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汽车五大主动安全系统常见故障解析

发布日期:2021-05-10 12:10

  编者按:汽车主动安全系统在提高车辆行驶稳定性的同时还能够将事故防范于未然,在保证驾驶者人身生命财产安全的同时极大地提高了道路交通系统的安全性。现代汽车上准确可靠的主动安全系统的装配也越来越普遍,集成化、模块化的主动安全技术已成为当下流行趋势。本文对常见的几种典型主动安全系统进行了详细介绍,以供读者更加准确全面的了解汽车主动安全系统作为参考。

  制动防滑系统ABS、制动力平衡系统EBD、制动力辅助系统EBA、牵引力控制系统TCS(ASR)和电子行驶平稳系统ESP(DSC)统称为五大主动安全系统。

  ABS制动防抱死系统通过增压、保压和泄压不断循环使制动时车轮的滑移率控制在15%~20%的最佳制动效能范围内。保证汽车制动过程的方向稳定性,有效防止制动过程中产生的侧滑、跑偏和甩尾。

  打开发动机舱盖,举升汽车,松开驻车制动,启动发动机,运行车速到达6km/h时应能听到ABS系统液压泵工作的声音,如果没有液压泵工作的声音,ABS灯会再次被点亮,应读取故障码,检查是否有ABS系统液压泵的故障码。

  车速10km/h时ABS控制单元将检测各个轮速传感器是否有信号输出;如某个轮速传感器没有信号输出,ABS灯就会被点亮,并会留下某轮速传感器信号不良的故障码。

  轮速传感器信号发生器和转子的气隙过大,车速达15km/h时ABS灯将被点亮,且一直点亮。

  经控制单元检测,故障码为ABS泵信号超差,清除故障码后试车故障又重现。这类故障通常是由于ABS泵供电熔丝有轻微氧化现象,更换蓄电池上方熔丝盒2个ABS熔丝,故障可排除。

  直线km/h时ABS控制单元将检测同一制动管路上两个轮速传感器信号是否一致;不一致时将点亮ABS灯,并留下转速慢轮速传感器的故障码。所以35~40km/h时ABS灯亮,说明轮速传感器短路或断路。更换短路或断路的轮速传感器。

  需要注意的是有时前驱车左后轮轮速传感器信号不对,控制单元却会误认为同一制动管路中制动过程转速较快的右前轮轮速传感器信号不对。所以出现某个轮速传感器短路或断路故障码,而该轮速传感器没有故障时,要检查同一制动管路上另外一个轮速传感器。

  说明某个车轮气压过低或轮胎直径过大(第一代轮胎智能监视系统)。应参考油箱盖旁边的铁贴,检查轮胎和轮辋的规格是否符合厂家规定。

  此种情况为常见故障,多为ABS液压泵线路焊点脱焊接触不良造成的,将控制单元后板用锯将玻璃胶割锯开,重新焊接,再用玻璃胶重新粘住即可,不用更换ABS液压调节器总成。

  蓄压器内制动液液压正常压力为14~18MPa,如果压力降到14MPa,压力控制开关可通过接通继电器地线,启动电动液压泵。如果蓄压器、电动液压泵或继电器不良,蓄压器内制动液压压力下降到7.23MPa以下时,控制单元会发出报警信号,ABS灯被点亮,ABS系统退出控制,汽车恢复到常规制动状态。20s后红色常规制动指示灯也被点亮。

  当轮速传感器发生故障时,ABS和ESP故障灯会同时亮起。试车车速在10~40km/h时ABS故障灯亮起,说明轮速传感器自身断路或短路;10~40km/h时ABS故障灯没有被点亮,但有轮速传感器故障码,应重点检查传感器线束是否断路,轮速传感器触头是否吸附过多的铁粉,轮毂轴承预紧力是否过低。

  如上述两种故障指示灯同时报警,故障存储器内没有故障码,用检测盒检测线束,线束也正常,故障应在控制单元内部,更换控制单元可排除故障。

  对于此类故障,应检查轮速传感器线束端子是否接触不良,车身上ABS专用搭铁线是否接触不良,重点检查后项。

  起步后车速达到4km/h以上时还未松开驻车制动,红色常规制动指示灯会被点亮。行驶时未松开驻车制动后柄,或驻车制动拉索调整不当,驻车制动开关闭合接地,红色常规制动指示灯常亮不熄,直到松开驻车制动。

