第14章汽车.ppt

1、第十四章 汽车防抱死制动系统及驱动防滑转系统,第一节 ABS概述 第二节 轮速传感器 第三节 制动压力调节器 第四节 电子控制单元(ECU) 第五节 典型ABS 第六节 ABS故障诊断与检修 第七节 ASR系统,第一节 ABS 概 述,一、ABS基础知识 1制动时车轮受力分析 1) 地面制动力(FB) 图14-1-1所示是汽车在良好的路面上制动时车轮的受力情况。图中忽略了滚动阻力矩和减速时的惯性力、惯性力矩。,图14-1-1 制动时车轮受力分析,2) 制动器制动力 由于地面制动力是由地面提供的外力，因而若将汽车架离地面，地面制动力就不存在了。这时阻止车轮转动的是制动器摩擦力矩M。将制动器的摩擦

2、力矩M转化为车轮周缘的一个切向力，并将其称为制动器制动力F。 制动器制动力是由制动器的结构参数决定的，并与制动踏板力成正比。,3) 地面制动力、制动器制动力和附着力的关系 图14-1-2所示为不考虑制动过程中附着系数变化时，地面制动力、制动器制动力以及轮胎与道路附着力三者的关系。在制动过程中，车轮的运动只有减速滚动和抱死滑移两种状态。当驾驶员踩制动踏板的力较小，制动摩擦力矩较小时，车轮只做减速滚动，并且随着摩擦力矩的增加，制动器制动力和地面制动力也随之增长，且在车轮未抱死前地面制动力始终等于制动器的制动力。此时，制动器的制动力可全部转化为地面制动力，但地面制动力不可能超过轮胎与道路的附着力。,

3、图14-1-2 地面制动力、制动器制动力和附着力的关系,2制动性能与防抱死制动 1) 制动效能 制动效能指制动距离、制动时间和制动减速度。制动距离越短，制动时间越少，制动减速度越大，说明制动效能越好。 制动效能主要取决于地面制动力的大小，而地面制动力不仅与制动器摩擦力矩有关，还受到纵向附着系数B的制约。在地面给车轮的法向反作用力GZ一定时，纵向附着力取决于纵向附着系数B，而纵向附着系数B与车轮相对于地面的滑移率S有关：,2) 制动方向稳定性 制动方向稳定性是指汽车在制动时仍能按指定的方向行驶，即不发生跑偏、侧滑和失去转向能力。 侧滑和失去转向能力都与车轮和地面间的横向附着力有关，即与横向附着系

4、数S有关。而横向附着系数S与滑移率S也具有一定的关系。,3) 附着系数与滑移率的关系 附着系数与滑移率的关系曲线如图14-1-3所示。对于纵向附着系数，随着滑移率的迅速增加，并在S20%左右时，纵向附着系数最大；然后随着滑移率的进一步增加，当S100%，即车轮抱死时，纵向附着系数有所下降，制动效能也将下降。对于横向附着系数，S0时，横向附着系数最大；然后随着滑移率的增加，横向附着系数逐渐下降，并在S100%，即车轮抱死时横向附着系数下降为零，此时车轮将完全丧失抵抗外界侧向力作用的能力，稍有侧向力干扰(如路面不平产生的侧向力、汽车重力的侧向分力、侧向风力等)，汽车就会产生侧滑而失去稳定性，而转向

5、轮抱死后将失去转向能力。因此，车轮抱死将导致制动时汽车的方向稳定性变差。,图14-1-3 附着系数与滑移率的关系曲线,3防抱死制动系统功用 防抱死制动系统的英文简称为ABS(Anti-lock Braking System)。ABS的功用是在制动过程中，通过调节制动器制动力，使滑移率始终控制在15%20%，获得最佳的制动效能和较好的制动方向稳定性。,二、ABS基本组成和工作原理 1ABS的组成 图14-1-4所示为ABS的基本组成示意图。,图14-1-4 ABS基本组成示意图,表14-1-1 ABS的组成及其功用,2ABS的工作原理 每个车轮上安置一个转速传感器，它们将各车轮的转速信号及时输入

6、电子控制单元(ECU)。电子控制单元(ECU)是ABS的控制中心，它根据各个车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令，再适时发出控制指令给制动压力调节器。制动压力调节器是ABS的执行控制装置，它主要由电磁阀总成、电动泵总成和储液器等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连。制动压力调节器受电子控制单元(ECU)的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节。警示装置包括仪表板上的制动警告灯和ABS警告灯。,制动警告灯为红色，通常用“BRAKE”作标识，由制动液面开关、手制动开关及制动液压力开关并联控制；ABS警告灯为黄色，由ABS电子控制单元控

7、制，通常用“ABS”或“ANTILOCK”作标识。ABS具有失效保护和自诊断功能，当电子控制单元(ECU)监测到系统出现故障时，将自动关闭ABS，只有常规制动，并将故障以故障码的形式存储在ECU的存储器中，点亮ABS警告灯，提示驾驶员尽快进行修理。,3ABS的分类 ABS一般是按控制通道和传感器数目进行分类的。 控制通道是指能够独立进行制动压力调节的制动管路。如果一个车轮的制动压力占用一个控制通道，可以进行单独调节，则称为独立控制；如果两个车轮的制动压力是一同调节的，则称为一同控制。两个车轮一同控制有两种方式：如果以保证附着系数较小车轮不发生抱死为原则进行制动压力调节，则称这两个车轮按低选原则

8、一同控制；如果以保证附着系数较大车轮不发生抱死为原则进行制动压力调节，则称这两个车轮按高选原则一同控制。按低选原则一同控制较为常见。,根据通道数，ABS可分为四通道、三通道、二通道和一通道ABS四种；根据传感器数，可分为四传感器、三传感器和二传感器ABS三种。目前汽车上应用较多的为三通道(两前轮独立控制，两后轮按低选原则一同控制)四传感器ABS、三通道三传感器ABS和四通道四传感器ABS。,1) 三通道四传感器ABS 三通道四传感器ABS如图14-1-5所示，一般两个前轮独立控制，两个后轮按低选原则进行一同控制。对两个前轮进行独立控制，主要是考虑到对轿车特别是前轮驱动的汽车，前轮制动力在汽车总

