汽车理论制动系统

主讲：尤明福《汽车检测与诊断技术》第七章制动系统的故障诊断主讲：尤明福教学目的及要求1.掌握汽车制动系统典型结构的原理及作用2.掌握汽车制动系统ABS的检测与诊断3.了解现代制动系统的难点：车轮运动状况及受力分析重点：典型结构及ABS的检测与诊断课时：6第一节现代汽车制动系统原理与作用一、制动系统功能1.应使行车能减速、停车和驻车；2.应具有行车制动系统、应急制动功能和驻车制动功能；3.应能保证任何部件失效时，仍只有应急制动功能；4.制动系统应经久耐用，不能因振动或冲击而损坏。第一节现代汽车制动系统原理与作用二、轿车典型制动系统组成示意图第一节现代汽车制动系统原理与作用三、制动系统的典型结构制动系统工作原理示意图浮钳盘式制动器制动间隙的自动调整真空助力器真空助力器工作原理有无ABS的行车对比第一节现代汽车制动系统原理与作用点击图片动画演示第一节现代汽车制动系统原理与作用点击图片动画演示第一节现代汽车制动系统原理与作用点击图片动画演示第一节现代汽车制动系统原理与作用点击图片动画演示第一节现现代汽车制制动系统原原理与作用用点击图片片动画演演示第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用点击图片片动画演演示第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用点击图片片动画演演示第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用四、ABS、ASR、、VSC（ESP）系系统简介介（一）三三种系系统的发发展情况况（1）80年代代：ABS由由于其卓卓越的安安全性能能，成为为当时高档档轿车的的标志性配置。（2）90年代代以后：：安装ABS已经经非常的的普遍，，包括国内的的一些经济型轿车。（3）目目前现状状：ASR、、VSC系统成成为高档档轿车的的标志性配置。（4）今今后的发发展：随着对安安全性能能要求的的不断提提高，ASR、、VSC系统的的安装也也会变的的非常普遍。第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用1.汽车车三三种运运动动状态态五、车轮轮运动受受力分析析1.车轮轮受力三三种型式式（1）加加速时：：，，否否则产产生滑转转，汽车车不走或或车轮大大于车速速。（（2）制动动（减速速）时：：否否则则产产生滑滑移，车车轮抱死死或车速速大于轮轮速。（（3）转转向时：：横向力力否否则产生生侧滑滑，不能能转向而而失控。。第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用2.附附着力力Fφ、附着系系数φ附着力的的大小与与汽车本本身的一一些因素素有关：：车轮载荷荷、胎面面花纹、、轮胎气气压、路路面粗糙糙度、潮潮湿程度度、行驶驶速度、、车轮偏偏转角等。当当法向力力G一定定时，附附着力的的大小由由附着系系数的大大小来决决定。附着系数数的大小与与汽车运运动过程程中的滑移率与滑转率有着密切切的关系系。第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用点击图片片动画演演示3.车轮轮四种运运动状态态第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用由图可见见，在滑滑移率为为20％％左右时时，纵向向附着系系数最大大，制动动时能获获得的地地面制动动力也最最大，汽汽车的制制动效能能最高，，横向附附着系数数也比较较大，制制动时汽汽车的转转向控制制性能较较好，方方向稳定定性也较较高。第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用4.滑移移与滑转转曲线及及分析第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用1)汽车车的滑动动（滑移移、滑转转）滑移：制动过程程中，车车速大于于轮速。。滑移率：车轮的滑滑移速度度与车速速的百分分比。滑转：加速过程程中，轮轮速大于于车速。。滑转率：车轮滑转转速度与与车轮速速度的百百分比。。