驱动防滑控制系统与防抱死制动系统

防抱死制动系统与驱动防滑控制 本章主要内容： 防抱死制动系统概述 汽车防抱死制动系统即Antilock Braking System（ABS）。 随着汽车技术的迅速发展，安全性能越来越受到人们的重视，制动系统作为主要主动安全件更是备受关注。 当汽车制动前轮抱死时，汽车会失去转向能力，后轮抱死时会造成汽车急转甩尾。 制动防抱死系统就是在制动过程中防止车轮被制动抱死，提高制动减速度、缩短制动距离，能有效地提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力，保证汽车的行驶安全。 制动防抱死系统对汽车性能的影响主要表现在减少制动距离、保持转向操纵能力、提高行驶方向稳定性以及减少轮胎的磨损方面。 遇到紧急状况，驾驶员只要尽可能地用力踩下刹车踏板即可，其他的事情交给ABS来处理，因此驾驶者可此专心地处理紧急状况。 一、ABS系统的优点 以提高汽车行驶性能为目的而开发的各种ABS装置，其原理是充分利用轮胎和地面的附着系数，主要采用控制制动液压压力的方法，给各车轮施加最合适的制动力。 优点： 缩短制动距离 增加了汽车制动时的稳定性 改善了轮胎的磨损状况 使用方便，工作可靠 二、ABS系统的种类 现代汽车常用电磁阀式四轮防抱死制动系统。 按生产厂家分类： 德国的波许（Bosch）ABS系统和坦孚（Teves）ABS系统。目前欧、美、日、韩等国汽车采用最多； 美国的达科（Delco）ABS系统； 美国的本迪克斯（Bendix）ABS系统 ； 三、ABS的控制及布置形式 控制通道：ABS系统中，能够独立进行制动压力调节的制动管路。 如果对两个(或两个以上)车轮的制动压力同时进行调节，则称这种控制方式为同时控制。 在两个车轮的制动压力进行同时控制时，如果以不易抱死的车轮（附着力较大的车轮）不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，称这种控制方式为高选择方式控制； 如果以易抱死的车轮（附着力较小的车轮）不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，则称这种控制方式为低选择方式控制。 按照控制通道数目的不同，ABS系统分为四通道、三通道、双通道和单通道四种形式 。 目前汽车上三通道ABS系统使用较多。 四、ABS的工作过程 在制动时，车轮转速传感器测量车轮的速度，如果一个车轮有抱死的可能时，车轮减速度增加很快，车轮开始滑转。 如果该减速度超过设定的值，控制器就会发出指令，让电磁阀停止或减少车轮的制动压力，直到抱死的可能消失为止。 为防止车轮制动力不足，必须再次增加制动压力。 在自动制动控制过程中，必须连续测量车轮运动是否稳定，应通过调节制动压力（加压、减压和保压）使车轮保持在制动力最大的滑转范围内。 ABS的结构与工作原理 ABS系统通常由车轮速度传感器、液压控制单元（液压调节器、制动压力调节器）和电控单元ECU等组成。 一、车轮转速传感器 【别名】轮速传感器、转速传感器 【作用】检测车轮的转速，送给ECU决定是否开始进行防抱死制动。 【安装位置】车轮上。 【结构】由传感器头和齿圈组成。按传感器头的外形分凿式极轴车速传感器头、柱式极轴车速传感器头和菱形极轴车速传感器头。 二、制动压力调节器 【作用】接受ECU的指令，通过电磁阀的动作来实现车轮制动器制动压力的调节。 现代轿车常用液压式制动压力调节器。 循环式制动压力调节器：电磁阀直接控制制动压力。 可变容积式制动压力调节器：电磁阀间接控制制动压力。 1、循环式制动压力调节器 回油泵：电磁阀在减压时，从制动轮缸流出的制动液经储能器由回油泵泵回制动主缸。 