汽车底盘电控ABSEBDASRESP实训指导书

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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第32页 共33页编号:CSDKZD01肇庆科技职业技术学院ZHAO QING SCIENCE AND TECHNOLOGY POLYTEHNIC汽车底盘电控系统检修-维护、检修ABS+EBD+ASR+ESP系统实训指导书编写: 徐小山 校核: 审批: 版本: 第一版 注意事项1、电源使用本实验系统中，ABS工作电源采用220V交流电，电动机电源采用380V交流电。2、制动系统的维护本实验台制动系统不提倡自行放空气或制动片调整，原因是实验台的每个车轮质量太小惯性太小，如果放空气或制动片调整，容易导致四个车轮的制动力产生差距，在真

2、实汽车上由于惯性大，少量差距不会引起某车轮先抱死，但在该实验台上是会产生这种不良现象的。最终导致ABS故障灯点亮，ABS的功能消失。如果必须添加制动液，则应加注DOT4制动液，在加注制动液后，需保留较长时间在油壶中，直至油壶中的制动液没有气泡之后才能踩刹制动系统，以免空气进入制动管路。如果确需放空气则应找专业人员排放，以保证放空制动管道中的空气。3、禁止强磁性物体接近ECU，防止干扰ABS正常工作。4、在进行维修时应关闭系统的总电源，严禁带电拨插头。5、强静电物体及电焊机工作时，应关闭电源并拨下ECU插头。学生实训制度1实训前必须预习实训指导书，了解实训目的和注意事项。2按预约时间进入实训室，

3、不得无故迟到、早退、旷课。3进入实训室后应注意安全、卫生、不准喧哗打闹、不准抽烟、不准乱写乱画乱扔纸屑、不准随地吐痰、不准擅自动仪器设备，或实训过程中未按操作规程操作仪器设备，导致损坏仪器设备者要照价赔偿。4实训时应严格遵守操作步骤和注意事项。若遇仪器设备发生故障，应立即向教师报告，及时检查，待排除故障后才能继续实训。5实训过程中，同组同学应相互配合，认真纪录；应独立完成实训报告。6实训结束后，应将仪器设备、工具擦拭干净，摆放整齐；协助做好实训室清洁卫生。7不得将实训室的工具、仪器、材料等物品携带出实训室。维护、检修ABS+EBD+ASR+ESP系统一、项目编号：CSDKZD01二、实训课时：

4、12学时三、实训目的（1）熟悉轿车底盘中ABS+EBD+ASR+ESP系统的组成、结构及其工作原理，能分析与描述它们的工作过程和电路分析；（2）熟悉轿车底盘电控系统检测工具、设备、仪器等使用与维护知识；（3）能维护、检修ABS+EBD+ASR+ESP电控系统；（4）熟悉轿车底盘电控系统检修、故障诊断与排除知识，能用专用检测工具、设备、仪器进行轿车底盘电控系统的故障诊断与排除。四、实训要求1.学生在做实训之前要先预习本指导书，在作业过程中要按分解顺序摆放零部件并做相应标记和纪录。2.学生58人分成一组，每组配一套工具，每23两组配一位教师。教师先应采用边示范边讲解的教学方式，在学生动手做时，指导

5、教师应指导、规范学生的动作和程序。每位同学必须严格按照本指导书给出的操作步骤和技术要求，动手完成规定的检修任务。3.通过学生写实训报告，归纳和总结ABS+EBD+ASR+ESP系统的组成、结构及其工作原理，能分析与描述它们的工作过程和电路分析；能形成正确的系统检修、故障诊断工作思路。并作为“底盘电控系统检修”课程的考核依据之一。五、实训设备ABS+EBD+ASR+ESP系统检修中所需工具、量具、设备和辅料见表1。表1 ABS+EBD+ASR+ESP系统检修中所需工具、量具设备和辅料清单项目名 称数量工具常用手动工具、量具移动台式工具箱6台轮胎套筒、扭力扳手、开口扳手、活动扳手、梅花扳手、专用油

6、管扳手、套筒扳手、鲤鱼钳、尖嘴钳、一字起子、十字起子、橡胶锤、铁锤、油盆等。6套专用工具或仪器专用拉具、游标卡尺、电压表、电流表、转速表、气压表、数字万用表、X-431故障检测仪6套辅料清洁剂、制动液、棉纱、砂纸等适量设备ABS实验台架、具有ABS+EBD+ASR+ESP系统的车辆6辆 六、ABS+EBD+ASR+ESP系统工作原理简介（一）ABS工作原理简介1、 系统概述本实验台系统在结合MK20-型ABS基础上，开发了实车制动状态ABS刹车过程实验系统、模拟状态刹车实验系统、油路电路原理图示教系统及故障诊断系统等。其系统组成2、 MK20-型ABS各控制组成部件结构原理2.1电子控制系统桑

7、塔纳2000Gsi型轿车装备的MK20-型ABS的电子控制系统由右后轮速传感器RR（G44）、右前轮速传感器FR（G45）、左后轮速传感器RL（G46）、左前轮速传感器FL（G47）、各种控制开关、防抱死制动与制动力分配控制单元（ABS ECU）和ABS指示灯等组成，控制电路如图1.1 所示。图1.1ABS电子控制系统2.1.1车轮速度传感器简称轮速传感器，其功用是检测车轮转速，并转换为电信号输入ABS ECU，用以计算车轮的圆周速度。常用轮速传感器有磁感应式和差动霍尔效应式两种。MK20-型ABS的4只轮速传感器均采用磁感应式，其结构原理完全相同，都是由产生信号的传感器磁头和信号转子两部分组

