国内外机动车振动噪声控制技术现状及发展趋势

1、 第七章第七章 制动系统的故障诊断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

2、代汽车制动系统原理与作用 三、制动系统的典型结构 v制动系统工作原理示意图 v浮钳盘式制动器 v制动间隙的自动调整 v真空助力器 v真空助力器工作原理 v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 四、

3、ABS、ASR、VSC（ESP）系统简介 （一）（一） 三种系统的发展情况三种系统的发展情况 （1）80年代：ABS由于其卓越的安全性能，成为 当时高档轿车的标志性标志性配置。 （2）90年代以后：安装ABS已经非常的普遍，包 括国内的一些经济型经济型轿车。 （3）目前现状： ASR、VSC系统成为高档轿车的 标志性标志性配置。 （4）今后的发展： 随着对安全性能要求的不断提高， ASR、VSC系统的安装也会变的非常普遍普遍。 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 1.1.汽汽 车车 三三 种种 运运 动动 状状 态态 五、车轮运动受力分析 1.车轮受力三种型式 （1）加速时： ， 否则产生滑转

4、，汽车不走或车轮大于车速。 （2）制动（减速）时： 否则 产生滑移，车轮抱死或车速大于轮速。 （3）转向时：横向力 否则产 生侧滑，不能转向而失控。 纵 FF t max 纵 FF B max 横 FY 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 2. 附着力F、附着系数 附着力的大小与汽车本身的一些因素有关： 车轮载荷、胎面花纹、轮胎气压、路面粗糙度、车轮载荷、胎面花纹、轮胎气压、路面粗糙度、 潮湿程度、行驶速度、车轮偏转角潮湿程度、行驶速度、车轮偏转角等。 当法向 力G一定时，附着力的大小由附着系数的大小来 决定。 附着系数附着系数的大小与汽车运动过程中的滑移滑

5、移 率率与滑转率滑转率有着密切的关系。 GF 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 点击图片动画演示 3. 车 轮 四 种 运 动 状 态 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 由图可见，在滑移率为20左右时，纵 向附着系数最大，制动时能获得的地面制动 力也最大，汽车的制动效能最高，横向附着 系数也比较大，制动时汽车的转向控制性能 较好，方向稳定性也较高。 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 4.滑移与滑转曲线及分析 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 1)汽车的滑动（滑移、滑转） 滑移滑移：制动过程中，车速大于轮速。 滑移率滑移率：车轮的滑移速度与车速的百分比。 滑转滑转：加速过程中，轮速大于车

6、速。 滑转率滑转率：车轮滑转速度与车轮速度的百分比。 %100%100 rw S w %100%100 rw rw S w w d （1）横向附着系数横向附着系数 汽车行驶的稳定性稳定性 如：侧滑、甩尾 汽车转向性能转向性能（方 向 的稳定性） 如：转向失控 （2）纵向附着系数纵向附着系数 汽车的制动性能制动性能 如：制动距离加长 汽车的驱动性能驱动性能 如：动力性下降 2)横向附着系数与纵向附着系数 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 前轮抱死：侧滑、失去转向前轮抱死：侧滑、失去转向 后轮抱死：侧滑（甩尾）后轮抱死：侧滑（甩尾） （a）前轮抱死：侧滑、失去转向（前轮抱死：侧滑、失去转向（b）

7、后轮抱死：侧滑（甩尾）后轮抱死：侧滑（甩尾） 5、前后轮制动力调节的作用 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 汽车侧滑时的运动状况 图（a）表示前轴侧滑，即前轮抱死后轮滚动， 惯性力Fj的方向与汽车侧滑方向相反，即Fj 能起到阻止前轴侧滑的作用。 图（b）表示后轴侧滑，即后轮制动抱死而前 轮滚动，惯性力Fj的方向与汽车侧滑方向一 致，于是惯性力加剧了后轴的侧滑，汽车 将急剧转弯而甩尾。 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 点击图片动画演示 六、ABS的工作原理及作用 1. A B S 的 工 作 原 理 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 点击图片动画演示

8、2.ABS的制动调节过程 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 3.电磁式转速传感器 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 点击图片动画演示 4. A B S 控 制 总 体 图 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 5. ABS对附着系数的控制原理 制动时，把滑移率 S控制在20%左右。 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 6.ABS系统的作用 （1）缩短制动距离（除雪地和沙石路面） （2） 提高制动时的汽车的方向稳定性 （3） 提高制动时的转向控制能力 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 七、ASR结构与原