储能器：电磁阀在减压时，从轮缸流出的制动液由储能器暂时储存，然后由回油泵泵回主缸。 在制动主缸和制动轮缸之间串连一个电磁阀，由电磁阀的通断来控制油路的压力。 电磁阀有3/3、2/2等多种类型。 电磁阀由ECU控制，实现升压、保压、减压三种状态。 2、可变容积式制动压力调节器 在汽车原有制动系统基础上增加一套液压控制装置。制动压力油路和ABS控制压力油路是相互隔开的。 常规制动：电磁阀无电流，柱塞左移，控制活塞在弹簧作用下左移顶开单向阀，常规制动油路接通。ABS不工作。 减压：电磁阀通入一大电流，柱塞右移，控制活塞在压力油作用下右移，单向阀关闭，常规制动油路切断。同时由于控制活塞的右移，使轮缸侧容积增大，制动压力减小。 保压：电磁阀通入较小电流，柱塞右移将所有油路相互隔开，控制活塞保持在某一位置，轮缸侧的容积不发生变化，制动压力保持一定。 三、电子控制器（ECU） 【作用】接受传感器信息计算车轮转速、加减速度、车轮滑移率，并判断车轮是否有抱死趋势，然后向制动压力调节器发出制动压力控制指令，由制动压力调节器执行压力调节的任务。 【组成】 输入级电路：将传感器输入的信号整形放大后输入运算电路。 运算电路：进行车轮转速、车轮加减速度、滑移率等控制参数的计算，以及电磁阀的开启和监控运算。 输出级电路（电磁阀控制电路）：接受运算电路的控制信号，对电磁阀的动作进行控制。 安全保护电路：将电源电压稳压成5V标准电压，并对故障信号进行监控。当出现故障时，停止ABS的工作，转入常规制动状态，同时点亮仪表板上的警告灯。 典型ABS系统 一、MK20－I型ABS系统 此系统由戴维斯（TWVES）研制，装在上海桑塔纳2000、桑塔纳3000、捷达、都市先锋、赛欧及奇瑞等汽车上。 特点： 四传感器三通道，前轮独立控制，后轮低选择控制； 液压对角线双回路系统； 泵电机、液压控制单元和电子控制单元集成一体，简称为液压电子控制单元（HECU）； C语言编写的控制程序并加密固化在电子控制单元中； 电磁阀线圈集成在电子控制单元内部；采用大功率集成电路直接驱动电磁阀及泵电机，省去电磁继电器； 诊断接口可借助于VAG1551进行自诊断。 一、MK20－I型ABS系统 2、系统组成 3、ABS工作流程 4、液压电子控制单元HECU 5、ABS工作原理－升压 6、ABS工作原理－保压 7、ABS工作原理－减压 8、ABS电路图 9、大众车系ABS系统其他辅助功能 10、电子制动力分配EBD 二、丰田凌志LS400 ABS系统 2、系统油路 3、电路图 三、本田车系ABS系统 ABS的使用与检修 1、装备ABS的汽车易出现的一些特殊现象 发动机起动时，踏下制动踏板会弹起；而发动机熄火时，制动踏板会下沉。 制动时转方向盘，会感到方向盘有轻微的振动。 制动时，会感到制动踏板有轻微下沉，或轻微振动。 高速行驶急转弯时，或冰雪路面上行驶时，有时会出现制动警告灯亮起的现象。 制动时，ABS继电器不断地动作，这是ABS起作用的正常现象。 制动后期，会有车轮被抱死，在地面上留下拖滑的印痕。这是因为在车速小于7～10km/h时，ABS不起作用。此时的印痕很淡，与普通制动时留的长而深的印痕不同。 2、检修ABS时应注意的事项 ABS故障一般有几种情况，一是紧急制动时，车轮被抱死；二是制动效果不良；三是警告灯亮；四是ABS出现不正常情况。检修时注意： 首先对ABS外观进行检查。 区分是ABS机械部分（制动器、制动总泵、制动管路等）不良还是ABS电子控制部分的故障。方法：拔下ABS控制线束，让汽车以普通制动方式制动，如果故障消失，为电子控制部分故障；否则说明机械部分有故障。 ABS电子控制部分故障多为线束插接器或导线松脱、车速传感器不良等。制动压力调节器的故障相对较少。 在检修制动压力调节器、制动分泵、储压器、后轮比例分配阀、电动油泵、制动液管路、压力警告和控制开关时需泄压。 