9、制动力中所占的比例较大(可达70%左右)，可以充分利用两前轮的附着力。这种形式的ABS制动方向稳定性较好，但制动效能稍差。,图14-1-5 三通道四传感器ABS (a) 双管路交叉布置；( b) 双管路前后布置,2) 三通道三传感器ABS 三通道三传感器ABS如图14-1-6所示，也采用两个前轮独立控制，两个后轮按低选原则进行一同控制。三通道三传感器ABS与三通道四传感器ABS的不同是后桥只有一个轮速传感器，装在差速器附近。这种形式的ABS制动方向稳定性较好，但制动效能稍差。,3) 四通道四传感器ABS 四通道四传感器ABS如图14-1-7所示，每个车轮都有一个轮速传感器，且每个车轮的制动压力

10、都采用独立控制。这种形式的ABS制动效能好，但在不对称路面上制动时的方向稳定性差。,图14-1-7 四通道四传感器ABS (a) 双管路前后布置； (b) 双管路交叉布置,4ABS的优点 ABS具有以下一些优点： (1) 缩短了制动距离。在同样紧急制动的条件下，ABS可以将滑移率控制在最大附着系数范围内，从而可获得最大的纵向制动力。 (2) 改善了轮胎的磨损状况。ABS可以防止车轮抱死，从而避免了因制动车轮抱死造成的轮胎局部异常磨损，延长了轮胎的使用寿命。,(3) 提高了汽车制动时的方向稳定性。ABS可防止车轮在制动时完全抱死，能将车轮横向附着系数控制在较大的范围内，使车轮具有较强的侧向支承力

11、，以保证汽车制动时不甩尾、侧滑和失去转向能力。 (4) 使用方便，工作可靠。ABS的使用与常规制动系统几乎没有区别，制动时驾驶员踩制动踏板，ABS就根据车轮的实际转速自动进入工作状态，使车轮保持在最佳工作状态，减轻了驾驶员的疲劳程度。,第二节 轮速传感器,一、轮速传感器的功用和分类 1功用 轮速传感器用于检测车轮的转速，并将转速信号输入电子控制单元，以控制车轮的运动状态。 2分类 目前ABS中常用的轮速传感器主要有电磁感应式和霍尔效应式两种类型。,二、电磁感应式轮速传感器 1结构 电磁感应式轮速传感器主要由传感头和齿圈(转子)两部分组成，其外形如图14-2-1所示。,图14-2-1 电磁感应式

12、轮速传感器的外形,轮速传感器一般安装在车轮处，如图14-2-2所示。齿圈安装在随车轮转动的部件上，如半轴、轮毂、制动盘等，而传感头则安装在车轮附近不随车轮转动的部件上，如转向节、制动底板、半轴套管等。对于后轮只有一个轮速传感器的ABS，轮速传感器一般安装在主减速器、变速器处。如图14-2-3所示，传感头安装在主减速器或变速器壳体上，齿圈安装在主减速器或变速器输出轴上。,图14-2-2 轮速传感器在车处的安装 (a) 前轮；(b) 后轮,图14-2-3 轮速传感器在传动系中的安装 (a) 主减速器；(b) 变速器,传感头主要由永久磁铁、极轴和线圈组成。齿圈由磁阻较小的铁磁性材料制成，齿圈外周是细

13、轮齿。传感头与齿圈的端面有一空气间隙，此间隙一般为1mm，通常可通过移动传感头的位置来调整间隙。轮速传感器的基本结构如图14-2-4所示。,图14-2-4 电磁感应式轮速传感器的基本结构,2工作原理 电磁感应式轮速传感器的工作原理如图14-2-5所示。当齿圈的齿隙与传感器的极轴端部相对时，极轴端部与齿圈之间的空气隙最大，传感器磁极所产生的磁力线不容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场较弱。而当齿圈的齿顶与传感器的极轴端部相对时，极轴端部与齿圈之间的空气隙最小，传感器磁极所产生的磁力线就容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场较强。当齿圈随同车轮转动时，齿圈的齿顶和齿隙就交替地与传感器极轴顶部相对，传感器感应

14、线圈周围的磁场随之发生强弱交替变化，在感应线圈中就会感应出交变电压。交变电压的大小和频率与齿圈的转速成正比，因此，轮速传感器输出的交变电压频率将与相应车轮的转速成正比。,图14-2-5 电磁感应式轮速传感器的工作原理 (a) 齿隙与极轴端部相对； (b) 齿顶与极轴端部相对； (c) 传感器输出电压信号,轮速传感器由线圈引出两根导线，将其速度变化产生的交变电压信号送至ABS的电子控制单元(ECU)。为防止外部电磁波对速度信号的干扰，传感器的引出线采用屏蔽线，以保证反映车轮速度变化的交变电压信号准确地送至ABS的电子控制单元(ECU)。 电磁感应式轮速传感器的缺点是对于接近于零的转速无法检测，但

15、由于其工作可靠，结构简单，因而仍被广泛应用。,三、霍尔效应式轮速传感器 霍尔效应式轮速传感器由传感头和齿圈组成，传感头由永久磁铁、霍尔元件、电子电路等组成。如图14-2-6所示，永久磁铁的磁力线穿过霍尔元件通向齿圈，齿圈相当于一个集磁器。当齿圈位于如图14-2-6(a)所示的位置时，穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场相对较弱；当齿圈位于如图14-2-6(b)所示的位置时，穿过霍尔元件的磁力线集中，磁场相对较强。随着齿圈的转动，穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化，从而产生霍尔电压的变化，霍尔元件输出一个毫伏级的准正弦波电压，此电压信号由电子电路转换成标准的脉冲电压信号后输入ABS电脑。,图14-2-6