8、成。传感器磁头由永久磁铁、信号线圈（感应线圈）和线束插头等组成；信号转子为由磁铁材料制成的带齿圆环，又称为齿圈转子，在4只轮速传感器齿圈转子达到圆周上均制作有43个凸齿，其工作原理如图1.2所示。图1.2轮速传感器2.1.2制动灯开关制动灯开关安装在制动踏板旁边，当驾驶员踩下制动踏板时，制动灯开关接通，将制动信号输入ABS ECU，同时接通汽车尾部的制动灯电路。2.1.3电控单元ABS ECU电控单元是ABS的控制中心，主要功能是接收轮速传感器的轮速信号，通过数学计算和逻辑判断车辆的制动状态，根据设定的控制逻辑输出控制指令，控制制动压力调节器调节制动分泵的制动压力。MK20-型ABS的电子控制

9、单元由防抱死制动（ABS）和制动力分配（EBV）电控单元组成，称为ABS ECU，并与液压调节器HCU组合成一体，简称HECU，外形如图1.3所示。图1.3 HECU的结构组成MK20-型防抱死制动与制动力分配（ABS/EBV）电控单元为模块式结构，如图1.4所示，主要由主控CPU、辅控CPU、稳压模块电路、电磁阀电源模块电路、电磁阀驱动模块电路、回液泵电动机驱动模块电路、信号处理模块电路元件安全保护电路等组成。ABS ECU采用了两个微处理器CPU，其中一个为16位主控CPU，另一个为8位辅控CPU，主要目的是保证ABS的安全性。两个CPU接收同样的输入信号，在运算处理过程中，通过对两个微处

10、理器的处理结果进行比较，如果两个微处理器处理结果不一致，微处理器立即发出控制指令使ABS退出工作，防止系统发生逻辑错误。图1.4ABS ECU的内部工作模块信号处理模块电路由低通滤波电路和整形放大电路等组成，其功用是对轮速传感器输入的交变电压信号进行处理，并传送给主控CPU和辅控CPU。与此同时，信号处理电路还要接收点火开关、制动灯、液位开关等外部信号。计算电路是ABS ECU的核心，主要由微处理器构成，其功用是根据轮速传感器和控制开关信号，按预先编制的程序进行数学计算和逻辑判断，形成相应的控制指令，然后得出加（减）速度、初始车速、参考速度和滑移率形成相应和控制指令，再向电磁阀控制电路输出制动

11、压力“降低”、“保持”或“升高”的控制信号。计算电路不仅能够监测自己内部的工作过程，而且还能监测系统控制部件的工作不正常时，立即向安全保护电路输出指令，使ABS停止工作。驱动模块电路的主要功用是将CPU发出的数字信号（如控制压力升高、保持、降低信号）进行功率放大并驱动执行元件（电磁阀、电动机）工作，实现制动压力“升高”、“保持” 或“降低”的调节功能。安全保护电路由电源监控、故障记忆和ABS指示灯驱动电路等组成。其主要功用是接收蓄电池（或发电机）的电压信号，监控电源电压是否在稳定范围内，同时将12V或14V电源电压变换为ECU工作需要的5V电压。由于微处理器具有监测功能，该电路能根据微处理器输

12、出的指令，对有关继电器电路、ABS指示灯电路进行控制。当发现影响ABS工作的故障（如电源电压、轮速传感器信号、计算电路、电磁阀控制电路等出现异常）时，CPU就会发出指令使ABS停止工作，恢复常规制动功能，起到失效保护作用。同时接通仪表盘上的ABS指示灯使ABS指示灯发亮，提醒驾驶员ABS及时检修。ABS ECU具有故障记忆功能，当ECU监测到ABS出现故障时，除控制执行上述动作外，还要将故障信息编成代码存储在存储器中，以备自诊断时读取故障代码，供维修诊断参考。2.2液压控制系统MK20-型ABS的液压控制系统由液压调节器（制动压力调节器）HCU和制动管路等组成。制动管沿用原桑塔纳2000Gsi

13、型轿车采用的交叉分布形式，控制油路如图1.5所示。图1.5 ABS 的液压控制系统组成液压调节器是电子控制系统的执行元件，由阀体、电磁阀、低压储液器、回液泵和直流电动机组成。阀体采用多复合孔技术将液压元件连成通路，结构十分紧凑。液压调节器设在制动总泵（主缸）与车轮制动分泵（轮缸）之间，主要功用是根据ABS ECU的控制指令。自动调节制动分泵（轮缸）的制动压力。液压调节器根据调压方式不同分为流通式和变容式两种，MK20-型ABS的液压控制系统的液压调节器为流通式液压调节器，又称为循环式或环流式。流通式的特点是在制动总泵（和制动助力器）与制动分泵之间串联一个或两个电磁阀，由电磁阀根据ABS ECU

14、指令，通过控制制动液的流通情况来调节制动分泵压力，“减压”时使制动分泵的制动液回流到制动总泵（或储液器）；“保压”时制动分泵的制动液不流出也不流入；“增压”时使制动总泵（或储液器）的制动液流入制动分泵。2.2.1 电磁阀MK20-型ABS的制动压力调节器采用了8只两通电磁阀。在通向每一个车轮制动分泵的管路中，都设有一个进液电磁阀（简称进液阀）和一个回液电磁阀（简称回液阀），4只进液阀为常开电磁阀，4只回液阀为常闭电磁阀。由于回液电磁阀阀门打开时将使制动分泵内的制动液压力降低，因此回液阀又称为降压电磁阀（简称降压阀）（1） 两位两通电磁阀结构特点 两位两通常开电磁阀与常闭电磁阀的结构基本相同，如

15、图1.6所示，主要由电磁铁机构、球阀、复位弹簧、顶杆、泄压单向阀和阀体等组成。在电磁线圈未通电时，常开电磁阀的球阀与阀座处于分离状态，常闭电磁阀的球阀与阀座处于接触状态。 在常开电磁阀中，设有一根顶杆和限位杆与活动铁心固定在一起，复位弹簧一端压在活动铁心上，另一端压在与阀体相连的弹簧座上。泄压单向阀的功用是限制电磁阀的最高压力。当制动液过高时，泄压单向阀门打开泄压，以免压力过高损坏电磁阀。在两位两通常闭电磁阀中，一般不设置泄压单向阀。图1. 6 电磁阀的内部工作原理（2） 两位两通电磁阀工作情况两位两通常开与常闭电磁阀的工作原理基本相同，下面以常开电磁阀为例说明其工作过程。当电磁线圈未通电时，

