汽车防滑(asr)控制系统培训课件（可编辑）

汽车防滑ASR控制系统培训课件学习领域2汽车行驶、转向和制动系统检修第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统本章学习目标1、掌握防滑控制系统的组成与工作原理。2、掌握防滑控制系统主要元件的结构。3、掌握ABS制动压力调节器的结构。4、能识别防滑控制系统的常见故障,并进行基本的故障诊断及检修。5、掌握电子制动力分配调节装置EBD的结构和工作原理。6、理解电控行驶平稳系统的基本工作原理。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统161概述ABS系统是用于防止汽车紧急制动时车轮被抱死滑移而使车辆失去转向或导致侧滑甩尾的一种安全装置。ASR系统是防止车辆在起步、加速或泥泞、冰雪路面上行驶时驱动轮产生滑转,用以提高汽车的驱动性能,改善操纵稳定性的装置。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统161概述1611车轮打滑率对附着系数的影响如果我们用S表示制动时的滑移率,用S表示驱动时的滑转率,那BD么可以用下面两种式子表述制动和驱动时的滑移率和滑转率SR/100BSRV/R/100D式中S、S车轮的滑移率和滑转率BDR车轮的自由滚动半径,M车轮的转动角速度,RAD/S车轮中心的纵向速度相当于车身速度,M/S。从式中可以看出,当车轮滚动的圆周速度R为0时即车轮已经抱死,而实际车速V不为0,则汽车处于完全滑移状态而当实际车速V为0即汽车原地不动,车轮滚动的圆周速度R不为0时,则汽车处于完全滑转状态。为简化起见,一般将制动时车轮的滑移率S和驱动时驱动轮的滑B转率S统称为打滑率S。D第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统161概述1611车轮打滑率对附着系数的影响打滑率S与轮胎路面之间附着系数的关系如图161所示。由图可以看出附着系数随路面的不同而呈大幅度的变化在各种路面上,附着系数均随打滑率的变化而变化在打滑率从0达SOPT时,纵向附着系数由0增至最大,在此区域横向附着系数也有较大值,此区域为稳定区域之后,随着打滑率的增大,纵向附着系数反而减少,横向附着系数也下降很快,汽车进入不稳定区域,特别是当打滑率为100时,横向附着系数接近于0,也就是汽车不能承受横向力,车辆失去操纵稳定性,这是很危险的。所以应将打滑率控制在稳定区域内。在各种路面上,无论是制动还是驱动,都是当打滑率在某一范围内SOPT附近,即S1020左右时,附着效果达到最佳组合,即纵向附着系数大,横向附着系数决定着转弯横向力也足够大。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统161概述1612防滑控制系统的功用1、ABS系统的基本功能1提高汽车制动过程中的方向稳定性,防止汽车侧滑甩尾2使汽车在最短的距离内停车3在制动过程中保持对汽车的转向控制4防止轮胎抱死拖滑,减轻轮胎磨损5减少驾驶员的紧张情绪。2ASR系统的功能1能有效地提高车辆在各种路面上的附着能力,从而改善起步和加速性能2能提高车辆行驶的稳定性和乘坐的舒适性3能减少轮胎的磨损与发动机的功率消耗。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统162防滑控制系统的组成与工作原理1621ABS的基本组成和控制1ABS系统的基本组成从前述的分析可知,在制动时通过对制动器的制动力进行适当的控制,控制S在1520的范围内,就能获得最佳制动效果,这就是我们要求ABS系统起到的作用。现代ABS尽管采用的控制方式、方法以及结构各不相同,但除原有的传统常规制动装置外,一般ABS都是由传感器、电控单元ECU、执行器三大部分组成。其中传感器主要是指车轮转速传感器,执行器主要是指制动压力调节器。如图162所示。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统162防滑控制系统的组成与工作原理1621ABS的基本组成和控制2ABS系统的分类过去人们常将ABS分为两大类,即机械式ABS和电子式ABS。机械液压式ABS只有压力调节器和压力感知元件,具有结构简单、安装方便、价格低的优点。但它没有将车轮的运动状态和路面的附着情况联系起来,难以适应不同的路面,因而制动效果不佳。这种结构在早期的车辆上用得比较多目前广泛使用的是电子控制式ABS,它把车轮运动状态与路面附着情况紧密联系在一起,并对该运动状态加以及时、准确的调控。这种结构是现代ABS技术的主流,具有良好的使用性能。国产或进口的一些轿车普遍采用这种ABS。此外现代ABS还有按照生产厂家和按控制通道和传感器数目分类的方式,如博世BOSCHABS、戴维斯TEVESABS、德尔科DELCOABS、本迪克斯BENDIXABS等都是按生产厂家分类的。