普通汽车制动系统主要由制动踏板、真空助力器、总泵（主缸）、分泵（轮缸）、制动鼓（或制动盘）及管路等构成。随着机电技术的发展，电子技术也渗进了制动系统。出现了称为“电子制动系统”的新技术，已经应用在中高级轿车上。

与传统的汽车制动系统不同，电子制动系统以电子元件替代了部分机械元件，是一个机电一体化的系统。同时，液压的产生与传递方式也不一样。在传统的制动系统中，驾驶员通过制动主缸的调节，在轮缸建立制动压力，而电子制动系统则是通过液力储压罐提供制动压力，而所储压力是由电动活塞泵产生的，可以提供多次连续制动的液压。电子制动的控制系统一般由传感器、ECU（电子控制单元）与执行器（液压控制单元）等构成。制动踏板和车轮制动器之间的动力传递是分离的，在制动过程中，制动力由ECU和执行器控制。

3.2.1　电控防抱死制动系统

汽车防抱死制动系统（Antilock Braking System），缩写为ABS。是汽车上的一种主动安全装置，用于汽车制动时防止车轮抱死拖滑，以提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离，充分发挥汽车的制动效能。

1.ABS的理论基础

（1）汽车的制动性。汽车在行驶过程中，强制地减速以至停车且维持行驶的方向稳定性的能力。主要评价指标：制动效能、制动时的方向稳定性。制动效能基本评价指标：制动距离、制动减速度、制动时间；制动时的方向稳定性：不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力。

（2）车轮滑移率。汽车在制动过程中，车轮在地面上的运动是一个边滚边滑的过程，运动状态可分为三个阶段（见图3-38）。第一阶段：汽车未制动时，车轮处于纯滚动状态，路面印痕与胎面花纹基本一致；第二阶段：边滚边滑，路面印痕可以辨认出轮胎花纹，但花纹逐渐模糊；第三阶段：抱死拖滑，路面印痕粗黑。

图3-38　汽车制动时状态

（a）纯滚动　（b）边滚动滑　（c）抱死拖滑

汽车制动时车轮受力分析如图3-39所示。

图3-39　汽车制动时车轮受力分析

v——车速
ω——车轮旋转角速度
vw——车轮切向速度，简称轮速
r——车轮半径
Mj——惯性力矩
Mμ——制动阻力矩
W——车轮法向载荷
Fz——地面法向反力
T——车轴对车轮的推力
Fx——地面制动力

为定量描述汽车制动时车轮的运动状态，引入车轮滑移率来反应车轮滑动的成分。滑移率s定义为：

车轮在路面上纯滚动时，v＝vw，s＝0；车轮抱死托滑时，w＝0，s＝100%；车轮边滚边滑时，v＞vw，滑移率0＜s＜100%。车轮滑移率越大，说明车轮在运动中滑动成分所占的比例越大。

（3）硬路面上附着系数φ与滑移率s的关系。车轮滑移率的大小对车轮与地面间的附着系数φ有很大影响。为方便地说明附着系数与滑移率的关系，下面对典型的干燥硬实路面上附着系数与滑移率的关系进行介绍，如图3-40所示。

图3-40　干燥硬实路面上附着系数与滑移率的关系

由图3-40可以看出，纵向附着系数在滑移率0～10%之间迅速增大，在10%～30%之间达到最大，当滑移率超过30%后，纵向附着系数逐渐减小，当滑移率达到100%时，纵向附着系数仅为其最大值的3/4。在汽车制动时，如果能将车轮滑移率控制在10%～30%范围内，则可获得最大的制动减速度和最短的制动距离。

车轮的横向附着系数直接影响汽车的方向稳定性。从图3-40中可以看出，当滑移率为0时，横向附着系数最大；随着滑移率的增大，横向附着系数会越来越小，而且在滑移率超过30%后会急剧下降，当滑移率达到100%时，车轮横向附着系数将会变得非常小。因此如果在制动过程中车轮抱死，汽车就会失去转向控制能力，方向稳定性变得很差。

由上述分析可知，汽车在制动过程中车轮抱死，会使制动效能和方向稳定性变差，如果在汽车制动时将车轮滑移率控制在20%左右，则纵向附着系数最大，可获得最大地面制动力，最大限度地缩短制动距离；同时，在车轮滑移率为20%附近横向附着系数也较大，可使汽车制动时能较好地保持方向稳定性和转向控制能力。