16、在复位弹簧弹力作用下，活动铁心带动顶杆和限位杆下移复位，直到限位杆与缓冲垫圈相抵为止。顶杆下移时，球阀随之下移，使电磁阀阀门处于开启状态，制动液从进液口经球阀阀门、出液口流出。当电磁线圈有电流流过时，活动铁心产生电磁吸力，压缩复位弹簧并带动顶杆一起上移，顶杆将球阀压在阀座上，电磁阀阀门处于关闭状态，进液口之间的制动液通道关闭。由上可见，该电磁阀是根据电磁线圈通电和断电，使球阀处于开启和关闭两个位置或两种状态，同时由有进液口与出液口两条道路，因此称为两位两通电磁阀。如果球阀在电磁线圈未通电时处于开启状态，那么就称为两位两通常开电磁阀，如果电磁线圈未通电时，球阀处于关闭状态，那么就称为常闭电磁阀。

17、2.2.2储液器与电动回液泵储液器又称为储液罐，分为低压储液器和高压储液器两种，分别与不同型式的制动压力调节器配用。低压储液器主要用于储存ABS减压过程中从制动分泵流回的制动液，同时衰减回流制动液的压力波动。高压储液器通常称为蓄压器，用于储存制动时所需的高压制动液。高压储液器大多为黑色气囊，它是制动系统的能源，故又称为蓄能器。MK20-型ABS采用了弹簧活塞式低压储液器，以便衰减制动液压力脉动。电动回液泵为柱塞泵，由四级四刷式永磁直流电动机驱动。（3） 储液器与电动回液泵的结构 低压储液器设有一个活塞和弹簧。电动回液泵由称为电动泵或回液泵，由永磁式直流电动机与柱塞泵组成。电动机根据ABS EC

18、U的控制指令，通过凸轮驱动柱塞在泵套内上下运动，如图1.7所示。图1.7 电动回液泵的工作原理（4） 储液器与电动回液泵的工作原理 在ABS工作过程中，当需要制动压力降低时，ABS ECU控制液压调节起的回液阀（降压阀）打开，具有一定压力的制动液就会从制动分泵经液压调节器的回液阀流入储液器和柱塞泵。与此同时，ABS ECU控制电动回液泵转动，驱动柱塞泵的凸轮随电动泵旋转而转动。 当凸轮驱动柱塞上升时，柱塞泵的进液单向阀打开，回液单向阀在弹簧弹力作用下关闭，制动液流入柱塞泵泵腔，如图1.7（a）所示。当柱塞下行时，泵腔内制动液压力升高，克服出液单向阀弹簧弹力将出液单向阀打开，制动液压入制动总泵，

19、如图1.7（b）所示。由于电动泵的主要功用是将制动液泵回制动总泵，所以称为电动回液泵。制动液流入储液器时，推动活塞并压缩弹簧向下移动，使储液器容积增大，暂时储存制动液，可以减小回流制动液的压力波动。 例：MK20-型ABS系统MK20-型ABS是美国ITT公司的产品，1995年在美国问世，1996年推向欧洲，目前在国内“时代超人”等多种车型采用，其突出的特点有：l 模块化结构设计，实现控制单元（ECU）、液压单元（HCU）和回液泵的集成；l 用C语言编写系统控制软件，以软件模块方式加密固化在控制单元中；l 阀体多复合孔技术，布置更加紧凑合理；l 电磁阀集成于液压与控制单元（HECU）内部，省去

20、了电磁阀与控制器之间的连接导线，采用大功率集成电路直接驱动电磁阀和回液泵电机，省去了继电器；l 控制器内部集成有故障存储器，并有故障诊断接口，借助专用测试仪器可进行故障自诊断等项目。防抱死制动系统是电子控制防抱死制动系统的简称，是一种主动安全装置，其英文名称是Anti-lock Braking System（防锁死制动系统）或Anti-lock Braking System（防滑移制动系统），缩写为ABS。ABS技术是英国人霍纳摩尔1920年研制发明并申请有专利，早在20世纪30年代，ABS就已在铁路机车的制动系统中应用，目的是防止车轮在制动过程中抱死，导致车轮与钢轨局部急剧摩擦而过早损坏。2

21、0世纪40年代末期，为了缩短飞机着陆时的滑行距离、防止机轮在制动时跑偏、甩尾和轮胎剧烈磨耗，飞机制动系统开始采用ABS，并很快成为飞机的标准装备。汽车上最早采用ABS的是美国福特（Ford）汽车公司，该公司于1970年采用格尔斯赫依斯公司生产的ABS，装备在1970款Lincoln Continental（林肯大陆）牌轿车上。1、 防抱死制动系统ABS的功用电子控制防抱死控制系统的功用是：在汽车制动过程中，自动调节车轮的制动力，防止车轮抱死，从而获得最佳制动性能（缩短制动距离、提高方向稳定性和增强转向控制能力），减少交通事故。防抱死制动系统的组成汽车防抱死制动系统由常规制动系统、电子控制系统和

22、制动压力调节系统三部分组成。桑塔纳2000Gsi型时代超人轿车装备的MK20-型防抱死制动系统是在桑塔纳2000Gsi型轿车常规制动系统的基础上，增设一个电子控制系统和一个制动压力调节器构成，如图1.9所示，主要由前后车轮速度传感器、防抱死制动与制动力分配电控单元（ABS ECU）、制动压力调节器和ABS指示灯等组成。图1.9桑塔纳ABS控制系统的组成装备MK20-型ABS后，常规制动系统的真空助力器、前后轮制动器、制动操作机构的结构及尺寸与未装ABS的桑塔纳2000Gli型轿车的制动系统完全相同，只有制动总泵（主缸）有所改进。车轮速度传感器又称为车轮转速传感器或轮速传感器，是ABS必须的传感

