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文檔簡介
項目二汽車防滑控制系統(tǒng)檢修汽車底盤電控系統(tǒng)檢測與修復(fù)(第2版)
沈沉惠有利主編
“十二五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社汽車自動變速器檢修汽車防滑控制系統(tǒng)檢修汽車電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢修汽車電控懸架系統(tǒng)檢修項目一項目二項目三項目四汽車底盤電控系統(tǒng)檢測與修復(fù)
項目二汽車防滑控制系統(tǒng)檢修汽車底盤電控系統(tǒng)檢測與修復(fù)學(xué)習(xí)目標(biāo)
通過本項目的學(xué)習(xí),懂得汽車防滑控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理,并具備從事汽車防滑控制系統(tǒng)維護及檢修等工作的能力。
能夠:
熟悉ABS的基本組成及工作原理。
熟練掌握制動壓力調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)及工作原理。
熟練掌握典型ABS的結(jié)構(gòu)、原理及檢修方法。
熟悉ASR的結(jié)構(gòu)和工作原理。
掌握雷克薩斯LS400轎車ABS/TRC的結(jié)構(gòu)、原理及檢修方法。
掌握ESP的結(jié)構(gòu)及工作原理。
項目二汽車防滑控制系統(tǒng)檢修工作任務(wù)
某客戶抱怨其駕駛的轎車防滑控制系統(tǒng)工作不正常,制動過程中車輪發(fā)生抱死現(xiàn)象、加速時驅(qū)動輪嚴重打滑,儀表板上的警告燈一直亮,要求排除故障、修復(fù)此轎車。
汽車防滑控制系統(tǒng)檢修主要包括防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修、驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)(ASR)檢修、電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)(ESP)檢修。
項目二汽車防滑控制系統(tǒng)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)二驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)(ASR)檢修任務(wù)三電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)(ESP)檢修
項目二汽車防滑控制系統(tǒng)檢修知識點:ABS的理論基礎(chǔ);ABS、輪速傳感器、電控單元、制動壓力調(diào)節(jié)器,典型ABS的結(jié)構(gòu)與工作原理。能力點:輪速傳感器的檢修、ABS的故障診斷。任務(wù)情境防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
客戶反映,他所駕駛的轎車ABS工作不正常,ABS警告燈一直亮,師傅讓維修工小王對車輛進行檢查,查找并排除故障。小王很快動手并完成這項任務(wù)。任務(wù)分析
該任務(wù)是檢修防抱死制動系統(tǒng)。完成此任務(wù)需要了解ABS的結(jié)構(gòu)與工作原理;掌握輪速傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理及檢修方法;掌握制動壓力調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)及工作原理;掌握典型ABS的結(jié)構(gòu)及工作原理;掌握ABS故障診斷方法。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)實施的相關(guān)專業(yè)知識
汽車防抱死制動系統(tǒng)(Anti-lockedBrakingSystem,ABS)是一種安全控制制動系統(tǒng),目前已經(jīng)成為轎車及客車的標(biāo)準(zhǔn)配置。ABS既有普通制動系統(tǒng)的制動功能,又能防止車輪制動抱死,保證汽車的制動方向穩(wěn)定性,防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏。
當(dāng)對行駛中車輛進行適當(dāng)制動時,如果左、右制動力對稱產(chǎn)生,則車輛能夠在行駛方向上停下來;但左、右制動力不對稱時,車輛就會產(chǎn)生繞重心旋轉(zhuǎn)的力矩。此時,如果輪胎與地面的側(cè)向反力能阻止旋轉(zhuǎn)力矩的作用,則車輛仍能保持直線行駛;如果輪胎與地面的側(cè)向反力很小,則車輛就有可能出現(xiàn)如圖2-1所示的不規(guī)則運動。如圖2-1a所示,當(dāng)車輛直線行汽駛車輪抱死時,車輛出現(xiàn)制動跑偏或甩尾側(cè)滑的現(xiàn)象。如圖2-1b所示,當(dāng)車輛彎道行駛僅前輪抱死時,車輛出現(xiàn)失去轉(zhuǎn)向能力的現(xiàn)象。如圖2-1c所示,當(dāng)車輛彎道行駛僅后輪抱死時,車輛出現(xiàn)甩尾側(cè)滑的現(xiàn)象。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-1車輪抱死后車輛的運動情況1—車輪抱死
2—制動力解除時
3—外部干擾a)車輛直線行駛車輪抱死時
b)車輛彎道行駛僅前輪抱死時
c)車輛彎道行駛僅后輪抱死時
一、ABS的理論基礎(chǔ)
1.制動時車輪的受力
汽車只有受到與行駛方向相反的外力時,才能受到制動而從一定的速度變化到較小的速度,直至停車。這個外力只能由地面和空氣提供,但由于空氣阻力相對較小,所以實際上外力是由地面提供的,這個外力稱為地面制動力。地面制動力越大,制動減速度越大,制動距離也越短,所以地面制動力對汽車制動性能具有決定性影響。
(1)地面制動力(FB)圖2-2所示為汽車在良好路面上制動時車輪的受力情況。圖中忽略了滾動阻力矩和減速時的慣性力矩。
汽車制動時,由于制動鼓(盤)與制動蹄(鉗)摩擦片之間的摩擦作用,形成了摩擦力矩Tμ,此力矩與車輪轉(zhuǎn)動方向相反。車輪在Tμ的作用下給地面一個向前的作用力,與此同時,地面給車輪一個與行駛方向相反的切向反作用力FB,這個力就是地面制動力,它是迫使汽車減速或停車的外力。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-2制動時車輪受力分析Tμ—制動中的摩擦力矩
vF—汽車瞬時速度
FB—地面制動力
G—車輪垂直載荷
GZ—地面對車輪的反作用力
r—車輪的滾動半徑
vR—車輪的圓周速度
FS—側(cè)向力
ω—車輪的角速度
α—側(cè)偏角
(2)制動器制動力(Fμ)當(dāng)汽車制動時,阻止車輪轉(zhuǎn)動的是制動器摩擦力矩Tμ。制動器的摩擦力矩Tμ轉(zhuǎn)化為車輪周緣的切向力,稱為制動器制動力Fμ。它相當(dāng)于把汽車架離地面,并踩住制動踏板,在輪胎周緣沿切線方向推動車輪直至它能轉(zhuǎn)動所需的力。
制動器制動力由制動器結(jié)構(gòu)參數(shù)決定,即取決于制動器的形式、結(jié)構(gòu)尺寸、制動器摩擦副的摩擦因數(shù)以及車輪半徑,并與制動踏板力(即制動時的液壓力)成正比。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
(3)地面制動力、制動器制動力和附著力的關(guān)系圖2-3所示為不考慮制動過程中附著系數(shù)變化的地面制動力、制動器制動力和附著力的關(guān)系。在制動過程中,車輪的運動只有減速滾動和抱死滑移兩種狀態(tài)。當(dāng)駕駛?cè)瞬戎苿犹ぐ宓牧^小,制動摩擦力矩較小時,車輪只做減速滾動,并且隨著摩擦力矩的增加,制動器制動力和地面制動力也隨之增長,且在車輪未抱死前地面制動力始終等于制動器的制動力。此時,制動器制動力可全部轉(zhuǎn)化為地面制動力。但地面制動力不可能超過附著力。
當(dāng)制動系統(tǒng)液壓力(制動踏板力)增大到某一值時,地面制動力達到附著力,即地面制動力達到最大值。此時,車輪即開始抱死不轉(zhuǎn)而出現(xiàn)拖滑的現(xiàn)象。當(dāng)再加大制動系統(tǒng)液壓力時,制動器制動力隨著制動器摩擦力矩的增長仍按直線關(guān)系繼續(xù)上升,但是,地面制動力已不再隨制動器制動力的增加而增加。