16、 霍尔效应式轮速传感器 (a) 霍尔元件磁场较弱； (b) 霍尔元件磁场较强,将霍尔元件输出的准正弦波电压转换成标准脉冲电压信号的电子线路框图如图14-2-7所示。霍尔元件输出的毫伏级准正弦波电压首先经运算放大器放大为伏特级电压信号，然后送往施密特触发器转换成标准的脉冲信号，再送到输出级放大后输送给ABS电脑。电子线路中的各级波形如图14-2-8所示，工作频率为20kHz，输出信号电压幅值为714V。,图14-2-7 霍尔效应式轮速传感器电子线路框图,霍尔效应式轮速传感器具有以下优点： (1) 输出的电压信号强弱不随转速的变化而变化，在汽车电源电压为12V的条件下，信号幅值保持在11.512V

17、之间不变，即使车速很低时也不变。 (2) 传感器频率响应高达20kHz，用于ABS中，相当于车速为1000km/h时所检测的信号频率，因此不会出现高速时频率响应跟不上的问题。 (3) 霍尔效应式轮速传感器输出的电压信号强弱不随转速变化，且幅值高，因此抗电磁波干扰能力强。,图14-2-8 霍尔效应式轮速传感器电子线路各级波形,第三节 制动压力调节器,一、制动压力调节器概述 1功用 制动压力调节器的功用是在制动时根据ABS电子控制单元(ECU)的控制指令，通过电磁阀的动作，自动调节制动轮缸的制动压力，使车轮不被抱死，并处于理想滑移状态。,2分类 制动压力调节器可以从不同的角度进行分类。 (1) 根

18、据制动压力调节器的动力源不同分为液压式和气压式两种。液压式主要用于轿车和一些轻型载货汽车上；气压式主要用于大型客车和载货汽车上。本部分只介绍液压式制动压力调节器。 (2) 根据制动压力调节器与制动主缸的结构关系可分为整体式和分离式两种。整体式制动压力调节器与制动主缸制成一体；分离式制动压力调节器自成一体，通过制动管路与制动主缸相连。,(3) 根据制动压力调节器调压方式的不同可分为循环式和可变容积式两种。循环式制动压力调节器通过电磁阀直接控制轮缸的制动压力；可变容积式制动压力调节器通过电磁阀间接改变轮缸的制动压力。,二、制动压力调节器的结构与工作原理 1循环式制动压力调节器 如图14-3-1所示

19、，循环式制动压力调节器在制动主缸与轮缸之间串联了一个电磁阀，直接控制轮缸的制动压力，它主要由电磁阀、回油泵、储液器等组成。,图14-3-1 循环式制动压力调节器的组成,循环式制动压力调节器的工作原理如下： (1) 常规制动过程。常规制动过程如图14-3-1所示。在常规制动时，ABS不工作，电磁阀线圈中无电流通过，电磁阀柱塞处于“增压”(较低)位置。此时制动主缸与制动轮缸相通，制动主缸来的制动液直接进入轮缸，轮缸压力随主缸压力的升高而升高。 (2) 保压制动过程。保压制动过程如图14-3-2所示。如果ABS ECU判断车轮的滑移率处于合适的范围，就会保持轮缸的制动压力。此时，ECU向电磁阀线圈输

20、入一个较小的保持电流(约为最大电流的1/2)，使电磁阀处于“保压”(中间)位置。此时制动主缸、制动轮缸和低压的储液器相互隔离，轮缸中的制动压力保持一定。,图14-3-2 保压制动过程,(3) 减压制动过程。减压制动过程如图14-3-3所示。如果ABS ECU判断车轮趋于抱死，就会减小轮缸制动压力。此时ECU向电磁阀线圈输入一个最大电流，电磁阀处于“减压”(较高)位置。此时电磁阀将轮缸与低压储液器接通，轮缸中的制动液经电磁阀流入储液器，轮缸制动压力下降。与此同时，电动机启动，带动回油泵工作，将流回储液器的制动液加压后输送到主缸，为下一个制动周期做好准备。由于回油泵将制动液泵回了制动主缸，使得驾驶

21、员在踩制动踏板时会感觉到“踏板回弹”的现象，这是ABS工作时的正常现象。,图14-3-3 减压制动过程,(4) 增压制动过程。制动压力下降后，车轮的转速增加，当ECU检测到车轮转速增加太快时，便切断通往电磁阀的电流，使制动主缸与制动轮缸再次相通，制动主缸的高压制动液再次进入制动轮缸，制动力增加。 制动时，上述过程反复进行，直到解除制动为止。ABS起作用时，每分钟要发生1020次的上述制动过程，由于制动液循环动作，使得制动系统产生一定的流动噪声。因此，ABS工作时有两个正常现象：一是噪声，二是踏板回弹。,2可变容积式制动压力调节器 如图14-3-4所示，可变容积式制动压力调节器在汽车原有制动管路

22、上增加了一套液压控制装置，用它控制制动管路中制动液容积的增减，从而控制制动压力的变化。它主要由电磁阀、控制活塞、储能器等组成。,图14-3-4 可变容积式制动压力调节器的组成,可变容积式制动压力调节器的工作原理如下： (1) 常规制动过程。常规制动过程如图14-3-4所示。此时，ABS没有工作，电磁阀线圈中没有电流，电磁阀柱塞处于左端的位置，使控制活塞的工作腔与低压储液器接通，控制活塞在强力弹簧的作用下被推至最左端，活塞顶端推杆将单向阀打开，使制动主缸与制动轮缸的制动管路接通，制动主缸的制动液直接进入制动轮缸，制动轮缸内制动液的压力随制动主缸的压力升高而升高。,(2) 减压制动过程。减压制动过

23、程如图14-3-5所示。当ECU判断车轮趋于抱死时，将向电磁阀线圈输入一个大电流，电磁阀内的柱塞在电磁力作用下克服弹簧弹力移到右端位置，使高压储能器与控制活塞的工作腔相通，储能器中的高压制动液进入控制活塞工作腔推动活塞右移，单向阀关闭，制动主缸与制动轮缸之间的通路被切断。同时，由于控制活塞右移使制动轮缸侧容积增大，制动压力减小。,图14-3-5 减压制动过程,(3) 保压制动过程。保压制动过程如图14-3-6所示。当ECU判断车轮的滑移率处于合适的范围时，将向电磁阀线圈输入一个小电流，由于电磁线圈的电磁力减小，柱塞在弹簧力的作用下左移至中间位置，使储能器、储液器及控制活塞工作腔相互关闭。此时，