23、器，其功用是检测车轮的运动状态，将车轮转速变换为电信号输入ABS ECU。一个ABS设有2-4只车轮速度传感器，桑塔纳2000Gsi型轿车ABS设有4只车轮速度传感器。防抱死制动ABS与制动力分配EBV控制系统的电子控制单元ECU（Electronic Control Unit）又称为ABS ECU。主要功用是接收轮速传感器和各种开关信号，计算车轮速度和滑移率，并输出控制指令控制制动压力调节器等执行元件动作。ABS ECU具有失效保护和故障自诊断功能，一旦发现ABS故障时，将终止ABS工作，恢复常规制动。与此同时，还将控制ABS故障指示灯发亮指示，提醒驾驶员及时进行修理。制动压力调节器又称为液

24、压调节器，是ABS的主要执行元件。其功用是接受ABS ECU的控制指令，驱动制动压力调节器中的电磁阀动作，同时驱动回液泵电动机转动等，使制动压力“升高”、“保持”或“降低”，从而达到自动调节制动压力，实现防抱死制动的目的。ABS是在原由制动装置的基础上增加一套电子控制装置形成的，其工作也是在常规制动过程的基础上进行的，在制动过程中，当车轮还未趋于抱死时，其制动过程与常规制动过程完全相同。只有当车轮趋于抱死时，ABS才对制动压力进行调节。因此，当ABS发生故障时，如果常规制动装置正常，那么常规制动装置照样具有制动功能。但是，如果常规制动装置发生故障，ABS将随之失去控制作用。2、 MK20-型A

25、BS的结构特点MK20-型ABS是上海汽车制动系统有限公司引进德国戴维斯（TEVES）公司技术合资生产的带有防抱死制动（ABS）、制动力分配控制（EBV）和自诊断功能的防抱死制动系统，1997年2月正式投产，已经装备桑塔纳2000Gsi型轿车的MK20-型ABS具有以下特点：（1） 采用三通道四传感器控制系统，其中两前轮独立控制、两后轮按低选原则控制。在制动系统中，制动压力能够独立进行调节的制动管称为控制通道。需要特别注意的是：MK20-型ABS是在原桑塔纳2000Gli型轿车常规制动系统的基础上改进而成，由于原车制动管采用液压双管路对角线型式（即X型）布置，因此容易误认为是四通道独立控制系统

26、。事实上在改进成为电子控制防抱死制动系统后，控制左后轮和右后轮制动压力的电磁阀均采用同一个信号进行控制，所以仍然属于三通道控制系统，而且两后轮是按低选原则进行控制。（2） 控制防抱死制动系统控制车轮的方式分为“轮控式”与“轴控式”两种。每个车轮各占用一个控制通道的称为“轮控式”（独立控制式或单轮控制式）。两个车轮占用一个控制通道的称为同时控制，当同时控制的两个车轮在同一轴上时，称为“轴控式”。（3） 轴控式又分为“低选控制（SL）”和“高选控制（SH）”两种。在采用轴控式的ABS中，当左、右车轮行驶在附着系数不同的路面上，由于左右车轮与路面之间的附着力不同，因此左右车轮在制动时抱死的时机就会不

27、同，附着系数小的车轮就先抱死，附着系数大的车轮就后抱死。如果以保证附着系数较小的车轮不发生抱死为原则来调节制动压力，这两个车轮就是按低选原则来进行控制，简称“低选控制（SL）”；如果以保证附着系数较大的车轮不发生抱死为原则来调节制动压力，这两个车轮就是按高选原则来进行控制，简称“高选控制（SH）”。目前大多数的轿车均采用“低选控制（SL）”,如桑塔纳2000Gsi、奥迪100、200型、红旗和捷达等。ABS对两后轮采用低选原则控制可以保证汽车在各种条件下，左右两个后轮制动力相等。即使两侧车轮的附着力相差较大，两个车轮的制动力也能限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，从而保证汽

28、车在各种条件制动时，都具有良好的方向稳定性。虽然两后轮按低选原则控制存在后轮附着系数较大一侧的附着力并不能充分利用，汽车的总制动力有所减小的问题，但是在紧急制动时，由于发生轴荷前移，在总制动力，后轮制动力所占比重较小，尤其是小轿车，前轮的附着力比后轮的附着力大得多，后轮制动力通常只占总制动力的30%左右。因此，后轮附着力未能充分利用对汽车的总制动力影响不大。ABS对两前轮进行独立控制，主要是考虑到小轿车（特别是前轮驱动轿车）前轮制动力占总制动力的比重较大（可达70%左右），可以充分利用两前轮的附着力，一方面使汽车获得尽可能大的总制动力，有利于缩短制动距离，另一方面可使制动中两前轮始终保持较大的

29、横向附着力，使汽车保持良好的转向控制能力。尽管两前轮独立控制可能导致两前轮制动力不平衡，但由于两前轮制动力不平衡对汽车行驶方向稳定性影响相对较小，而且可以通过驾驶员的转向操纵进行修正。正因如此，三通道ABS在小轿车上普遍采用。（4） 液压调节器（制动压力调节器）与制动总泵采用分离式结构。MK20-型ABS的液压调节器与制动总泵分离，二者之间用制动管路连通，便于维修和更换零部件。（5） 防抱死制动系统的优点MK20-型ABS是根据车轮滑移率变化来自动调节制动压力。在制动中，当车轮趋于抱死即滑移率进入非稳定区时，ABS能迅速降低制动压力，使滑移率恢复到靠近理想滑移率的稳定区域，通过自动调节制动力，

