關注微博 | 在線咨詢 中國汽修教育品牌

轎車電控制動ABS、ESP系統原理與維修

發布時間:2015-04-21 浏覽次數:100

  汽車制動防抱系統,簡稱為ABS,是提高汽車被動安全性的一個重要裝置。有人說制動防抱系統是汽車安全措施中繼安全帶之後的又一重大進展。汽車制動系統是汽車上關系到乘客安全性最重要的二個系統之一。随着世界汽車工業的迅猛發展,汽車的安全性越來越為人們重視。汽車制動防抱系統,是提高汽車制動安全性的又一重大進步。

北方汽修

北方汽修學校

  汽車電子穩定系統或動态偏航穩定控制系統(Electronic Stability Program,ESP)是防抱死制動系統ABS、驅動防滑控制系統ASR、電子制動力分配系統EBD、牽引力控制系統TCS和主動車身橫擺控制系統 AYC(Active Yaw Control)等基本功能的組合,是一種汽車新型主動安全系統。該系統是德國博世公司(B0SCH)和梅塞德斯-奔馳(MERCEDES-BENZ)公司聯合開發的汽車底盤電子控制系統。

 

  在汽車行駛過程中,因外界幹擾,比如行人、車輛或環境等突然變化,駕駛員采取一些緊急避讓措施,使汽車進入不穩定行駛狀态,即出現偏離預定行駛路線或翻轉趨勢等危險狀态。裝置ESP的汽車能在極短的幾毫秒時間内,識别并判定出這種汽車不穩定的行駛趨勢,通過智能化的電子控制方案,讓汽車的驅動傳動系統和制動系統産生準确響應,及時恰當地消除汽車這些不穩定的行駛趨勢,使汽車保持行駛路線和預防翻滾,避免交通事故的發生。

  系統是汽車主動安全措施的巨大突破,它通過控制事故發生的可能性來實現安全行車,使汽車在極其惡劣的行車環境中确保行駛的穩定性和安全性。

 

  防抱制動系統由汽車微電腦控制,當車輛制動時, 它能使車輪保持轉動,從而幫助駕駛員控制車輛達到安全的停車。這種防抱制動系統是用速度傳感器檢測車輪速度,然後把車輪速度信号傳送到微電腦裡,微電腦根據輸入車輪速度,通過重複地減少或增加在輪子上的制動壓力來控制車輪的打滑率,保持車輪轉動。在制動過程中保持車輪轉動,不但可保證控制行駛方向的能力,而且,在大部分路面情況下,與抱死〔鎖死〕車輪相比,能提供更高的制動力量。

 

北方汽修與中關村學院合作辦學
北方汽修與中關村學院合作辦學

一、ABS的基本工作原理

 

  通常都由車輪轉速傳感器、制動壓力調節裝置、電子控制裝置和ABS警示燈等組成,在不同的ABS系統中,制動壓力調節裝置的結構形式和工作原理往往不同,電子控制裝置的内部結構和控制邏輯也可能不盡相同。

汽車機修12.jpg
北方汽修學校實踐教學

  在常見的ABS系統中,每個車輪上各安裝一個轉速傳感器,将有關各車輪轉速的信号輸入電子控制裝置。電子控制裝置根據各車輪轉速傳感器輸入的信号對各個車輪的運動狀态進行監測和判定,并形成相應的控制指令。制動壓力調節裝置主要由調壓電磁閥組成,電動泵組成和儲液器等組成一個獨立的整體,通過制動管路與制動主缸和各制動輪缸相連。制動壓力調節裝置受電子控制裝置的控制,對各制動輪缸的制動壓力進行調節。

 

  在常規制動階段,ABS并不介入制動壓力控制,調壓電磁閥總成中的各進液電磁閥均不通電而處于開啟狀态,各出液電磁閥均不通電而處于關閉狀态,電動泵也不通電運轉,制動主缸至各制動輪缸的制動管路均處于溝通狀态,而各制動輪缸至儲液器的制動管路均處于封閉狀态,各制動輪缸的制動壓力将随制動主缸的輸出壓力而變化,此時的制動過程與常規制動系統的制動過程完全相同。