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统162防滑控制系统的组成与工作原理1621ABS的基本组成和控制3ABS的控制方案ABS常见的控制方案有以下几种独立控制。也称单轮控制,是指独立调节各车轮的制动压力。一同控制。是指两个或两个以上车轮的制动压力是一同进行调节的,即施加相等的制动压力控制两个车轮的转动。对两个车轮实施一同控制时,如果以保证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,称这两个车轮是按高选原则一同控制如果以保证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,则称这两个车轮是按低选原则一同控制。混合控制。是指上述的各种方式自由组合使用,可形成ABS系统在车辆上的多种控制方案。目前使用较为广泛的控制方案是采用对两前轮进行独立控制、对两后轮按低选原则一同控制的3通道4轮防抱死制动系统,其优点是汽车制动稳定性好,方向操纵灵活,有较高的附着系数利用率,特别是弯道行驶时制动性能优越。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统162防滑控制系统的组成与工作原理1621ABS的基本组成和控制4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称为控制通道。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,而其布置形式却多种多样。如图163所示。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统162防滑控制系统的组成与工作原理1621ABS的基本组成和控制5ABS系统的控制原理1控制方法ABS系统的控制效果主要取决于系统所采用的控制通道数和控制方法。目前绝大多数ABS系统都采用“逻辑门限值控制方法”。在这种方法中,通常是将车轮加速度或减速度作为主要控制参数,而将车轮的滑移率作为辅助控制参数。ABS系统将车轮的加速度与滑移率这两个参数结合起来进行防抱死控制,有助于系统识别路面的附着状况,提高系统的自适应控制能力和防抱死控制能力及防抱控死制效果。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统162防滑控制系统的组成与工作原理1621ABS的基本组成和控制5ABS系统的控制原理2控制过程图164所示的控制过程曲线即是ABS系统进行防抱死控制的实例。踩下制动踏板,当汽车开始制动时,制动系统液压力升高,车轮速度开始下降,降到某一个车轮趋于抱死时,ECU向相应的电磁阀发出“保压”信号”,接着输出“减压”信号,于是车轮制动液压缸内的液压力下降。这样来回控制车轮制动液压缸的保压、减压、加压过程,以使车辆尽快制动停车。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统162防滑控制系统的组成与工作原理1621ABS的基本组成和控制6ABS系统的工作特性1ABS只有在车速高于一定值如5KM/H或8KM/H时才起作用,低于此值ABS就会自动中止防抱死调节,而回到传统制动系统状态。2在制动过程中,只有当被控车轮趋于抱死时,ABS才会进行防抱死调节在被控车轮还没有趋于抱死时,制动过程与传统制动系统的制动过程完全相同。3当汽车制动ABS参与工作时,驾驶员会感觉制动踏板有回弹行程,制动踏板的这种动作反馈是正常的。4在防抱死制动循环中,制动压力调节器内的电磁阀动作,会产生一定的工作噪声。5具有传统制动系统的车辆紧急制动时,轮胎在路面上留下清晰的拖印而ABS车辆在紧急制动时,只会留下轻轻的勉强可以看出的印痕。6ABS系统具有故障自诊断功能,能对系统的工作情况进行监测,一旦发现存在影响系统正常工作的故障时,会自动关闭ABS功能,并将ABS警告灯点亮,向驾驶员报警,同时将汽车的制动功能恢复到传统制动系统状态,而能够进行常规制动。7在ABS警告灯持续闪亮的情况下进行制动时,应注意控制好制动强度,以免因ABS系统失效而影响行车安全。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统162防滑控制系统的组成与工作原理1622ASR系统的组成和控制1ASR系统的组成ASR系统的主要由车轮转速传感器、电子控制单元ECU、制动压力调节器,以及发动机副节气门辅助节气门执行器与ASR制动执行器组成如图165所示。此外,还增设了ASR系统选择开关关闭开关、ASR关闭指示灯、ASR警告灯等。ASR系统还同发动机与传动系的集中电控系统建立通信联系,以共同调节驱动轮的滑转率。