30、使车轮滑移率保持在理想滑移率附近的狭小范围，从而获得最佳制动效果。因此ABS具有以下优点： 缩短制动距离。ABS能保证汽车在雨后、冰雪及泥泞路面上获得较高的制动效果，防止汽车侧滑甩尾（松散的沙土和积雪很深的路面除外）； 保持汽车制动时的方向稳定性； 保持汽车制动时的转向控制能力； 减少汽车制动时轮胎的磨损。ABS能防止轮胎在制动过程中产生剧烈地拖痕，提高轮胎使用寿命； 减少驾驶员的疲劳强度，特别是汽车制动时的紧张情绪。例：桑塔纳2000Gsi型ABS控制原理与控制过程1、 ABS控制方式电子控制防抱死制动系统ABS都是根据车轮减速度以及滑移率是否达到某一设定值来判定车轮是工作在附着系数-滑移率

31、曲线（B-S曲线）的稳定区域还是工作在非稳定区域，并通过调节制动分泵的制动液压力，充分利用轮胎-道路附着力将车轮滑移率控制在10%-30%的稳定区域范围内，从而得到最佳制动性能。轮胎-道路接触面之间的附着系数和滑移率是影响制动效果的重要参数。现有ABS实用技术还不能直接测量轮胎-道路附着系数和滑移率，这是因为测量轮胎-道路附着系数需要使用五轮仪，测量汽车实际速度需要使用价格昂贵的多普勒雷达或加速度传感器，因此防抱死制动普遍采用自适应控制方式来实现近似理想控制过程。其控制方法是预先设定车轮速度和存储在存储器中的制动开始时的汽车速度计算车轮的参考滑移率。ABS工作时，将这些控制参数与预先设定的阀值

32、（又称门限值）进行比较，根据比较结果控制制动压力调节器的电磁阀动作来改变制动压力大小，并在控制过程中记录前一控制周期（在制动过程中，从制动压力保持、降低到升高为一个控制周期）的各个控制参数，再根据这些参数数值确定下一个控制周期的控制条件。2、 车轮滑移率与附着系数的关系21车轮滑移率S及其影响因素当汽车匀速行驶时，实际车速V（即车轮中心的纵向速度）与车轮速度VW（即车轮流动的圆周速度）相等，车轮在路面上的运动为纯滚动运动。然而，当驾驶员踩下制动踏板后，在制动器摩擦力矩的作用下，车轮的角速度减小，实际车速与车轮速度之间就会产生一个速度差，轮胎就会产生相对滑移，滑移程度用滑移率S来表示，其表达式为

33、S=（V-VW）/V100%=（1- VW/ V）100%=（1-rw/V）100%式中S-车轮滑移率V-车速（车轮中心纵向速度 m/s）VW-车轮速度（车轮瞬时圆周速度VW= rw m/s）r-车轮半径（m）w-车轮转动角速度（rad/s）当V= VW时，滑移率S=0，车轮自由滚动；当VW=0时，滑移率S=100%，车轮完全抱死滑移；当V VW时，滑移率0 S 100%，车轮既滚动又滑移，滑移率越大，车轮滑移程度越大。22车轮滑移率与附着系数的关系汽车纵向、侧向附着系数对滑移率有很大影响。实验证明在地面附着条件差（例如冰雪路面上制动）的情况下，由于道路附着力很小使可以得到的最大地面制动力减小

34、，因此在制动踏板力（或制动分泵压力）很小时，地面制动力就会达到最大附着力，车轮就会抱死滑移。附着系数与滑移率的关系，如图2.1所示：（1）附着系数取决于路面性质，一般说来，干燥路面附着系数大，潮湿路面附着系数小，冰雪路面附着系数更小；（2）在各种路面上，附着系数都随滑移率的变化而变化；（3）在各种路面上，当滑移率为20%左右时，纵向附着系数最大，制动效果最好。纵向附着系数最大时的滑移率称为理想滑移率或最佳滑移率，当滑移率超过理想滑移率时，纵向附着系数减小，产生的地面制动力随之下降，制动距离将增长。滑移率大于理想滑移率后的区域称为非稳定制动区域或非稳定区，。横向附着系数是研究汽车行驶稳定性的重要

35、指标之一。横向附着系数越大，汽车制动时的方向稳定性和保持转向控制的能力越强。当滑移率为零时，横向附着系数最大；随着滑移率的增加，横向附着系数逐渐减小。当车轮抱死时，横向附着系数接近于零，汽车将失去方向稳定性和转向控制能力，其危害极大。如果前轮抱死，虽然汽车能沿直线向前行驶，但是失去转向控制能力，由于前轮维持转弯能力的横向附着力丧失，汽车仍将按原行驶方向滑行，因此可能冲入其他车道与其他车辆相撞或冲出路面与障碍物相撞而发生恶性交通事故。如果后轮抱死，汽车的制动稳定性就会变差，抵抗横向外力的能力很弱，后轮稍有外力（如侧向风力）作用就会发生侧滑（甩尾），甚至出现掉头等危险现象。综上所述，为了获得最佳制

36、动性能，应将车轮滑移率控制在10%-30%范围内。采用ABS即可达到此目的。ABS控制原理虽然各型ABS的结构各有不同，但是其控制原理大同小异。汽车行驶过程中，车轮速度传感器不断向ABS ECU输入车轮速度信号。ABS ECU根据轮速信号计算车轮圆周速度，将车轮圆周速度微分便可得到车轮的加、减速度。当踩下制动踏板时，制动灯开关接通，并向ABS ECU输入一个高电平（电源电压）信号，ABS开始投入工作。因为制动条件相同的情况下，轮胎-道路附着系数不同，其制动效果也不相同，所以ABS一般都将制动控制过程分为高附着系数、低附着系统和附着系数由高到低三种情况分别进行控制。ABS工作时ABS ECU首先