24、控制活塞左侧的油压保持一定，控制活塞在油压和强力弹簧的共同作用下保持在一定的位置，而此时单向阀仍处于关闭状态，制动轮缸的容积也不发生变化，制动压力保持一定。,(4) 增压制动过程。需要增压时，ECU切断电磁阀线圈中的电流，柱塞回到左端的初始位置，控制活塞工作腔与储液器接通，控制活塞左侧控制油压解除，控制活塞左移至最左端时，单向阀被打开，制动轮缸内的制动液压力将随制动轮缸的压力增大而增大。,图14-3-6 保压制动过程,3制动压力调节器的主要部件 1) 电磁阀 制动压力调节器常用的电磁阀有三位三通电磁阀和二位二通电磁阀。 三位三通电磁阀的结构和原理如图14-3-7所示，它有A、B、C三个油口，分

25、别通制动主缸、制动轮缸和储液器。在工作的时候，电磁阀的柱塞有上、中、下三个位置。,图14-3-7 三位三通电磁阀的结构和原理,ECU通过控制电磁阀线圈中的电流，对电磁阀进行状态控制。 当电磁阀线圈未通电时，柱塞位于最下端，将通往储液器的回油口C关闭，接通进油口A和出油口B，使制动主缸和制动轮缸接通，制动轮缸处于增压状态。 当电磁阀线圈中通过小电流(如2 A)时，电磁阀线圈将产生较小的电磁吸力，使柱塞上移到中间装置，使进、出、回三个油口都为关闭状态从而使制动轮缸处于保压状态。 当电磁阀线圈中通过大电流(如5A)时，电磁阀线圈将产生较大的电磁吸力，使柱塞上移到最上位置，使出油口B和回油口C接通，使

26、制动轮缸内的制动液流回储液器，从而使压力下降。三位三通电磁阀的表示符号如图14-3-8所示。,图14-3-8 三位三通电磁阀的表示符号,二位二通电磁阀的表示符号如图14-3-9所示。二位二通电磁阀又分为两种，即常开电磁阀和常闭电磁阀。未通电时处于开启状态的电磁阀称为常开电磁阀；未通电时处于关闭状态的电磁阀称为常闭电磁阀。,图14-3-9 二位二通电磁阀的表示符号,2) 回油泵 回油泵通常由直流电动机和柱塞泵组成，用于使储液器中的制动液泵流回主缸或储能器。 3) 储液器和储能器 储液器是低压的，用于暂时存储制动液，一般是弹簧-活塞式的结构。储液器和回油泵的示意图如图14-3-10所示。储液器位于

27、电磁阀和回油泵之间，由制动轮缸来的制动液进入储液器，进而压缩弹簧使储液器液压腔容积变大，以暂时存储制动液。,图14-3-10 储液器和回油泵的示意图,储能器是高压的，用于存储ABS工作所需要的高压制动液，一般为气囊式的结构。储能器和回油泵的示意图如图14-3-11所示。储能器内部用隔膜分成上、下两腔，上腔充满氮气，下腔与电动柱塞泵出油口相通，电动柱塞泵将制动液泵入储能器下腔，使隔膜上移。储能器上腔的氮气被压缩后产生压力，反过来推动隔膜下移，使下腔制动液在平时始终保持1400018000kPa的压力。,图14-3-11 储能器和回油泵的示意图,4) 压力开关 压力控制开关安装在制动压力调节器的电

28、动回油泵一侧。其功用是监测储能器下腔的压力。它由一组触点组成，且独立于ABS ECU而工作。当储能器下腔的压力下降到约14000kPa时，开关闭合，使电动回油泵继电器通电，触点闭合，电源通过继电器触点向回油泵直流电动机供电，使电动回油泵工作。,四、典型制动压力调节器 下面以桑塔纳2000俊杰轿车ABS制动压力调节器为例进行介绍。 桑塔纳2000俊杰轿车ABS采用循环式制动压力调节器，为整体式结构，它与ABS的ECU组合为一体后安装于制动主缸与制动轮缸之间，其外形如图14-3-12所示。,图14-3-12 桑塔纳2000俊杰轿车ABS制动压力调节器 (a) 组合前； (b) 组合后,制动压力调节

29、器的基本组成包括电磁阀、液压泵及低压储液器。低压储液器与电动液压泵合为一体装于制动压力调节器上。制动压力调节器内包括8个电磁阀，每个回路一对，其中一个是常开进油阀，一个是常闭出油阀。 该制动压力调节器的工作过程如下： (1) 常规制动过程。常规制动过程如图14-3-13所示。踩下制动踏板，ABS尚未工作时，两电磁阀均不通电，进油阀处于开启状态，出油阀处于关闭状态，制动轮缸与低压储液器隔离，与主缸相通。制动主缸里的制动液被推入轮缸产生制动。,图14-3-13 常规制动过程,(2) 压力保持过程。压力保持过程如图14-3-14所示，当ABS的ECU通过轮速传感器检测到车轮的减速度达到设定值时，使进

30、油阀通电关闭，出油阀仍处于断电关闭状态，轮缸里的制动液处于不流通状态，保持制动压力。,图14-3-14 压力保持过程,(3) 压力减小过程。压力减小过程如图14-3-15所示，当ABS的ECU通过轮速传感器检测到车轮趋于抱死时，进、出油阀均通电，轮缸与低压储液器相通，轮缸里的制动液流到低压储液器，制动压力减小。同时电动回油泵通电运转，及时将制动液泵回主缸，踏板有回弹感。,图14-3-15 压力减小过程,(4) 压力增高过程。压力增高过程如图14-3-16所示，当ABS的ECU通过轮速传感器检测到车轮的加速度达到设定值时，进、出油阀均断电，进油阀开启，出油阀关闭，同时回油泵通电，将低压储液器里的