要想獲得好的制動效果,必須同時具備兩個條件,即汽車具有足夠的制動器制動力,同時又要有附著系數(shù)較高的路面提供足夠的地面制動力。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-3地面制動力、制動器制動力和附著力的關(guān)系
2.滑移率
(1)滑移率的定義汽車勻速行駛時,汽車的實際車速與車輪滾動的圓周速度(又稱為車輪速度)是相同的。在駕駛?cè)瞬戎苿犹ぐ迨管囕喌妮喫俳档蜁r,車輪滾動的圓周速度(輪胎胎面在路面上移動的速度)隨之降低,但由于汽車自身的慣性,汽車的實際車速與車輪速度不再相等,使車速與輪速之間產(chǎn)生一個速度差。此時,輪胎與路面之間產(chǎn)生相對滑移現(xiàn)象,其滑移程度用滑移率表示。
滑移率是指車輪在制動過程中滑移成分在車輪縱向運動中所占的比例,用“Sb”表示。
其定義表達式為Sb=(v-ωr)/v×100%式中Sb———車輪的滑移率;
r———車輪的滾動半徑;
ω———車輪的轉(zhuǎn)動角速度;
v———車輪中心的縱向速度。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
由上式可知:當(dāng)汽車的實際車速等于車輪滾動的圓周速度時,滑移率為零,車輪為純滾動;當(dāng)汽車制動時,逐漸踩下制動踏板,車輪邊滾動邊滑動,滑移率為0%~100%;當(dāng)制動踏板完全踩到底,車輪處于抱死狀態(tài),而車身又具有一定的速度時,車輪滾動的圓周速度為零,則滑移率為100%。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
(2)附著系數(shù)與滑移率的關(guān)系大量的實驗證明,在汽車的制動過程中,附著系數(shù)的大小隨著滑移率的變化而變化。圖2-4所示為在干路面上時附著系數(shù)與滑移率的關(guān)系曲線。
對于縱向附著系數(shù)φB,隨著滑移率的增大而迅速增加,并在Sb=20%左右時,縱向附著系數(shù)最大;然后隨著滑移率的進一步增加,當(dāng)Sb=100%(即車輪抱死)時,縱向附著系數(shù)有所下降,制動距離增加,制動效能下降。對于橫向附著系數(shù)φS,Sb=0時,橫向附著系數(shù)最大;然后隨著滑移率的增加,橫向附著系數(shù)逐漸下降,并在Sb=100%(即車輪抱死)時,橫向附著系數(shù)下降為零左右。此時車輪將完全喪失抵抗外界側(cè)向力作用的能力,稍有側(cè)向力干擾(如路面不平產(chǎn)生的側(cè)向力、汽車重力的側(cè)向分力、側(cè)向風(fēng)力等),汽車就會產(chǎn)生側(cè)滑而失去穩(wěn)定性。而轉(zhuǎn)向輪抱死后將失去轉(zhuǎn)向能力。因此,車輪抱死將導(dǎo)致制動時汽車的方向穩(wěn)定性變差。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-4附著系數(shù)與滑移率的關(guān)系曲線(干路面)
從上述分析可知,若制動時車輪抱死,制動效能和制動方向穩(wěn)定性都將變壞。而如果制動時將車輪的滑移率Sb控制在15%~30%,即圖2-4所示的Sopt處,此時縱向附著系數(shù)最大,可得到最好的制動效能;同時,橫向附著系數(shù)保持較大值,使汽車也具有較好的制動方向穩(wěn)定性。
在汽車的制動過程中,若能將滑移率控制在最大附著系數(shù)所對應(yīng)的滑移率范圍內(nèi),汽車將處于最佳制動狀態(tài)。要控制滑移率就要對作用于車輪上的力矩進行瞬時的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。防抱死制動系統(tǒng)就是通過電控單元、輪速傳感器和制動壓力調(diào)節(jié)器,對作用于制動輪缸內(nèi)的制動液壓力進行瞬時的自動控制(每秒約10次),從而控制制動車輪上的制動器壓力,使制動車輪盡可能保持在最佳的滑移率范圍內(nèi)運動,從而使汽車的實際制動過程接近于最佳制動狀態(tài)。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
3.ABS的優(yōu)點及其局限性
(1)ABS的優(yōu)點
1)縮短了制動距離。ABS可以將滑移率控制在最大附著系數(shù)范圍內(nèi),從而獲得最大的縱向制動力。
2)改善了輪胎的磨損狀況。ABS可以防止車輪抱死,從而避免因制動車輪抱死而造成的輪胎局部異常磨損,延長了輪胎的使用壽命。
3)提高了汽車制動時的穩(wěn)定性。ABS可防止車輪在制動時完全抱死,能將車輪側(cè)向附著系數(shù)控制在較大的范圍內(nèi),使車輪具有較強的承受側(cè)向力的能力,以保證汽車制動時的穩(wěn)定性。
4)使用方便、工作可靠。ABS的運用與常規(guī)制動系統(tǒng)的運用幾乎沒有區(qū)別,制動時駕駛?cè)瞬认轮苿犹ぐ?,ABS就根據(jù)車輪的實際轉(zhuǎn)速自動進入工作狀態(tài),使車輪保持在最佳工作狀態(tài)。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
(2)ABS的局限性在兩種情況下,ABS不能提供最短的制動距離。
在平滑的干路面上,由有經(jīng)驗的駕駛?cè)酥苯舆M行制動。在這些路況上,熟練駕駛?cè)吮華BS更能使輪胎在逐步接近理想的滑移率范圍內(nèi)進行制動(圖2-5)。但對于一般的駕駛?cè)嘶蛟诓惶硐氲穆窙r下,ABS總是能使汽車在較短的距離內(nèi)進行制動。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-5在平滑的干路面上,熟練駕駛?cè)伺cABS控制滑移率范圍的比較
在松散的礫石路面、松土路面或積雪很深的路面上制動時,車輪抱死將更有利于汽車制動,因為松散的礫石等在汽車輪胎前形成楔形物,有助于汽車的制動,如圖2-6所示,而ABS則會阻止這種楔形物的形成。因此,一些裝備ABS的汽車都在儀表盤上裝有一個開關(guān),以便在這種路況下關(guān)閉ABS,使其不起作用。
任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-6輪胎前楔形物的形成
二、ABS的基本結(jié)構(gòu)與工作原理
1.ABS的基本組成及工作原理
如圖2-7所示,ABS通常由輪速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)器、電控單元(ECU)和ABS警示裝置等組成。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-7ABS的基本組成
ABS工作原理如圖2-8所示,輪速傳感器將各車輪的轉(zhuǎn)速信號及時輸入電控單元;電控單元是ABS的控制中心,它根據(jù)各個車輪輪速傳感器的信號對各個車輪的運動狀態(tài)進行監(jiān)測和判定,并形成相應(yīng)的控制指令,再適時發(fā)出控制指令給制動壓力調(diào)節(jié)器;制動壓力調(diào)節(jié)器是ABS中的執(zhí)行器,它是由調(diào)壓電磁閥總成、電動泵總成和儲液器等組成的一個獨立整體,并通過制動管路與制動主缸和各制動輪缸相連,制動壓力調(diào)節(jié)器受電控單元的控制,對各制動輪缸的制動壓力進行調(diào)節(jié);ABS警示裝置包括儀表板上的制動警告燈和ABS警告燈。
制動警告燈為紅色,通常用“BRAKE”作標(biāo)志,由制動液面開關(guān)、駐車制動開關(guān)及制動液壓力開關(guān)并聯(lián)控制;ABS警告燈為黃色,由ABS電控單元控制,通常用“ABS”或“ANTI-LOCK”作標(biāo)志。ABS具有失效保護和自診斷功能,當(dāng)電控單元監(jiān)測到系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,將自動關(guān)閉ABS,僅保留常規(guī)制動系統(tǒng);同時,存儲故障信息,并使ABS警告燈亮,提示駕駛?cè)吮M快進行修理。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-8ABS工作原理
2.ABS的控制方式
根據(jù)控制通道數(shù)的不同,ABS的控制方式可分為四通道式、三通道式、二通道式和一通道式;根據(jù)傳感器數(shù)的不同,ABS的控制方式可分為四傳感器式和三傳感器式等。控制通道是指能夠獨立進行制動壓力調(diào)節(jié)的制動管路。如果一個車輪的制動壓力占用一個控制通道,可以進行單獨調(diào)節(jié),稱為獨立控制。如果兩個車輪的制動壓力是一同調(diào)節(jié)的,稱為一同控制。兩個車輪一同控制時有兩種方式:如果以保證附著系數(shù)較小車輪不發(fā)生抱死為原則進行制動壓力調(diào)節(jié),則稱這兩個車輪按低選原則一同控制;如果以保證附著系數(shù)較大車輪不發(fā)生抱死為原則進行制動壓力調(diào)節(jié),則稱這兩個車輪按高選原則一同控制。按低選原則一同控制較常見。