37、根据减速度信号判定路面状况，减速度大于一定值为高附着系数路面，减速度小于一定值为低附着系数路面，然后根据判定结果调用相应的控制程序，通过控制制动压力调节器电磁阀线圈电流大小，使电磁阀处于“降压”、“保压”或“升压”状态来改变车轮制动分泵的压力，从而实现防抱死制动。虽然轮胎-道路附着系数不同路面上的控制过程有所不同，但其控制方式基本相同，下面以图2.0（1）、（2）、（3）、（4）所示高附着系数路面的制动控制过程为例说明。在制动初始阶段，驾驶员踩制动踏板，制动压力由制动主缸产生，经常开的不带电压的进油阀作用到车轮制动轮缸上，此时，不带电压的出油阀依然关闭，ABS没参与控制，整个过程和常规液压制动

38、系统相同，制动压力不断上升，车轮制动分泵的制动液压力随制动踏板力升高而升高，车轮滚动的圆周速度VW降低、减速度增加，如图2.0（1）中所示。 图2.0（1） 开始制动阶段当减速度增加到设定值时，驾驶员继续踩制动踏板，油压继续升高到车轮出现抱死趋势时，ABS电子控制单元发出指令使进油阀通电并关闭阀门，出油阀依然不带电压保持关闭，系统油压保持不变，转换到“保持压力”状态，控制过程进入第二阶段，此时制动分泵压力保持不变，如图2.0（2）所示。 图2.0（2）油压保持阶段随着车速的降低，若制动压力保持不变，车轮有抱死趋势时，ABS电子控制单元给出油阀通电打开出油阀，系统油压通过低压储液罐降低油压，此时

39、进油阀继续通电保持关闭状态、有抱死趋势的车轮被释放，电磁阀转换到“压力降低”状态，控制过程进入第三阶段，车轮转速开始上升。与此同时，奠定液压泵开始起动，将制动液由低压储液罐送至制动主缸，如图2.0（3）所示。 图2.0（3）油压降低阶段当制动轮缸的液压力下降，制动力随之下降，车轮转速增加到一定值后，滑移率减小，电子控制单元给出油阀断电，关闭此阀门，进油阀同样也不带电而取制动液泵入液压制动系统，如图2.0（4）所示。随着制动压力的增加，车轮转速又降低。这样反复循环地控制（工作频率为56次/s），将车轮的滑移率始终控制在20左右。 图2.0（4） 油压增加阶段在ABS ECU的控制下，制动压力调节

40、器以每秒210次的频率调节制动分泵压力防止车轮抱死滑移，从而将各车轮的滑移率控制在理想滑移率附近，不仅能够缩短制动距离，而且还能最大限度的保证制动时汽车的稳定性和安全。3、 MK20-型ABS自检过程在汽车行驶前，每次接通点火开关时ABS就会自动进入自检状态，并持续到汽车行驶过程中，因为某些已经存在的故障只有在行驶时才能被识别出来。在自检过程中，仪表盘上的ABS指示灯发亮2s后熄灭，同时可以听到继电器触点断开与闭合的响声以及回液（油）泵启动时的响声，在制动踏板上也能感觉到轻微的振动。当ABS发生故障后，在汽车行驶过程中控制系统将自动关闭ABS，同时控制仪表盘上的ABS指示灯发亮，此时常规制动系

41、统将继续保持正常工作状态。（二）EBD工作原理简介EBD的英文全称是Electric Brakeforce Distribution，中文直译就是“电子制动力分配系统”。1.EBD工作原理在汽车制动时，如果4只车轮附着地面的条件不同，比如，左侧轮附着在湿滑路面，而右侧轮附着于干燥路面，4个轮子与地面的摩擦力不同，在制动时(4个轮子的制动力相同)就容易产生打滑、倾斜或侧翻等现象。 EBD的功能就是在汽车制动的瞬间迅速计算出4个车轮由于附着不同而导致的摩擦力数值小同，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动力与摩擦力(牵引力)的匹配，以保证车辆的平稳和安全。当紧急制动车轮抱死

42、的情况下，EBD在ABS动作之前就已经平衡了每一个轮的有效地面附着力，可以防止出现甩尾或侧滑的发生，并缩短汽车制动距离。2.EBD与ABS的区别EBD相比ABS并没有任何硬件上的附加，而只是控制程序、功能上的优良与增强，甚至可以说EBD是ABS衍生出的辅助功能，在一些汽车的产品说明书上就是以ABS十EBD来标明。除了汽车工程师们在编著电脑运算程式时需耗费一些心血外，无需过多的硬件投人的。目前AudiA6、奥德赛、毕加索、派力奥、西耶那、马自达福美来、伊兰特、威驰等都已经采用了EBD作为标准安全配置以提高产品性能。EBD装备并不需要太大投人，现在大部分国产低中档轿车也大大方方地配置了这一功能。（

43、三）ASR工作原理简介1. 概述汽车驱动防滑控制（Anti Slip Reguliation）系统简称ASR，是应用于车轮防滑的电子控制系统。汽车打滑是指汽车车轮的滑转，车轮的滑转率又称滑移率。驱动车轮的滑移率 S=（V-VW ） /V100%=（1- VW/ V）100%=（1-rw/V）100%式VW中是车轮圆周速度；V是车身瞬时速度。滑移率与纵向附着系数的关系由图2.1可以看出： 图2.1 滑移率与纵向附着系数的关系附着系数随路面的不同而呈大幅度的变化；在各种路面上， S=20%左右时，附着系数达到峰值；上述趋势无论制动还是驱动几乎一样。ASR系统就是利用控制器控制车轮与路面的滑移率，防

44、止汽车在加速过程中打滑，特别是防止汽车在非对称路面或转弯时驱动轮的空转，以保持汽车行驶方向的稳定性，操纵性和维持汽车的最佳驱动力以及提高汽车的平顺性。2.ASR系统与ABS系统的区别ASR和ABS都是控制车轮和路面的滑移率，以使车轮与地面的附着力不下降，因此两系统采用的是相同的技术，它们密切相关，常结合在一起使用，共享许多电子组件和共同的系统部件来控制车轮的运动，构成行驶安全系统。ASR系统与ABS系统的不同主要在于：（1） ABS系统是防止制动时车轮抱死滑移，提高制动效果，确保制动安全；ASR系统（TRC）则是防止驱动车轮原地不动而不停的滑转，提高汽车起步、加速及滑溜路面行驶时的牵引力，确保