由于驾驶员的反应速度和动作速度有限，不可能将车轮滑移率控制在最佳值，只有借助防抱死制动系统来实现。

ABS的优点概括起来有如下4点。

①有效缩短制动距离。在紧急制动状态下，ABS能使车轮处于既滚动又拖动的状况，拖动的比例占20%左右，这时轮胎与地面的摩擦力最大，即所谓的最佳制动点或区域。普通的制动系统无法做到这一点。

②加强对车辆的控制。装备有ABS的汽车，驾驶员在紧急制动过程中仍能保持着很大程度的操控性，可以及时调整方向，对前面的障碍或险情做出及时、必要的躲避。而未配备ABS的车辆紧急制动时容易产生侧滑、甩尾等意外情况，使驾驶员失去对车辆的控制，增加危险性。

③减轻了轮胎的磨损。使用ABS消除了在紧急制动过程中抱死的车轮使轮胎遭受不能修复的损伤，即在轮胎表面形成平斑的可能性。大家留心就会发现，在道路上留下长长的刹车痕迹的是未装备ABS的车辆，而装备了ABS的车辆，只会留下轻微的刹车痕迹，并且是一小段一小段的，明显减少了轮胎和地面的磨损程度。

④减少浮滑现象。没有配备ABS的车辆在潮湿、光滑的道路上紧急制动，车轮抱死后会出现车辆在路面上保持惯性继续向前滑动的情况。而ABS由于减少了车轮抱死的机会，因此也减少了制动过程中出现浮滑的机会。

2.ABS的基本组成与控制方式

1）基本组成

ABS主要由传感器、电子控制单元（ECU）和执行器三部分组成，其组成如图3-41所示。

制动时ECU接收传感器的信号，当车轮将要被抱死的情况下，ECU发出控制信号，通过执行机构控制制动器的制动力使车轮不被抱死。其功能如表3-2所示。

图3-41　ABS的组成

表3-2　ABS的组成及其功能

2）ABS的控制方式

ABS的控制方式分为机械式和电子式，目前机械式在国内外已趋于淘汰，本书中提到的都是电子控制的ABS。按ABS的生产厂家分类，目前，在世界范围内生产ABS的厂家主要由德国的博世、戴维斯、瓦布科公司和美国的德科、凯尔西海斯和本迪克斯公司等；按控制通道分类，在ABS中，对能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。按照控制通道和传感器数目分为四通道式、三通道式、双通道式和单通道式。

（1）四通道式。四通道式ABS有4个轮速传感器，如图3-42所示。在通往4个车轮制动分泵的管路中，各设一个制动压力调节器装置，进行独立控制，构成四通道控制形式。

图3-42　四通道四传感器ABS

（a）四轮独立控制　（b）（对应双制动管路的对角布置形式）前轮独立—后轮选择控制方式

性能特点：由于四通道式ABS是根据各车轮轮速传感器输入的信号，分别对各个车轮进行独立控制的，因此附着系数利用率高，制动时可以最大限度地利用每个车轮的最大附着力。四通道控制方式特别适用于汽车左右两侧车轮附着系数接近的路面，不仅可以获得良好的方向稳定性和方向控制能力，而且可以得到最短的制动距离。但是如果汽车左右两个车轮的附着系数相差较大，如路面部分积水或结冰，使车身向两个车轮的地面制动力就相差较大，因此会产生横摆力矩，使车身向制动力较大的一侧跑偏，不能保持汽车按预定方向行驶，会影响汽车的制动方向稳定性。加上成本较高，实际中采用的并不多。

（2）三通道式。三通道式ABS是对两前轮进行独立控制，两后轮按低选原则进行一同控制（即两个车轮由一个通道控制，以保证附着力较小的车轮不抱死为原则），也称为混合控制，如图3-43所示。

图3-43　三通道式ABS

（a）三通道四传感器（前后布置）　（b）三通道三传感器（对角布置）

性能特点：两后轮按低选原则进行一同控制时，可以保证汽车在各种条件下左右两后轮的制动力相等，即使两车轮的附着系数相关较大，两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向的稳定性。当然，在两后轮按低选原则进行一同控制时，可能出现附着系数较大的一侧后轮附着力不能充分利用的问题使汽车的总制动力减小。但在紧急制动时，由于发生轴荷前移，在汽车的总制动力中，后轮制动力所占的比例减少，尤其是前轮驱动的小轿车，前轮的附着力比后轮的附着力大得多，通常后轮制动力只占总制动力的30%左右，后轮附着力未能充分利用对汽车的总制动力影响不大。

