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汽车底盘故障分析详解:制动辅助系统(BAS)

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:奔驰制动辅助系统1)BAS元件组成。系统存储故障码;BAS工作时间大于20s。标致307的紧急制动辅助装置标致307的紧急制动辅助装置使得在发生紧急情况时,通过减小制动伺服推杆的反应力,将模式由正常助力转为紧急助力。图2-47 奔驰制动辅助系统BAS线路图图2-48 标致307带紧急制动控制初始活塞的制动主缸BOSCH的EVA系统主缸与真空助力器及主缸的初始活塞结构如图2-51所示。

汽车底盘故障分析详解:制动辅助系统(BAS)

不习惯于驾车或是习惯于驾车但容易慌张的人在紧急制动过程中,不能充分地踩下制动踏板,从而难以实现制动系统的最佳性能。

制动辅助系统利用制动防抱死执行器内的压力传感器来探测制动踏板被踩下的速度和力,让计算机推算驾驶员紧急制动意愿,以便增加制动力帮助获得来自制动系统中的最大性能。

防滑控制ECU的控制信号使辅助切换电磁阀关闭(或打开)、使保持电磁阀打开(或关闭)并使减压电磁阀关闭。使得从泵施加到轮缸中的液压增加。

轮缸液压由释放阀控制以防超过总泵液压的恒定值。

以前车型采用制动踏板行程传感器来检测制动踏板下压量与下压速度。现在车型中用压力传感器检测液压,传感器被安装在总泵中。

(1)奔驰制动辅助系统(BAS)

1)BAS元件组成。BAS元件组成如图2-43、图2-44所示。

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图2-43 奔驰制动辅助系统BAS元件组成

1-制动总汞 2-真空接头 Alel 7-ABS灯 Ale39-BAS灯 Ale47-BAS/EPS灯 Ale48-BAS/ASR灯 Ale49-BAS/ETS灯 A7/7-真空助力器 bl-BAS制动行程开关(传感器)s1-BAS释放开关 y1-BAS电磁阀 N48-BAS电脑 Y61-总泵开关阀(129、067、076、 140、04/05/06/07)

注:所有112与113ESP与BAS共用电脑N47/5,210底盘用606发动机ESP与BAS共用电脑,W163、W168与W220,BAS与ESP共用电脑N47/5。

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图2-44 奔驰制动辅助系统的真空助力器总成

A7/7-带BAS的真空助力器总成 bl-BAS膜片行程开关 sl-BAS释放开关 yl-BAS电磁阀 a-真空活塞 b-回位弹簧 c-助力器膜片 d-控制阀 e-释放开关与电磁阀的线路连接 f-空气滤清器2 g-空气滤清器1 h-总泵推杆 i-真空接头

2)BAS的功能与工作情况。当紧急制动时,BAS电脑由BAS行程开关侦测到制动踏板运动信号,BAS电脑根据车速信号命令BAS电磁阀工作,使真空助力器达到最大助力状态,增加制动行程。

制动结束时,电脑将释放开关信号通知BAS电脑,将BAS电磁阀断开,BAS总泵回位。

常规制动(BAS不起作用)时,真空助力器与传统的真空助力器一样,空气阀打开通道较小,大气通过较小的通道进入膜片后腔,导致前腔与后腔产生一个压力差,如图2-45所示。此时的助力作用较小。

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图2-45 常规制动示意图

a—大气压 b—助力压力 c—真空 A7/7—真空助力器 s1—BAS释放开关 y1—BAS电磁阀

当完全踩下制动踏板或迅速踩下制动踏板时,BAS制动行程开关(传感器)检测到踏板的踏下速度达到BAS启动允许的速度时,BAS制动助力功能被激活,BAS电磁阀y1开启,大气压迅速作用到膜片后腔,在膜片的前腔与后腔之间形成较大的压力差,以便产生最大的辅助制动力,如图2-46所示。但只有当如下条件全部满足时,BAS制动助力功能才能被激活:车速大于8km/h;BAS释放开关动作;系统没有识别到故障;踩下制动踏板的速度达到BAS启动允许的速度;系统自检已完成。

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图2-46 BAS制动压力增大模式示意图

a—大气压 c—真空 A7/7—真空助力器 s1—BAS释放开关 y1—BAS电磁阀

当BAS释放开关不动作时,则BAS电磁阀y1关闭,制动助力为传统的真空助力制动。当有如下情形发生时,BAS会自动关闭:BAS释放开关没有动作;车速小于3km/h;在缺少制动灯开关信号时,踩下制动踏板。系统存储故障码;BAS工作时间大于20s。