9、理 1驱动力取决于两个方面一是发动机输出扭矩和功 率，二是路面附着系数。 2汽车防滑转电子控制ASR v功能：防止汽车在起步，加速时和滑溜路面行驶 时驱动轮打滑，特别是防止汽车在非对称路面或 转弯时驱动轮的空转，以保持汽车行驶方向的稳 定性，操作性和维持汽车最佳驱动力以及提高汽 车的平顺性。 v作用：当车轮出现滑转时，通过对滑转车轮施加 制动力或控制发动机的动力输出来抑制车轮的滑 转。以避免汽车牵引力和行驶稳定性下降。 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 3ASR的优点 v 汽车起步，行驶中驱动轮可提供最佳驱动 力与无ASR相比，提高了汽车的动力性， 特别是在附着系数较小的路面上，起步、 加速

10、性能和爬坡能力较佳。 v 能保持汽车的方向稳定性和前轮驱动汽车 的转向控制能力。 v 减少了轮胎的磨损和发动机油耗。 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 4ASR控制驱动轮最佳滑移率常用控制方式 v发动机输出转矩的控制： l调节喷油量 l调整点火时间 l调整进气量 v驱动轮进行制动控制（一般作为调整进气量， 改变发动机输出转矩方式补充） v差速器进行控制 可变锁止差速器 摩擦片式自锁差速器 电子控制防滑差速器。目前主要有湿式差速器的防滑 控制和主动防滑控制差速器两种。 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 v 变速器控制：通过传动比来改变传递到驱动轮上的驱动转 矩。 v 离合器控制：通过操作机构

11、减弱离合器接合程度。 v 综合控制：一是同时控制发动机输出功率和车轮的制动力； 二是差速锁与发动机输出功率的综合控制。 v总结： ）前五项一般不作为单独控制方式使用。 ）汽车行驶过程中，路面滑溜情况千差万别，驱动力 的状态也是不断变化，综合控制系统将根据发动机的状况 和车轮滑转的实际情况采取相应的控制。 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 5ASR控制系统的组成 （1）ASR的传感器 轮速传感器、车速传感器。（和ABS共用） 节气门开度传感器 （2）ASR的ECU（和ABS共用） 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 （3）ASR的执行机构 （ASR制动压力源是蓄 压器，通过电磁阀来调节驱动车轮

12、制动压力大小） 1）制动压力调节器 v 单独方式：ASR制动压力调节器和ABS制动压力 调节器结构上各自分开 v 组合方式：ASR制动压力调节器和ABS制动压力 调节器结构上各自共用 2）节气门驱动装置 由步进电动机和传动机构组 成，并根据ASR控制器输出的控制脉冲转动规定的 转角，通过传动机构带动辅助节气门转动。 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 6典型ASR系统（LS400） （1）结构组成：电动泵、储压器、三个二位二通电磁阀 （储压器切断电磁阀、制动总切断电磁阀泵、储液罐切断 电磁阀） （2）工作过程 1）压力升高：ABS三位电磁阀置于“压力升高”状态 制动总泵电磁阀接通（关状态），储

13、压器切断电磁阀接通 （开状态） 2）压力保持：由ABS三位电磁阀完成 3）压力降低：ABS三位电磁阀置于“压力降低”状态 储液罐切断电磁阀接通（开状态） 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 7.ASR对附着系数的控制 （1 1）对滑转车轮施加制动（辅助）对滑转车轮施加制动（辅助） 一个驱动轮滑转 二个驱动轮滑转 Sd：10%20% （2）控制发动机的功率输出（主要）控制发动机的功率输出（主要） 减少进气量减少进气量、喷油量、 减小点火提前角 / 2 BLLHT FFFFF 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 制动控制时产生的差速锁的作用 第一节 现代汽车制动系统原理与 作用 点击图片动画演示

14、(3)差速器原理 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 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=0 8.ASR系统的作用 （1）能得到最佳的驱动力 （2）前驱汽车得到了良好的转向控制能力 （3）后驱汽车得到了行驶的稳定性 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 八、VSC系统结构与原理 （一）转弯极限时汽车的不稳定性 v当前胎或后胎的抓地力达到极限（最大附着极 限），汽车转向的稳定就受到极大的影响。 v粗略讲：高速时驱动轮先达到抓地极限。 v 中速时从动轮易先达到抓地极限。 v前轮胎首先达到抓地极限而引起侧滑称为“漂