45、行驶稳定性。（2） ABS系统对所有车轮起作用，控制其滑移率；而ASR系统只对驱动车轮起制动控制作用。（3） ABS是在制动时，车轮出现抱死情况下起控制作用，在车速很低（小于8km/h）时不起作用；而ASR系统则是在整个行驶过程中都工作，在车轮出现滑转时起作用，当车速很高（80120 km/h）时不起作用。3.汽车防滑转电子控制系统常用控制方式（1）发动机输出功率控制：在汽车起步、加速时，ASR控制器输出控制信号，控制发动机输出功率，以抑制驱动轮滑转。常用方法有：辅助节气门控制、燃油喷射量控制和延迟点火控制。（2）驱动轮制动控制：直接对发生空转的驱动轮加以制动，反映时间最短。普遍采用ASR与A

46、BS组合的液压控制系统，在ABS系统中增加电磁阀和调节器，从而增加了驱动控制功能。（3）同时控制发动机输出功率和驱动轮制动力：控制信号同时起动ASR制动压力调节器和辅助节气门调节器，在对驱动车轮施加制动力的同时减小发动机的输出功率，以达到理想的控制效果。（4）防滑差速锁（LSD：Limited-Slip-Differential) 控制：LSD能对差速器锁止装置进行控制，使锁止范围从0%100%。当驱动轮单边滑转时，控制器输出控制信号，使差速锁和制动压力调节器动作，控制车轮的滑移率。这时非滑转车轮还有正常的驱动力，从而提高汽车在滑溜路面的起步、加速能力及行驶方向的稳定性。在差速器向驱动轮输出驱

47、动力的输出端，设置一个离合器，通过调节作用在离合器片上的液压压力，便可调节差速器的锁止程度，如图2.2所示。 图2.2 防滑差速锁（LSD：Limited-Slip-Differential) 控制（5）差速锁与发动机输出功率综合控制：差速锁制动控制与发动机输出功率综合控制相结合的控制系统可根据发动机的状况和车轮滑转的实际情况采取相应的控制达到最理想的控制效果。4.ASR的基本组成与工作原理（1）ASR的基本组成：ECU（ASR电控单元）；执行器（制动压力调节器、节气门驱动装置）；传感器（车轮轮速传感器、节气门开度传感器），如图2.3所示。 图2.3 ASR的基本组成（2）ASR的工作原理车速

48、传感器将行驶汽车驱动车轮转速及非驱动车轮转速转变为电信号，输送给电控单元ECU。ECU根据车速传感器的信号计算驱动车轮的滑移率，若滑移率超限，控制器再综合考虑节气门开度信号、发动机转速信号、转向信号等因素确定控制方式，输出控制信号，使相应的执行器动作，使驱动车轮的滑移率控制在目标范围之内。ASR的传感器1 车轮轮速传感器：与ABS系统共享。2 节气门开度传感器：与发动机电控系统共享。3 ASR选择开关：ASR专用的信号输入装置。ASR选择开关关闭时ASR不起作用。 ASR的电子控制单元（ECU） ASR的ECU也是以微处理器为核心，配以输入输出电路及电源等组成。ASR与ABS的一些信号输入和处

49、理是相同的，为减少电子器件的应用数量，ASR控制器与ABS电控单元常组合在一起,如图2.4所示。 图2.4 ABS/ASR组合电子控制单元（ECU）ASR系统的执行机构1制动压力调节器 （1）单独方式的ASR制动压力调节器单独方式的ASR制动压力调节器与ABS制动压力调节器在结构上各自分开，ASR ECU通过电磁阀的控制实现对驱动轮制动力的控制，如图2.5所示。 图2.5 单独方式的ASR制动压力调节器（2）单独方式的ASR制动压力调节器工作过程1) 正常制动时ASR不起作用，电磁阀不通电，阀在左位，调压缸的活塞被回位弹簧推至右边极限位置。2) 起步或加速时若驱动轮出现滑转需要实施制动时，AS

50、R使电磁阀通电，阀至右位，蓄压器中的制动液推活塞左移。 3) 压力保持过程：此时电磁阀半通电，阀在中位，调压缸与储液室和蓄压器都隔断，于是活塞保持原位不动，制动压力保持不变。 4) 压力降低过程：此时电磁阀断电，阀回左位，使调压腔右腔与蓄压器隔断而与储液室接通，于是调压缸右腔压力下降，制动压力下降。（3）组合方式的ASR制动压力调节器 ABS/ASR组合压力调节器ABS/ASR组合压力调节器如图2.6所示。 图2.6 ABS/ASR组合压力调节器（4）组合方式的ASR制动压力调节器工作过程1） ASR不起作用时，电磁阀不通电，ABS起制动作用并通过电磁阀和电磁阀来调节制动压力。2） 驱动轮滑转

51、时，ASR控制器使电磁阀通电，阀移至右位，电磁阀和电磁阀不通电，阀仍在左位，于是，蓄压器的压力油通入驱动轮制动泵，制动压力增大。3） 需要保持驱动轮制动压力时，ASR控制器使电磁阀半通电，阀至中位，隔断蓄压器及制动总泵的通路，驱动轮制动分泵压力保持不变。4） 需要减小驱动轮制动压力时，ASR控制器使电磁阀和电磁阀通电，阀移至右位，接通驱动车轮制动分泵与储液室的通道，制动压力下降。 2节气门驱动装置(1) ASR控制系统通过改变发动机辅助节气门的开度来控制发动机的输出功率，如图2.7所示。(2) 节气门驱动装置由步进电机和传动机构组成。步进电机根据ASR控制器输出的控制脉冲转动规定的转角，通过传