(1)四傳感器四通道/四輪獨立控制方式如圖2-9a所示,該控制方式通過各輪速傳感器的信號分別對各車輪制動壓力進行單獨控制。
該控制方式的制動距離和操縱性最好,但在附著系數(shù)不對稱路面上制動時的方向穩(wěn)定性較差,其原因是此時同一軸上左、右車輪的制動力不同,使汽車產(chǎn)生較大偏轉(zhuǎn)力矩而出現(xiàn)制動跑偏。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-9四傳感器四通道/四輪獨立控制方式a)四傳感器四通道前后制動管路
b)四傳感器四通道X型制動管路
(2)四傳感器四通道/前輪獨立-后輪選擇控制方式如圖2-9b所示,該控制方式的前輪為獨立控制,而后輪選擇方式控制,一般采用低選擇控制,即以易抱死車輪為標(biāo)準(zhǔn),給兩后輪施加相等的制動壓力控制車輪轉(zhuǎn)動。此種控制方式用于X型制動管路汽車的ABS,因為左、右后輪不是同一制動管路,因此需要采用四個通道。此種控制方式的操縱性、穩(wěn)定性較好,制動效能稍差。
(3)四傳感器三通道/前輪獨立-后輪低選擇控制方式如圖2-10所示,該控制方式用于制動管路前后布置的后輪驅(qū)動汽車。由于采用四個輪速傳感器,檢測左、右后驅(qū)動輪的輪速,實現(xiàn)低選擇控制方式,其性能與控制方式(2)相同,即操縱性、穩(wěn)定性較好,制動性能稍差。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-10四傳感器三通道/前輪獨立-后輪低選擇控制方式(圖注同圖2-9)
(4)三傳感器三通道/前輪獨立-后輪低選擇控制方式如圖2-11所示,該控制方式用于制動管路前后布置的后輪驅(qū)動汽車,兩前輪各有一個輪速傳感器,獨立控制。而后輪輪速由裝于差速器上的一個測速傳感器檢測,按低選擇的控制方式用一條制動管路對后輪進行制動控制,其性能與控制方式(3)相近。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-11三傳感器三通道/前輪獨立-后輪低選擇控制方式(圖注同圖2-9)
(5)四傳感器二通道/前輪獨立控制方式如圖2-12所示,該控制方式多用于X型制動管路汽車的簡易控制系統(tǒng)。前輪獨立控制,制動液通過比例閥(PV)按一定比例減壓后傳至對角后輪。此種控制方式的汽車在不對稱的路面上制動時(圖2-13),高附著系數(shù)(φ)路面一側(cè)前輪產(chǎn)生高制動壓力,通過管路傳至低附著系數(shù)路面一側(cè)的后輪,使低附著系數(shù)側(cè)后輪抱死。而低附著系數(shù)路面一側(cè)的前輪制動壓力較低,經(jīng)管路傳至高附著系數(shù)路面一側(cè)的后輪,高使低附著系數(shù)側(cè)后輪則不抱死。這樣能提高汽車制動時的方向穩(wěn)定性。但與三通道、四通道的控制方式相比,其后輪制動力稍有降低,制動效能稍有下降,但后輪側(cè)滑較小。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-12四傳感器二通道/前輪獨立控制方式任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-13四傳感器二通道/前輪獨立控制方式的制動情況(圖注同圖2-9)
(6)四傳感器二通道/前輪獨立-后輪低選擇控制方式如圖2-14所示,該控制方式在通往后輪的兩通道上增設(shè)一個低選擇閥(SLV)。當(dāng)汽車在不對稱路面制動時,高附著系數(shù)側(cè)前輪的高壓不直接傳至低附著系數(shù)側(cè)對角后輪,而是通過低選擇閥只升至與低附著系數(shù)側(cè)前輪相同的壓力,這樣就可以避免低附著系數(shù)側(cè)后輪抱死,如圖2-15所示。此種控制方式更接近三通道或四通道的控制效果。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-14四傳感器二通道/前輪獨立-后輪低選擇控制方式(圖注同圖2-9)任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-15四傳感器二通道/前輪獨立-后輪低選擇控制方式制動情況(圖注同圖2-9)
(7)一傳感器一通道/后輪近似低選擇控制方式如圖2-16所示,該控制方式用于制動管路前后布置的汽車,只對后輪進行控制。一個傳感器裝于后橋差速器上,對后輪采用近似低選擇的控制方式。由于前輪無控制,故易抱死,轉(zhuǎn)向操縱性差,制動距離較長。
目前,汽車上應(yīng)用較多的為四傳感器三通道(前輪獨立控制、后輪低選控制)式、三傳感器三通道式和四傳感器四通道式。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-16一傳感器一通道/后輪近似低選擇控制方式(圖注同圖2-9)
三、輪速傳感器
輪速傳感器的功用是檢測車輪的旋轉(zhuǎn)速度,并將速度信號輸入電控單元。目前,常用的輪速傳感器主要有電磁式和霍爾式兩種。
1.電磁式輪速傳感器
電磁式輪速傳感器主要由傳感器頭和齒圈兩部分組成,如圖2-17所示。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-17電磁式輪速傳感器
齒圈一般安裝在輪轂或軸座上,如圖2-18所示。對于后輪驅(qū)動且后輪采用一同控制的汽車,齒圈也可以安裝在差速器或傳動軸上,如圖2-19所示。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-18輪速傳感器在車輪處的安裝位置1、7—傳感器頭
2、6—齒圈
3—定位螺釘
4—輪轂和組件
5—半軸
8—傳感器支架
9—后制動器連接裝置任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-19輪速傳感器在傳動系統(tǒng)中的安裝位置1、5—傳感器頭
2—主減速器從動齒輪
3—齒圈
4—變速器輸出部位
齒圈隨車輪或傳動軸一起轉(zhuǎn)動,通常用磁阻很小的鐵磁材料制成。傳感器頭通常由永磁鐵、電磁線圈和磁極等組成,如圖2-20所示。它對應(yīng)安裝在靠近齒圈而不隨齒圈轉(zhuǎn)動的部件上,如轉(zhuǎn)向節(jié)、制動底板、驅(qū)動軸套管或差速器、變速器殼體等固定件上。傳感器頭與齒圈的端面有一個空氣間隙,此間隙一般為1mm,通??赏ㄟ^移動傳感器頭的位置來調(diào)整此間隙。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-20電磁式輪速傳感器的結(jié)構(gòu)1—傳感器外殼
2—極軸
3—齒圈
4—電磁線圈
5—永磁鐵
6—導(dǎo)線
電磁式輪速傳感器的工作原理如圖2-21所示。傳感器齒圈隨車輪旋轉(zhuǎn)的同時,即與傳感器頭極軸做相對運動。當(dāng)傳感器頭的極軸與齒圈的齒隙相對時,極軸距齒圈之間的空氣間隙最大,即磁阻最大。傳感器頭的磁極磁力線只有少量通過齒圈而構(gòu)成回路,在電磁線圈周圍的磁場較弱,如圖2-21a所示;當(dāng)傳感器頭的極軸與齒圈的齒頂相對時,兩者之間的空氣間隙最小,即磁阻最小。傳感器頭的磁極磁力線通過齒圈的數(shù)量增多,在電磁線圈周圍的磁場較強,如圖2-21b所示。齒圈隨車輪不停地旋轉(zhuǎn),就使傳感器頭電磁線圈周圍的磁場以強—弱—強—弱周期性地變化,因此電磁線圈就感應(yīng)出交變電壓信號,即車輪轉(zhuǎn)速信號,如圖2-22所示。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-21電磁式輪速傳感器的工作原理a)齒隙與磁心端部相對時
b)齒頂與磁心端部相對時1—齒圈
2—極軸
3—電磁線圈引線
4—電磁線圈
5—永磁體
6—磁力線
7—電磁式傳感器
8—磁極
9—齒圈齒頂任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-22電磁式輪速傳感器輸出電壓信號
交變電壓信號的頻率與齒圈的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速成正比,因齒圈的齒數(shù)一定,所以輪速傳感器輸出的交流電壓信號頻率只與相應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)速成正比。
