單元五電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)檢修

單元五電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)的檢修主講教師：屈亞鋒、張立新、王思霞學習情境一輛一汽大眾速騰轎車進廠修理，客戶反映該車在行駛中儀表板的ＥＳＰ警告燈一直點亮，經(jīng)維修技師檢查后判斷為汽車電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)故障，需對其進行檢修。單元五主講內(nèi)容生產(chǎn)任務相關(guān)知識課堂討論相關(guān)技能小組工作知識拓展思考題生產(chǎn)任務ＥＳＰ警告燈常亮故障檢修１、工作對象待檢修裝備ＥＳＰ的車輛１臺。２、工作內(nèi)容（１）領(lǐng)取所需的工具，做好工作準備。（２）檢查電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)的工作。（３）拆卸、檢查電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)主要零部件并進行檢測，分析檢測結(jié)果，制訂修復方案。（４）安裝電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)零部件，確定系統(tǒng)工作正常。（５）檢查、評價工作質(zhì)量。（６）整理工具，清潔工作場地。３、工作目標與要求（１）學生應以小組工作的方式，完成本項工作任務。（２）學生應當能在小組成員的配合下，利用汽車維修手冊（或?qū)嵱栔笇┲朴喒ぷ饔媱潱瑢嵤┕ぷ饔媱?。（３）能通過閱讀資料和現(xiàn)場觀察，辨別所檢修電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型。（４）能認識所檢修電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)的零部件，口述電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)的工作原理和各零部件的作用。（５）能向客戶解釋所修電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)的故障原因和修復方案。（６）能按規(guī)范的步驟，完成電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)主要零部件的拆卸和安裝。（７）在工作過程中，注意工作安全，做好廢料的處理，保持工作環(huán)境整潔。相關(guān)知識5.1ESP的理論基礎5.2ESP的基本原理5.3ITTMK60ESP5.4LS400車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)汽車電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)ＥＳＰ是改善汽車行駛性能的一種控制系統(tǒng)，是ＡＢＳ和ＡＳＲ兩種系統(tǒng)在功能上的延伸。利用與ＡＢＳ一起的綜合控制可防止汽車在制動時車輪抱死；利用ＡＳＲ可阻止汽車在起步時驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)（空轉(zhuǎn)）。ＥＳＰ可以通過有選擇性地控制各車輪上的制動力，防止車輛滑移，因此，ＥＳＰ是一個主動安全系統(tǒng)。ＥＳＰ在不同的車型中有不同的名稱，如奔馳、奧迪稱為ＥＳＰ，寶馬稱其為ＤＳＣ，即動態(tài)穩(wěn)定性控制，豐田、雷克薩斯稱其為ＶＳＣ，即汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，三菱稱為ＡＳＣ／ＡＹＣ，即主動穩(wěn)定控制／主動橫擺控制系統(tǒng)，本田稱為ＶＳＡ，即車身穩(wěn)定性輔助系統(tǒng)，而ＶＯＬＶＯ汽車稱其為ＤＳＴＣ即動態(tài)循跡防滑控制系統(tǒng)。5.1ＥＳＰ的理論基礎轉(zhuǎn)向時汽車的操縱穩(wěn)定性至關(guān)重要，圖５—１表示了汽車的側(cè)向運動（用浮角表示）和繞汽車垂直軸的轉(zhuǎn)動（橫擺速度）。圖５—２表示了轉(zhuǎn)向角一定時的汽車橫向動力學模型（圓周行駛模型）。