度、初始速度、滑移率、加速度和减速度的运算,并进行电磁阀控制参数的运算和监控运算。,在运算电路相同的ECU中,两套运算电路同时进行运算并利用交互式通信方式进行数据传输,利用各自的运算结果进行相互比较、相互监测,确保可靠性。,图1-76 两套运算电路不同的ECU内部电路框图,(3)电磁阀控制电路 电磁阀控制电路接收由运算电路输送来的电磁阀控制参数信号,由数字式控制指令转换为模拟式控制信号,并将控制信号放大后向电磁阀的电磁线圈提供不同的控
18、制电流,以控制电磁阀的工作位置。,(4)安全保护电路 安全保护电路主要包括稳压电源电路、电源监控电路、故障存储电路和继电器驱动电路四部分。,图1-77 ABS控制主程序流程,十一、ABS应用实例,(一)博世ABS1结构特点 制动压力调节器为分离式且独立安装;调压方式为循环式;控制方式为两前轮独立控制,两后轮按低选原则一同控制;电磁阀为三位三通电磁阀。,2制动压力调节过程,(1)制动压力增大(2)制动压力保持(3)制动压力减小,图1-78 制动压力增大过程,图1-79 制动压力保持过程,图1-80 制动压力减小过程,3电子控制系统控制过程,(1)打开点火开关,ECU进入自检(2)ABS警告灯亮(
19、3)自检正常ABS等待工作(4)制动防抱死调节过程,图1-81 博世ABS2电子控制系统,图1-82 富康轿车ABS液压控制系统,(二)戴维斯MK20-I型ABS,1MK20-I ABS结构特点 采用模块式结构设计,将液压控制单元(储液器、电动回液泵、电磁阀)与电子控制单元集成为一体,使其结构更加紧凑。,电磁阀线圈设置于控制单元内部,节省连接导线。采用大功率集成电路直接驱动电磁阀及回液泵电动机,省去了电磁阀继电器。,电子控制单元内部设有故障存储器,随车带有故障诊断接口,借助诊断仪调取故障码可以很方便地进行故障诊断。MK20-I ABS采用四传感器、三通道控制系统,其控制原则是对两前轮进行独立控
20、制,对两后轮按低选原则一同控制。,图1-83 奥迪轿车ABS液压控制系统,2主要组成与结构(1)轮速传感器(2)控制模块(3)故障警告灯3液压控制系统,图1-84 桑塔纳2000GSi轿车上装用磁感应轮速传感器,图1-85 桑塔纳2000GSi轿车ABS控制模块,图1-86 桑塔纳2000GSi轿车MK20I ABS液压控制系统,任务实施一、ABS的使用与检修1ABS的使用(1)装有ABS的车辆容易出现的一些特殊现象,发动机起动后,有时发动机舱内会发出类似撞击的声音。某些装有ABS的汽车在发动机起动时,踏下制动踏板会弹起,而在发动机熄火时,制动踏板会下沉。,制动时转动转向盘,会感到转向盘有轻微
21、的振动。制动时,有时会感到制动踏板有轻微下沉或轻微振动,这是由于制动分泵的高速收放时高压的制动液被频繁挤压而产生的。,高速行驶急转弯时,或在冰滑路面上行驶时,有时会出现制动警告灯亮起的现象。在积雪路面上制动时,有时制动距离较长。装有ABS的汽车在制动后期,车轮也会被抱死,在地面留下拖滑的印痕的现象,但与常规制动时的印痕有所不同。,(2)使用装备ABS的车辆的注意事项 要保持足够的制动距离。切忌反复踩制动踏板。ABS正常时,会产生液压工作噪声和制动踏板振动。这属于正常现象。在紧急制动时,应直接将加速踏板踩到底,且不放松。,不要忘记控制转向盘。在行车中应留意仪表板上的ABS警告灯情况,如发现闪烁或
22、长亮,说明已不具备ABS功能,但常规制动系统仍起作用,应尽快到修理厂检修。要保持装在车轮上的传感器探头及齿圈的清洁。,应严格按规定的轮胎气压标准加气,同时要保持同轴轮胎气压的均衡,严禁使用不同规格的轮胎。ABS系统对制动液有严格的要求。添加或更换制动液应严格按照车辆使用说明书上的要求,禁止掺杂不同型号的制动液。,2检修ABS时应注意的事项,制动系统发生故障由ABS警告灯和制动装置警告灯指示。制动不良时,先区分是机械故障还是ABS系统故障。,确定为ABS故障后,应首先对ABS的外观进行检查,检查制动油路和泵及阀有无泄露、导线的接头和插接器有无松脱,蓄电池电压是否亏电。若外观检查正常,应用故障诊断
23、仪或人工调取的方式查询故障代码,检查故障所在。,不要轻易拆检ECU和液压控制器件,如果怀疑其有问题,可用替换法检查。在拆检ABS液压控制器件时,应先进行卸压,以免高压油喷出伤人。开始维修前,应关闭点火开关,从蓄电池上拆下负极线。特别注意拔出ABS电气插头之前,必须关闭点火开关。,拆卸前必须彻底清洁连接点和支撑面,清洁时不要使用汽油、稀释剂等类似的清洁剂,拆下的零件必须放在干净的地方,并覆盖好。把ABS ECU和液压控制单元分开后,必须把液压控制单元放在专用支架上以免在搬运中碰坏阀体。,制动系统打开后不要使用压缩空气,也不要移动车辆。拆下的部件如果不能立刻完成修理工作,必须小心地盖好或者用塞子封
24、闭,以保证部件的清洁。,更换配件时,必须使用质量良好的配件。配件要在安装前才从包装内取出。一定要按维修手册的要求进行安装调整。,维修ABS制动系统作业完成后,按规定加装制动液,并对系统进行放气。在试车中,至少进行一次紧急制动。当ABS正常工作时,会在制动踏板上感到有反弹,并可感觉到车速迅速降低而且平稳。,二、ABS故障的一般检查方法,1车速传感器故障的检查(1)故障现象 传感器磁头脏污,传感器与齿圈之间的气隙过大或过小,传感器插接件松动。,(2)检查方法 检查车轮速度传感器的电阻值 检查车轮速度传感器的信号电压 车轮速度传感器的齿圈的检查,2ECU的检查,检查ECU线束插接器、连接导线有无松动
25、。检查ECU线束插接器各端子的电压值、波形或电阻,如与标准值不符且与之相连的部件和线路正常,应更换ECU后再试。,直接采用替换法检验,即在检查其他部件无故障时,可用新的ECU代替,如故障消失,则为ECU故障。,3压力调节器的检查,(1)常见故障 压力调节器的常见故障为电磁阀线圈不良和阀泄漏。,(2)检查方法 用电阻表检查电磁阀线圈的电阻,若电阻无穷大或过小,则电磁阀有故障。将电磁阀加载其工作电压进行实验,如不能正常动作,则应更换。解体后检查。,4ABS控制继电器的检查,(1)常见故障 触点接触不良和继电器线圈不良等。(2)检查方法 对继电器施加正常工作电压。继电器线圈电阻应在正常范围内。,三、
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