（1）横向附着着系数①汽车车行驶的的稳定性如：侧滑滑、甩尾尾②汽车车转向性能能（方向的的稳稳定性））如：转向向失控（2）纵向附着着系数①汽车车的制动性能能如：制动动距离加加长②汽车车的驱动性能能如：动力力性下降降2)横向向附着系系数与纵纵向附着着系数第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用前轮抱死死：侧滑滑、失去去转向后后轮抱抱死：侧侧滑（甩甩尾）（a）前轮抱死死：侧滑滑、失去去转向（（b）后后轮抱死死：侧滑滑（甩尾尾）5、前后后轮制动动力调节节的作用用第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用汽车侧滑滑时的运运动状况况图（a））表示前前轴侧滑滑，即前前轮抱死死后轮滚滚动，惯惯性力Fj的方方向与汽汽车侧滑滑方向相相反，即即Fj能能起到阻阻止前轴轴侧滑的的作用。。图（b））表示后后轴侧滑滑，即后后轮制动动抱死而而前轮滚滚动，惯惯性力Fj的方方向与汽汽车侧滑滑方向一一致，于于是惯性性力加剧剧了后轴轴的侧滑滑，汽车车将急剧剧转弯而而甩尾。。第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用点击图片片动画演演示六、ABS的工工作原理理及作用用1.ABS的工工作原理理第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用点击图片片动画演演示2.ABS的制制动调节节过程第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用点击图片片动画演演示第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用3.电磁磁式转速速传感器器第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用点击图片片动画演演示4.ABS控制制总体图图第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用5.ABS对对附着系系数的控控制原理理制动时，，把滑移移率S控制在在20%左右。第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用6.ABS系统统的作用用（1）缩缩短制动动距离（（除雪地地和沙石石路面））（2）提提高制制动时的的汽车的的方向稳稳定性（3）提提高制制动时的的转向控控制能力力第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用七、ASR结构构与原理理1．驱动动力取决决于两个个方面一是发动动机输出出扭矩和和功率，，二是路路面附着着系数。。2．汽车车防滑转转电子控控制ASR功能：防防止汽车车在起步步，加速速时和滑滑溜路面面行驶时时驱动轮轮打滑，，特别是是防止汽汽车在非非对称路路面或转转弯时驱驱动轮的的空转，，以保持持汽车行行驶方向向的稳定定性，操操作性和和维持汽汽车最佳佳驱动力力以及提提高汽车车的平顺顺性。作用：当当车轮出出现滑转转时，通通过对滑滑转车轮轮施加制制动力或或控制发发动机的的动力输输出来抑抑制车轮轮的滑转转。以避避免汽车车牵引力力和行驶驶稳定性性下降。。第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用3．ASR的优优点汽车起步步，行驶驶中驱动动轮可提提供最佳佳驱动力力与无ASR相相比，提提高了汽汽车的动动力性，，特别是是在附着着系数较较小的路路面上，，起步、、加速性性能和爬爬坡能力力较佳。。能保持汽汽车的方方向稳定定性和前前轮驱动动汽车的的转向控控制能力力。减少了轮轮胎的磨磨损和发发动机油油耗。第一节现现代汽汽车制动动系统原原理与作作用4．ASR控制制驱动轮轮最佳滑滑移率常常用控制制方式发动机输输出转矩矩的控制制：调节喷油油量调整点火火时间调整进气气量驱动轮进进行制动动控制（一般作作为调整整进气量量，改变变发动机机输出转转矩方式式补充））差速器进进行控制制可变锁止止差速器器摩擦片式式自锁差差速器电子控制制防滑差差速器。。目前主主要有湿湿式差速速器的防防滑控制制和主动动防滑控控制差速速器两种种。第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用变速器控制：：通过传动比来来改变传递到到驱动轮上的的驱动转矩。。离合器控制：：通过操作机构构减弱离合器器接合程度。。