对两前轮进行独立控制，主要考虑小轿车，特别是前轮驱动的汽车，前轮的制动力在汽车总制动中所占的比例较大（可达70%左右），可以充分利用两前轮的附着力。一方面使汽车获得尽可能大的总制动力，利于缩短制动距离；另一方面可使制动中两前轮始终保持较大的横向附着力，使汽车保持良好的转向能力。尽管两前轮独立控制可能导致两前轮制动不平衡，但由于两前轮制动力不平衡对汽车行驶方向稳定性影响相对较小，而且可以通过驾驶员的转向操纵对由此产生的影响进行修正。因此，三通道式ABS在小轿车上普遍采用。

（3）双通道式。双通道式ABS难以在方向稳定性、转向控制性和制动效能各方面得到兼顾，目前已很少采用，如图3-44所示。

图3-44　双通道式ABS

（a）前轮独立控制方式　（b）前轮独立—后轮低选控制方式

图3-45　单通道ABS

（4）单通道式。单通道式ABS又称单通道ABS，它是在后轮制动器总管中设置1个制动压力调节器，在后桥主减速器上安装1个轮速传感器（也有在后轮上各安装1个的），如图3-45所示。

性能特点：单通道ABS一般都是对两后轮按低选原则进行一同控制。单通道ABS不能使两后轮的附着力得到充分利用，因此制动距离不一定会明显缩短。另外前轮制动未进行控制，制动时前轮仍会出现制动抱死，因而转向操纵能力也未得到改善，但由于制动时两后轮不会抱死，能够显著地提高制动时的方向稳定性，在安全上是一大优点，同时具有结构简章，成本低等优点，所以在轻型载货车上广泛应用。

3.ABS主要部件的结构与原理

1）轮速传感器

（1）轮速传感器的分类与结构。轮速传感器用于检测车轮的转速，并将转速信号输入到ECU。目前主要有电磁感应式和霍尔效应式轮速传感器两种。

电磁感应式传感器主要由传感器头和齿圈组成。传感器头主要由永磁体、磁极和线圈组成。根据磁极端部的形状，从外形上分为柱式和凿式两种。如图3-46所示。

图3-46　轮速传感器头的分类

（a）凿式极轴　（b）柱式极轴

凿式传感头被线圈包围直接安装于齿圈上方。极轴同永磁体相连接磁体的磁通延伸到齿圈并与它构成磁路。齿圈旋转时齿顶和齿隙轮流交替对向极轴，磁通变化并切割传感线圈，在线圈中产生感应电动势，并由线圈末端通过电线传给ECU。

（2）轮速传感器的安装。一般前轮传感器头被固定在车轮转向架上，齿圈安装在轮毂上与车轮同步转动；后轮上的传感器头被固定在后车轴支架上，齿圈安装在驱动轴上与车轮同步转动。安装注意事项如下。

①为了保证传感器无错误信号输出，应保证传感头与齿圈间留有约1mm的空气隙。

②安装要牢固。保证汽车在制动过程中的振动不会影响传感信号。

③安装前需将传感器加注润滑脂。避免灰尘与飞溅的水、泥等对传感器工作的影响。

（3）工作原理。齿圈随车轮转动时，轮齿与传感头之间的空气隙发生变化，使磁电传感器中磁路的磁通发生变化，从而切割线圈产生交流电，交流电的频率随齿圈转速的快慢而变化。根据交流电的频率，ECU就能计算出车轮的转速。

有些新设计的ABS系统采用了加速度传感器，可以对由车轮转速计算出来的车速进行补偿，使制动时滑移率的计算更加精确。

2）制动压力调节器

制动压力调节器用于接收ECU的指令，通过电磁阀的动作自动调节制动器制动压力。主要有液压式、气压式和空气液压加力式等形式。

液压式制动压力调节器主要由电磁阀、液压泵、储液器组成。压力调节器安装在主缸和轮缸之间，通过电磁阀直接或间接地控制轮缸的制动压力，成为循环式制动压力调节器；间接控制制动压力的压力调节器称为可变容积式制动压力调节器。如图3-47所示。