 

  在制動過程中,電子控制裝置根據車輪轉速傳感器輸入的車輪轉速信号判定有車輪趨于抱死時,ABS就進入防抱制動壓力調節過程。例如,電子控制裝置判定右前輪趨于抱死時,電子控制裝置就使控制右前輪刮動壓力的進液電磁閥通電,使右前進液電磁閥轉入關閉狀态,制動主缸輸出的制動液不再進入右前制動輪缸,此時,右前出液電磁閥仍末通電而處于關閉狀态,右前制動輪缸中的制動液也不會流出,右前制動輪缸的刮動壓力就保持一定,而其它末趨于抱死車輪的制動壓力仍會随制動主缸輸出壓力的增大而增大;如果在右前制動輪缸的制動壓力保持一定時,電子控制裝置判定右前輪仍然趨于抱死,電子控制裝置又使右前出液電磁閥也通電而轉入開啟狀态,右前制動輪缸中的部分制動波就會經過處于開啟狀态的出液電磁閥流回儲液器,使右前制動輪缸的制動壓力迅速減小 右前輪的抱死趨勢将開始消除,随着右前制動輪缸制動壓力的減小,右前輪會在汽車慣性力的作用下逐漸加速;當電子控制裝置根據車輪轉速傳感器輸入的信号判定右前輪的抱死趨勢已經完全消除時,電子控制裝置就使右前進液電磁閥和出液電磁閥都斷電,使進液電磁閥轉入開啟狀态,使出液電磁閥轉入關閉狀态,同時也使電動泵通電運轉,向制動輪缸泵輸送制動液,由制動主缸輸出的制動液經電磁閥進入右前制動輪缸,使右前制動輪缸的制動壓力迅速增大,右前輪又開擡減速轉動。

 

  ABS通過使趨于抱死車輪的制動壓力循環往複而将趨于防抱車輪的滑動率控制,在峰值附着系數滑動率的附近範圍内,直至汽車速度減小至很低或者制動主缸的常出壓力不再使車輪趨于抱死時為止。制動壓力調節循環的頻率可達3~20HZ.在該ABS中對應于每個制動輪缸各有對進液和出液電磁閥,可由電子控制裝置分别進行控制,因此,各制動輪缸的制動壓力能夠被獨立地調節,從而使四個車輪都不發生制動抱死現象。

柴油共軌噴射
柴油共軌噴射

  盡管各種ABS的結構形式和工作過程并不完全相同,但都是通過對趨于抱死車輪的制動壓力進行自适應循環調節,來防止被控制車輪發生制動抱死。

使用與維修中的一般性注意事項:

  目前,大多數ABS系統都具有很高的工作可靠性,通常無需對其進行定期的特别維護,但在使用、維護和檢修過程中,應在以下幾個方面特别注意:

  在點火開關處于點火位置時,不要拆裝系統中的電器元件和線束插頭,以免損壞電子控制裝置。要拆裝系統中的電器元件和線束插頭,應先将點火開關斷開。

  不可向電子控制裝置供給過高的電壓,否則容易損壞電子控制裝置,所以,切不可用充電機起動發動機,也不要在蓄電池與汽車電系連接的情況下,對蓄電池進行充電。

  子控制裝置受到碰撞敲擊也極容易引起損環,因此,要注意使電子控制裝置免受碰撞和敲擊。

前台接待專業
前台接待專業

  高溫環境也容易損壞電子控制裝置,所以,在對汽車進行烤漆作業時,應将電子控制裝置從車上拆下。另外,在對系統中的元件或線路迸行焊接時,也應将線束插頭從電子控制裝置上拆下。