泄压方法：关闭点火开关，反复踩制动踏板20次以上，直到感觉到踩制动踏板力明显增加为止。 3、ABS故障自诊断 ABS的自检 点火开关接通，ABS ECU立即对其外部电路进行检查。这时制动警告灯亮，3S后熄灭。若制动警告灯一直亮或不亮说明ABS电路有故障。 对制动压力调节器的检查是通过控制阀的开关循环来实现。 发动机起动后，车速第一次达60km/h，ABS系统完成自检。 自检过程中若有异常，则停止使用ABS，储存故障码并点亮故障警告灯。 两个制动警告灯 ABS灯：黄色，标记为ABS或ANTILOCK。 制动灯：红色，标记为BREAK，由制动液压力开关和液面开关及手制动器开关控制。 若制动灯亮，可能制动液不足、储液器制动压力过低、或手制动器开关问题，此时ABS和普通制动系统均不能正常工作。 若ABS灯亮，说明ABS系统有故障，此时无ABS功能，但常规制动系统仍有效。 MK20－I型ABS故障码的调取和清除 使用故障阅读器VAG1551或VAG1552进行。 在数据传输模式下输入03选择ABS电子制动系统。 02功能为读故障码，05功能为清除故障码。 丰田车系ABS故障码的调取和清除 分开维修连接器插头或拔出WA与WB之间的短接销。 KEY ON，短接诊断座的TC与E1端子。 ABS故障灯即闪烁故障码。 在KEY ON时将制动踏板在3S内踩8次，即可清除故障码。 拆下TC与E1的短接线，插上维修连接器插头或WA、WB之间的短接销。 车速传感器信号故障码的诊断： 分开维修连接器插头或拔出WA与WB之间的短接销。 KEY ON，短接诊断座的TS与E1端子。 起动发动机，路试，车速达90km/h以上，停车。 短接诊断座的TC与E1端子，此时ABS故障灯闪烁车速传感器的故障。 4、ABS故障的一般检查方法 车速传感器 可能故障： 感应线圈短路、断路或接触不良； 齿圈上有缺损或脏污； 传感器头安装松动或磁极与齿圈之间有脏物。 检查： 检查有无松动，导线或插接器有无松脱； 检查感应线圈电阻，应在规定范围内； 检查输出电压。转动时应有电压，且转速升高，电压也升高； 示波器检查信号电压波形。应为正弦电压波形。 ECU的检查 制动压力调节器的检查 ABS控制继电器的检查 5、制动系统的放气 ABS系统中如果有空气，会严重干扰制动压力的调节，而使ABS功能丧失。 很多装有ABS的车辆，可使用助力放气器等专用设备或手动放气方法将液压管道中的空气放出。 对液压调节器中的空气一般要用专用仪器按照特殊的规程将空气放出，例如，有的需用扫描仪顺序使液压调节器中的电磁阀通电工作，以排出空气。 驱动防滑控制系统ASR概述 汽车驱动防滑系统（Acceleration Slip Regulation 或 Traction Control System），简称ASR或TCS（日本车型称它为TRC或TRAC） ASR系统是继ABS后采用的一套防滑控制系统，是ABS功能的进一步发展和重要补充。ASR系统和ABS系统和密切相关，通常配合使用，构成汽车行驶的主动安全系统。 ABS是防止制动过程中的车轮抱死、保持方向稳定性和操纵性并能缩短制动距离的装置。 而ASR的作用是防止汽车加速过程中的打滑，特别防止汽车在非对称路面或在转弯时驱动轮的空转，保持方向稳定性、操纵性，维持最大驱动力的装置。 由于ASR是ABS系统功能的延伸和补充。因此ASR与ABS之间有许多相同之处，主要部件可以通用或共用。 