輪速傳感器由電磁線圈引出兩根導(dǎo)線,將其速度變化產(chǎn)生的交變電壓信號送至ABS的電控單元。為防止外部電磁波對速度信號的干擾,傳感器的引出線采用屏蔽線,以保證反映車輪速度變化的交變電壓信號準(zhǔn)確地送至ABS的電控單元。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
2.霍爾式輪速傳感器
霍爾式輪速傳感器由傳感器頭和齒圈組成。其齒圈的結(jié)構(gòu)及安裝方式與電磁式輪速傳感器的齒圈相同,傳感器頭由永磁體、霍爾元件和電子電路等組成。
霍爾式輪速傳感器的工作原理如圖2-23所示。永磁體的磁力線穿過霍爾元件通向齒圈,齒圈相當(dāng)于一個集磁器。當(dāng)齒圈位于圖2-23a所示位置時,穿過霍爾元件的磁力線分散,磁場相對較弱;而當(dāng)齒圈位于圖2-23b所示位置時,穿過霍爾元件的磁力線集中,磁場相對較強。齒圈轉(zhuǎn)動時,穿過霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化,引起霍爾元件電壓的變化,霍爾元件將輸出一個毫伏級的準(zhǔn)正弦波電壓。此信號由電子電路轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖電壓。
霍爾式輪速傳感器克服了電磁式輪速傳感器的缺點,其輸出信號電壓幅值不受轉(zhuǎn)速的影響,頻率響應(yīng)高,抗電磁波干擾能力強。因此,霍爾式輪速傳感器在ABS中的應(yīng)用越來越廣泛。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-23霍爾式輪速傳感器的工作原理a)霍爾元件磁場較弱
b)霍爾元件磁場較強
四、電控單元
電控單元(ECU)是ABS的控制中樞,其功用是接收輪速傳感器及其他傳感器輸入的信號,并對這些輸入信號進行測量、比較、分析、放大和判別處理,通過精確計算后得出制動時車輪的滑移率、車輪的加速度和減速度,以判斷車輪是否有抱死趨勢;再由其輸出級發(fā)出控制指令,控制制動壓力調(diào)節(jié)器執(zhí)行壓力調(diào)節(jié)任務(wù)。
電控單元還具有監(jiān)控和保護功能,當(dāng)ABS出現(xiàn)故障時,能及時轉(zhuǎn)換成常規(guī)制動,并以故障燈發(fā)亮的形式警告駕駛?cè)恕?/p>
電控單元內(nèi)部電路通常包括:輸入級電路、運算電路、電磁閥控制電路和安全保護電路。常見的四傳感器四通道式ABS的ECU電路連接方式如圖2-24所示。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-24四傳感器四通道式ABS的ECU電路連接方式
(1)輸入級電路輸入級電路的功用是將輪速傳感器輸入的正弦波信號轉(zhuǎn)換成脈沖方波信號,經(jīng)整形放大后輸入運算電路。不同的ABS中輪速傳感器的數(shù)量不同,輸入級放大電路的個數(shù)也不同。
(2)運算電路運算電路的功用主要是進行車輪線速度、初始速度、滑移率、加速度和減速度的運算,調(diào)節(jié)電磁閥控制參數(shù)的運算和監(jiān)控運算。
經(jīng)轉(zhuǎn)換放大后的輪速傳感器信號輸入車輪線速度運算電路,由電路計算出車輪的瞬時速度。初始速度、滑移率及加減速度運算電路根據(jù)車輪瞬時線速度加以積分,計算出初速度,再把初速度和車輪瞬時線速度進行比較運算,最后得到滑移率和加速度、減速度。電磁閥控制參數(shù)運算電路根據(jù)計算出的滑移率和加速度、減速度信號,計算出電磁閥控制參數(shù)并輸入到輸出級。
電控單元中一般設(shè)有兩套運算電路,同時進行運算和傳遞數(shù)據(jù),利用各自的運算結(jié)果相互比較、相互監(jiān)視,確保可靠性。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
(3)電磁閥控制電路電磁閥控制電路的功用是接受運算電路輸入的電磁閥控制參數(shù)信號,控制大功率晶體管向電磁閥提供控制電流。
(4)安全保護電路安全保護電路的功用如下。
1)將汽車電源(蓄電池、發(fā)電動機)提供的12V或14V的電壓變?yōu)镋CU內(nèi)部所需的5V標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定電壓,同時對電源電路的電壓是否穩(wěn)定在規(guī)定的范圍進行監(jiān)控。
2)對輪速傳感器輸入放大電路、運算電路和輸出級電路的故障信號進行監(jiān)視。當(dāng)出現(xiàn)故障信號時,關(guān)閉繼動閥門,停止ABS的工作,轉(zhuǎn)入常規(guī)制動狀態(tài)。同時使儀表板上的ABS警告燈亮,提示駕駛?cè)薃BS出現(xiàn)故障,并將故障信息以故障碼的形式儲存在存儲器中,以供診斷時調(diào)取。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
五、制動壓力調(diào)節(jié)器
制動壓力調(diào)節(jié)器的功用是在制動時根據(jù)ABS電控單元的控制指令,自動調(diào)節(jié)制動輪缸制動壓力的大小,防止車輪抱死,并處于理想滑移率的狀態(tài)。
根據(jù)壓力調(diào)節(jié)器動力源的不同,制動壓力調(diào)節(jié)器可分為液壓式和氣壓式兩種。液壓式制動壓力調(diào)節(jié)器主要用在轎車和一些輕型載貨汽車上;氣壓式制動壓力調(diào)節(jié)器主要用在大型客車和載貨車汽車上。
根據(jù)壓力調(diào)節(jié)器與制動主缸的結(jié)構(gòu)關(guān)系的不同,制動壓力調(diào)節(jié)器可分為整體式和分離式兩種。整體式制動壓力調(diào)節(jié)器與制動主缸制成一體;分離式制動壓力調(diào)節(jié)器自成一體,通過制動管路與制動主缸相連。
根據(jù)壓力調(diào)節(jié)器調(diào)壓方式的不同,制動壓力調(diào)節(jié)器可分為循環(huán)式和可變?nèi)莘e式兩種。循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器通過電磁閥直接控制制動輪缸的制動壓力;而可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器通過電磁閥間接改變制動輪缸的制動壓力。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
1.電磁閥
電磁閥是制動壓力調(diào)節(jié)器的重要部件,主要有兩大類型:二位二通電磁閥和三位三通電磁閥。
(1)二位二通電磁閥二位是指增壓位置和減壓位置,二通是指進液口(通制動總泵)和出液口(通制動分泵)兩個通路。
二位二通電磁閥有兩種類型,即常開電磁閥和常閉電磁閥。在電磁閥的電磁線圈未通電時,球閥處于開啟狀態(tài),即為二位二通常開電磁閥。在電磁閥的電磁線圈未通電時,球閥處于關(guān)閉狀態(tài),即為二位二通常閉電磁閥。
任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修二位二通電磁閥主要由電磁鐵機構(gòu)、球閥、復(fù)位彈簧、頂桿、限壓閥和閥體組成,如圖2-25所示。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-25二位二通電磁閥的結(jié)構(gòu)及符號a)結(jié)構(gòu)
b)符號
在常開電磁閥中設(shè)有一根頂桿,頂桿和限位桿與活動鐵心固定在一起,復(fù)位彈簧一端壓在活動鐵心上,另一端壓在與閥體相連的彈簧座上。限壓閥的功用是限制電磁閥的最高壓力。當(dāng)制動液壓力過高時,限壓閥打開泄壓,以免壓力過高損壞電磁閥。在二位二通常閉電磁閥中,一般不設(shè)置限壓閥。
下面以常開電磁閥為例介紹其工作過程。
當(dāng)電磁閥線圈未通電時,在復(fù)位彈簧彈力作用下,活動鐵心帶動頂桿和限位桿下移回位,直到限位桿與緩沖墊圈相抵為止。頂桿下移時,球閥也隨之下移,使電磁閥閥門處于開啟狀態(tài),制動液從進液口經(jīng)球閥閥門和出液口流出。
電磁線圈通電時,電流流過電磁線圈,活動鐵心產(chǎn)生電磁吸力,壓縮復(fù)位彈簧并帶動頂桿一起上移,頂桿將球閥壓在閥座上,電磁閥閥門處于關(guān)閉狀態(tài),進液口與出液口之間的制動液通道關(guān)閉。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
(2)三位三通電磁閥三位是指常規(guī)制動或增壓位置、保壓位置和減壓位置,三通是指進液口(通制動總泵)、出液口(通制動分泵)和回液口(通儲液器)三個通路。