  不要讓油污沾染電子控制裝置,特别是電子控制裝置的瑞子更要注意;否則,會使線束插頭的瑞子接觸不良。

  在續電池電壓低時,系統将不能進入工作狀态,因此,要注意對蓄電池的電壓進行檢查,特别是當汽車長時間停駛後初次啟動時更要注意。

  不要使車輪轉速傳感器和傳感器齒圈沾染油污或其它髒物;否則,車輪轉速傳感器産生的車輪轉速信号就可能不夠準确。影響系統控制精度,甚至使系統無法正常工作。另外,不要敲擊轉速傳感器;否則,很容易導緻傳感器發生消磁現象,從而影響系統的正常工作。

DSC_03051.jpg

北方汽修學校德國車系實訓部

  由于在很多具有防抱制動功能的制動系統中都有供給防抱制動壓力調節所蓄能量的蓄能器。所以,在對這類制動系統的液壓系統進行維修作業時,應首先使蓄能器中的高壓制動液完全釋放。以免高壓制動液噴出傷人。在釋放蓄能器中的高壓制動液時,先将點火開關斷開,然後反複地踩下和放松制動踏闆,直到制動踏闆變得很硬時為止。另外,在制動液壓系統完全裝好以前,不能接通點火開關,以免電動泵通電運轉。

  具有防抱控制功能的制動系統應佳用專用的富路 因為制動系統往往具有很高的壓力,如果使用非專用的管路,極易造成損壞。

  大多數防抱控制系統中的車輪轉速傳感器,電子控制裝置和制動壓力調節裝置都是不可修複的,如果發生損壞,應該進行整體更換。

  在對制動液壓系統進行過維修以後,或者在使用過程中發覺制動踏闆變軟時,應按照要求的方法和順序對制動系統進行空氣排除。

  應盡量選用汽車生産廠推薦的輪胎,如要使用其它型号的輪胎,應該選用與原車所用輪始的外徑,附着性能和轉動慣量相近的輪胎,但不能混用不同規格的輪胎,因為這詳會影響防抱控制系統控制效果。

  在防抱警示燈持續點亮情況下進行制動時,應注意控制制動強度,以免因制動防抱系統失效而使車輪過早發生制動抱死。

 

制動液的選用、更換及補充

  在具有防抱控制功能的制動系統中,制動液的通路更長,更曲折,緻使制動液在流動過程中受到的阻力較大,另外,在具有防抱控制功能的制動系統中,運動零件更多、更精密、這些運動對潤滑的要求也更高,因此,具有防抱控制功能的制動系統所選用的制動液必須具有恰當的粘度。

  在具有防抱控制功能的制動系統中,制動液反複經曆壓力增大和減小的循環,因而,制動液的工作溫度和壓力較常規制動系統中的制動液更高,這就要求制動液具有更強的抗氧化性能,以免制動液中形成膠質、沉積物和腐蝕性物質。

  在具有防抱控制功能的制動系統中有更多的橡膠密封件和橡膠軟管,這就要求所選用的制動液不能對橡膠件産生較強的膨脹作用。

  在具有防抱控制功能的制動系統中有更多、更為精密的金屬零件,因此,要求所選用的制動液對金屬的腐蝕性較弱。

  由于具有防抱控制功能的制動系統在制動過程中會使制動液的溫度升高很快,這就要求所選用的制動液具有較高的沸點,以免因制動液發生汽化使制動系統産生氣阻。

  根據以上特點,具有防抱控制功能都推薦選用DOT3或DOT4的制動液。盡管DOT5的制動液具有更高的沸點,但是,由于DOT5是矽基制動液,會對橡膠件産生較強的損害,因此,在具有防抱控制功能的制動系統中,一般不推薦選用DOT5的制動液。

  由于DOT3和DOT4是醇基制動夜,具有較強的吸濕性,随着使用時間的延長,其中的含水量會不漸增多。當制動液中含有較多的水分時,不僅會使制動壓力調節裝置中的精密零件發生鏽蝕,還使制動液的粘度變大,影響制動系統中的流動,特别是在寒冷的氣侯條件下遲緩,導緻制動距離的延長。另外,制動液中的含水量會對制動液的沸點産生非常明顯的影響。所以,随着制動液中含水量的增多,制動系統就很容易發生氣阻現象。DOT3和DOT4制動液一般經過12個月的使用以後,其中的含水量平均可達3%,因此,建議對具有防抱控制功能的制動系統每隔12個月更換一次制動液。