（1）循环式制动压力调节器（见图3-47）。

①电磁阀。由电磁阀直接控制轮缸的制动压力。多采用三位三通电磁阀，在ECU控制下，使阀处于“升压”“保压”和“减压”三种位置。

●三位三通电磁阀。其工作过程是：电磁线圈未通电时，在主弹簧张力作用下，进液阀打开，回液阀关闭，进液口与出液口保持畅通——增压。

电磁线圈通入较小电流（2A），产生电磁吸力小，吸动衔铁上移量少，但能适当压缩主弹簧，使进液阀关闭，放松副弹簧，回液阀并不打开——保压。

电磁阀线圈通入较大电流（5A），产生电磁吸力大，吸动衔铁上移量大，同时压缩主、副弹簧，使进液阀仍保持关闭，回液阀打开——减压。因为该电磁阀工作在三个状态（增压、保压、减压）——称之为“三位”。对外具有三个接口（进液口、出液口、回液口）——称之为“三通”。所以该电磁阀称之为“三位、三通”电磁阀，常写成3/3电磁阀，如图3-48所示。

图3-47　循环式制动压力调节器结构

图3-48　三位三通电磁阀

（a）三位三通电磁阀（保压）　（b）三位三通电磁阀（减压）

●二位二通电磁阀（见图3-49）。二位二通电磁阀又分为二位二通常开电磁阀和二位二通常闭电磁阀。两个电磁阀均由阀门、衔铁、电磁线圈、回位弹簧等组成。常态下，二位二通常开电磁阀阀门在弹簧张力作用下打开，二位二通常闭电磁阀阀门在弹簧张力作用下闭合。

二位二通常开电磁阀用于控制制动总泵到制动分泵的制动液通路，又称为二位二通常开进液电磁阀。二位二通常闭电磁阀用于控制制动分泵到储液器的制动液回路，又称为二位二通常闭出液电磁阀。两个电磁阀配套使用，共同完成ABS工作中对制动压力调节的任务。

●二位三通电磁阀。二位三通电磁阀主要用于戴维斯MK IIABS中的主电磁阀。

图3-49　二位二通电磁阀

二位三通电磁阀主要由两个阀门（第一球阀和第二球阀）、衔铁、弹簧及电磁线圈等组成。第一球阀（常闭阀门）用于控制助力室与内部储液室之间的制动液通路——高压控制。第二球阀（常开阀门）用于控制储液筒与内部储液室之间的制动液通路——低压控制。

工作过程：踏下制动踏板：ABS不工作（电磁线圈未通电）时，第一球阀关闭，第二球阀打开，内部储液室与储液筒相通，低压制动液由制动总泵进入两前轮制动分泵，对两前轮实施低压制动。由于助力室在控制滑阀作用下在踏下制动踏板的同时，储存了高压制动液，所以对两后轮实施高压制动。

ABS工作（电磁线圈通电）时，第一球阀打开，接通助力室与内部储液室之间的高压制动液通路，第二球阀关闭，切断了储液筒与内部储液室之间的低压制动液通路，此时，前、后轮均为高压制动。

在制动过程中，增压、保压、减压的转换均由二位二通常开进液电磁阀和二位二通常闭出液电磁阀控制调节。如图3-50所示。

图3-50　二位三通电磁阀结构对外连接

②回油泵与储能器。当电磁阀在减压过程中从制动轮缸流出的制动液经储能器由回油泵泵回制动主缸（见图3-51）。

图3-51　低压储液器与电动泵

储能器依据储存制动液压力的不同，分为低压储能器和高压储能器。分别配置在不同形式的制动压力调节系统中。

●低压储能器与电动泵。低压蓄压器一般称为储液器，用来接纳ABS减压过程中，从制动分泵回流的制动液，同时还对回流制动液的压力波动具有一定的衰减作用。储液器内有一活塞和弹簧。减压时，回流的制动液压缩活塞克服弹簧张力下移，使容积增大，暂时存储制动液。

电动回液泵由直流电动机和柱塞泵组成。柱塞泵由柱塞、进出液阀及弹簧组成。当ABS工作（减压）时，根据ECU输出的指令，直流电动机带动凸轮转动，凸轮将驱动柱塞在泵筒内移动。柱塞上行时，储液器与制动分泵内具有一定压力的制动液进入柱塞泵筒。柱塞下行时，压开进液阀及泵筒底部的出液阀，将制动液泵回到制动总泵出液口。

图3-52　高压储液器与电动泵

高压蓄压器下端，设有两个控制开关。压力控制开关：检测高压蓄压器下腔制动液压力。压力低于15MPa时，开关闭合，增压泵工作。压力达到18MPa时，开关打开，增压泵停止工作。