位置１是汽車突然轉(zhuǎn)向，即轉(zhuǎn)向盤偏轉(zhuǎn)時刻。曲線２是汽車在堅實的硬路面上行駛的車道，該車道與轉(zhuǎn)向角是一致的。因為在車輪與路面間的附著系數(shù)足夠大時，橫向加速度力能傳遞到路面。當車輪與路面間的附著系數(shù)較小時，如在光滑路面，則浮角相當大，如曲線３?？刂茩M擺速度將使汽車進一步繞其垂直軸轉(zhuǎn)動，如曲線２那樣，但由于浮角過大而威脅到汽車的穩(wěn)定性。因此，非常有必要控制汽車橫擺速度并限制浮角β，從而來保證車輛的行駛穩(wěn)定（圖５—２中曲線４）。5.2ＥＳＰ的基本原理ＥＳＰ工作的基本原理是利用汽車上的制動系統(tǒng)使汽車能夠完成“轉(zhuǎn)向”。車輪制動器原本任務是使汽車減速或停車。在允許的物理極限范圍內(nèi)，ＥＳＰ系統(tǒng)通過控制車輪制動器的工作，使汽車在各種行駛狀況下都能在車道內(nèi)保持穩(wěn)定行駛。ＥＳＰ通過橫擺角速度傳感器識別車輛繞垂直于地面軸線方向的旋轉(zhuǎn)角度及通過側(cè)向加速度傳感器識別車輛實際運動方向。例如：ＥＳＰ判定為出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向時，將制動內(nèi)側(cè)后輪，使車輛進一步沿駕駛員轉(zhuǎn)彎方向偏轉(zhuǎn)，從而穩(wěn)定車輛，如圖５—３所示；ＥＳＰ判定為出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向時，ＥＳＰ將制動外側(cè)前輪，防止出現(xiàn)甩尾，并減弱過度轉(zhuǎn)向趨勢，從而穩(wěn)定車輛，如圖５—４所示。5.3ＩＴＴＭＫ６０ＥＳＰ１、ＭＫ６０ＥＳＰ的基本組成ＭＫ６０ＥＳＰ主要由傳感器信號部件、電子控制單元和執(zhí)行部件三部分組成，如圖５—５所示。２、ＭＫ６０ＥＳＰ的工作原理ＭＫ６０ＥＳＰ的工作原理如圖５—６所示。輪速傳感器不斷提供每只車輪的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器將它得到的數(shù)據(jù)直接通過ＣＡＮ總線傳給電子控制單元。由這兩種信息電子控制單元計算出車輛的所需轉(zhuǎn)向和所需行駛狀態(tài)。橫向加速度傳感器向電子控制單元傳送側(cè)向的偏轉(zhuǎn)信息，偏轉(zhuǎn)率傳感器傳送車輛的離心趨勢，由這兩種信息電子控制單元計算出車輛實際狀態(tài)。如計算出所需值和實際有偏差，控制系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。ＥＳＰ決定以下內(nèi)容：哪個輪子應制動或加速；發(fā)動機轉(zhuǎn)矩是否該減小；在自動變速器車輛上是否需要使用變速器電子控制單元，然后根據(jù)傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，系統(tǒng)檢查調(diào)節(jié)器作用是否有成效。如果有成效，則ＥＳＰ停止工作，并繼續(xù)觀察車輛的運行狀態(tài)；如果沒有成效，則調(diào)節(jié)系統(tǒng)重新工作。調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作時，ＥＳＰ指示燈亮，提示駕駛員注意。5.3.2主要部件的構(gòu)造及工作原理１、電子控制單元Ｊ１０４帶ＥＢＤ／ＡＳＲ／ＥＳＰ的ＡＢＳ電子控制單元Ｊ１０４和液壓調(diào)節(jié)單元合并成一個標準組件，如圖５—７所示。電子控制單元具有如下功能：進行ＡＢＳ／ＥＢＤ／ＡＳＲ／ＥＳＰ以及ＥＢＣ的功能控制，連續(xù)監(jiān)控所有的電器部件，進行故障自診斷。打開點火開關(guān)后，控制單元將執(zhí)行自診斷，所有的電器連接都將被連續(xù)監(jiān)控，并周期性檢查電磁閥功能。２、轉(zhuǎn)速傳感器Ｇ４４、Ｇ４５、Ｇ４６、Ｇ４７ＭＫ６０ＥＳＰ系統(tǒng)采用的是霍爾主動式車輪轉(zhuǎn)速傳感器，其測量元件是帶有３個霍爾元件的霍爾傳感器，如圖５—８所示。３、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器Ｇ８５轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器Ｇ８５安裝在轉(zhuǎn)向柱上，在轉(zhuǎn)向開關(guān)與轉(zhuǎn)向盤之間，與安全氣囊彈簧線圈集成為一體，如圖５—１０所示。