综合控制：一是同时控制制发动机输出出功率和车轮轮的制动力；；二是差速锁锁与发动机输输出功率的综综合控制。总结：１）前五项一一般不作为单单独控制方式式使用。２）汽车行驶驶过程中，路路面滑溜情况况千差万别，，驱动力的状状态也是不断断变化，综合合控制系统将将根据发动机机的状况和车车轮滑转的实实际情况采取取相应的控制制。第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用5．ASR控控制系统的组组成（1）ASR的传感器轮速传感器、、车速传感器器。（和ABS共用）节气门开度传传感器（2）ASR的ECU（（和ABS共共用）第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用（3）ASR的执行机构构（ASR制动动压力源是蓄蓄压器，通过过电磁阀来调调节驱动车轮轮制动压力大大小）1）制动压力力调节器单独方式：ASR制动压压力调节器和和ABS制动动压力调节器器结构上各自自分开组合方式：ASR制动压压力调节器和和ABS制动动压力调节器器结构上各自自共用2）节气门驱驱动装置由步进电动机机和传动机构构组成，并根根据ASR控控制器输出的的控制脉冲转转动规定的转转角，通过传传动机构带动动辅助节气门门转动。第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用6．典型ASR系统（LS400））（1）结构组组成：电动泵、储储压器、三个个二位二通电电磁阀（储压压器切断电磁磁阀、制动总总切断电磁阀阀泵、储液罐罐切断电磁阀阀）（2）工作过过程1）压力升高高：①ABS三位位电磁阀置于于“压力升高高”状态②制动总泵电电磁阀接通（（关状态），，储压器切断断电磁阀接通通（开状态））2）压力保持持：由ABS三位位电磁阀完成成3）压力降低低：①ABS三三位电磁阀置置于“压力降降低”状态②储液罐切断断电磁阀接通通（开状态））第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用7.ASR对对附着系数的的控制（1）对滑转转车轮施加制制动（辅助））①一个驱动动轮滑转②二个驱动动轮滑转Sd：10%—20%（2）控制发动机的的功率输出（（主要）减少进气量、喷油量、减减小点火提提前角第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用制动控制时产产生的差速锁锁的作用第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用点击图片动画画演示(3)差速器器原理第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用差速器特性：：n左轮＋n右轮＝2n驱动轴M左轮＝M右轮＝1/2M驱动轴M左轮＝M右轮＝M驱动轴=08.ASR系系统的作用（1）能得到到最佳的驱动动力（2）前驱汽汽车得到了良良好的转向控控制能力（3）后驱汽汽车得到了行行驶的稳定性性第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用八、VSC系系统结构与原原理（一）转弯极极限时汽车的的不稳定性当前胎或后胎胎的抓地力达达到极限（最最大附着极限限），汽车转转向的稳定就就受到极大的的影响。粗略讲：高速时驱动轮轮先达到抓地地极限。中速时从动轮轮易先达到抓抓地极限。前轮胎首先达达到抓地极限限而引起侧滑滑称为“漂出出”（通过减减速和向内的的旋转运动来来抑制）后轮胎首先达达到抓地极限限而引起侧滑滑，会出现““回旋”、““甩尾”（通通过减速和向向外的旋转运运动来抑制））第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用（二）VSC结构和基本本组成（1）传感器器：方向盘转向传传感器、侧向向加速度传感感器、横摆率率传感器、转转速传感器、、制动液压传传感器、节气气门位置传感感器。（2）ECU：有两个处理器器（3）执行器器①用于告知驾驾驶员失稳的的侧滑指示灯灯和VSC蜂蜂鸣器。第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用②液压控制装装置：包括１）供能能部分，由液液压泵和蓄压压器组成。２）制动总泵泵和制动助力力器部分。