3)BAS线路图。BAS线路图如图2-47所示。

(2)标致307的紧急制动辅助装置(EVA)标致307的紧急制动辅助装置使得在发生紧急情况时,通过减小制动伺服推杆的反应力,将模式由正常助力转为紧急助力。

系统由主缸和制动伺服器组成。

这种主缸的内部集成了紧急制动控制初始活塞A,如图2-48所示。

标致307的紧急制动辅助装置采用BOSCH的EVA紧急制动系统(紧急辅助阀门),如图2-49所示。

BOSCH的EVA系统是一个有2种状态的液压传动装置:①缓慢制动时放大比例为6;②紧急制动时放大比例为23。

对踏板的施力速度是一个紧急制动放大比例的参数。当制动踏板速度高于580.8mm/s这一门槛时,紧急制动状态被激活。

因此,踏板被快速踩下时(高于门槛值时),驾驶员微弱的踩踏力就会被扩大23倍。

EVA系统是由一个特殊的主缸和一个带有新一代阀门的制动放大器构成的。EVA系统的性能曲线如图2-50所示。

对于驾驶员所施的同样的力F1,主缸的压力大小要根据制动踏板位移的速度而定。由图2-50可知,制动力P2>P1。

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图2-47 奔驰制动辅助系统BAS线路图

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图2-48 标致307带紧急制动控制初始活塞的制动主缸

BOSCH的EVA系统主缸与真空助力器及主缸的初始活塞结构如图2-51所示。其工作原理如下:

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图2-49 标致307紧急制动辅助装置

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图2-50 EVA系统的性能曲线

F—作用于传动杆上力的角位移 P—主缸输出的压力(bar) 1—慢速制动性能曲线 2—紧急制动性能曲线 P1—进行缓慢制动所获得的压力 P2—进行快速制动所获得的压力

1)停止位置。如图2-52所示。反应活塞25被跳变弹簧26保持在限位状态。

比例变动杆27并不接触快速活塞29:改变比例的A阀门是开放的(轻微活动)。

注释:助力器功能在传统系统中对于所有功能阶段都是一样的。

T表示制动压力跳变时比例变动杆27相对反应活塞25的位移。

2)缓慢制动时。如图2-53所示,驾驶员缓慢踩下制动踏板,真空助力器阀门12轻微开放。延伸分配器5的位移速度是微弱的,弹簧没有被压紧,改变比例的阀门A仍旧开放,主缸压力开始作用于反应活塞25的S1区域。

一旦达到跳变值T,反应活塞25开始与延伸分配器接触5。

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图2-51主缸与真空助力器的结构

l—制动液体箱 2抗返回阀门 3—盖子 4—传动杆 5—延伸分配器 6—活塞加固件 7—回动弹簧 8—传动体 9—摆动关键部分 10—密封圈 11—导向环 12—阀门 13—阀门弹簧 14—维持弹簧 15—过滤箱 16—EVA主缸体 17—初始活塞 18—安全碟片 19—初始活塞皮碗 20—阀门整体 21—阀门弹簧 22—阀门弹簧座 23—阀门的销 24—别针环 25—反应活塞 26—跳变弹簧 27—比例变动杆 28—阀门弹簧 29—快速活塞 30—套筒 31—滑块 32—维持弹簧 33—减振器 34—密封接头

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图2-52 停止位置紧急制动控制初始活塞的状态

图注同图2-51

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图2-53 缓慢制动时紧急制动控制初始活塞的工作状态

图注同图2-51

作用于延伸分配器的反作用力F1的大小与S/S1区域比例的大小有关。

整个主缸初始活塞发生位移,并产生一个传统辅助比例的制动效果。驾驶员的踩踏力被放大6倍。

缓慢制动时,踏板推杆作用力与主缸输出压力的关系如图2-54所示。

3)维持缓慢制动平衡时。如图2-55所示,驾驶员缓慢制动后并保持制动踏板位置不变时,作用于传动杆(踏板推杆)的力是稳定的,真空助力器阀门12关闭。助力器的功能对于传动系统是同样的。维持缓慢制动平衡时,踏板推杆作用力与主缸输出压力的关系如图2-56所示。

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图2-54 缓慢制动时、踏板推杆作用力与主缸输出压力的关系

P—主缸输出的压力 F—作用于传动杆(踏板推杆)的力 T—跳变值

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图2-55 维持缓慢制动平衡时紧急制动控制初始活塞的工作状态