ASR系统防止驱动轮在驱动时打滑的控制方式 发动机输出功率控制 汽油机：减少喷油量、推迟点火时间、节气门位置调整及采用辅助空气装置； 柴油机：控制供油量和供油时刻 驱动轮制动控制 对发生空转的驱动轮直接施加制动 控制驱动桥的防滑差速器 综合控制 ASR系统的结构与工作原理 ASR的基本组成 传感器 车轮转速传感器、节气门位置传感器、ASR选择开关等 ECU 执行器 制动压力调节器、节气门驱动装置等 ASR系统制动压力调节器 作用：执行ASR ECU的指令对滑转车轮施加制动力和控制制动力的大小，以使滑转车轮的滑转率在目标范围内。 ASR制动压力源是蓄压器，通过电磁阀调节驱动制动压力的大小。 结构型式：单独方式和组合方式。 单独方式：ASR制动压力调节器和ABS制动压力调节器在结构上各自分开。 组合方式： ASR制动压力调节器和ABS制动压力调节器组合成一整体。 典型ASR系统 一、丰田车系防抱死制动与驱动防滑（ABS/TRC） 丰田公司称驱动防滑为牵引力或驱动力控制系统，常用TRC-Traction Control System表示。 TRC与ABS共用车轮转速传感器和ECU，并在通往驱动车轮的制动管路上增设一个TRC制动压力调节装置，在由加速踏板控制主节气门上方增设一个由步进电机控制的副节气门，并在主、副节气门处设置一个节气门开度传感器，以实现驱动防滑控制。 当驱动车轮打滑时，ECU控制副节气门的步进电机转动，减少节气门的开度，此时即使主节气门的开度不变，发动机的进气量也会因为副节气门的开度减小而减少，使发动机的功率减小。若仍不能控制打滑，则控制TRC制动压力调节器。 防滑差速器 作用：当汽车在好路面上行驶时，具有正常的差速作用；而在坏路上行驶时，差速作用被锁止，从而防止驱动车轮打滑。 分类： 强制锁止式：通过电子控制或气锁控制锁止机构，人为地将差速器锁止。使左右半轴连成一个整体。 自动锁止式：在打滑路面上可自动增大锁止系数，直至差速器完全锁止。如摩擦片式和自动（爪形）离合器式等。 电子控制防滑差速器分类： V-TCS（Vehicle Tracking Control System）型差速器：根据汽车驱动轮的滑移量，控制发动机的转速和汽车的制动力；或者根据左右车轮的转速差来控制转矩，并采用提高转向性能的后湿式防滑差速器与后轮制动器相接合的方法来分配后轮的制动力。 LSD（Limited Slip Differential）型差速器：通过各传感器掌握汽车和驾驶员的动态，然后按照驾驶员的意愿和要求来最优分配左右驱动轮的驱动力。 期末考试复习题 1、液力变矩器的组成及作用 2、液力变矩器中单向离合器和锁止离合器的作用 3、辛普森轮系和拉维娜轮系的结构特点 4、自动变速器中离合器、制动器、单向离合器的作用 5、主油路调压阀、手动阀、换档阀、OD开关、强制降档开关的作用 6、换档规律曲线 7、自动变速器油质检查 8、自动变速器的性能检查（尤其是油压、失速、道路试验） 9、丰田车自动变速器故障码读取和清除 10、自动变速器打滑故障原因 11、循环式制动压力调节器原理 12、看懂丰田车自动变速器电路图（P73） 13、ABS和ASR的作用 电子控制悬架系统 本章主要内容： 电控悬架系统概述 采用电控悬架的目的： 传统悬架系统使用的是定刚度弹簧和定阻尼系数减震器，只能适应特定的道路和行驶条件，无法满足变化莫测的路面情况和汽车行驶状况，只能被动地接受地面对车身的各种作用力，不能主动去进行调节。故又称为被动悬架系统。 电控悬架系统的最大优点是悬架随不同的路况和行驶状态作出不同的反应，即可使汽车的乘坐舒适性令人满意，又能使操纵稳定性达到最佳状态。 电控悬架的功能 电控悬架系统的基本目的是控制调节悬架的刚度和阻尼力。 基本功能有： 车高调整：不论负载多少，汽车高度均一定；在坏路面上行驶时，使车高升高，高速行驶时，车高降低。 减震器阻尼力控制：调整减震器阻尼系数，防止汽车起步或急加速时车尾后坐；防止紧急制动时车头下沉；防止急转弯时车身横向摇动；防止汽车换档时车身纵向摇动等。 