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统162防滑控制系统的组成与工作原理1622ASR系统的组成和控制2ASR系统的控制方式ASR系统的控制方式可分以下两种1发动机输出功率控制发动机输出功率控制是最早应用的驱动防滑转控制方式,即控制发动机的输出功率来调节传递到驱动轮上的转矩,从而调节驱动轮的滑转率。可采用的控制方法有节气门开度调节。即在发动机原节气门的基础上,串联一个副节气门,由系统的执行机构控制其开度。这种方式工作比较平稳,容易与其他控制方式配合使用。喷油量的减少或切断控制。减小点火提前角的控制。2驱动轮制动控制驱动轮制动控制是在发生滑转的驱动轮上施加制动力矩来控制滑转率。它一般要与调节发动机输出功率的方法结合起来应用,否则,控制过程中就可能发生制动力矩与发动机输出转矩之间出现平衡现象,而导致无意义的功率消耗。这种控制方式响应最迅速。但为了保证制动过程中的乘坐舒适性,制动力不能升高过快。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统162防滑控制系统的组成与工作原理1622ASR系统的组成和控制3ASR系统的控制原理图166所示为ASR系统控制过程实例。ECU根据非驱动轮图中为前车轮的转速传感器送来的转速信号,推算车身速度,以此速度值为基础设定驱动轮图中为后轮的目标控制速度值,并与驱动轮的实际速度从驱动轮的转速传感器信号得到作比较,以控制其滑转率在最佳范围内。在进行发动机输出功率控制时,有些ABS/ASR防滑控制系统的ECU,还同发动机与传动系集中控制系统的ECU建立交互式通信联系,利用后者的控制功能减少喷油器的喷油量,减小点火提前角,以减小发动机的功率输出。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统162防滑控制系统的组成与工作原理1622ASR系统的组成和控制4ASR系统的工作特性各种ASR系统的具体结构和工作过程不尽相同,但一般都具有以下共同的工作特性1ASR系统在进行防滑控制过程中,如果驾驶员踩下制动踏板进行制动,ASR将会自动退出防滑控制,而不影响汽车的正常制动。2ASR通常只在一定车速范围内进行防滑控制,当车速达到一定值以后如120KM/H或80KM/H,ASR会自动退出防滑控制。3ASR系统可由驾驶员通过ASR选择开关对系统是否进入工作状态进行选择。如果通过ASR选择开关关闭了ASR系统,则ASR关闭指示灯会自动点亮。4ASR处于关闭状态时,发动机副节气门会自动处于全开位置,此时ASR的制动执行元件也不会影响制动系的正常工作。5ASR系统具有故障自诊断功能,当发现有影响系统正常工作的故障时,ASR系统会自动关闭,并将ASR警告灯点亮,向驾驶员报警。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统162防滑控制系统的组成与工作原理1623ABS与ASR的比较ABS的作用是防止汽车制动过程中车轮抱死打滑,将车轮的滑移率控制在理想滑移率附近范围内,以达到缩短制动距离,提高汽车制动时的方向稳定性和转向操纵性,从而大大提高汽车行驶的安全性。而ASR的作用是防止汽车起步、加速过程中驱动轮打滑,特别是防止汽车在非对称路面或转弯时驱动轮空转。ABS和ASR都是控制车轮“打滑”,但ABS是防止制动时车轮抱死在路面上滑移,而ASR则是防上驱动时车轮在路面上原地不动的滑转,两者控制车轮的打滑方向是相反的,但从控制车轮与路面的打滑率看,ABS和ASR采用了相同的技术。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统163防滑控制系统主要元件结构及工作原理1631车轮转速传感器1电磁式转速传感器轮速传感器用以检测车轮的转速,并把速度信号送到ECU。轮速传感器的结构型式按工作原理可分为电磁感应式和霍尔效应式两种,但目前通常都是采用电磁感应式。电磁感应式轮速传感器主要由传感头和齿圈转子组成,如图167所示。轮速传感器安装方式主要有径向安装和轴向安装两种方法,如图168所示。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统163防滑控制系统主要元件结构及工作原理1631车轮转速传感器2霍尔式转速传感器霍尔式转速传感器是利用霍尔效应的原理制成的。霍尔效应是指在一个矩形半导体薄片上有一电流通过,此时如有一磁场也作用于该半导体材料上,则在垂直于电流方向的半导体两端,会产生一个很小的电压,该电压就称为霍尔电压。当磁性材料制成的传感器转子上的凸齿交替经过永久磁铁的空隙时,就会有一个变化的磁场作用于霍尔元件半导体材料上,使霍尔电压产生脉冲信号如图169所示。根据所产生的脉冲数目即可检测转速。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统163防滑控制系统主要元件结构及工作原理1632汽车减速度传感器1光电式减速度传感器光电式减速度传感器的基本结构如图1610所示。由两个发光二极管、两个光电三极管、一个透光板和一个信号电路图中未画组成。