图注同图2-51

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图2-56 维持缓慢制动平衡时踏板推杆作用力与主缸输出压力的关系

P—主缸输出的压力 F—作用于传动杆(踏板推杆)的力

4)助力器助力饱和后的缓慢制动。如图2-57所示,驾驶员继续对制动踏板施力并超过了助力器饱和的力。延伸分配器移动反应活塞和比例改变杆。改变比例的A阀门关闭。助力器助力饱和后缓慢制动时踏板推杆作用力与主缸输出压力的关系如图2-58所示。

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图2-57 缓慢制动至助力器助力饱和后紧急制动控制初始活塞的工作状态

图注同图2-51

5)助力器助力饱和前的快速制动。如图2-59所示,驾驶员快速踩下制动踏板并超过了比例改变的界限(580.8mm/s),传动杆(踏板推杆)快速位移。

延伸分配器5快速移动比例变动杆27,压紧弹簧28并与快速活塞29接触。比例改变阀门A关闭。主缸压力只施加于比例传动杆27的一小部分区域S2。

在这一位置,延伸反应器上的反作用力F2大小由S/S2区域的比例来确定。

S2区域比S1区域小时,制动踏板上的反作用力要小些。当踏板的反作用力被减小时(由于紧急情况的比例),驾驶员在紧急制动阶段能够施以更少的力来获得所希望的减速。(www.xing528.com)

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图2-58 助力器助力饱和后缓慢制动时踏板推杆作用力与主缸输出压力的关系

P—主缸输出的压力 F—作用于传动杆(踏板推杆)的力 B—缓慢制动至助力器助力饱和后的压力变化转折点

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图2-59 快速制动时紧急制动控制初始活塞的工作状态

图注同图2-51

放大比例为23,相当于慢速制动时花同样的力获得效果的4倍。快速制动时踏板推杆作用力与主缸输出压力的关系如图2-60所示。

6)快速制动后维持制动时。如图2-61、图2-62所示,当驾驶员所希望的减速实现后维持时,阀门12是关闭的。助力器的功能在传统系统中是一致的。

比例变动杆27与快速活塞29保持接触。比例改变阀门A保持关闭。

当传动杆上的力增加时,主缸的压力始终作用于S2区域,放大比例始终为23。

7)快速制动至助力器助力饱和后的工作情况。如图2-63、图2-64所示,驾驶员继续对制动踏板施力,并使辅助力达到最大。

8)放松制动(接饱和前慢速制动)。如图2-65所示,弹簧将系统的不同部分带回停止位置。跳变弹簧26拉回反应活塞25。主缸压力降低。

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图2-60 快速制动时踏板推杆作用力与主缸输出压力的关系

P—主缸输出的压力 F—作用于传动杆(踏板推杆)的力 S1—缓慢制动时主缸压力变化曲线 S2—快速制动时主缸压力变化曲线

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图2-61 快速制动后维持制动时紧急制动控制初始活塞的工作状态

图注同图2-51

9)放松制动(接饱和后缓慢制动或快速制动)。如图2-66所示,作用在快速活塞狭小区域S3上的压力使得其与比例变动杆27保持接触。

比例改变阀门A保持关闭。因此,每次对踏板的新增力都会被按照紧急制动比例23进行放大。饱和后缓慢制动或快速制动后放松制动时踏板推杆作用力与主缸输出压力的关系如图2-67所示。

另外,主缸活塞的结构如图2-68、图2-69所示。

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图2-62 快速制动后维持制动时踏板推杆作用力与主缸输出压力的关系

P—主缸输出的压力 F—作用于传动杆(踏板推杆)的力

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图2-63 快速制动至助力器助力饱和后紧急制动控制初始活塞的工作状态

图注同图2-51

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图2-64 快速制动至助力器助力饱和后踏板推杆作用力与主缸输出压力的关系

P—主缸输出的压力 F—作用于传动杆(踏板推杆)的力 D—快速制动至助力器助力饱和后的压力变化转折点

注:图中虚线表示缓慢制动至助力器助力饱和时的踏板推杆作用力与主缸输出压力的关系

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图2-65 饱和前慢速制动后放松制动时的工作状态

图注同图2-51

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图2-66 饱和后缓慢制动或快速制动后放松制动时的工作状态

图注同图2-51

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图2-67 饱和后缓慢制动或快速制动后放松制动时踏板推杆作用力与主缸输出压力的关系