●高压储能器与电动增压泵用于储存制动中或ABS工作时所需的高压制动液。高压蓄压器多采用黑色气囊状球体，黑色气囊状球体被一个膜片分隔成两个互不相通的腔室，上腔为气室，充入氮气并具有一定的压力，如图3-52所示；下腔为液室，与电动增压泵液道相通，盛装由电动增压泵泵入的制动液。

压力警示开关设有两对开关触点，一对常开，一对常闭。当高压蓄压器下腔制动液压力低于10.5MPa时，常开触点闭合，点亮红色制动警示灯；同时常闭触点张开，该信号送给ECU关闭ABS并点亮黄褐色ABS警示灯。另外，还有ABS主继电器、电磁阀继电器及ABS警示灯，将在具体ABS中再做介绍。

③循环式制动压力调节器的工作过程。踏下制动踏板，由于电磁阀的进液阀开启，回液阀关闭，各电磁阀将制动总泵与各制动分泵之间的通路接通，制动总泵中的制动液将通过各电磁阀的进出液口进入各制动分泵，各制动分泵的制动液压力将随着制动总泵输出制动液压力的升高而升高——增压。与常规制动相同。

●升压（常规制动）（见图3-53）。

图3-53　制动压力调节原理（压力增大）

●保压。当某车轮制动中，滑移率接近于20%时，ECU输出指令，控制电磁阀线圈通过较小电流（约2A），使电磁阀的进液阀关闭（回液阀仍关闭），保证该控制通道中的制动分泵制动压力保持不变——保压（见图3-54）。

●减压。当某车轮制动中，滑移率大于20%时，ECU输出指令，控制电磁阀线圈通过较大电流（约5A），使电磁阀的进液阀关闭回液阀开启，制动分泵中的制动液将通过回液阀流入储液器，使制动压力减小——减压（见图3-55）。

与此同时，ECU控制电动泵通电运转，将流入储液器的制动液泵回到制动总泵出液口。

（2）可变容积调压方式。

①液压控制可变容积调压方式。在汽车原有制动系统管路中增加一套液压控制装置，用于改变制动管路容积，实现增压—保压—减压的循环调节。这种制动压力调节系统的控制液压油路和ABS控制的制动液油路是相互隔开的。

以本田车系ABS，液压控制可变容积调压方式为应用实例，如图3-56所示。

图3-54　制动压力调节原理（压力保持）

图3-55　制动压力调节原理（压力减小）

结构特点：四传感器、四通道，四个车轮均独立控制；液压控制可变容积式；制动压力调节器组成：电磁阀、调压缸、电动增压泵、储能器、压力开关。

工作过程：踏下制动踏板，制动液由制动泵到制动分泵。制动分泵制动液压力，将随踏板力的增大而增大。

图3-56　可变容积调压方式

S趋近于20%，ECU控制输入电磁阀略通电后既关闭，输出电磁阀通电关闭。滑动活塞产生位移使开关阀关闭，A腔与B腔隔断，B腔容积不变——保压。

S＞20%，ECU控制输入电磁阀通电打开，输出电磁阀通电关闭。滑动活塞在控制液压作用下上移，使B腔容积增大——减压。

S＜20%，ECU控制输入电磁阀断电关闭，输出电磁阀断电打开。控制油液泄入储液罐，滑动活塞下移，使B腔容积减小——增压。

②微型电机控制可变容积调压方式。在汽车原有制动系统管路上增加一套控制装置，用于控制制动管路中容积的变化。这种制动压力的调节方式是由活塞在调压缸中所产生的位移直接改变制动管路的容积，实现增压—保压—减压的循环调节。组成调压缸、电磁阀。

3.2.2　牵引力控制系统

牵引力控制系统（Traction Control System），简称TCS，也称为ASR或TRC。它的作用是使汽车在各种行驶状况下都能获得最佳的牵引力。牵引力控制系统的控制装置是一台计算机，利用计算机检测4个车轮的速度和方向盘转向角，当汽车加速时，如果检测到驱动轮和非驱动轮转速差过大，计算机立即判断驱动力过大，发出指令信号减少发动机的供油量，降低驱动力，从而减小驱动轮的滑转率。计算机通过方向盘转角传感器掌握司机的转向意图，然后利用左右车轮速度传感器检测左右车轮速度差；从而判断汽车转向程度是否和司机的转向意图一样。如果检测出汽车转向不足（或过度转向），计算机立即判断驱动轮的驱动力过大，发出指令降低驱动力，以便实现司机的转向意图。

