四、制动防抱死系统的组成原理
(一)制动防抱死系统的基本组成
奥迪A6系列轿车有A6基本型和A6L改进型,它们使用的一种制动防抱死系统电路如图2所示(根据A6实际车型测绘而得)。它是在原车制动系统的基础上附加上去的,主要由输入电路(包括车轮速度传感器、开关状态信息等)、电子控制单元组件、液压控制单元三大部分组成(无论是何种类型的汽车,大都如此),其组成方框图与图1所示基本相同。ABS电子控制单元是整个控制系统的核心,通常简称为ABS·ECU。
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奥迪A6系列轿车使用的ABS系统还具有ASR功能。ASR是Acceleration SkidRestraint的缩写,意为汽车驱动防滑系统,其主要功能是保证汽车行驶过程中的稳定性和转向性。ABS与ASR的区别:ABS系统是在汽车制动过程中发挥作用,而ASR系统则是在汽车行驶过程中工作,两者相辅相成,共同来保证汽车的稳定性和安全性。ASR系统的工作原理见下面内容中的介绍。
另外,奥迪A6系列轿车还具有CAN总线控制系统,车辆上的各种电子控制电路(也包括ABS与ASR系统)的控制及信息的传输均是通过CAN总线来实现的。当CAN总线出现故障时,也会导致ABS或ASR功能异常,这一点在检修制动防抱死系统时必须注意到,以免使检修陷入困境。
1.车轮转速传感器
车轮转速传感器用来检测车轮转速,每个车轮安装一个,装在汽车车轴上,它完全密封在一个由不锈钢制成的外壳内,传感器和连接电线具有耐高温、耐震,保养时不需要取出传感器。
2.电子控制系统
ABS·ECU的作用是接收车轮速度传感器送来的信号,并按特定的程序对该信号进行比较、放大、分析、判别,判断出哪一个车轮有抱死的趋势,经计算以后得到车轮滑移率、车轮角加速度或角减速度的值,然后再将指令信号输出,送至压力调节器,使其执行制动压力调节的功能。
3.液压控制单元
液压控制单元简称液压单元,是ABS系统的执行机构。它安装在制动总泵与车轮制动器之间的管路上,在制动过程中,当车轮有抱死趋势时,用来调节车轮制动器的制动压力。
4.电路连接关系
搞清ABS系统的连接关系,对于其故障的检修很有好处,尤其是ABS电子控制单元。当该系统中有元器件损坏以后,不必更换整个ABS控制模块,而只要更换损坏的元器件即可。
奥迪A6系列轿车ABS系统中的电子控制单元J104、液压调节单元N55(图7-2所示)、继电器盒单元(如图7-2所示的虚线框,内装J105与J106两只继电器,VD1与VD2两只二极管和C1电容器)与回流泵电动机均集成在一起成为一个整体结构,电子控制单元J104安装在一块白色的电路板上,由一盖子盖着。该组件上还设置了一个有31个引脚的插座,通过该插座与外部电路进行连接。插座与继电器盒单元及电磁阀线圈之间均采用裸铜线点焊方式进行连接。
图3所示为J104的31个引脚的插座中各引脚的排列位置,该插座各引脚功能与参考数据如表1所列,供参考。
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(二)制动防抱死系统的原理
奥迪A6系列轿车ABS系统电子控制电路的工作原理可以从以下8个方面来进行分析说明。
1.电源电路
ABS系统电子控制电路组件的15脚为工作电源电压输入端,该脚电压来自点火开关,经S7熔断器后得到的。输入的是12V的蓄电池电压,该电压一方面为J105与J106继电器线圈提供工作电源,另一方面经VD2二极管→R1电阻器限流、VDW稳压二极管稳压为5V
后作为各部分电路的工作电源。
在这部分电路中,VDW是一只稳压值为5V的稳压二极管,由于其工作电流较小,当其损坏后,可以用任意型号稳压值为5V的稳压二极管直接进行代换;C1为滤波电解电容器,损坏后可用50μF/25 V的普通电解电容器代换;VD1二极管在电路中起续流作用,为电感元件的自感电动势提供放电回路。