P—主缸输出的压力 F—作用于传动杆(踏板推杆)的力图中虚线同图2-64

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图2-68 不制动时主缸的状态

1—次级活塞中心阀 2—初始活塞中心阀 3—阀门销 4—挡圈

同其他带ABS功能的主缸一样,EVA主缸装备了中心阀门1和2。

在停止位置时,紧贴垫圈的销3对阀门1施加力。阀门1和2开放,液体能够朝制动储液罐流动。

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图2-69 制动时主缸活塞的工作状态

1—次级活塞中心阀 2—初始活塞中心阀 3—阀门销 5—初始活塞

制动作用时,初始活塞带动阀门1移动。阀门1离开销3而处于关闭状态。此时,阀门1和2关闭。A室和B室的压力增加。在ABS起动时,制动液不能重新回到储液罐中,因为阀门1和2已经关闭。

带ESP功能的主缸初始活塞5上还装备有一个带限制量孔R的阀帽6,如图2-70所示。

该限制量孔是保证制动液通过阀门1和销3返回储液罐。

当ESP预充泵被激活时,它会将制动液送到主缸B室中。限制部分的细小通道区域使得液体不会立刻返回到制动储液罐中。对B室的压力可能因此增加。在这一力的作用下,活塞7移动,同样引起A室的压力上升。

(3)2008款卡罗拉轿车的制动辅助机构2008款卡罗拉轿车的制动辅助机构有两种,一种为机械式,一种为电动液压式。

1)机械式制动辅助机构的结构与工作原理。2008款卡罗拉轿车机械式制动辅助机构的结构与工作原理如下:

如图2-71所示,制动助力器中的制动辅助机构由滑阀、滑阀钩、空气阀、控制阀和操作杆组成。

工作原理:

①不进行制动时。如图2-72所示,空气阀关闭,变压室的压力与恒压室的压力相同。

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图2-70 带ESP功能的主缸初始活塞

1—初始活塞中心阀 3—阀门销 5—初始活塞 6—带限制量孔的阀帽 7—次级活塞 R—限制量孔

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图2-71 2008款卡罗拉轿车机械式制动辅助机构的结构

②正常制动时(操作杆速度=动力活塞速度)。正常制动过程中,空气阀打开以激活制动助力器功能,如图2-73所示。

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图2-72 不制动时机械式制动辅助机构的状态

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图2-73 正常制动时机械式制动辅助机构的状态

③制动辅助条件(操作杆速度>动力活塞速度)。当操作杆速度大于动力活塞速度时,空气阀推动滑阀钩,使得滑阀与滑阀钩分离,并且滑阀推动控制阀,以使空气阀打开的程度比正常制动条件下的更大。因此,进入的空气量增加,这使得制动辅助力更有力地推动动力活塞,如图2-74所示。

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图2-74 紧急制动(操作杆速度>动力活塞速度)时机械式制动辅助机构的状态

2)电动液压式制动辅助机构的结构与工作原理。在电动液压式制动辅助系统中,防滑控制ECU根据来自主缸压力传感器的信号,计算应用制动踏板的速度和次数,然后判定驾驶员进行紧急制动的目的。如果防滑控制ECU判定驾驶员要进行紧急制动,则此功能会激活制动器执行器以增大制动液压,增大制动力,如图2-75所示。

如果发生紧急制动,防滑控制ECU根据由主缸压力传感器信号判定的主缸增压的速度来检测驾驶员的目的。如果防滑控制ECU判断需要额外的制动辅助,制动器执行器中的泵产生压力并将其直接传输至轮缸以施加大于主缸的液压。

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图2-75 电动液压式制动辅助机构的组成示意图

制动器执行器由执行器部分和防滑控制ECU组成。

执行器部分由10个电磁阀、2个泵、2个储液罐、主缸压力传感器组成。

如图2-76所示,当制动辅助功能激活时,2个主缸切断电磁阀1、2根据运行状态在开、关之间不断调节以控制油压,4个压力保持电磁阀3、4、5、6和4个减压电磁阀7、8、9、10均保持断电状态,即压力保持电磁阀处于常开状态、减压电磁阀处于常关状态。制动器执行器中的泵电动机通电运转,泵产生压力并将其直接传输至轮缸,这时制动轮缸的压力迅速增大,之后能迅速进入ABS起作用的状态。

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图2-76 电动液压式制动辅助机构制动辅助工作原理

1、2—主缸切断电磁阀 3、4、5、6—压力保持电磁阀 7、8、9、10—减压电磁阀

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