  制动储液罐内液面过低(制动踏板高度过低)、液压系统发生泄漏(制动踏板高度过低)或制动灯开关坏(制动踏板高度正常),易导致常规制动灯(红色)常亮。

  以马自达轿车为例,ABS系统归零操作时,自诊断过程中不可踩制动踏板,否则自诊断失效。跨接自诊端子,打开点火开关,ABS警告灯灭后,在10s内将制动踏板连续下踩10次以上,ABS灯亮起2~3s后熄灭,表示完成ABS归零。

  与ABS系统归零相同,要使ABS系统警告灯归零,应先读出故障码。将点火开关接通,用跨接线跨接自诊断接头的TC与E1及TS与E,如果系统有故障,4s以后警告灯开始闪烁,读取故障码。如果系统正常,警告灯将会每秒闪烁两次。修理系统以后,再按以上步骤读取故障码。所有故障的元件修复以后,清除故障码。需要注意的是,在修理当中拆除蓄电池的接线,则电脑中的故障码就消失。接回检查接头或拆下跨线,将点火开关接通,检查“ABS”警告灯在亮起3s以后熄灭,表示系统正常。再将点火开关接通,保持汽车静止,在3s内踩制动踏板8次以上,以消除电脑中的故障码,使灯光不亮或不再闪烁。

  ⑴ 拆装电子控制器(ECU)时,要防止碰撞,否则ECU在外力的振动下将会损坏。

  ⑵ 拆装传感器时,不可乱敲打。车轮速度传感器不能互换,更不要装错,装前要涂防锈油。

  ⑶ 调整磁电感应式轮速传感器气隙时,应使用非磁性塞尺,如塑料或铜塞尺,使用纸片亦可。

  ⑷ 检修车轮速度传感器时,应防止碰伤齿圈的轮齿和传感器头,不可将齿圈作为支点撬动,否则,将造成轮齿变形,致使车轮速度信号不正常,影响ABS系统的正常正作。

  电子控制制动力分配(EBD)系统是在ABS四通道控制基础上增加的附加装置,EBD和ABS系统相结合能在保持方向稳定的同时缩短汽车制动距离。当紧急制动车轮出现转速差时EBD就进入控制,在ABS动作之前(ABS进入保压之前)EBD就在制动的第一时间让制动力大的车轮(旋转速度下降得快)提前进入保压和泄压,在ABS动作之前就已经平衡了每一个轮的制动力矩和有效抓地力,使4个车轮转速同步,可以防止出现甩尾和侧滑,并缩短汽车制动距离,如图1所示。

  EBD在直线行驶制动时通过让制动力大的后轮提前进入保压和泄压,以平衡前、后车轮的制动力矩,有效防止后轮制动力矩大于前轮出现的制动甩尾。替代了传统的比例阀和感载比例阀,从而减少了故障概率。

  在附着力不同的路面上,EBD用高速计算机在汽车制动的瞬间,分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应、计算,得出不同的摩擦力数值,使四只轮胎的制动装置根据不同的情况用不同的方式和力量制动,让制动力大的一侧车轮提前进入保压和泄压,并在运动中不断高速调整,从而保证车辆的平稳、安全,在ABS开始介入控制之前调整制动装置,达到制动力与摩擦力匹配,可以防止因四只轮子与地面的摩擦力不一样出现的甩尾和侧滑,并缩短汽车制动距离。EBD是ABS的补充。如果ABS突然失灵,EBD仍然能保证制动的直线性。

  当车辆监测到踩踏制动踏板的速度突然加快时,EBA紧急制动辅助装置就会释放出ABS蓄压器内储存的18MPa的制动液压力,通过蓄压器在ABS系统泄压程序的工作通道进入主缸的两个工作腔,由于更早地施加了最大的制动力,能在几毫秒内启动全部制动力,达到提前制动和加大制动力矩的作用。在制动踏板没有踩到底时就实现可靠制动,可显著缩短制动距离。EBA是否进入工作状态只和踩制动踏板速度有关,和其他没有关系。

  配置有EBA系统的车辆在100km/h的速度情况下开始紧急制动,制动距离可以缩短45%,有效防止交通中发生追尾事故和出胡同口时突然发现主路上有车时的紧急制动。

  制动力辅助系统除EBA以外还有BAS,区别是EBA主要用于前驱车,BAS主要用于后驱车。紧急制动时EBA靠的是蓄压器内高压制动液实现提前制动和加大制动力矩,而BAS在紧急制动时靠的是加大真空助力器内的真空度,继而加大助力比,实现提前制动和加大制动力矩。