常用的三位三通電磁閥的結(jié)構(gòu)及符號如圖2-26所示。電磁閥線圈受ECU控制,通過改變電磁線圈通電電流的大小來改變磁場力,從而控制(改變)固定鐵心與可動鐵心(柱塞)之間的吸引力。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-26三位三通電磁閥的結(jié)構(gòu)及符號a)結(jié)構(gòu)
b)符號
三位三通電磁閥的工作原理如圖2-27所示。當(dāng)電磁線圈中無電流通過時,柱塞在彈簧力的作用下處于最低位置,制動主缸與制動輪缸油路相通,電磁閥使制動壓力調(diào)節(jié)器處于常規(guī)制動(增壓)狀態(tài)。當(dāng)向電磁線圈通入較小電流時(保持電流),電磁力使柱塞向上移動一定距離。此時,電磁力不足以克服彈簧的彈力,柱塞便保持在中間位置,所有通道均被截斷,制動輪缸壓力保持一定值,電磁閥使制動壓力調(diào)節(jié)器處于保壓狀態(tài)。當(dāng)電控單元向電磁線圈通入較大工作電流時,電磁力足以克服彈簧的彈力使柱塞繼續(xù)上移到最高位置,此時制動主缸和制動輪缸的通道被截斷,而制動輪缸與儲液器之間的通道接通,輪缸內(nèi)的制動液流回儲液器,制動壓力降低,電磁閥使制動壓力調(diào)節(jié)器處于減壓狀態(tài)。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-27三位三通電磁閥的工作原理a)無電流
b)電流小
c)電流大
2.蓄能器與電動泵
蓄能器有兩種,根據(jù)其壓力范圍的不同,可分為低壓蓄能器和高壓蓄能器。它們分別配置在不同類型的壓力調(diào)節(jié)器中。
(1)低壓蓄能器與電動泵低壓蓄能器一般稱為儲液器,主要用來接納ABS減壓過程中從制動分泵流回的制動液,同時還對回流制動液的壓力波動具有一定的衰減作用。儲液器內(nèi)有一個活塞和一個彈簧,如圖2-28所示。
當(dāng)制動液從制動分泵流入儲液器時,具有一定壓力的制動液就會壓縮彈簧并推動活塞下移,儲液器容積變大,可以暫時儲存制動液,然后由電動泵將制動液泵入制動總泵。
電動泵多為柱塞泵,由電動機帶動凸輪驅(qū)動,泵內(nèi)有兩個單向閥,上閥為進油閥、下閥為出油閥。柱塞上行時,制動輪缸及儲液器的制動液推開進油閥進入泵體內(nèi)。柱塞下行時,首先封閉進油孔,繼而使泵腔內(nèi)壓力升高,推開出油閥,將制動液壓回制動主缸。由于該電動泵的主要作用是將制動液泵回制動總泵,所以又稱為回油泵。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-28電動泵與儲液器A—來自制動輪缸的制動液
B—泵往制動主缸的制動液1—凸輪
2—油泵柱塞
3—油泵
4—儲液器
(2)高壓蓄能器與電動泵高壓蓄能器一般稱為蓄能器(有的稱為蓄壓器),用于儲存制動中或ABS工作時所需的高壓制動液。蓄能器是制動系統(tǒng)的能源,在常規(guī)制動和防抱死制動系統(tǒng)工作時,它均可提供較大壓力的制動液。蓄能器的結(jié)構(gòu)如圖2-29a所示。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-29蓄能器和電動泵
蓄能器內(nèi)部由一個膜片將蓄能器分成上、下兩個腔室。上腔為氣室,充滿氮氣并具有一定壓力。下腔為油室,與電動泵油道相通,用來填充電動泵泵入的制動液。在電動泵工作時,向蓄能器下腔泵入制動液,使膜片向上移,進一步壓縮氮氣,此時氮氣和制動液的壓力都會升高,直到蓄能器下腔室內(nèi)制動液壓力升高到規(guī)定值為止。
與蓄能器相配合的電動泵由直流電動機和回轉(zhuǎn)球閥活塞式液壓泵組成。由于該電動泵的主要作用是增壓,所以又稱為增壓泵。
在靠近蓄能器的進液口處設(shè)有單向閥,使制動液只能進不能出。在靠近出液口的附近設(shè)有限壓閥,當(dāng)蓄能器內(nèi)壓力超過規(guī)定值時,限壓閥打開,使蓄能器中的制動液流回液壓泵的進液端,以降低蓄能器中制動液的壓力。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
3.壓力開關(guān)
在裝有蓄能器的液壓制動ABS中均會裝有壓力開關(guān),其功用是:監(jiān)測蓄能器中的壓力,向ABSECU輸入壓力信號,從而控制液壓泵工作或停止;在蓄能器壓力低于一定標(biāo)準(zhǔn)時,向ABSECU發(fā)出警告信號,ECU使警告燈亮并使ABS停止工作。
壓力開關(guān)安裝在蓄能器上(圖2-30),其工作原理是:當(dāng)蓄能器中制動液壓力升高到一定值時,波登管變形帶動感應(yīng)桿,使微動開關(guān)斷開,液壓泵停止工作;當(dāng)壓力低于一定值時,微動開關(guān)閉合,液壓泵工作。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-30壓力開關(guān)與蓄能器
4.制動壓力調(diào)節(jié)器的工作過程
(1)循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器如圖2-31所示,它主要由制動踏板機構(gòu)、制動主缸、回油泵、儲液器、電磁閥、制動輪缸組成,在制動主缸與制動輪缸之間串聯(lián)一個電磁閥,直接控制制動輪缸的制動壓力。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-31循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器1—制動踏板機構(gòu)
2—制動主缸
3—回油泵
4—儲液器
5—電磁閥
6—制動輪缸
循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器的工作原理如下。
1)常規(guī)制動過程。如圖2-32所示,在常規(guī)制動過程中,ABS不工作,電磁線圈中無電流通過,電磁閥柱塞在回位彈簧的作用下處于“下端”位置。此時制動主缸與制動輪缸相通,由制動主缸來的制動液直接進入輪缸,輪缸壓力隨主缸壓力的升高而升高。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-32循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器常規(guī)制動過程1—制動踏板
2—制動主缸
3—電動機
4—液壓泵
5—儲液器
6—電控單元
7—柱塞8—電磁線圈
9—電磁閥
10—車輪
11—輪速傳感器
12—制動輪缸
2)保壓制動過程。如圖2-33所示,當(dāng)電控單元向電磁線圈輸入一個較小的電流時(約為最大電流的1/2),電磁線圈產(chǎn)生較小的電磁力,使柱塞處于“中間”位置。此時制動主缸、制動輪缸和回油孔相互隔離,輪缸中的制動壓力保持一定。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-33循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器保壓制動過程(圖注同圖2-32)
3)減壓制動過程。如圖2-34所示,當(dāng)電控單元向電磁線圈輸入一個最大電流時,電磁線圈產(chǎn)生更大的電磁力,使柱塞處于“上端”位置。此時電磁閥柱塞將制動輪缸與回油通道或儲液器接通,輪缸中的制動液經(jīng)電磁閥流入儲液器,輪缸壓力下降。與此同時,電動機起動,帶動液壓泵工作,將流回儲液器的制動液輸送回制動主缸,為下一個制動周期做好準(zhǔn)備。
4)增壓制動過程。當(dāng)制動壓力下降后,車輪的轉(zhuǎn)速增加,當(dāng)電控單元檢測到車輪轉(zhuǎn)速增加太快時,便切斷通往電磁閥的電流,使制動主缸與制動輪缸再次相通,制動主缸的高壓制動液再次進入制動輪缸,制動力增加。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-34循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器減壓制動過程(圖注同圖2-32)
(2)可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器是指在汽車原有制動管路上增加一套液壓控制裝置,用來控制制動管路中制動液容積的增減,從而控制制動壓力的變化??勺?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器主要由電磁閥、控制活塞、液壓泵、蓄能器等組成,如圖2-35所示。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-35可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器的組成