31、制动液泵到轮缸，制动压力增高。,图14-3-16 压力增高过程,第四节 电子控制单元(ECU),一、电子控制单元的功用 电子控制单元(ECU)俗称电脑，是ABS的控制中枢，其功用是接收轮速传感器及其他 传感器输入的信号，对这些输入信号进行测量、比较、分析、放大和判别处理，通过精确计算，得出制动时车轮的滑移率、车轮的加速度和减速度，以判断车轮是否有抱死趋势；再由其输出级发出控制指令，控制制动压力调节器去执行压力调节任务。,电子控制单元(ECU)还具有监控和保护功能，当系统出现故障时，能及时转换为常规制动，并以故障灯点亮的形式警告驾驶员。 正常情况下，发动机启动后，ABS警报灯点亮数秒后应自动熄灭

32、，否则说明ABS有故障。,二、电子控制单元的基本构造 电子控制单元(ECU)内部电路通常包括输入级电路、运算电路、电磁阀控制电路和安全保护电路。电路的连接方式如图14-4-1所示。,图14-4-1 电子控制单元内部电路框图 二通道四传感器系统框图； (b) 三通道四传感器系统框图； (c) 四通道四传感器系统框图,图14-4-1 电子控制单元内部电路框图 二通道四传感器系统框图； (b) 三通道四传感器系统框图； (c) 四通道四传感器系统框图,图14-4-1 电子控制单元内部电路框图 二通道四传感器系统框图； (b) 三通道四传感器系统框图； (c) 四通道四传感器系统框图,1输入级电路 输

33、入级电路的功用是将轮速传感器输入的正弦波信号转换成脉冲方波信号，经整形放大后输入运算电路。 不同的ABS系统中轮速传感器的数量不同，输入级放大电路的个数也不同。,2运算电路 运算电路的功用主要是进行车轮线速度、初始速度、滑移率、加速度和减速度的运算，调节电磁阀控制参数的运算和监控运算。 经转换放大后的轮速传感器信号输入车轮线速度运算电路，由电路计算出车轮的瞬时速度。初始速度、滑移率及加减速度运算电路根据车轮瞬时线速度加以积分，计算出初速度，再把初速度和车轮瞬时线速度进行比较运算，最后得到滑移率和加速度、减速度。电磁阀控制参数运算电路根据计算出的滑移率、加减速度信号，计算出电磁阀控制参数输入到输

34、出级。,3电磁阀控制电路 电磁阀控制电路的功用是接收运算电路输入的电磁阀控制参数信号，控制大功率三极管向电磁阀提供控制电流。,4安全保护电路 安全保护电路主要包括四个部分：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。 稳压电源电路将汽车电源(蓄电池、发电机)提供的12V或14V的电压变为ECU内部所需的5V标准稳定电压，并由电源监控电路对电源电路的电压是否稳定在规定的范围内进行监控。,故障存储电路对轮速传感器输入放大电路、运算电路和输出级电路的故障信号进行监视，并将故障信息以故障码的形式存储在存储器中，以便于诊断时调取。 当出现故障信号时，继电器驱动电路关闭继电器，停止ABS系统

35、的工作，转入常规制动状态，同时点亮仪表盘上的ABS警告灯，提示驾驶员ABS系统出现故障。,第五节 典型ABS,一、凌志LS400 ABS的组成 凌志LS400 ABS采用四传感器三通道控制方式，即前轮独立控制、后轮按低选原则一同控制，其布置形式如图14-5-1所示。该系统主要由轮速传感器、电子控制单元(ECU)、制动压力调节器(或称为ABS执行器)、ABS警告灯等组成，零件的位置如图14-5-2所示。其制动压力调节器是典型的分离式装置，并采用循环式调压方式。,图14-5-1 凌志LS400 ABS的布置形式,图14-5-2 凌志LS400 ABS各零件位置,二、凌志LS400 ABS的液压系统

36、 凌志LS400 ABS液压系统如图14-5-3所示，采用三个三位三通电磁阀和两个储液器。两前轮分别使用一个电磁阀，即前轮独立控制；两后轮共用一个电磁阀，按低选原则一同控制。,图14-5-3所示位置为常规制动过程，三个电磁阀均未通电，在弹簧的作用下处于右端位置，使制动主缸与制动轮缸相通。如果右前轮趋于抱死，ECU会给左端的电磁阀通入大电流，使之移至最左端，此时右前制动轮缸与储液器及回油管路相通，处于减压过程，防止右前轮抱死。如果某个后轮趋于抱死，ECU会给右端的电磁阀通入大电流，使后轮制动轮缸均与储液器及回油管路相通，处于减压过程，防止后轮抱死。在减压过程时，ECU使油泵电机转动，将储液器中的

37、制动液送回制动主缸。需要保压时，ECU给相应的电磁阀通入小电流，使电磁阀处于中间位置，截断了通往制动轮缸的油路。当抬起制动踏板时，制动轮缸中的部分制动液从单向阀流回制动主缸。,图14-5-3 凌志LS400 ABS液压系统,三、凌志LS400 ABS的控制电路 凌志LS400 ABS控制电路如图14-5-4所示。点火开关未接通时，油泵电机继电器和电磁阀继电器的线圈中无电流通过，油泵和电磁阀均不能工作。在接通点火开关的短时间内，ECU仍然不向继电器供电，来自蓄电池的电流经点火开关、GAUGE保险丝、ABS警告灯、维修连接器、单向二极管、电磁阀继电器的常闭触点搭铁，ABS警告灯点亮，同时ECU对系

38、统进行自检。如果系统无故障，6秒后ECU在SR端子加12V电压，并使R端子搭铁和电磁阀继电器的常开触点闭合。电磁阀线圈经常开触点与蓄电池正极相连，此后电磁阀的工作状态完全由ECU控制，即由ECU的SFR、SFL、SRR端子的电压所控制。,与三个电磁阀线圈并联有一个监测电阻，用以监测电磁阀线圈的故障。当电磁阀线圈出现故障时，AST端子的电压将发生变化并输入ECU，ECU会在MR和SR端子加0V电压，切断油泵电机和电磁阀线圈的电路，使ABS停止工作，进入失效保护模式。油泵的转动有高低两种转速，当减压时，ECU在MR端子加12V电压，油泵电机继电器闭合，使油泵电机与蓄电池正极相连，油泵高速运转。其余