  控制单元一旦监测到踩踏动踏板的速度陡增,就会提前开启真空泵至助力器真空气室间的电磁阀,并将电磁阀开到最大角度,使真空气室内的真空度提前到达,并明显大于常规制动时,使助力比成倍增大。在制动踏板推杆还未到位时,助力器内大气已经推动膜片和主缸推杆快速向前移动,而不是依赖制动踏板推杆推动主缸活塞,于是制动踏板刚踩下部分行程时就已经达到制动的最大力矩。

  配置有数据总线的车辆,如果同时配置有制动优先系统,驾驶员同时踩下加速踏板和制动踏板,制动将优先起作用,发动机的动力传输立即被切断。此时无论加速踏板踩多深,供油系统都会把油降到最小,发动机随之降至怠速状态。

  TCS牵引力控制系统,核心传感器是驱动轮上的轮速传感器。TCS系统作用主要有以下几点:

  1.起步和低速(车速在40km/h以下)加速时借助ABS系统对驱动轮进行短暂制动使汽车的牵引力小于或等于附着力,减低车轮的打滑,提高汽车行驶的稳定性、加速性和爬坡能力。

  2.高速行驶时发现驱动车轮打滑,通过发动机控制单元命令推迟点火提前、适当关闭电子节气门、减少喷油量、断缸(如6缸机临时关闭3个喷油器)降低发动机输出转矩,同时升挡,通过增大负荷降速使发动机输出的有效功率骤间下降,使汽车的牵引力小于或等于附着力,避免或减少车轮的打滑。

  3.急加速时TCS灯与TCS OFF灯同时亮,车顿挫一下后速度下降,车轮与地面打滑,牵引力系统进入控制工作,限制喷油,强行降低转速,使车辆减速以恢复轮胎的摩擦力,防止失控。

  电子控制车辆行驶稳定系统由于生产公司不同,称谓上有所不同。丰田汽车公司开发的称为VSC系统,本田汽车公司开发的称为VSA系统,博世公司公司开发的称为ESP系统,日本电装公司开发的称为DSC系统,沃尔沃公司开发的称为DSTC系统,其核心传感器是横向偏摆率和横向加速度传感器。

  车辆紧急避让障碍物,或在转弯时出现不足转向、转向过度时,ESP系统能通过横向偏摆率传感器信号得知车辆侧滑的方向,横向加速度率传感器信号得知车辆侧滑的距离,通过反向制动和限制发动机输出转矩帮助车辆克服偏离理想轨迹的倾向。

  ⑵ 转向盘转角传感器:用来传感转向盘的转角,在紧急避让和转向时提醒系统进入工作状态;

  ⑶ 横向偏摆率传感器:用来记录汽车转向行驶时偏摆角度(侧滑的方向),是过足转向,还是不足转向;

  ⑸ 纵向加速度传感器(选装件):用来检测转向行驶时纵向滑移距离;缺少了“纵向加速度传感器”这一选项设置是否这套ESP程序不包含TCS循迹防滑功能;

  尽管不同公司的电控行驶平稳系统名称不同,但传感器的作用和工作原理基本相同,都是为了最大限度地减少紧急避让和转向时车辆的侧滑。

  ESP系统除了自身的传感器发生短路或断路故障外,如果制动压力和喷油脉宽等失控,TCS和ESP系统也将退出控制。

  打开点火开关后ESP和TCS的警示灯常亮不灭,故障码为发动机负荷过高。首先检查空气流量传感器信号是否过高,如过高,更换;如信号不高应进一步检查上游氧传感器信号是否过低。如过低,更换,即可排除故障。上游氧传感器信号是否过低导致ESP和TCS(ASR)的警示灯常亮不灭,通常发生在热车以后,在刚打开点火开关时不会出现ESP和TCS的警示灯常亮。

  在低速行驶中连续几次制动后,如果制动灯开关损坏,或制动踏板行程达到40%时制动主缸内制动液压力不在100~200kPa范围内,开点火开关后ESP和TCS的警示灯也会常亮不灭,ESP和TCS退出控制。如果制动踏板高度正常,可以重新调整(旋转)制动压力传感器;如果不行,则更换制动压力传感器可排除故障。

  在车辆受到猛烈碰撞、拆装或更换过转向盘转角传感器、横向偏摆率传感器和横向加速度传感器后必须重新进行零点归位。转向盘转角传感器没有进行零点归位,还会造成助力系统退出,转向变得特别沉重。出现上述情况时,对转向盘转角传感器、横向偏摆率传感器和横向加速度传感器后必须重新进行零点归位,可恢复正常。