３）选择电磁磁阀部分，当当VSC、TRC、ABS工作时，，它关闭制动动总泵液压油油，并把液压压油送到控制制电磁阀。４）控制电磁磁阀部分，当当VSC、TRC、ABS工作时，，它增加或降降低每个车轮轮分泵的液压压，以控制每每个车轮的制制动力。第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用（三）VSC控制原理当前轮侧滑时时，通过制动动内后轮，以以得到向内转转的运动，然然后对四个车车轮进行制动动，使车速降降到某一水平平来平衡旋转转运动，使转转向在转弯力力的范围内进进行。当后轮侧滑时时，外前轮被被制动，以产产生向外的运运动，确保汽汽车的稳定性性。（四）VSC工作原理（1）通过传传感器检测汽汽车状态和驾驾驶员操作。。（2）根据（（1）来估算算汽车失稳的的程度（侧滑滑的程度）（3）根据（（2）来计算算恢复汽车稳稳定所需的旋旋转运动和减减速，并相应应控制每一车车轮的制动力力和发动机的的动力输出。。此外，在车辆辆高速拐弯出出现失控现象象之前，通过过侧滑指示灯灯闪烁和VSC蜂鸣器发发声来告知驾驾驶员。制动执行器柱柱塞式助力泵泵波纹软软管式式蓄压器助力泵马达氮气波纹软管制动液助力泵马达氮气波纹软管蓄压器制动液第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用制动力与旋转转动量的变化化关系第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用传统驾驶转弯转弯制动VSC作用示示意图第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用转向不足控制制VSC功能抵抵消转向不足足(当前轮失失去抓地力)第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用当前轮侧滑而而失去抓地力力出现漂出现现象时，制动动内后轮，以以保证向左转转动，并降低低车速平衡旋旋转运动，抑抑制不足转向向，防止方向向失控。第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用转向过度控制制VSC功能抵抵消转向过度度(当后轮轮失去抓地力力)第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用后轮侧滑而失失去抓地力出出现右旋现象象时，外前轮轮被制动，保保证向左转动动，抑制过度度转向防止翻翻车。第一节现代代汽车制动系系统原理与作作用（五）VSC系系统的作用探测和分析车车况（是否存存在不稳定的行驶驶趋势），并警告驾驾驶员汽车出出现危险行驶驶，防患于未未然。对过度转向或不足转向特别敏感第二节现代代汽车制动系系统的检测与与诊断一、3种系统统的对比1.传感器器：ABS：轮速ASR：轮速、节气门门（主、副））VSC：方向盘转向角角、侧向加速度、横摆率、轮速、制动动液压力第二节现代代汽车制动系系统的检测与与诊断2.执行器ABS：制动压力调节节器ASR：制动压力调节节器+ASR制动压力调调节器（ABS/ASR）、副节气气门驱动装置置VSC：在ASR的基基础上增加了了选择电磁阀阀第二节现代代汽车制动系系统的检测与与诊断3.ABS、、ASR、VSC共用一个控制制单元，ASR控制单单元是在ABS控制单元元功能上的延伸，VSC控制制单元是在ASR控制单单元的基础上上的延伸。第二节现代代汽车制动系系统的检测与与诊断二、3种系统统的控制原理理1.ABS控制原理：：四个轮制动，，一般前轮独独立后轮低选选。其控制过程是是：常规制动→保保压→减减压→增压压。一般循环频频率在6—10次/S（20次次/S）。第二节现代代汽车制动系系统的检测与与诊断2.ASR的的控制原理有高压蓄能器器、隔离电磁磁阀，只对驱驱动轮控制。。第二节现代代汽车制动系系统的检测与与诊断3.VSC的的控制原理有高压蓄能器器、隔离电磁磁阀，只对单单个轮控制。。一般情况下下能达到150—200次/S第二节现代代汽车制动系系统的检测与与诊断三、3种系统统的检测分析析1.熟练掌掌握各系统的的结构、原理理、电路2.检查检检修时应注意意事项3.基础检检查4.故障自自诊断（调码码、清码、警警告灯诊断））5.故障诊诊断仪的使用用（V.A.G1551）6.故障码码的分析7.电气检检查8.