可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理如下。
1)常規(guī)制動過程。如圖2-35所示,電磁線圈中無電流通過,電磁閥的柱塞在回位彈簧作用下處于“左端”位置,使控制活塞的工作腔與回油管路接通,控制活塞在彈簧的作用下被推至最左端,活塞頂端推桿將單向閥打開,使制動主缸與制動輪缸的制動管路接通,制動主缸的制動液直接進入制動輪缸,制動輪缸內(nèi)制動液的壓力隨制動主缸的壓力升高而升高。
2)減壓制動過程。如圖2-36所示,當(dāng)電控單元向電磁線圈輸入一個大電流時,電磁閥的柱塞在電磁力作用下克服彈簧彈力移到右邊,將蓄能器與控制活塞的工作腔管路接通,制動液進入控制活塞工作腔推動活塞右移,單向閥關(guān)閉,制動主缸與制動輪缸之間的通路被切斷。同時,由于控制活塞右移使制動輪缸側(cè)容積增大,制動壓力減小。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-36可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器的減壓制動過程
3)保壓制動過程。如圖2-37所示,當(dāng)電控單元向電磁線圈輸入一個小電流時,由于電磁線圈的電磁力減小,柱塞在彈簧力的作用下左移,將蓄能器、回油管路及控制活塞工作腔管路相互關(guān)閉。此時,控制活塞左側(cè)的油壓保持一定,控制活塞在油壓和彈簧的共同作用下保持在一定的位置,而此時單向閥仍處于關(guān)閉狀態(tài),制動輪缸的容積也不發(fā)生變化,制動壓力保持一定。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-37可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器的保壓制動過程
4)增壓制動過程。如圖2-38所示,需要增壓時,電控單元切斷電磁線圈中的電流,電磁閥的柱塞回到左端的初始位置,控制活塞工作腔與回油管路接通,控制活塞左側(cè)控制油壓解除,控制活塞移至最左端時單向閥打開,制動輪缸內(nèi)的制動液壓力將隨制動主缸的壓力增大而增大。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-38可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器的增壓制動過程
六、典型ABS
1.桑塔納2000轎車的ABS
桑塔納2000轎車采用的是MK20-Ⅰ型ABS,是三通道的ABS調(diào)節(jié)回路,前輪單獨調(diào)節(jié),后輪則以兩輪中地面附著系數(shù)低的一側(cè)為依據(jù)統(tǒng)一調(diào)節(jié)。MK20-Ⅰ型ABS主要由ABS控制器(包括電控單元、液壓單元、液壓泵等)、4個輪速傳感器、ABS警告燈、制動警告燈等組成,如圖2-39所示。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-39ABS組件在車上的安裝位置1—ABS控制器
2—制動主缸和真空助力器
3—自診斷插口
4—ABS警告燈(K47)
5—制動警告燈(K118)
6—后輪轉(zhuǎn)速傳感器(G44/G46)
7—制動燈開關(guān)(F)
8—前輪轉(zhuǎn)速傳感器(G45/G47)
(1)結(jié)構(gòu)組成及工作原理桑塔納2000轎車的ABS采用電磁感應(yīng)式輪速傳感器。共有4個輪速傳感器,前輪的齒圈(43齒)安裝在傳動軸上,輪速傳感器安裝在萬向節(jié)上,如圖2-40所示;后輪的齒圈(43齒)安裝在后輪轂上,輪速傳感器則安裝在固定支架上,如圖2-41所示。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-40前輪轉(zhuǎn)速傳感器(G45/G47)安裝位置1—齒圈
2—前輪轉(zhuǎn)速傳感器任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-41后輪轉(zhuǎn)速傳感器(G44/G46)安裝位置1—齒圈
2—后輪轉(zhuǎn)速傳感器
桑塔納2000轎車的ABS制動壓力調(diào)節(jié)器采用整體式結(jié)構(gòu)、循環(huán)式調(diào)壓。它與ABS的電控單元(ECU)組合為一體后安裝于制動主缸與制動輪缸之間,其外形如圖2-42所示。制動壓力調(diào)節(jié)器的基本組成包括電磁閥、液壓泵及低壓蓄能器。低壓蓄能器與回油泵組合為一體裝在液控單元上,液控單元內(nèi)包括8個電磁閥,每個回路一對,其中一個是常開進油閥,一個是常閉出油閥。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-42桑塔納2000轎車的ABS制動壓力調(diào)節(jié)器a)組合前
b)組合后
1)常規(guī)制動過程。如圖2-43所示,當(dāng)踩下制動踏板、ABS尚未工作時,兩電磁閥均不通電,進油閥處于開啟狀態(tài),出油閥處于關(guān)閉狀態(tài),制動輪缸與低壓蓄能器隔離,與制動主缸相通。制動主缸里的制動液被推入制動輪缸產(chǎn)生制動。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-43常規(guī)制動過程
2)保壓制動過程。如圖2-44所示,當(dāng)ABS的電控單元通過輪速傳感器檢測到車輪的減速度達到設(shè)定值時,使進油閥通電關(guān)閉,出油閥仍處于斷電關(guān)閉狀態(tài),制動輪缸里的制動液處于不流通狀態(tài),制動壓力保持。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-44保壓制動過程
3)減壓制動過程。如圖2-45所示,當(dāng)ABS的電控單元通過輪速傳感器檢測到車輪趨于抱死時,進油閥、出油閥均通電,制動輪缸與低壓蓄能器相通,輪缸里的制動液在制動蹄回位彈簧作用下流到低壓蓄能器,制動壓力減小。同時,回油泵通電運轉(zhuǎn)及時將制動液泵回制動主缸,制動踏板有回彈感。當(dāng)制動壓力減小到車輪的滑移率在設(shè)定范圍內(nèi)時,進油閥通電,出油閥斷電,壓力保持不變。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-45減壓制動過程
4)增壓制動過程。如圖2-46所示,當(dāng)ABS的電控單元通過輪速傳感器檢測到車輪的加速度達到設(shè)定值時,進油閥、出油閥均斷電,進油閥開啟,出油閥關(guān)閉。同時,回油泵通電,將低壓蓄能器里的制動液泵到制動輪缸,制動壓力增高。
ABS制動壓力調(diào)節(jié)器以5~6次/s的頻率按上述“增壓制動—保壓制動—減壓制動—保壓制動—增壓制動”的循環(huán)對制動壓力進行調(diào)節(jié),直到停車。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-46增壓制動過程
(2)ABS電路桑塔納2000轎車的ABS電路如圖2-47所示。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-47桑塔納2000轎車的ABS電路A—蓄電池
B—在儀表內(nèi)+15F—制動燈開關(guān)
F9—駐車制動開關(guān)
F34—制動液液面開關(guān)
G44—右后輪速傳感器
G45—右前輪速傳感器
G46—左后輪速傳感器
G47—左前輪速傳感器
J104—ABSECUK47—ABS警告燈
K118—制動裝置警告燈
M9—左制動燈
M10—右制動燈
N55—液壓控制單元(HCU)
N99—右前輪ABS進油閥
N100—右前輪ABS出油閥
N101—左前輪ABS進油閥
N102—左前輪ABS出油閥
N133—右后輪ABS進油閥
N134—右后輪ABS出油閥
N135—左后輪ABS進油閥
N136—左后輪ABS出油閥
S12—熔斷器(15A)
S18—熔斷器(10A)
S123—液壓泵熔斷器(30A)
S124—電磁閥熔斷器(30A)
TV14—診斷插口
V64—ABS液壓泵
桑塔納2000轎車所用MK20-Ⅰ型ABS的ECU端子插頭如圖2-48所示。ABS控制單元25腳插頭各端子功能見表2-1。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-48MK20-Ⅰ型ABS的ECU端子插頭任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