2.液压阀调整单元与其控制继电器
液压阀调整单元主要由左前轮进液阀N101(常开)与出液阀N102(常闭),右后轮进液阀N133(常开)与出液阀N135(常闭),左前轮EDS转换阀N168(常闭)与出液阀N169(常闭),右前轮EDS转换阀N166(常闭)与出液阀N167(常闭),左后轮进液阀N134(常开)与出液阀N136(常闭),右前轮进液阀N99(常开)与出液阀N100(常闭),电磁阀电源控制继电器J106等组成。
当接通点火开关后,若电子控制系统,自检结果正常,则ABS·ECU中的液压阀状态控制电路就会自动将J106继电器线圈的下端接地(即搭铁,以下同),J106得电后吸合,其常开触点闭合后,蓄电池正极上的12 V电压就会经S123熔断器→ABS电子控制单元组件J104的17脚→J106常开已闭合的触点,为上述12个液压阀的正极端提供工作电源,同时也加到回流泵控制继电器J105常开触点的下端,作为回流泵的工作电源。
液压阀调整单元中的这12个液压阀的正极端得电后,它们的负极端受ABS电子控制单元组件J104内相关电路的控制是否搭铁,以便进行工作,实现对车轮制动器的增压、保压、降压的调节,防止车轮抱死。同时,自诊断系统还监视各液压阀的工作。
3.回流泵电动机与其控制继电器
回流泵电动机的负极端通过ABS电子控制单元组件J104的16脚接地线,正极端的工作电源受ABS电子控制单元组件J104内回流泵状态控制电路的控制。这样,在车辆行驶过程中,当踩下制动踏板时,ABS·ECU经过对各个车轮转速传感器检测送来的信号进行计算和判断,只要有一个车轮即将抱死,ABS电子控制单元组件J104内回流泵状态控制电路就会自动控制使J105继电器下端搭铁。这样,J105继电器线圈就会得电工作,其常开触点闭合后,回流泵电动机就会得电工作,直到使车轮即将抱死的趋势消除。
4.制动灯开关电路
制动灯开关一端通过S13熔断器与蓄电池正极相连,另一端与ABS电子控制单元组件J104的14脚相连。
当踩下制动灯开关后,蓄电池正极上的12 V电源经S13一制动灯开关闭合的触点后,一方面使制动灯点亮发光;另一路进入ABS电子控制单元组件J104的14脚内,作为制动踏板是踩下还是放开的检测信号。
5. ABS自诊断功能与警告灯电路
ABS警告灯电路设置在组合仪表控制单元J218内,连接在ABS电子控制单元组件J104的21脚上,受ABS·ECU中ABS系统报警指示灯控制电路的控制。
ABS防抱死制动系统工作时,ABS电子控制单元组件J104内的自诊断系统肺视各传感器和执行器的工作情况,若发现故障就会闭锁ABS控制作用,一方面从其21脚输出高电平(4.5 V左右),使VT1管导通后,ABS报警灯勒:点亮发光;另一方面又将监视到的信息转换为代码存入存储器中。
ABS电子控制单元组件J104的11脚外接有16插孔式故障诊断插座,该插座位于驾驶室内仪表盘下部。供故障检修时连接故障诊断仪来诊断故障或调取上述的故障代码。
6. ASR警告灯电路
ASR警告灯电路设置在组合仪表控制单元J218内,连接在ABS电子控制单元组件J104的20脚上,受ABS·ECU中ASR系统报警指示灯控制电路的控制。与上相同,当ASR系统出现故障时,J104的20脚也会输出高电平(4.5 V左右),使VT2管导通后,ASR警告灯K86点亮发光;同时也将信息转换为代码存入存储器中。
连接在ABS电子控制单元组件J104的31脚外接的K132为ASR控制开关,确定ASR功能是接入还是断开。
7.自检工作过程
奥迪A6系列轿车ABS系统电子控制电路在每次接通点火开关以后,ABS·ECU中的自诊断系统就会启动自检程序,此时ABS报警灯瑜:将会点亮1~2s,以示报警灯电路工作正常。在自检过程中,ABS·ECU控制单元如发现有故障存在,就会使ABS报警灯持续点亮,并输出相应的控制指令使ABS控制功能失效,同时也将检测到的信息转换成代码(即故障代码)的方式写入存储器中,供检修时调用;如没有发现故障,则 ABS报警灯点亮1~2s后会自动熄灭,进入待用状态。