  在對具有液壓動力或助力的制動系統進行制動液更換或補充時,由于蓄能器中可能蓄存有制動液,因此,在更換或補充制動液時應按如下程序進行:

  将新制動液加到儲液室的最高液位标記處;

  如果需要對制動系統中的空氣進行排除,應按規定的程序進行;

  将點火開關置于點火位置,反複地踩下和放松制動踏闆,直到電動泵開始運轉為止;

  待電動泵停止運轉後,儲液室中的液位進行檢查;

  如果儲液室中的制動液液位在最高液位标記以上,先不要洩放過多的制動液,而應重複上述的第3和第4步驟;

  如國儲液室中的制動液液位在最高液位标記以下,應向儲液室再次補充新的制動液,使儲液室中的制動液位達到最高标記處,但切不可将制動液加注到超過儲液室的最高液位标記,否則,當蓄能器的制動液排出時,制動液可能會溢出儲液室。

  在具有防抱控制功能的制動系統中,防抱控制系統的電子控制裝制通常根據液位開關輸入的信号對儲液室的制動液液位進行監測。當制動液液位過低時,防抱控制系統将會自動關閉,因此,應定期對儲液室中的制動液液位進行檢查,并及時補充制動液。

1汽車電子2.JPG
北方汽修學校教學實驗室

二、ABS故障診斷步驟

 

故障診斷儀器和工具

  在多數防抱控制系統中,可以通過跨接診斷座串相應的端子,根據防抱警示(或電子控制裝置的發光二極管)的閃爍情況讀取故障代碼。所以,在故障代碼讀取時,往往需要合适的跨接線,跨接線是兩端帶有插接端子的一段導線,也有的跨接線在中間設有保險管。

  故障代碼隻是代表故障情況的一系列數碼,要确切地了解故障情況,還須根據維修手冊查對故障代碼所代表的故障情況。另外,要正确地對系統進行故障診斷的排除,也需要利用維修手冊作參考,因此,維修手冊是故障診斷和維修過程中最為重要的工具。

  對防抱控制系統進行檢查時,萬用表是基本的測試工具,由于指針式萬用表能夠反應電參數的動态變化,所以更适合于是防抱控制系統的電路檢查。另外,也可以用一些更為專用的電參數測試器(如多蹤示波器等),可更為方便和更為深入地對系統進行檢查。

  在大部分汽車上,防抱控制系統電子控制裝置線束插頭都不好接近,速成插頭中的端子又沒有标号,使确定所要測試的端子變得較為困難,特别是當向一些特定的端子加入電壓時,如果電壓加入有誤,可能會損壞系統中的一些電氣元件,另外,如果直接從線束插頭的端子上對系統進行測試,不影響測試結果的準确性,可能還會使端子發生變形或破壞,為此,可以使用接線端子盒。由于各種防抱控制系統線束插頭中的端子數,端号排列、插頭形式不盡相同,因此,所用的接線端子盒也就不同。

  對防抱控制系統進行電路測試時,将系統的線束插頭從電子控制裝置上卸下,再将接線端子盒的線束插頭與系統線束插頭插接,這祥,接線端子盒子的端子标号就與系統線束端子标号相對應,通過對接線端子盒上端子的測試,就相當于求系統線束插頭中相應端子進行測試。