2.雷克薩斯LS400轎車的ABS
雷克薩斯LS400轎車的ABS采用四傳感器三通道/前輪獨立控制-后輪選擇控制方式,其布置形式如圖2-49所示。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-49雷克薩斯LS400轎車的ABS布置形式
圖2-50所示為雷克薩斯LS400轎車無牽引力控制裝置(TRC)的ABS部件位置圖。前輪和后輪的轉(zhuǎn)速傳感器均為磁電式,前輪速傳感器安裝在萬向節(jié)上,后輪速傳感器安裝在后橋殼上。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-50雷克薩斯LS400轎車的ABS(無TRC)部件位置圖
圖2-51所示為雷克薩斯LS400轎車ABS制動壓力調(diào)節(jié)器的外形。電磁閥閥體上有三個管插頭,管路A來自制動主缸,管路B通往制動輪缸,管路C通往蓄能器。電磁線圈受ECU控制,通以不同大小的電流,使三位三通電磁閥處于升壓、保壓和減壓三種位置,以控制三條通道的連通狀態(tài)。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-51雷克薩斯LS400轎車ABS制動壓力調(diào)節(jié)器的外形
1)常規(guī)制動過程。如圖2-52所示,在正常制動中,ABS不工作,ABSECU沒有電流送至電磁線圈。此時,回位彈簧將三位三通電磁閥推下,“A”孔打開,“C”孔關(guān)閉。當(dāng)踩下制動踏板時,制動主缸液壓上升,制動液從三位三通電磁閥內(nèi)的“A”孔流至“B”孔,送至制動分泵。位于泵油路中的1號單向閥阻止制動液流進泵內(nèi)。當(dāng)松開制動踏板時,制動液從制動分泵經(jīng)三位三通電磁閥內(nèi)的“B”孔流至“A”孔和3號單向閥,流回制動主缸。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-52常規(guī)制動過程
2)減壓過程。如圖2-53所示,當(dāng)車輪將要抱死時,ABSECU將5A電流送至電磁線圈,產(chǎn)生一個強磁力。三位三通電磁閥向上移動,“A”孔隨“C”孔的打開而關(guān)閉。制動液從制動分泵經(jīng)三位三通電磁閥內(nèi)的“B”孔流至“C”孔,從而流入蓄能器。同時,執(zhí)行器泵的電動機由來自ECU的信號接通,制動液從蓄能器送回至制動主缸。由于“A”孔(關(guān)閉)以及1號和3號單向閥阻止來自制動主缸的制動液流入三位三通電磁閥。結(jié)果,制動分泵內(nèi)的液壓降低,阻止車輪被抱死。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-53減壓過程
3)保壓過程。隨著制動分泵內(nèi)壓力的降低或提高,輪速傳感器傳送一個信號,表示轉(zhuǎn)速達到目標(biāo)值,則ECU供應(yīng)2A電流至電磁線圈,將制動分泵內(nèi)的壓力保持在該值。如圖2-54所示,當(dāng)提供給電磁線圈的電流從5A降至2A時,電磁線圈產(chǎn)生的磁力減小,于是回位彈簧的彈力將三位三通電磁閥向下推至中間位置,將“C”孔關(guān)閉。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-54保壓過程
4)增壓過程。當(dāng)制動分泵內(nèi)的壓力需要提高,以施加更大的制動力時,ABSECU停止傳送電流至電磁線圈,如圖2-55所示。三位三通電磁閥的“A”孔打開,“C”孔關(guān)閉,從而使制動主缸內(nèi)的制動液經(jīng)三位三通電磁閥內(nèi)的“B”孔流至盤式制動分泵。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-55增壓過程
3.本田車系A(chǔ)BS
本田車系的ABS采用四傳感器三通道/前輪獨立-后輪選擇控制方式,裝用的可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器主要由電磁閥、控制活塞組件、電動泵、蓄能器、壓力開關(guān)等組成。其工作過程如下。
1)常規(guī)制動過程(制動壓力上升)。如圖2-56所示,ECU關(guān)斷輸入閥和輸出閥電磁線圈的電路,此時輸出閥打開,輸入閥關(guān)閉,調(diào)節(jié)器下端C腔與油箱連通,控制活塞在上端主彈簧彈力的作用下下移。當(dāng)控制活塞下移至將開關(guān)閥頂開位置時,將B腔與A腔連通,來自制動主缸的制動液由A腔經(jīng)開關(guān)閥到B腔而進入制動輪缸,輪缸的壓力將隨主缸的壓力變化而變化,即常規(guī)制動和升壓狀態(tài)。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-56本田車系A(chǔ)BS的常規(guī)制動過程
2)減壓過程。如圖2-57所示,減壓時,ECU分別向輸出閥和輸入閥通入電流,此時輸出閥關(guān)閉而輸入閥打開,從電動泵和蓄能器來的控制液壓油由輸入閥流入調(diào)節(jié)器下端的C腔,推動控制活塞上移,使開關(guān)閥關(guān)閉,將A腔與B腔隔離,從而使制動主缸來的制動液不再進入B腔。由于控制活塞的上移使B腔的容積增大,與B腔相連的制動輪缸的制動壓力下降。
任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-57本田車系A(chǔ)BS的減壓過程
3)保壓過程。需要保持制動輪缸的制動壓力時,ECU將輸入閥電磁線圈的電流切斷,而輸出閥電磁線圈仍保持通電。此時輸入閥關(guān)閉,輸出閥仍保持關(guān)閉,控制液壓油既不流入C腔,也不流出C腔,控制活塞保持在一定位置上,B腔容積不再發(fā)生變化,輪缸制動壓力保持一定。
4)踏板反應(yīng)。在ABS工作時的減壓過程中,由于控制活塞上移使A腔容積變小,A腔中的制動液被壓回制動主缸。制動踏板有一個回彈過程,即踏板反應(yīng),使駕駛?cè)四芨杏X到ABS工作,如圖2-58所示。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-58本田車系A(chǔ)BS的踏板反應(yīng)任務(wù)實施
一、任務(wù)實施的環(huán)境
1)拆裝及檢修前車輛可靠駐停。
2)正確選用拆裝與檢修工具。
3)相關(guān)車型維修手冊。
4)發(fā)動機技術(shù)狀況良好。
5)儀器操作手冊。
6)注意環(huán)保及安全操作。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
二、任務(wù)實施的步驟
以桑塔納2000轎車的ABS為例,介紹ABS輪速傳感器的檢修及故障診斷方法。
1.輪速傳感器的檢修
(1)前輪轉(zhuǎn)速傳感器的檢修圖2-59所示為桑塔納2000轎車前輪轉(zhuǎn)速傳感器和前輪軸承的安裝位置。
注意:左、右兩個前輪轉(zhuǎn)速傳感器不能互換,零件也不同。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-59桑塔納2000轎車前輪轉(zhuǎn)速傳感器和前輪軸承的安裝位置1—固定齒圈螺釘套
2—前輪軸承彈性擋圈
3—防塵板緊固螺栓(擰緊力矩為10N·m)
4—前輪軸承殼
5—轉(zhuǎn)速傳感器緊固螺栓(擰緊力矩為10N?m)
6—前輪轉(zhuǎn)速傳感器(右前G45/左前G47)
7—防塵板
8—前輪軸承
9—齒圈
10—輪轂
11—制動盤
12—十字槽螺栓
1)前輪齒圈的檢查。
①前輪軸承損壞或軸承軸向間隙過大時,會影響前輪傳感器的間隙。升起前輪,使之離地,用雙手轉(zhuǎn)動前輪檢查前輪擺動是否異常。若軸承軸向間隙過大,則要檢查齒圈軸向擺差(圖2-60)。軸向擺差應(yīng)不大于0.3mm。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-60檢查齒圈軸向擺差
②若前輪軸承損壞或軸向間隙過大時,則應(yīng)更換軸承。
③若出現(xiàn)齒圈軸向擺差過大而引起傳感器與齒圈擦碰,造成齒圈變形或齒數(shù)殘缺不全,則應(yīng)更換前輪齒圈。
④若前輪齒圈完好無損,但被泥濘或污物堵塞,應(yīng)清除齒圈空隙中的污物。
2)前輪轉(zhuǎn)速傳感器輸出電壓的檢查。
①檢查前輪轉(zhuǎn)速傳感器與齒圈之間的間隙是否符合規(guī)定,標(biāo)準(zhǔn)值為1.10~1.97mm。
②頂起前輪,松開駐車制動器手柄。
③拆下ABS電線束,在線束插接器處進行測量。