弹簧刚度控制：调整弹簧弹性系数，改善乘坐舒适性和操纵稳定性。 有些车型有其中一至二个功能，少数同时有三个功能。 电控悬架的种类 按传递介质不同，分气压式和油压式。 按驱动机构和介质不同，分电磁阀驱动的油气主动式悬架和步进电机驱动的空气主动悬架。 按控制理论不同，分半主动式和主动式。 主动悬架是一种能供给和控制动力源的装置，它根据各传感器检测的信号，自动调整悬架的刚度、阻尼力以及车身高度，从而显著提高汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性。 半主动悬架不需要外加动力源，因而消耗的能量小，成本低。 电控悬架系统的结构与工作原理 一、组成 传感器：车高传感器、车速传感器、加速度传感器、转向盘转角传感器、节气门位置传感器等。 开关：模式选择开关、制动灯开关、停车开关、车门开关等。 执行器：可调阻尼力减震器、可调节弹簧高度和弹性大小的弹性元件等。 ECU 一般原理： 利用传感器（包括开关）检测汽车行驶时路面的状况和车身的状态，输入ECU后进行处理，然后通过驱动电路控制悬架系统的执行器动作，完成悬架特性参数的调整。 03款丰田LEXUS GX470电控悬架EMS系统图 二、传感器的结构与工作原理 1、转向盘转角传感器 【作用】检测转向盘的中间位置、转动方向、转向角度和转动角度。以判断转向时侧向力的大小和方向，以控制车身的侧倾。 【类型】多采用光电式转向盘转角传感器。 【安装位置】转向盘的转向轴上。 【结构】在转向轴的带窄缝的圆盘上装有两组光电耦合器，转向盘转动时，可输出两组脉冲信号。根据此信号可判断转向盘的转角与转速；通过两组信号的相位来判断转向的方向。 2、加速度传感器 【作用】检测车身横向加速度和纵向加速度。横向加速度传感器主要用于检测汽车转向时，汽车因离心力的作用而产生的横向加速度，以判断悬架系统阻尼力改变的大小及空气弹簧中空气压力的调节情况，以维持车身的最佳姿势。 【类型】差动变压器式和钢球位移式。 【别名】G传感器 【差动变压器式加速度传感器原理】汽车转弯、加减速时，心杆在横向力或纵向力作用下移动，使检测线圈的输出电压发生变化。 【钢球位移式加速度传感器原理】汽车转弯、加减速时，钢球在横向力或纵向力作用下移动，使检测线圈的输出电压发生变化。 丰田车垂向加速度传感器：前加速度传感器一般装在前左及前右高度传感器内；后加速度传感器装在行李箱右侧的下面。 丰田加速度传感器主要由压电陶瓷盘和膜片组成。 两个压电陶瓷盘固定在膜片两侧，并支承在传感器中心。当加速度作用在整个传感器时，压电陶瓷盘在其自身重量作用下弯曲变形。根据压电陶瓷的特性，它们将产生与其弯曲率成正比例变化的电荷。这些电荷由传感器内的电子电路转换成与加速率成正比例变化的电压，输送到悬架ECU 3、车身高度传感器 【作用】检测汽车行驶时车身高度的变化情况（汽车悬架的位移量）。 【类型】片簧开关式、霍尔式、光电式。其中光电式应用较多。 【光电式传感器原理】有一根靠连杆带动转动的转轴，转轴上固定一个开有许多窄槽的圆盘，圆盘两边装有四组光电耦合器。当车身高度变化时，通过连杆可使转轴转动，因而四组光电耦合器可感应出四组脉冲信号，通过这四组脉冲信号的不同组合，可反映车高的高度范围。 4、信号开关 5、模式选择开关 【位置】变速器旁。 【作用】根据汽车的行驶状况和路面情况选择悬架的运行模式，从而决定减震器的阻尼力大小。 【运行模式】标准（Norm）、运动（Sport）两种。 丰田凌志车称此开关为LRC开关 LRC＝Lexus Riding Control 凌志乘坐控制 6、高度控制开关 【作用】改变车身高度设置。 【运行模式】低（Low）、高（Hight）两种。 三、执行器的结构与工作原理 1、悬架控制执行器 2、压缩机和干燥器总成 3、高度控制阀