４、橫向加速度傳感器Ｇ２００橫向加速度傳感器的外形如圖５—１３所示。橫向加速度傳感器具有如下功能：用來確定車輛偏離預定方向的側(cè)向力及其大小，從而使ＥＳＰ能估算出在實際道路情況下，車輛應做怎樣的運動才能保持車輛穩(wěn)定。５、偏轉(zhuǎn)率傳感器Ｇ２０２偏轉(zhuǎn)率傳感器的外形如圖５—１５所示。偏轉(zhuǎn)率傳感器的功能：用來確定車輛受不受到旋轉(zhuǎn)力矩；根據(jù)它的安裝位置，可以檢測物體繞空間某個軸的旋轉(zhuǎn)；在ＥＳＰ系統(tǒng)中，它是用來確定車輛是否繞著垂直軸旋轉(zhuǎn)，即偏轉(zhuǎn)率。６、縱向加速度傳感器Ｇ２４９縱向加速度傳感器（圖５—１７）位于右側(cè)Ａ柱處，并且僅應用于四輪驅(qū)動的車上。７、制動壓力傳感器Ｇ２０１／Ｇ２１４制動壓力傳感器的外形如圖５—１８所示。兩個壓力傳感器都與制動串列主缸相連。為確保最大的安全性，該傳感器系統(tǒng)采用了冗余設計，即一個傳感器失效后，另外一個可以取代其進行信號傳遞。傳感器的功用：實時監(jiān)控制動壓力，以用來計算施加到整車上的制動力和附加縱向力。當ＥＳＰ進行工作時，又通過縱向力計算出橫向力。８、ＥＳＰ／ＡＳＲ開關(guān)Ｅ２５６如果司機想要關(guān)閉ＥＳＰ／ＡＳＲ開關(guān)（圖５—２０），按動該按鈕，同時ＥＳＰ警告燈亮起。如果再想激活ＥＳＰ／ＡＳＲ功能，再次按動該按鈕。如果駕駛員在停車之前忘記再次激活ＥＳＰ／ＡＳＲ功能，那么在再次起車后，ＥＳＰ控制單元將自動激活該功能。下列情況下，有必要關(guān)閉ＥＳＰ：（１）在積雪路面或松軟路面上，讓車輪自由轉(zhuǎn)動，前后移動車輛。（２）安裝了防滑鏈的車輛。（３）在測功機上檢測車輛。９、串聯(lián)主缸式制動助力裝置串聯(lián)主缸式制動助力裝置如圖５—２１所示。真空助力器由經(jīng)過改進的制動串列主缸和制動助力部分組成。制動助力部分又細分為真空單元和壓力部分，這兩部分通過一個膜片隔開，此外，還有一個活塞閥和電磁單元?；钊y和電磁單元包括ＥＳＰ制動識別開關(guān)Ｆ８３、制動壓力電磁線圈Ｎ２４７及多種氣道閥。１０、液壓調(diào)節(jié)單元液壓單元有兩條對角線分布的制動回路。與先前的ＡＢＳ液壓單元不同，現(xiàn)在的液壓單元在每條回路中又增加了高壓閥和控制閥，回油泵也變?yōu)榱俗晕降幕赜捅?。以制動回路中的一個車輪加以說明。液壓調(diào)節(jié)單元基本的部件包括控制閥Ｎ２２５、ＥＳＰ動態(tài)控制高壓閥Ｎ２２７、進油閥、回油閥、車輪制動輪缸、回油泵、主動制動助力、低壓蓄能器等，如圖５—２４所示。5.4ＬＳ４００車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)5.4.1概述１、系統(tǒng)組成ＬＳ４００車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（ＶＳＣ）如圖５—２７所示，可大致分為４個部分：（１）用于檢測汽車狀態(tài)和駕駛員操作的傳感器部分。（２）用于估算汽車側(cè)滑狀態(tài)和計算恢復到安全狀態(tài)所需的旋轉(zhuǎn)動量和減速度的ＥＣＵ部分。（３）用于根據(jù)計算結(jié)果來控制每個車輪制動力和發(fā)動機輸出功率的執(zhí)行器部分。（４）用于告知駕駛員汽車失穩(wěn)的信息部分。２、元件安裝位置圖５—２８所示為ＶＳＣ系統(tǒng)的元器件在車上的安裝位置。5.4.2ＶＳＣ液壓控制裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理１、ＶＳＣ液壓控制裝置的結(jié)構(gòu)如圖５—２９所示，ＶＳＣ液壓控制裝置主要分４個部分：供能部分、制動主缸和制動助力器部分、選擇電磁閥部分和控制電磁閥部分。２、ＶＳＣ液壓控制裝置的工作原理（１）抑制后輪側(cè)滑。當因后輪產(chǎn)生側(cè)滑而使汽車滑移角增加時，ＶＳＣ系統(tǒng)立即把制動力加到正在轉(zhuǎn)彎的外前輪上。（２）抑制前輪側(cè)滑。當因前輪產(chǎn)生側(cè)滑而出現(xiàn)“漂出”現(xiàn)象時，ＶＳＣ系統(tǒng)把制動力施加到兩后輪上。ＶＳＣ液壓控制裝置的基本動作是把經(jīng)調(diào)節(jié)的供能部分的動力液壓送到兩個后輪制動輪缸上。