39、制动过程时，ECU在MR端子加0V电压，油泵电机继电器开启；同时ECU在MT端子加12V电压，由于有附加电阻的存在，油泵低速运转。,图14-5-4 凌志LS400 ABS控制电路,第六节 ABS故障诊断与检修,一、ABS检修注意事项 大多数ABS系统都具有较高的工作可靠性，但在使用过程中仍免不了出现工作不良的现象，对此应及时进行检修，以确保制动系统正常工作。ABS系统与普通的制动系统相比，有其自身的特点，在检修过程中应在以下几个方面特别注意： (1) 在点火开关处于点火位置时，不要拆装系统中的电器元件和线束插头，以免损坏电子控制单元。 (2) 在车上用外接电源给蓄电池充电时，要先断开蓄电池正(

40、负)极柱上的电缆线，然后对蓄电池充电，以免损坏电子控制单元。,(3) 电子控制单元对高温环境和静电都很敏感，为防止其损坏，在对汽车进行烤漆作业时，应将电子控制单元从车上拆下；在对车体进行电焊之前，应拔下电子控制单元的插接器，并戴好防静电器。 (4) 在拆卸制动管路或与其关联的部件之前，应首先释放ABS储能器内的压力，防止高压制动液喷射伤人。 (5) 在更换ABS系统的制动管路或橡胶件时，应按规定使用标准件(高压耐腐蚀件)，以免管路破损而引起制动突然失灵。,(6) 为保证维修质量，应保持维修场地和拆卸器件的清洁干净，防止尘埃等进入压力调节器或制动管路中。 (7) 制动液侵蚀油漆能力较强，因此在维

41、修液压部件和加注制动液时，应防止制动液溅污油漆表面而使油漆失去光泽和变色。 (8) 在维修车轮转速传感器时，应防止碰伤齿圈的轮齿和传感头；也不可将齿圈作为支点撬动。否则，将造成轮齿变形，致使车轮转速传感器信号不正常，影响ABS系统的正常工作。,二、ABS故障诊断的一般程序 不同车型，甚至同一系列不同年代生产的汽车，由于装用的ABS型号不一样，其具体诊断方法与步骤均不尽相同。ABS故障诊断的一般程序如图14-6-1所示。,图14-6-1 ABS故障诊断的一般程序,三、常规检查 做好常规检查，发现比较明显的故障，可以节省时间，提高效率。常规检查主要包括以下几个方面： (1) 检查制动液面是否在规定

42、范围内。 (2) 检查所有继电器、熔断丝是否完好，插接是否牢固。 (3) 检查电子控制单元的插头、插座是否连接良好，有无损坏，搭铁是否良好。 (4) 检查下列各部件导线插头、插座和导线的连接是否良好：电动液压泵、电磁阀、轮速传感器、制动液面指示灯开关。,(5) 检查传感头与齿圈间隙是否符合规定，传感头有无脏污。 (6) 检查蓄电池电压是否在规定范围内。 (7) 检查驻车制动器是否完全释放。 (8) 检查轮胎花纹高度是否符合要求。,1制动液的更换与补充 制动液具有较强的吸湿性，制动液中含有水分后，其沸点降低，制动时容易产生“气阻”，使制动性能下降。因此，一般要求每年或每两年更换一次制动液。 很多

43、ABS系统具有液压助力，由于储能器可能蓄积有制动液，因此在更换或补充制动液时应按一定的程序进行。 更换或补充制动液的程序如下： (1) 先将新制动液加至储液器的最高液位标记处，即如图14-6-2所示的“MAX”标记处。,图14-6-2 储液器最高液位标记,(2) 如果需要对制动系统中的空气进行排除，应按规定的程序进行。 (3) 将点火开关置于点火位置，反复踩下和放松制动踏板，直到电动泵开始运转为止。 (4) 待电动泵停止运转后，再对储液室中的液位进行检查。 (5) 如果储液室中的制动液液位在最高液位标记以上，先不要泄放过多的制动液，而应重复以上的(3)和(4)过程。,(6) 如果储液室中的制动

44、液液位在最高液位标记以下，应向储液室再次补充新的制动液，使储液室中的制动液液位达到最高标记处，但切不可将制动液加注到超过储液室的最高标记，否则，当储能器中的制动液排出时，制动液可能会溢出储液器。,2制动系统的排气 液压制动系统有空气渗入时，驾驶员会感到制动踏板无力，制动踏板行程过长，致使制动力不足，甚至制动失灵。而ABS系统的液压回路内混入空气后，同样会引起制动效能不良。因此，在空气渗入液压系统中后，必须对制动液压系统进行空气排除。 在进行空气排除之前，应检查液压制动系统中的管路及其接头是否破裂或松动，检查储液室的液位是否符合要求。,ABS系统的排气常用仪器进行，其方法和步骤如下： (1) 将

45、车辆停放在水平地面上，抵住车轮前后，将变速器置于停车位置。 (2) 松开驻车制动器。 (3) 安装ABS检测仪(具有排气控制功能)。 (4) 向储液器加注制动液到最大液面高度。 (5) 启动发动机并怠速运转几分钟。,(6) 缓缓踩下制动踏板，使ABS检测仪进入排气程序，并且感到制动踏板有回弹。 (7) 按规定顺序打开放气螺钉。 有的车型要求排气必须对ABS和常规制动系统分别进行。排气分为三个步骤进行，即先给常规制动系统排气，然后再利用仪器对ABS系统排气，最后再对常规制动系统排气。,四、故障自诊断 1故障码的读取与清除 故障码的读取方法有人工读取和仪器读取两种，具体应根据车载电子控制单元的功能