  发动机排气管发生泄漏,将出现热车后(冷车时上游氧传感器没有参与控制)驾驶员信息台显示尾气排放不合格,紧跟着仪表板上ESP指示灯被点亮,ESP系统退出控制。

  ⑴ ESP警告灯连续闪烁,说明车轮已经发生横向滑移,系统正在进行控制,此时如果急加速ESP系统将会退出控制。

  ⑵ 如果误换了一条直径略大的轮胎,行驶中ESP警告灯(K155)会间歇点亮,没有故障码,但ESP系统已经进入失效保护,汽车没有最高车速,自动变速器没有超速挡。

  ⑶ 汽车在冰雪路面上超过70km/h行驶时,ESP系统虽然可以减少紧急避让和转弯时的侧滑,但仍然会出现较为明显的侧滑。

  ⑷ 试车车速在15~40km/h时ABS和ESP故障灯亮起,说明轮速传感器断路或短路;15~40km/h时ABS故障灯没有被点亮,说明轮速传感器没有断路或短路。轮速传感器断路或短路后ABS、ASR和ESP退出控制,只有常规制动保持正常。

  转向盘转角传感器一般采用数字信号的输出方式,因此用示波器和专用检测仪的示波器功能检测会更加直观有效。在进行转向盘转角传感器测量时,要断开传感器的插头,连接好传感器的电源端和搭铁端。再左右转动转向盘,读出端口B、C、D的波形。正常的波形均为标准的方波形式。图中B和C的波形是传感器内的两个角度传感器的同步信号,它们的数值基本都是在1V以上,波峰和波谷的峰值差基本保持在3V左右。之所以采用两个角度传感器的信号,是为了给控制单元一个比较值,如果一个传感器出现故障,另一个还可以输出替代值。端口D则是向控制单元输出转向中心位置向左和向右27°时的数字信号。

  以一汽马自达6为例,在测量横向加速度传感器时,要选择万用表的直流电压挡,将两根表笔分别连接端子B和端子E。打开点火开关后,将组合传感器水平放置,此时的标准电压值应为2.4~2.6V。之后,以车身前后方向为轴,将传感器向车身左侧旋转90°,再次测量电压值,标准数值为3.3~3.5V。然后,以车身前后方向为轴,将传感器由水平位置向车身右侧旋转90°,此时标准电压值是1.3~1.7V。若三次的测量值超出标准,则需要更换组合传感器。在测量时要注意万用表的技术状况,否则测量精度很难保证。

  测量纵向加速度传感器时,要选择万用表的直流电压挡,将两根表笔分别连接端子A和端子E。打开点火开关后,将组合传感器水平放置,此时的标准电压值应为2.2~2.8V。之后,以车身左右方向为轴,将传感器向车身前方翻转90°,再次测量电压值,标准数值为1.2~1.8V。然后,以车身左右方向为轴,将传感器由水平位置向车身后方翻转90°,此时标准电压值是3.1~3.9V。

  测量横向偏摆率传感器时,要选择万用表的直流电压挡,将两根表笔分别连接端子D和端子E。打开点火开关后,将组合传感器水平放置,此时的标准电压值应为2.3~2.7V。然后,左右旋转组合传感器。向左旋转时,标准电压值为2.5~0.33V;向右旋转时,标准电压为2.5~4.62V。

  DSC OFF开关是个简单的门式电路,在开关内部主要有发光二极管的照明线路,以及简单的开关线路。测量时,只要用万用表电阻挡的蜂鸣挡分别测量照明线路的通断情况,以及按下和抬起开关时门式电路的通断情况即可。

  ESPⅡ系统目前只在宝马新五系和新款雷克萨斯上配置。由于ESP系统在X1轿车的行驶状态进行干涉时,只是通过对单个车轮施加制动来调节轿车的行驶稳定性。这时由于脉冲制动力引起的轿车车身振动,乘员能够感觉到,使舒适性和动力性有所下降。ESPⅡ能够识别转向轮与地面之间的附着系数。如果汽车在路面两侧附着系数不同的对开路面上制动时,它朝着路面附着系数较大的一侧转动的趋势,即出现所谓的“制动器拉动”现象,在这种情况下,ESPⅡ能够通过电动转向系统的助力电机将转向轮朝路面附着系数较小的一侧作些适当的转向转动,以平衡“制动器拉动”的趋势,最大限度保证两侧车轮在附着力相差明显的路面制动时车辆的稳定性。