  在對防抱控制系統的液壓裝置進行檢查時,有時需要使用壓力表。對防抱控制系統進行故障診斷時,也可以借助各種測試儀器,有些系統甚至隻有用專用診端測試儀才能進行故障診斷。專用診斷測試儀器可分為兩大類,其中一類可以替代系統的電子控制裝置,對系統工作情況進行檢查和模拟,這類儀器有博世ABS診斷測試器和豐田ABS診斷測試器。另一類診斷測試器則需要系統的端子控制裝置通過與系統的電子控制裝置進行雙向通訊。既能讀取系統工電子控制裝置所存儲記憶的故障代碼,并将故障代碼轉換為故障情況後顯示,部分地替代了維修手冊的作用,又可向系統電子控制半裝置傳輸控制指令,對系統進行工作模拟。這類測試儀器有SNAP-ON紅盒子掃描儀SCANNER及通用的TECH-L和克萊斯的ORB-LL等,這些診斷測試儀器因可以讀解故障代碼,一般稱為解碼器。解碼器不僅可以對防抱控制系統進行故障診斷,而且還可以對汽車的其它一些電控制系統進行診斷測試,隻是需要選擇相應的軟件而已。

 

故障診斷與排除的一般步驟

  當防抱控制系統警示燈持續點亮時,或感覺防抱控制系統工作不正常時,應及時對系統進行故障診斷和排除。在故障診斷和排除。在故障診斷和排除時應該按照一定的步驟進行,才能取得良好的效果。故障診斷與排除的一般步驟如下:

  确認故障情況和故障症狀;

  對系統進行直觀檢查,檢查是否有的制動液瀉漏`導線破損、插頭松脫、 制動液液位過低等現象;

  讀解故障代碼,既可以用解碼器直接讀解,也可以通過警示燈讀取故障代碼後,再根據維修手冊查找故障代碼所代表的故障情況。

  根據讀解的故障情況,利用必要的工具和儀器對故障部位進行深入檢查,确診故障部位和故障原因;

  故障排除;

  清除故障代碼;

  檢查警示燈是否仍然持續點亮,如果警示燈仍然持續點亮,可能是系統中仍有故障存在,也有可能是故障己經排除,而故障代碼未被清除;

  警示燈不再電亮後,進行路試,确認系統是否恢複工作。

  在故障診斷和維修過程中,應當注意,不僅不同型号的汽車所裝備的防抱系統可能不同,而且即使是同一型号的汽車,由于生産年份不同其裝備的防抱控制系統也可能不同。

  防抱控制系統的故障大多是由于系統内的接線插頭松脫或接觸不良、導線斷路或短路、電磁閥線圈斷路或短路、電動泵電路斷路或短路、車輪轉速傳感器電磁線斷路或短路、續電器内部斷路或短路,以及制動開關、液位開關和壓力開關等不能正常工作引起的。另外,蓄電池電壓過低、車輪轉速傳感器與齒圈之間的間隙過大或受到泥污沾染、儲液室液位過低等也會影響系統的正常工作。

 

三、汽車電子穩定系統的工作原理分析

 

  從外部作用于汽車的所有力,包括制動力、驅動力、任何一種側向力,都會引起汽車繞其質心轉動。ESP系統根據此原理,在汽車進人不穩定行駛狀态時,通過對制動系統、驅動傳動系統的幹涉,修正過度轉向或轉向不足的傾向,使汽車保持穩定行駛狀态。

  微機控制系統的ROM中,預先儲存了控制程序中的标準技術數據。在汽車傳感器監測并将汽車行駛狀态的各種數據随機傳送給ECU時,ECU立即調出預存标準數據與之進行比較,判定轎車是否出現不穩定行駛趨勢和不穩定的程度及原因。一旦确定汽車有不穩定行駛的趨勢,ESP系統就會自動代替駕駛員控制汽車,通過微機控制系統向制動執行機構和發動機執行機構發出指令,采取最有利的安全措施修正驅動力和制動力,阻止潛在危險情況的發生,使汽車恢複到安全穩定的行駛狀态。

  微機控制系統指令執行的安全措施是指,當汽車傳感器監測到汽車有發生翻轉或偏離駕駛員需求的行駛路線的趨勢時,系統能有選擇地對單個汽車前輪或後輪實施制動,或必要時同時增加或者減少發動機的輸出轉矩,調整驅動力。