課堂討論請分析ＥＳＰ警告燈常亮的故障原因。相關(guān)技能5.5電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)檢修１、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器Ｇ８５零點平衡２、側(cè)向加速度傳感器Ｇ２００零點平衡３、制動壓力傳感器Ｇ２０１零點平衡４、ＥＳＰ起動檢測小組工作（１）每８名學生組成１個工作小組，確定小組長，接受工作任務，做好工作準備。（２）閱讀工作單，查閱維修手冊（或?qū)嵱栔笇┯^察待檢修電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)統(tǒng)，討論檢修方法和步驟，確定小組人員工作分工。向?qū)嵱栔笇Ы處焻R報討論結(jié)果，經(jīng)指導教師同意后，開始下一步的工作。（３）按照工作單的引導，完成待檢修電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)的檢查工作。（４）在完成工作任務的過程中，根據(jù)工作單的要求，完成電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)零部件認識、作用和工作原理描述等學習任務。（５）完成工作單要求的電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)主要零部件的檢測，將檢測結(jié)果記錄在工作單的相應欄目，并對檢測結(jié)果作出分析。（６）回答指導教師的現(xiàn)場提問，接受指導教師的技能考核。（７）完成工作任務后，對工作過程進行自我評價和小組互評，聽取指導教師的點評。（８）清潔工作場所，清點維護工具設備，完成任務交接?；卮鹬笇Ы處煹默F(xiàn)場提問，接受指導教師的技能考核。知識拓展5.6電子駐車制動系統(tǒng)（ＥＰＢ）傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)駐車功能，駕駛員必須用力拉駐車制動手柄或用力踩腳部空間里的輔助制動踏板。而對于裝備電子駐車制動系統(tǒng)（ＥＰＢ，ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＰａｒｋＢｒａｋｅ）的車輛而言，只需要輕輕按儀表板上的開關(guān)即可實現(xiàn)駐車功能。與傳統(tǒng)的手動駐車系統(tǒng)相比，電子駐車系統(tǒng)具有很多優(yōu)點：（１）在內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)中有更大的自由度。無需安裝駐車制動手柄，而由一個按鈕來替代，使得內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)具有更大的自由度，并且使中控臺和腳部空間的設計更自由。（２）對于駕駛員來說，擴展了的功能性。由于使用了電子控制系統(tǒng)和ＣＡＮ聯(lián)網(wǎng)，電子駐車制動系統(tǒng)能提供給駕駛員更多有用的功能［例如ＡＵＴＯＨＯＬＤ（自動保持）功能或動態(tài)起動輔助功能］以及更高的舒適度。（３）裝配過程中的優(yōu)點。由于無需安裝駐車制動手柄及拉索，大大簡化了車輛的生產(chǎn)過程和裝配過程。（４）自診斷功能。電子駐車制動系統(tǒng)是一個機電一體化系統(tǒng)，該系統(tǒng)的功能會被持續(xù)監(jiān)控。5.6.1基本組成及工作原理本部分以一汽大眾邁騰轎車的電控機械式駐車制動器為例介紹電子駐車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理。電子駐車制動系統(tǒng)由裝有減速機構(gòu)和電機的左、右后輪制動執(zhí)行器、傳感器及開關(guān)和電子控制單元組成，如圖５—３２所示。5.6.2系統(tǒng)元件１、后車輪制動執(zhí)行器制動執(zhí)行器是一個電控機械式伺服單元，它集成在后車輪制動鉗中，如圖５—３３所示。通過電機、多級變速器及螺桿傳動，制動執(zhí)行器將命令“操作駐車制動器”轉(zhuǎn)換成相應的力，然后制動摩擦片以這個力壓靠到制動盤上。制動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖５—３４所示。