46、及维修设备条件选择。 1) 人工读取故障码 丰田车系ABS故障码的读取方法如下： (1) 把点火开关置于“ON”，检查ABS警告灯，应点亮3秒。如果不正常，应检查ABS警告灯电路并排除故障。 (2) 将WA与WB之间的短接插销拔出或将发动机室内的维修连接器接头分开，如图14-6-3所示。,图14-6-3 WA、WB接头和维修连接器接头 (a) 拔出WA、WB之间的插销； (b) 分开维修连接器接头,(3) 将驾驶室内的TDCL或发动机室内的检查连接器的Tc与E1端子用跨接线连接，如图14-6-4所示。,图14-6-4 跨接Tc与E1端子 (a) 驾驶室内的TDCL； (b) 发动机室内的检查连

47、接器,(4) 根据ABS警告灯的闪烁情况读取故障码。如果ECU存储有故障码，ABS警告灯先以0.5秒的间隔闪烁显示故障代码的十位数，在十位数闪烁显示结束后，再隔1.5秒开始以0.5秒的间隔闪烁显示个位数。两个故障代码之间的闪烁间隔为2.5秒。如果ECU中没有故障代码，则ABS警告灯以0.25秒的间隔连续闪烁，如图14-6-5所示。,图14-6-5 通过ABS警告灯的闪烁情况读取故障码 (a) 无故障码； (b) 故障码11和12,表14-6-1 凌志LS400 ABS系统故障码,ABS系统的故障排除后，应将ECU所存储的故障码清除。清除故障码的方法是在满足下列条件的情况下，在3秒内连续踩制动踏

48、板8次，即可清除故障码。 (1) 汽车停稳，跨接诊断座Tc与E1端子。 (2) 将维修连接器接头分开或将WA与WB之间的短接插销拔出。 (3) 打开点火开关。 (4) 清除故障码后，再将Tc与E1跨接线拆去，将维修连接器接头插好或将WA与WB短接插销插好。,2) 仪器读取和清除故障码 故障检测扫描仪可以从ABS ECU存储器中读取故障码，同时还具有故障码翻译、检测步骤指导和基本判断参数提供等功能。 用V.A.G1552故障诊断仪读取桑塔纳2000俊杰轿车ABS系统故障码的程序如下： (1) 检查车辆是否符合检测条件。检测条件包括所有车轮必须安装规定的并且尺寸相同的轮胎，轮胎气压符合要求；常规制

49、动系统正常；所有熔断丝完好；蓄电池的电压正常。,(2) 关闭点火开关，打开诊断接口盖板(位于换挡杆前端的防尘罩下)，将V.A.G1552用诊断连接线连接在诊断接口上，如图14-6-6所示。,图14-6-6 连接V.A.G 1552,(9) 按“”键，故障依次显示出来。 (10) 故障显示完毕后，按“”键返回到初始位置，此时显示屏上的显示与(6)相同。 故障排除后，按以下步骤清除故障码。,(11) 按“0”和“5”键选择“清除故障存储器”，此时显示屏显示：,表14-6-2 桑塔纳2000俊杰轿车ABS故障码,2根据故障码诊断故障 故障码能够显示故障的性质和范围，维修人员可根据故障码的提示迅速、准

50、确地确定故障的性质和部位，有针对性地检查有关部位、元件和线路，将故障排除。 根据故障码进行故障的诊断与排除时，调出故障码后应对照维修手册查看故障码的含义，结合该车电路和有关元件的检测方法，按相应步骤诊断和排除故障。,五、ABS主要元件的检测 1轮速传感器 1) 传感器的外观检查 目视检查传感器安装有无松动；传感头和齿圈是否吸有磁性物质和污垢；传感器导线是否破损、老化；插接器是否连接牢固和接触良好，如有锈蚀、脏污，应清除，并涂少量防护剂，然后重新将导线插入连接器，再进行检测。 2) 传感器间隙的检查 传感器间隙指传感头与齿圈齿顶端面之间的间隙，可用无磁性厚薄规或合适的硬纸片检查。其检查方法如图1

51、4-6-7所示。,图14-6-7 传感头与齿圈齿顶端面间隙的检查,3) 传感器电磁线圈及其电路检测 使点火开关处于OFF位置，将ABS ECU插接器插头拆下，查出各传感器与电子控制单元连接的相应端子，在相应端子上用万用表电阻挡检测传感器线圈与其连接电路的电阻值是否正常。 桑塔纳2000俊杰轿车ABS轮速传感器电磁线圈的电阻正常值应为1.01.2k。 若阻值为无穷大，表明传感器线圈或连接电路有断路故障；若电阻值很小，表明有短路故障。为了区分故障是在电磁线圈或在连接电路，应拆下传感器插接器插头，用万用表电阻挡直接测试电磁线圈的阻值。若所测阻值正常，表明传感器连接电路或插接器有故障，应修复或更换。,

52、4) 模拟检查 为进一步证实传感器是否能产生正常的转速信号，可用示波器检测传感器的信号电压及其波形。其方法是：使车轮离开地面，将示波器测试线接于ABS ECU插接器插头的被测传感器对应端子上，用手转动被测车轮(传感器装在差速器上则应挂上前进挡，启动发动机低速运转)，观察信号电压及其波形是否与车轮转速相当，以及波形是否残缺变形，以判定传感头或齿圈是否脏污或损坏。 对桑塔纳2000俊杰轿车ABS轮速传感器，当车轮以约1r/s的速度转动时，应输出1901140mV的交流电压。,2制动压力调节器 制动压力调节器的检测包括电磁阀、电动液压泵及继电器的检测。 桑塔纳2000俊杰轿车制动压力调节器可用V.A

53、.G1552仪器进行检测，操作步骤及项目见表14-6-3。,表14-6-3 桑塔纳2000俊杰轿车制动压力调节器的电磁阀、 电动液压泵测试操作步骤及项目,3ECU 1) 检测条件 (1) 熔断丝完好。 (2) 关闭用电设备，如大灯、空调和风扇等。 (3) 拔下ABS ECU上的线束插头，使其与检测箱V.A.G1598/21的插座相连接，如图14-6-8所示。,图14-6-8 连接检测箱V.A.G 1598/21,2) 检测方法 ECU检测方法及标准数值见表14-6-4。,表14-6-4 ECU检测方法及标准数值,表14-6-4 ECU检测方法及标准数值,第七节 ASR 系 统,一、驱动防滑转系