15、 出”（通过减速和向内的旋转运动来抑制） v后轮胎首先达到抓地极限而引起侧滑，会出现 “回旋”、“甩尾”（通过减速和向外的旋转 运动来抑制） 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 （二）VSC结构和基本组成 （1）传感器：方向盘转向传感器、侧向加速 度传感器、横摆率传感器、转速传感器、 制动液压传感器、节气门位置传感器。 （2）ECU：有两个处理器 （3）执行器 用于告知驾驶员失稳的侧滑指示灯和VSC蜂 鸣器。 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 液压控制装置： 包括）供能部分，由液压泵和蓄压器组成。 ）制动总泵和制动助力器部分。 ）选择电磁阀部分，当VSC、TRC、 ABS工作时，它关闭制动总

16、泵液压油，并 把液压油送到控制电磁阀。 ）控制电磁阀部分，当VSC、TRC、 ABS工作时，它增加或降低每个车轮分泵 的液压，以控制每个车轮的制动力。 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 （三）VSC控制原理 v 当前轮侧滑时，通过制动内后轮，以得到向内转的运动， 然后对四个车轮进行制动，使车速降到某一水平来平衡旋转 运动，使转向在转弯力的范围内进行。 v 当后轮侧滑时，外前轮被制动，以产生向外的运动，确保 汽车的稳定性。 （四）VSC工作原理 （1）通过传感器检测汽车状态和驾驶员操作。 （2）根据（1）来估算汽车失稳的程度（侧滑的程度） （3）根据（2）来计算恢复汽车稳定所需的旋转运动和减

17、速，并相应控制每一车轮的制动力和发动机的动力输出。 此外，在车辆高速拐弯出现失控现象之前，通过侧滑指示 灯闪烁和VSC蜂鸣器发声来告知驾驶员。 制动执行器柱塞式助力泵波纹 软管式蓄压器 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 蓄压器蓄压器 制动液 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 制动力与旋转动量的变化关系制动力与旋转动量的变化关系 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 传统传统 驾驶 转弯 转弯 制动 V S C 作 用 示 意 图 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 转向不足控制 VSC功能抵消转向不足(当前轮失去抓地 力) 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 当前

18、轮侧滑而失去抓地力出现漂出现象 时，制动内后轮，以保证向左转动，并降 低车速平衡旋转运动，抑制不足转向，防 止方向失控。 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 转向过度控制 VSC功能抵消转向过度 (当后轮失去 抓地力) 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 后轮侧滑而失去抓地力出现右旋现象 时，外前轮被制动，保证向左转动，抑制 过度转向防止翻车。 第一节 现代汽车制动系统原理与作用 （五）VSC系统的作用 探测和分析车况（是否存在不稳定的行驶趋不稳定的行驶趋 势势），并警告驾驶员汽车出现危险行驶， 防患于未然。 对过度转向过度转向或不足转向不足转向特别敏感 第二节 现代汽车制动系统的 检测与诊断

19、 一、一、3 3种系统的对比种系统的对比 1. 1. 传感器：传感器： ABS：轮速 ASR：轮速、节气门（主、副） VSC：方向盘转向角、侧向加速度侧向加速度、横摆横摆 率率、轮速、制动液压力 第二节 现代汽车制动系统的 检测与诊断 2.执行器 ABS：制动压力调节器 ASR：制动压力调节器+ASR制动压力调节器 （ABS/ASR）、副节气门驱动装置 VSC：在ASR的基础上增加了选择电磁阀 第二节 现代汽车制动系统的 检测与诊断 3.ABS、ASR、VSC 共用一个控制单元，ASR 控制单元 是在ABS控制单元功能上的延伸延伸，VSC控制 单元是在ASR控制单元的基础上的延伸延伸。 第二节

20、 现代汽车制动系统的 检测与诊断 二、二、3 3种系统的控制原理种系统的控制原理 1. ABS1. ABS控制原理：控制原理：四个轮制动，一般前轮独立后轮 低选。 其控制过程是：常规制动常规制动 保压保压 减压减压 增压增压。 一般循环频率在610610次次/S（20次/S）。 传感器ECU 执行器 行驶车辆 第二节 现代汽车制动系统的 检测与诊断 2.ASR的控制原理 有高压蓄能器、隔离电磁阀，只对驱动 轮控制。 第二节 现代汽车制动系统的 检测与诊断 3.VSC的控制原理 有高压蓄能器、隔离电磁阀，只对单个 轮控制。一般情况下能达到150200150200次次 /S/S 第二节 现代汽车制