8.防抱死制动工作过程
当车辆进入行驶状态后,电磁阀继电器J106线圈得电吸合,其触点闭合后使12只液’压阀线圈的公共端(即上端)与蓄电池的正极连通。当踩下制动踏板,制动系统就可以进入正常工作状态,但当某车轮的传感器检测到该车轮转速负加速度达到预先设定值时,ABS·ECU控制单元中的回流泵状态控制电路就会使J105继电器线圈得电吸合,回流泵电动机得电后工作;同时ABS·ECU控制单元中的相关电路还会启用相应程序,使该车轮的进液(保压)电磁阀通电→制动分泵保压→车轮滑移片刻以后,又使出液(泄压)电磁阀通电→制动分泵泄压→车轮滚动→车轮由滑移变成转动→车轮变成正加速度。一旦正加速度上升到预先设定的数值时,ABS·ECU控制单元就会自动切断上述2个液压电磁阀线圈的供电,由制动总泵给制动分泵加压一车轮转速又变成负加速度。
上述过程重复循环进行,以实现保压→泄压→加压→保压→…的过程,使车轮的滑移率被控制在15%~20%范围内,直到车轮转速下降到合适的数值,车轮不再出现抱死,ABS·ECU控制单元才会停止对液压电磁阀供电通断的控制,同时也使J105继电器线圈断电,回流泵电动机停止工作。
上述制动压力调节的频率每秒为4~10次。因此,在制动过程中,管路中制动压力如有变化,驾驶员可以从制动踏板上感觉到这种压力的波动。
(三)驱动防滑系统的作用与工作原理
ASR是Acceleration Skid Restraint的缩写,可译为汽车驱动防滑系统。ASR的主要功能是保证汽车行驶过程中的稳定性和转向性。
1. ASR系统与ABS系统的区别
汽车驱动防滑ASR系统与汽车电子防抱死制动系统ABS是有区别的。ABS系统是在汽车制动过程中发挥作用,而ASR系统则是在汽车行驶过程中工作两系统可以同时安装,也可单独使用。
2. ASR系统的基本工作原理
ASR系统的基本工作原理是采取一种或多种方式调节驱动轮上的驱动力,使其处于最佳驱动—附着状态。
ASR系统采用的常见调节方式有调整发动机的输出扭矩、调整驱动轮的制动力、调整差速器的锁止程度及调节离合器的传递扭矩几种。
3.调整发动机的输出扭矩方式
调整发动机的输出扭矩方式,是通过调节点火参数和调整节气门或供油拉杆的位置等方法来实现的。
①由于通过调节点火参数来改变发动机扭矩的作用较轻微,所以一般只用来进行微调。
②节气门和供油拉杆位置的调整,是在驾驶员踏动油门踏板后,将动作通过传感器变为电信号以后输送给电子控制装置。电子控制装置接收到这一信号,经过解析处理以后,与其他传感器信号(例如发动机温度信号和转速信号等)进行综合分析处理后发出控制指令,用于驱动电动机,对节气门和油拉杆的位置进行调节。
此后,这一新的节气门或油拉杆的位置信号,由相关传感器捡拾以后,又提供给电子控制装置。
4.调整驱动轮的制动力方式
调整驱动轮的制动力方式,通常是与ABS系统联合控制的。奥迪A6系列轿车中的ASR系统就采用这种控制方式。调整驱动轮的制动力方式对制动压力的控制,一般采用柱塞泵结构方式。
5.调整差速器的锁止程度方式
在差速器输出端的离合器片上加压,可实现控制锁止程度的功能。控制压力的大小,可由电子控制装置操作电磁阀来调节,而控制压力是由储压器中的高压油来提供的。同时,其压力值还会通过传感器反馈给电子控制装置,以实现闭环控制。
6.奥迪A6系列轿车中ASR系统说明
奥迪A6系列轿车中的ASR系统就采用调整驱动轮的制动力方式,ASR系统是否接入,受ABS电子控制单元组件J104的31脚外接K132开关的控制(如图7-2所示),调整驱动轮的制动压力是由N168与N166转换阀(常闭)配合N169与N167出液阀(常闭)来实现的,K86为ASR报警指示灯。