54、统概述 1功用 驱动防滑转系统的英文简称为ASR(Acceleration Slip Regulation)，有的车辆称为牵引力控制系统( TCS，Traction Control System)。 ASR能在车轮开始滑转时降低发动机的输出转矩，同时控制制动系统，以降低传递给驱动车轮的转矩，使之达到合适的驱动力，使汽车的起步和加速达到快速而稳定的效果。,2滑转率及其与附着系数的关系 汽车在驱动过程中，驱动车轮可能相对于路面发生滑转。滑转成分在车轮纵向运动中所占的比例称为驱动车轮的滑转率，通常用“SA”表示：,式中：SA为车轮的滑转率；r为车轮的滚动半径；为车轮的转动角速度；为车轮中心的纵向速度

55、。,当车轮在路面上自由滚动时，车轮中心的纵向速度完全是由于车轮滚动产生的，此时r，其滑转率SA0；当车轮在路面上完全滑转(即汽车原地不动，而驱动轮的圆周速度不为0)时，车轮中心的纵向速度0，其滑转率SA100%；当车轮在路面上一边滚动一边滑转时，0SA100%。,与汽车在制动过程中的滑移率相同，在汽车的驱动过程中，车轮与路面间的附着系数的大小随着滑转率的变化而变化。一般，当滑转率在10%30%范围内时，车轮具有最大的纵向附着系数，此时可产生的地面驱动力最大。当滑转率为零时，即车轮处于纯滚动状态时，其横向附着系数也最大，此时汽车保持转向和防止侧滑的能力最强。随着滑转率的增加，横向附着系数下降，当

56、滑转率为100%时，横向附着系数变得极小，轮胎与路面之间的横向附着力接近于零，车轮将完全丧失抵抗外界侧向力作用的能力。,二、驱动防滑转系统的基本组成和工作原理 1ASR的基本原理 ASR可以通过调节作用于驱动轮上的驱动力矩和制动力矩，在驱动过程中防止驱动车轮发生滑转。 调节作用于驱动车轮上的驱动力矩可通过控制发动机节气门的开度和点火提前角的大小来实现；调节作用于驱动轮上的制动力矩可借助ABS中的轮速传感器及制动压力调节器对驱动车轮施加一定的制动力矩来实现。,1) 发动机动作 一旦ASR ECU检测到一个或两个驱动车轮发生空转的情况发生，立即将发动机的副节气门关闭，减小发动机的输出转矩。随着发动

57、机转矩的减小，车轮的车速下降，其滑转率降低，车轮与地面的附着系数增大。,2) 制动动作 当汽车在附着系数不均匀的路面上行驶时，处于低附着系数路面的车轮可能会空转，出现一个车轮打滑的情况。此时ASR ECU将使滑转车轮的制动压力上升，对该轮作用一定的制动力，同时对另一个驱动车轮作用一个与制动力矩相同的发动机转矩。这一作用的结果是使空转车轮转速降低，另一车轮驱动力矩增加，两车轮向前运动的速度趋于一致。,2ASR的基本组成 图14-7-1所示为一典型的具有防抱死制动和驱动防滑转功能的系统。其中ASR与ABS共用轮速传感器和ECU，只是在通往驱动车轮制动轮缸的制动管路中增设了一个防滑转的制动压力调节器

58、，在由加速踏板控制的主节气门上方增设了一个由步进电机控制的副节气门，并在主、副节气门处各设置了一个节气门位置传感器。,图14-7-1 典型ABS/ASR系统的组成,3驱动防滑转系统的工作原理 ASR处于工作状态时，ECU根据各轮速传感器检测到的转速信号，确定驱动车轮的滑转率和汽车的参考速度。当ECU判定驱动车轮的滑转率超过设定的限值时，就使驱动副节气门的步进电机转动，减小副节气门的开度。此时，即使主节气门的开度不变，发动机的进气量也会因副节气门开度的减小而减少。如果驱动车轮的滑转率仍未降低到设定的控制范围内，ECU又会控制ASR制动压力调节器和ABS制动压力调节器，对驱动车轮施加一定的制动压力

59、，则驱动车轮上就会作用一制动力矩，从而使驱动车轮的转速降低。,三、ASR主要部件 1副节气门驱动装置 1) 功用 副节气门驱动装置的功用是根据ECU发出的指令来控制副节气门的开启角度，从而控制进入发动机气缸的空气量，达到控制发动机输出转矩的目的。,2) 结构 副节气门驱动装置安装在节气门壳体上，如图14-7-2所示。它是一个由ECU控制转动的步进电机，由永久磁铁、传感线圈和旋转轴等组成。在旋转轴的末端安装一个小齿轮(主动齿轮)，由它带动安装在副节气门轴末端的凸轮轴齿轮旋转，以此控制副节气门的开启角度。,图14-7-2 节气门总成,2ASR制动压力调节器 ASR制动压力调节器如图14-7-3所示，主要包括制动供能装置和电磁阀总成两部分。制动供能装置主要由电动泵和储能器组成，电磁阀总成中有三个二位二通电磁阀。,图14-7-3 ASR制动压力调节器,当ABS/ASR ECU判定需要对驱动车轮施加制动力矩时，ABS/ASR ECU就使ASR制动压力调节器中的三个二位二通电磁阀都通电，电磁阀将制动主缸至后制动轮缸的制动管路封闭，电磁阀将储能器至ABS制动压力调节器的制动管路接通，电磁阀将ABS制动压力调节器至储液室的制动管路接通。储能器中具有一定压力的制动液就会经过处于开启状态的电磁阀与电磁阀和进入两后轮制动轮缸，驱动车轮的制动力矩随着制动轮缸制动压力的增大而增大；当ABS/