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统163防滑控制系统主要元件结构及工作原理1632汽车减速度传感器2水银式减速度传感器水银式减速度传感器的基本结构如图1612A所示,由玻璃管和水银组成。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统163防滑控制系统主要元件结构及工作原理1632汽车减速度传感器3差动变压器式减速度传感器差动变压器式减速度传感器的基本结构如图1613所示。从图1613B可以看出,差动变压器式减速度传感器由两部分组成,其上部为差动变压器,下部为电子电路。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统163防滑控制系统主要元件结构及工作原理1633ABS制动压力调节器1制动压力调节器制动压力调节器是ABS中的主要执行器。其作用是接受ECU的指令,驱动调节器中的电磁阀动作或电机转动等,调节制动系的压力,使之增大、保持或减小,实现制动系压力的控制功能。1结构形式液压式制动压力调节器主要由电动泵、若干个电磁阀、蓄能器或储液器等元件组成,它串接在制动主缸与制动轮缸之间。图1614所示是一制动压力调节器的主要结构。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统163防滑控制系统主要元件结构及工作原理1633ABS制动压力调节器蓄能器或储液器在结构上是一内装活塞与弹簧的液压缸。储液器与回液泵的结构如图1615所示,由制动轮缸经电磁阀回液口流回的制动油液进入储液器内作用于活塞上,并压缩弹簧使储液容积增大,以暂时储存制动油液。也有的蓄能器或储液器采用气囊式结构,气囊的气室内充有可被压缩的氮气。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统163防滑控制系统主要元件结构及工作原理1633ABS制动压力调节器2调压方式ABS的制动压力调节器,可以采用循环调压方式或变容调压方式,进行防抱死制动压力调节。循环调压方式是采用电磁阀来直接调节轮缸的制动压力。它在制动主缸与轮缸之间串联一个电磁阀,通过使制动轮缸中的制动油液流回制动主缸或储液器实现制动压力的减小,又通过使制动主缸或供能装置中的制动油液流入制动轮缸实现制动压力的增大,这种调压方式也称为流通调压方式。变容调压方式是通过电磁阀的控制来间接调节轮缸的制动压力。它是在汽车原有制动管路上增加一套液压控制装置,并将制动轮缸与制动主缸隔离,通过控制制动管路中容积的增减,来控制轮缸中制动压力的变化。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统163防滑控制系统主要元件结构及工作原理1633ABS制动压力调节器3工作过程在汽车制动时,通过制动压力调节器所形成的制动工况包括常规制动时正常工况制动无抱死工况、紧急制动时防止车轮抱死的压力保持工况、减压工况及加压工况4种。图1616给出的是ABS系统的液压控制回路。其制动压力调节器采用循环调压方式。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统163防滑控制系统主要元件结构及工作原理1633ABS制动压力调节器图1617给出的是ABS系统循环调压方式的工作过程。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统163防滑控制系统主要元件结构及工作原理1634ASR系统执行元件ASR系统的执行元件主要包括副节气门执行元件和ASR系统制动执行元件。1副节气门执行元件主要由ASR的ECU控制的副节气门执行器、主动齿轮、凸轮轴齿轮等组成如图1618所示。副节气门执行元件的工作状态如图1619所示。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统163防滑控制系统主要元件结构及工作原理1634ASR系统执行元件2ASR系统制动执行元件如图1620所示。ASR制动执行元件包括在比例旁通阀、主液压缸切断电磁阀M/C、蓄能器切断电磁阀ACC、储油箱切断电磁阀RSV、ASR蓄能器、ASR电动泵电动供液泵及压力开关或压力传感器等。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统163防滑控制系统主要元件结构及工作原理1634ASR系统执行元件当ASR制动执行元件不工作时,M/C阀、ACC阀及RSV阀均不通电,ACC阀与RSV阀的阀门处于关闭状态,M/S阀的阀门处于开启状态如图1621所示,制动防滑调节处于关闭状态,而ABS的防抱制动和传统制动系的常规制动均可正常进行。当ASR制动执行元件工作时,ASR系统的ECU向这3个电磁阀通电,M/C阀的阀门关闭,切断制动主缸与后轮制动液压缸的液压通路ACC阀与RSV阀均开启,驱动防滑调节进入工作状态。