52、动机构带动辅助节气门转动。控制过程如下：ASR不起作用时，辅助节气门处于全开位置，当需要减少发动机驱动力来控制车轮滑转时，ASR控制器输出信号使辅助节气门驱动机构工作，改变辅助节气门开度。 图2.7 节气门驱动装置（四）ESP工作原理简介1. 概述电子稳定程序控制系统（Electronic Stability Program，简称ESP）属于车辆的主动安全.人们也可称之为动态驾驶控制系统.简单地说它是一个防滑系统. ESP能够识别车辆不稳定状态，并通过对制动系统、发动机管理系统和变速箱管理系统实施控制，从而有针对性地弥补车辆滑动。ESP是在大众、奥迪、奔驰车型上使用此简称。在其它车型上，相同或

53、相近功用的系统采用了不同的名字。如：Dynamic Stability Control(DSC)-BMWVehicle Stability Control(VSC)-ToyotaVehicle Stability Assist(VSA)-HondaAutomatic Stability Management SystemDriving Dynamic Control 2. ESP作用(1) 实时监控：ESP是一个实时监控系统，它每时每刻都在处理监控驾驶员的操控、路面反应、汽车运动状态，并不断向发动机和制动系统发出指令。(2) 主动干预：主动调控发动机的转速并可调整每个车轮的驱动力和制动力，以修

54、正汽车的过度转向和转向不足。(3) 预警：ESP还有一个实时警示功能，当驾驶员操作不当和路面异常时，它会用警告灯警示驾驶员。 3. 电子稳定系统ESP的组成汽车电子稳定系统一般主要由传感器（轮速传感器、G（加速度）传感器、横摆率传感器、转向角传感器、制动液压传感器、节气门位置传感）、电子控制单元、执行器及警示装置组成，如图2.8所示。 图2.8 电子稳定系统零件位置及其组成1前轮速度传感器 2前轮速度传感器接线 3电子控制单元（ECU） 4液压调节器总成 5方向盘转角传感器 6横向偏摆率传感器 7后轮速度传感器信号环 8后轮速度传感器4. ESP的基本工作原理汽车在转弯过程中会出现打滑现象，当

55、后轮出现打滑时产生转向过度，当前轮出现打滑时产生转向不足。当以上两种情况出现时，汽车电子稳定系统就开始工作。电子控制单元通过方向盘转角传感器确定驾驶员想要的行驶方向；通过车轮速度传感器和横向偏摆率传感器来计算车辆的实际行驶方向。当电子稳定程序检测到车辆行驶轨迹与驾驶员要求不符时，电子稳定程序将首先利用牵引力控制系统中的发动机扭矩减小功能并向发动机控制模块发送一个串行数据通信信号，请求减小发动机扭矩。如果电子稳定程序仍然检测到车轮侧向滑移，则电子稳定程序将实行主动制动干预。（1）转向过度当汽车在行驶过程中，由于意外造成转向过度，而使后轮打滑车辆抛出转弯曲线，此时ESP系统把制动力加到外侧前轮，使

56、车辆的转弯力量减小，同时使后轮的打滑现象也减少。方向盘转角传感器向电子控制单元发送一个驾驶员想要转向的信号，横向偏摆率传感器检测到车辆开始打转，同时车辆后端开始产生滑移，说明车辆开始转向过度，电子稳定程序将实行主动制动干预，如图2.8所示。 图2.8 转向过度（2）转向不足当汽车行驶过程中，如果出现前轮打滑，电子控制单元会发出指令降低发动机转矩，并给内侧前轮加制动力，使其向内侧移动，以达到驾驶稳定的目的。方向盘转角传感器向电子控制单元发送一个驾驶员想要转向的信号，横向偏摆率传感器检测到车辆开始打转，同时车辆前端开始产生滑移，说明车辆出现转向不足，电子稳定程序将实行主动制动干预，如图2.9所示。

57、 图2.9 转向不足七、实训项目本学习情境的主要任务如下：任务1 ABS制动过程操作 4学时任务2 ABS+EBD+ASR+ESP系统各传感器检测 4学时任务3 ABS故障模拟 4学时 任务1 ABS制动过程操作一、实验目的1、 掌握ABS制动实验台的操作方法；2、 了解实验台各控制开关的作用；3、 通过实验操作，了解ABS实际工作过程；二、仪器设备实验台三、实验内容和步骤1、 连接实验台与信号显示屏的连接线，2、 接通ABS实验台的电源到220V交流电，电机的电源开关至380V三相交流电。3、 打开实验台侧面板上电源开关，打开信号显示屏的电源开关。4、 把实验台上信号选择开关扳到“实际”；状

58、态5、 打开点火开关，待ABS自检故障灯熄灭后启动车轮；6、 观察信号显示屏上相应传感器的指示灯的工作情况。7、 观察并记录下实验台上四个轮速的数值。8、 用脚轻轻踩下制动踏板，并慢慢加力制动，观察制动踏板的反应以及信号显示屏上相应电磁阀的动作信号9、 用脚用力踩下制动踏板，进行制动。观察制动踏板的反应及信号显示屏上相应电磁阀的动作信号。 任务2 ABS+EBD+ASR+ESP系统传感器检测 一、实验目的1.了解ABS+EBD+ASR+ESP系统各传感器的安装位置。2.掌握ABS+EBD+ASR+ESP系统各传感器工作原理。3.掌握ABS+EBD+ASR+ESP系统各传感器检测方法。二、仪器设备实验台架 万用表 装备ABS+EBD+ASR+ESP系统的车辆 三、实验步骤 1. 在ABS制动系统实验台架或装备ABS+EBD+ASR+ESP系统的车辆中找出系统各传感器的安装位置。 2. ABS+EBD+ASR+ESP系统各传感器就车检查(包括外观、接插座连接情况等检查)。3. 用万用表就车对ABS+EBD+ASR+ESP系统各传感器进行检测。4. 就车模以ABS+EBD+ASR+ESP系统各传感器工作情况并检测。5. 记录各传感器检测数据。6将各传感器检测数据与标准数据进行比较、诊断。 任务3 ABS故障模拟一、实验目的1、 通过手动选择