④以30r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動前輪,用萬用表或示波器測量輸出電壓。左前輪接線柱為4和11,右前輪接線柱為3和18。用萬用表測量時,前輪轉(zhuǎn)速傳感器輸出電壓應(yīng)為70~310mV;用示波器測量時,輸出電壓應(yīng)為34~148mV。
⑤若輸出電壓不符合規(guī)定,應(yīng)檢查傳感器是否有故障。檢查傳感器電阻值(1.0~1.3kΩ),在齒圈上取4點檢查齒圈與車輪轉(zhuǎn)速傳感器之間的間隙是否過大,檢查電線束安裝是否有誤差。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
(2)后輪轉(zhuǎn)速傳感器的檢修圖2-61所示為桑塔納2000轎車后輪轉(zhuǎn)速傳感器和后輪軸承結(jié)構(gòu)。
注意:左、右兩個后輪轉(zhuǎn)速傳感器可以互換,零件號也相同。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-61后輪轉(zhuǎn)速傳感器和后輪軸承的結(jié)構(gòu)1—輪轂蓋
2—開口銷
3—螺母防松罩
4—六角螺母
5—止動墊圈
6—車輪錐軸承
7—固定轉(zhuǎn)速傳感器用內(nèi)六角螺栓(擰緊力矩10N?m)
8—后輪轉(zhuǎn)速傳感器(右后G44/左后G46)
9—車輪支承短軸
10—后輪制動器總成
11—彈簧墊圈
12—六角頭螺栓(擰緊力矩60N?m)
13—轉(zhuǎn)速傳感器齒圈
14—制動鼓
1)后輪齒圈的檢查。后輪軸承損壞或軸承徑向圓跳動過大時,會影響后輪傳感器的間隙。
①升起后輪,使之離地,用雙手轉(zhuǎn)動后輪檢查后輪擺動是否異常。若后輪擺動過大,則要檢查后輪軸承的徑向圓跳動(圖2-62),徑向圓跳動標(biāo)準(zhǔn)值為≤0.05mm。
任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-62檢查后輪齒圈②若后輪軸承徑向圓跳動過大,則需要調(diào)整螺母以調(diào)節(jié)后軸承的間隙,或者更換后軸承。③若齒圈變形、有嚴重磨損痕跡或齒數(shù)殘缺不全,則應(yīng)更換后輪齒圈。④若后輪齒圈完好無損,但被污物堵塞,應(yīng)清除齒圈空隙中的污物。2)后輪轉(zhuǎn)速傳感器輸出電壓的檢查。①檢查后輪轉(zhuǎn)速傳感器與齒圈之間的間隙是否符合規(guī)定,標(biāo)準(zhǔn)值為0.42~0.80mm。②頂起前輪,松開駐車制動器手柄。③拆下ABS電線束,在線束插接器處進行測量。④以30r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動后輪,用萬用表或示波器測量輸出電壓。左后輪接線柱為2和10,右后輪接線柱為1和17。用萬用表測量時,后輪轉(zhuǎn)速傳感器輸出電壓應(yīng)大于260mV;用示波器測量時,輸出電壓應(yīng)大于12.2mV。⑤若輸出電壓不符合規(guī)定,應(yīng)檢查傳感器是否有故障。檢查傳感器電阻值(1.0~1.3kΩ),在齒圈上取4點檢查齒圈與車輪轉(zhuǎn)速傳感器之間的間隙是否過大,檢查電線束安裝是否有誤差。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
2.ABS的故障診斷
ABS具有故障自診斷功能,它以ABSECU中標(biāo)準(zhǔn)的正常運行狀況為準(zhǔn),不斷地對輸入信號及部件的工作情況進行監(jiān)控,將故障記錄在存儲器中,以便維修時查找故障部位。偶然發(fā)生的故障稱為偶發(fā)性故障。存儲器中的故障可用故障診斷儀V.A.G1552來讀取。
(1)故障診斷的條件在對ABS進行故障診斷時,應(yīng)保證以下條件:
1)所有車輪必須安裝規(guī)定的并且尺寸相同的輪胎,輪胎氣壓符合要求。
2)常規(guī)制動系統(tǒng)正常(包括制動燈開關(guān)和制動燈)。
3)液壓管和管接頭不能有泄漏(目視檢查液壓控制單元、制動主缸、制動輪缸)。
4)車輪軸承和軸承間隙應(yīng)正常。
5)ABSECU的線束插頭應(yīng)正常插入。
6)ABS元件觸點無損壞以及安裝位置正確。
7)所有熔絲完好。
8)蓄電池的電壓正常(最低為11V)。
9)發(fā)動機搭鐵良好。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
(2)ABS故障診斷的一般程序不同車型,甚至同一系列不同年代生產(chǎn)的汽車,由于裝用的ABS型號不一樣,其具體診斷方法與步驟均不盡相同。ABS故障診斷的一般程序如圖2-63所示。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-63ABS故障診斷的一般程序
(3)警告燈診斷裝有ABS的汽車在儀表板上設(shè)有制動警告燈(紅色)和ABS警告燈(黃色)。正常情況下,點火開關(guān)打開,ABS警告燈和制動警告燈應(yīng)閃亮約2s,當(dāng)發(fā)動機起動,駐車制動桿在釋放位置時,兩個警告燈應(yīng)熄滅,否則說明ABS有故障??衫脙蔁舻拈W亮規(guī)律,粗略地判斷出系統(tǒng)發(fā)生故障的部位。警告燈診斷表見表2-2。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
(4)連接故障診斷儀V.A.G1552并選擇功能
1)關(guān)閉點火開關(guān),打開診斷接口蓋板(位于變速桿前端的防塵罩下),將故障診斷儀VAG1552用診斷連接線連接在診斷接口上,如圖2-64所示。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修圖2-64V.A.G1552與診斷接口的連接
2)打開點火開關(guān),按“1”鍵選擇“快速數(shù)據(jù)傳遞”,顯示屏顯示(左英文或右中文):
若顯示屏上無顯示,則應(yīng)檢查自診斷的接口。
3)輸入地址碼“03”選擇“制動電子系統(tǒng)”,顯示屏顯示:
4)按“Q”鍵確認輸入,顯示屏顯示ABS控制單元識別碼:任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
顯示屏上顯示的內(nèi)容含義:3A0907379為控制單元零件號;ABSITTAE20GI為ITT公司ABS產(chǎn)品型號;VOD為軟件版本;Coding04505為控制單元編碼號;WCS×××××為維修站代號。
5)按“→”鍵,此時顯示屏顯示:
6)鍵入所需的功能代碼,即可進入所需的功能??蛇x擇的功能代碼如下:
01—查詢控制單元版本信息;02—查詢故障存儲器;03—執(zhí)行元件診斷;04—基本設(shè)定;05—清除故障存儲器;06—結(jié)束退出;07—控制單元編碼;08—讀取測量數(shù)據(jù)塊。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
(5)根據(jù)故障碼診斷故障故障碼能夠顯示故障的性質(zhì)和范圍,維修人員可根據(jù)故障碼的提示迅速、準(zhǔn)確地確定故障的性質(zhì)和部位,有針對性地檢查有關(guān)部位、元件和線路,將故障排除。表2-3為桑塔納2000轎車ABS故障碼表。
根據(jù)故障碼進行故障的診斷與排除時,在調(diào)出故障碼后應(yīng)對照維修手冊查看故障碼的含義,并結(jié)合該車電路和有關(guān)元件的檢測方法,按相應(yīng)步驟進行故障的診斷和排除。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
(6)無故障碼時的故障診斷電控單元的故障診斷系統(tǒng)檢測它的輸入、輸出信號是否在規(guī)定的范圍內(nèi)變化,若信號超出了規(guī)定的范圍,則判定為故障。但有時輸入、輸出信號雖然在規(guī)定范圍內(nèi),卻不能正確地反映系統(tǒng)的工況,造成ABS工作不良。此時應(yīng)借助測試儀讀取系統(tǒng)各傳感器的數(shù)據(jù)并與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比較,進一步檢查各傳感器或開關(guān)的信號是否正常,以確認故障原因和部位。而且,系統(tǒng)中的機械故障不能通過電子回路反映出來。因此,應(yīng)根據(jù)其表現(xiàn)出來的現(xiàn)象進行分析,以確認故障原因和部位。任務(wù)一防抱死制動系統(tǒng)(ABS)檢修
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