21、动系统的 检测与诊断 三、3种系统的检测分析 1. 熟练掌握各系统的结构、原理、电路 2. 检查检修时应注意事项 3. 基础检查 4. 故障自诊断（调码、清码、警告灯诊断 ） 5. 故障诊断仪的使用（ V.A.G1551 ） 6. 故障码的分析 7. 电气检查 8. 快速诊断（根据故障现象快速查找故障原因） 第二节 现代汽车制动系统 的检测与诊断 A B S/ E B D 实 验 台 第二节 现代汽车制动系统的检 测与诊断 四、典型ABS检测与诊断 1.ABS系统检查的注意事项 (1)ABS系统与常规制动系统是不可分割的。 当制 动系统出现故障时，应首先判断是常规制动系统的故障还 是ABS系统

22、的故障 。 (2)由于ABS的控制装置对电压、静电非常敏感，因此在 点火开关处于接通位置时，不要插拔ABS线路的插接揣。 (3)在对ABS系统进行作业之前，应首先给系统卸压、并 切断ABS微机的电源。 4)ABS的电气故障大多数并不是元件失效，而 是连接不良或脏污所致，因而应特别注意 各插接件的连接可靠无误。 (5)若更换轮胎时，应尽量选用汽车生产厂家 推荐的轮胎。 (6)大多数ABS系统中的车轮速度传感器、电 子控制装置和压力调节器都是不可修复 第二节 现代汽车制动系统的检测 与诊断 (7)对制动系统进行维修后，或者使用中感到 制动踏板变软时，应对制动系统中的空气 进行排除。 2、ABS系统

23、的车辆制动失效或系统 工作出现异常时，同普通制动系统 一样，也要从检查制动总泵油室内 液面高度开始，逐步查找故障原因 第二节 现代汽车制动系统的检 测与诊断 1）、ABS的汽车在定期保养时，通常可使用 助力放气器、真空放气器 。 2）、有些ABS装置在系统放气时，需要使用 扫描工具轮流接通ABS调压器中的电磁阀。 3）、若ABS警告灯亮了，应在系统放气之前， 先诊断印修理故障，然后再进行排气操作。 第二节 现代汽车制动系统 的检测与诊断 第二节 现代汽车制动系统的检 测与诊断 3.ABS系统故障的一般检查方法和步骤 （1）下面的一些情况并不是故障： 1）系统的自检声音 2）ABS起作用的声音

24、3）ABS起作用，但制动距离过长，这是 由于在积雪或砂石路面上，车轮不是直 接 与地面摩擦，因此有ABS的车辆制动距离有 时会比没有ABS的车辆制动距离长。 4）制动时，转动方向盘，会感到转向盘有轻 微的振动。这是由于有的制动压力调节器 与动力转向器共享一个油泵所引起的正常 反应。 5）高速行驶急转弯时，或冰滑路面上行驶时， 有时会出现制动警告灯亮起的现象 ，出现 了车轮打滑现象，ABS产生保护动作引起的， 并非有故障。 第二节 现代汽车制动系统的检 测与诊断 第二节 现代汽车制动系统的检测 与诊断 （2）一般检查内容 v1）制动液面是否在规定的范围之内。 v2）检查所有继电器、熔丝是否完好，

25、插接 是否牢固。 v3）检查电子控制装置导线的插头，插座是 否连接良好，有无损坏，搭铁是否良好。 v4）蓄电池容量和电压是否符合规定，连接 是否牢靠。 v5）控制单元、车轮转速传感器、电磁阀体、 制动液面指示灯开关导线插头、插座和导 线的连接是否良好。 v6）检查车轮转速传感器传感头与齿圈间隙 是否符合规定，传感器头有无脏污。 v7）驻车制动(手刹)是否完全释放。 第二节 现代汽车制动系 统的检测与诊断 第二节 现代汽车制动系统的检测 与诊断 4.ABS故障代码的读取方法 v1）跨接自诊断电路读取故障代码 。 v2）借助专用诊断测试仪读取故障代码。 v3）利用汽车仪表板上的信息显示系统 读取故障代码 。 第二节 现代汽车制动系统的检测 与诊断 5.桑塔