快速诊诊断（根据故故障现象快速速查找故障原原因）第二节现代代汽车制动系系统的检测与与诊断ABS/EBD实验台第二节现代代汽车制动系系统的检测与与诊断四、典型ABS检测与诊诊断1.ABS系系统检查的注注意事项(1)ABS系统与常规规制动系统是是不可分割的的。当当制动系统统出现故障时时，应首先判判断是常规制制动系统的故故障还是ABS系统的故故障。(2)由于于ABS的的控制制装置置对电电压、、静电电非常常敏感感，因因此在在点火火开关关处于于接通通位置置时，，不要要插拔拔ABS线线路的的插接接揣。。(3)在对对ABS系系统进进行作作业之之前，，应首首先给给系统统卸压压、并并切断断ABS微微机的的电源源。4)ABS的电电气故故障大大多数数并不不是元元件失失效，，而是是连接接不良良或脏脏污所所致，，因而而应特特别注注意各各插接接件的的连接接可靠靠无误误。(5)若更更换轮轮胎时时，应应尽量量选用用汽车车生产产厂家家推荐荐的轮轮胎。。(6)大多多数ABS系统统中的的车轮轮速度度传感感器、、电子子控制制装置置和压压力调调节器器都是是不可可修复复第二节节现现代汽汽车制制动系系统的的检测测与诊诊断(7)对制制动系系统进进行维维修后后，或或者使使用中中感到到制动动踏板板变软软时，，应对对制动动系统统中的的空气气进行行排除除。2、ABS系统统的车车辆制制动失失效或或系统统工作作出现现异常常时，，同普普通制制动系系统一一样，，也要要从检检查制制动总总泵油油室内内液面面高度度开始始，逐逐步查查找故故障原原因第二节节现现代汽汽车制制动系系统的的检测测与诊诊断1）、、ABS的的汽车车在定定期保保养时时，通通常可可使用用助力力放气气器、、真空空放气气器。。2）、、有些些ABS装装置在在系统统放气气时，，需要要使用用扫描描工具具轮流流接通通ABS调调压器器中的的电磁磁阀。。3）、、若ABS警告告灯亮亮了，，应在在系统统放气气之前前，先先诊断断印修修理故故障，，然后后再进进行排排气操操作。。第二节节现现代汽汽车制制动系系统的的检测测与诊诊断第二节节现现代汽汽车制制动系系统的的检测测与诊诊断3.ABS系统统故障障的一一般检检查方方法和和步骤骤（1））下面面的一一些情情况并并不是是故障障：1）系系统的的自检检声音音2）ABS起作作用的的声音音3）ABS起作作用，，但制制动距距离过过长，，这是是由由于在在积雪雪或砂砂石路路面上上，车车轮不不是直直接接与地地面摩摩擦，，因此此有ABS的车车辆制制动距距离有有时会会比没没有ABS的车车辆制制动距距离长长。4）制制动时时，转转动方方向盘盘，会会感到到转向向盘有有轻微微的振振动。。这是是由于于有的的制动动压力力调节节器与与动力力转向向器共共享一一个油油泵所所引起起的正正常反反应。。5）高高速行行驶急急转弯弯时，，或冰冰滑路路面上上行驶驶时，，有时时会出出现制制动警警告灯灯亮起起的现现象，，出出现了了车轮轮打滑滑现象象，ABS产生生保护护动作作引起起的，，并非非有故故障。。第二二节节现现代代汽汽车车制制动动系系统统的的检检测测与与诊诊断断第二二节节现现代代汽汽车车制制动动系系统统的的检检测测与与诊诊断断（2））一一般般检检查查内内容容1））制制动动液液面面是是否否在在规规定定的的范范围围之之内内。。2））检检查查所所有有继继电电器器、、熔熔丝丝是是否否完完好好，，插插接接是是否否牢牢固固。。3））检检查查电电子子控控制制装装置置导导线线的的插插头头，，插插座座是是否否连连接接良良好好，，有有无无损损坏坏，，搭搭铁铁是是否否良良好好。。4））蓄蓄电电池池容容量量和和电电压压是是否否符符合合规规定定，，连连接接是是否否牢牢靠靠。。5））控控制制单单元元、、车车轮轮转转速速传传感感器器、、电电磁磁阀阀体体、、制制动动液液面面指指示示灯灯开开关关导导线线插插头头、、插插座座和和导导线线的的连连接接是是否否良良好好。。6））检检查查车车轮轮转转速速传传感感器器传传感感头头与与齿齿圈圈间间隙隙是是否否符符合合规规定定，，传传感感器器头头有有无无脏脏污污。。7））驻驻车车制制动动(手手刹刹)是是否否完完全全释释放放。。第二二节节现现代代汽汽车车制制动动系系统统的的检检测测与与诊诊断断第二二节节现现代代汽汽车车制制动动系系统统的的检检测测与与诊诊断断4.ABS故故障障代代码码的的读读取取方方法法1））跨跨接接自自诊诊断断电电路路读读取取故故障障代代码码。。2））借借助助专专用用诊诊断断测测试试仪仪读读取取故故障障代代码码。