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统164电子制动力分配调节装置EBDEBDELECTRICBRAKEFORCEDISTRIBUTION能够根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同,而自动调节前、后轴的制动力分配比例,提高制动效能,并配合ABS提高制动稳定性。汽车在制动时,四只轮胎附着的地面条件往往不一样。比如,有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上,而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中,这种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的摩擦力不一样,制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。EBD用高速计算机在汽车制动的瞬间,分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应、计算,得出不同的摩擦力数值,使四只轮胎的制动装置根据不同的情况用不同的方式和力量制动,并在运动中不断高速调整,从而保证车辆的平稳、安全。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统165防滑控制系统的故障自诊断与检修1651故障诊断与检修的基本步骤1直观检查直观检查是在ABS/ASR系统出现故障或感觉系统工作不正常时,采用的初步目视检查方法,具体常检查以下内容1检查手制动是否完全释放。2检查制动液是否渗漏、制动液面是否在规定的范围内。3检查所有ABS/ASR系统的保险丝、继电器是否完好、插接是否牢固。4检查ABS/ASR的ECU连接器插头和插座连接是否良好。5检查有关元器件轮速传感器、电磁阀体、电动泵、压力警示开关和压力控制开关等的连接器和导线是否连接良好。6检查ABS/ASRECU、压力调节器等的接地搭铁线是否接触可靠。7检查蓄电池电压是否在规定范围内,正、负极柱的导线是否连接可靠。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统165防滑控制系统的故障自诊断与检修1651故障诊断与检修的基本步骤2读取故障码1按规定连接ABS、ASR自诊断起动线路,通过仪表板上故障警示灯的闪烁规律读取故障码。2借助专用诊断测试仪与ABS或ASR故障诊断通讯接口相连,从检测仪的显示器或指示灯上显示规律上读取故障码。3利用汽车中心计算机系统,检修人员可以按照一定的自检操作程序,从仪表板上的信息显示系统读出故障码或故障信息。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统165防滑控制系统的故障自诊断与检修1651故障诊断与检修的基本步骤3快速检查快速检查一般是在自诊断基础上进行的,它是利用专用仪器或万用表等,对系统的电路和元器件进行连续测试,以查找故障的方法。根据故障码,多数情况下只能了解故障大致范围和基本情况,有的还没有自诊断功能,不能读取故障码。为了进步查清故障。经常采用一些仪器或万用表等,对防滑控制系统的电路和元器件,特别是怀疑可能有故障部位的电参数如电阻、电压、波形等进行深入测试根据测试仪和仪表显示的信息,确诊故障的部位、性质和原因,特别是借助专用的诊断测试仪,可以得到快速满意的结果。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统165防滑控制系统的故障自诊断与检修1651故障诊断与检修的基本步骤4故障指示灯诊断法在实际应用中,自诊断方法和快速检查法一般都能迅速准确地判断出故障位置。而故障指示灯法则是通过观察ABS、ASR警告灯的闪烁规律来进行判断的一种简易方法,驾驶员也可通过这种方法对ABS、ASR系统发生的故障进行粗略判断。不同车型的故障警告灯诊断表可在该车型的维修手册中查找。第16章汽车防滑ABS/ASR控制系统165防滑控制系统的故障自诊断与检修1652防滑控制系统的故障自诊断1故障自诊断与故障保险功能防滑控制系统的ECU大都具有故障自诊断与故障保险功能。1在正常情况下,当点火开关处于点火位置时,ECU会自动地对系统进行以下几项静态自检对ECU自身进行自检。对各种车轮转速传感器、ABS执行器中的电器元件,如电磁阀、回液泵电动机、继电器等进行短暂的通电自检。ECU监测蓄电池电压是否在正常工作范围内,储油箱中的制动油液液位与蓄能器的制动液压力是否过低等。在自检的过程中,ABS警告灯、ASR警告灯还会自动点亮,驾驶员由此可以检查警告灯及其线路是否完好。在此期间,如果ECU未发现故障,则在自检过程结束后,警告灯会自动熄灭。系统静态自