電機轉(zhuǎn)動運動到直線運動的整體傳動比為１∶１５０（電機轉(zhuǎn)動１５０轉(zhuǎn)，能帶動螺桿轉(zhuǎn)動１次），整個過程分成三步進行。２、離合器位置傳感器Ｇ４７６如圖５—３８所示，離合器位置傳感器固定在主動缸上，主動缸通過插銷節(jié)固定在支撐座上。駕駛員踩離合器踏板時，挺桿推動主動缸中的活塞。通過這個傳感器可以獲知，駕駛員是否踩了離合器踏板。下列情況時，需要使用離合器位置傳感器信號：（１）用于發(fā)動機起動。（２）為了關(guān)閉定速巡航裝置。（３）為了暫時降低噴射量以及阻止由此而產(chǎn)生的換擋過程中發(fā)動機急沖現(xiàn)象。３、按鈕及指示燈組合儀表及各個按鈕中的指示燈顯示電控機械式駐車制動器的狀態(tài)。（１）電控機械式駐車制動器按鈕Ｅ５３８。通過電控機械式駐車制動器按鈕可以開啟或關(guān)閉電控機械式駐車制動器。這個按鈕位于車燈旋鈕左邊。（２）ＡＵＴＯＨＯＬＤ按鈕Ｅ５４０。通過ＡＵＴＯＨＯＬＤ按鈕可以開啟或關(guān)閉ＡＵＴＯＨＯＬＤ功能。這個按鈕位于中控臺換擋桿左邊。（３）電控機械式駐車制動器指示燈Ｋ２１３。電控機械式駐車制動器指示燈位于電控機械式駐車制動器按鈕中。按下按鈕且駐車制動器打開時，指示燈點亮。（４）制動裝置指示燈Ｋ１１８。制動裝置指示燈位于組合儀表中。駐車制動器打開時，指示燈點亮。（５）電控機械式駐車制動器故障指示燈Ｋ２１４。電控機械式駐車制動器故障指示燈位于組合儀表中。如果制動裝置發(fā)生故障，故障指示燈點亮，請立即將車輛送至工廠檢修。（６）ＡＵＴＯＨＯＬＤ指示燈Ｋ２３７。ＡＵＴＯＨＯＬＤ指示燈位于ＡＵＴＯＨＯＬＤ按鈕中。按下按鈕并且ＡＵＴＯＨＯＬＤ打開時，指示燈點亮。４、電子控制單元Ｊ５４０電控機械式駐車制動器控制單元Ｊ５４０如圖５—４０所示，位于車內(nèi)中控臺區(qū)域，在中控臺中進行所有對電控機械式駐車制動器的起動和診斷。電控機械式駐車制動器控制單元有２個處理器，并且通過一個專用ＣＡＮ數(shù)據(jù)總線與ＡＢＳ控制單元聯(lián)網(wǎng)。電控機械式駐車制動器控制單元中集成了一個傳感器串，包括橫向加速度傳感器、縱向加速度傳感器以及行駛偏轉(zhuǎn)傳感器。傳感器串的信號不僅用于電控機械式駐車制動器，還用于ＥＳＰ調(diào)節(jié)功能。5.6.3系統(tǒng)功能電控機械式駐車制動器提供給駕駛員以下功能：駐車制動功能、動態(tài)起動輔助功能、動態(tài)緊急制動功能和ＡＵＴＯＨＯＬＤ功能等。１、駐車制動功能電控機械式駐車制動器確保車輛能夠在３０％坡度的斜坡上也能夠安全駐車。通過按電控機械式駐車制動器按鈕來開啟和關(guān)閉電控機械式駐車制動器。任何時候都可以實施電控機械式駐車制動，即使在“點火系統(tǒng)關(guān)閉”的情況下。如果在點火系統(tǒng)接通的情況下實施電控機械式駐車制動，電控機械式駐車制動器按鈕中的指示燈以及組合儀表中制動燈的指示燈就會點亮。如果在點火系統(tǒng)關(guān)閉的情況下實施電控機械式駐車制動，兩個指示燈只點亮大約３０ｓ，然后熄滅。只有在“點火系統(tǒng)接通”的情況下才可以解除電控機械式駐車制動（腳踩制動踏板，同時按電控機械式駐車制動器按鈕）。當駕駛員系上安全帶，關(guān)上車門并起動發(fā)動機后，踩下加速踏板或車輛起動時，電控機械式駐車制動器自動松開。系統(tǒng)會根據(jù)路面坡度和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，來計算出何時松開電控機械式駐車制動器。電控機械式駐車制動器按鈕和組合儀表中的指示燈熄滅。２、動態(tài)起動輔助功能在電控機械式駐車制動開啟的情況下，動態(tài)起動輔助功能確保車輛在傾斜道路上起動時車輛不會猛沖向前或倒退。如果實施了駐車制動，在交通信號燈前駐車時就無需踩制動踏板。一旦踩下加速踏板，駐車制動就會自動解除，車輛可以繼續(xù)行駛。在上坡路上起動時，由于只有當車輛的輸入轉(zhuǎn)矩大于控制單元計算出的斜坡輸出轉(zhuǎn)矩時，駐車制動才會解除，因此確保了車輪不會自行向后滾動，可以減輕駕駛員的負擔。３、動態(tài)緊急制動功能制動踏板失靈或鎖住時，可以通過動態(tài)緊急制動功能強行制動車輛。車輛行駛時，通過按住電控機械式駐車制動器按鈕，可以制動車輛，但是有６ｍ／ｓ２的車輛減速度。這時，警報音響起，并且制動信號燈接通。車速超過７ｋｍ／ｈ時，通過建立液壓制動壓力，可以在所有４個車輪上實現(xiàn)動態(tài)