TRC（在美国和加拿大，则用“TRAC”）就是不管驾驶员的意图，当车轮开始空转时，一方面制动驱动轮；另一方面关小节气门开度，降低发动机的输出扭矩，使传递到路面的扭矩减至一个适当值。这样就能使车辆获得稳定而迅速的起步和加速。丰田称牵引力控制系统为TRC，最早应用在凌志LS400和SC400上，系统工作过程如图3-57所示。

图3-57　牵引力控制系统工作过程

1.系统部件及功能

1）牵引力控制系统构成

在驱动轮打滑时牵引力控制系统通过对比各轮子转速，电子系统判断出驱动轮打滑，立刻自动减少节气门进气量，降低引擎转速，从而减少动力输出，对打滑的驱动轮进行制动。减少打滑并保持轮胎与地面抓地力的最合适的动力输出，这时候无论你怎么给油，在牵引力控制系统介入下，会输出最适合的动力。丰田牵引力控制系统TRC的部件配置如图3-58所示，系统构成示意如图3-59所示。牵引力控制系统各部件功能如表3-3所示。

表3-3　TRC部件功能

（续表）

图3-58　TRC部件配置(www.daowen.com)

2）牵引力控制系统主要部件

TRC和ABS共用一个ECU，有些部件（如4个转速传感器）既用于ABS，又用于TRC，下面仅介绍用于TRC的主要部件。

（1）副节气门执行器。如图3-60所示，副节气门执行器安装在节气门体上，根据来自ABS和TRC ECU的信号控制副节气门开度，从而控制发动机输出功率。

图3-59　TRC系统构成示意

①构造。副节气门执行器是由永久磁铁、线圈和转子轴组成的一个步进电机，由来自ABS和TRC ECU的信号使之转动，如图3-61所示。在转子轴末端安装一个小齿轮，使安装在副节气门轴末端的凸轮轴齿轮转动，从而控制副节气门开度。

图3-60　副节气门执行器

图3-61　副节气门执行器的结构

②运作。如图3-62所示，当TRC不工作时，副节气门完全打开，对发动机的工作没有影响；当TRC部分工作时，副节气门打开一定角度；当TRC完全工作，副节气门完全关闭。

（2）副节气门位置传感器。如图3-63所示，副节气门位置传感器安装在副节气门轴上，将副节气门开度转换为电压信号，并将这一信号经发动机和ECT ECU发送至ABS和TRC ECU，其电路构成如图3-64所示。

（3）TRC制动执行器。TRC制动执行器由一个泵总成和一个制动执行器组成，如图3-65所示。泵总成产生液压，制动执行器将液压传送至盘式制动分泵然后将其释放。左、右后轮盘式制动分泵中的液压，由ABS执行器根据来自ABS和TRC ECU的信号分别控制。表3-4列出了泵总成部件的功能；表3-5列出了制动执行器部件的功能。

图3-62　副节气门的工作状态

（a）TRC不工作（副节气门全开）　（b）TRC部分工作（副节气门打开50%）（c）TRC完全工作（副节气门全闭）

图3-63　副节气门位置传感器的安装位置及结构

图3-64　副节气门位置传感器电路

图3-65　TRC制动执行器的结构

表3-4　泵总成部件的功能

表3-5　制动执行器部件的功能

TRC制动执行器的液压线路如图3-66所示。工作过程如下。

①在正常制动中（TRC未起动）。当施加制动力时，TRC制动执行器中所有电磁阀（总泵切断电磁阀、储压器切断电磁阀、储液室切断电磁阀）都关断。如图3-67所示，当TRC在此状态下，将制动踏板被踩下时，总泵内产生的液压经总泵切断电磁阀和ABS执行器的三位置电磁阀作用在盘式制动分泵上。当松开制动踏板时，制动液从盘式制动分泵流回到总泵。

图3-66　TRC液压线路

图3-67　正常制动时液压流程

②在车辆加速中（TRC起动）。在加速中如后轮空转，ABS和TRC ECU控制发动机扭矩和后轮的制动，以避免发生空转。左、右后轮制动器中的液压，分别由三种模式（压力提高、保持和降低）控制，现解释如下。

●“压力提高”模式。当踩下油门踏板，一个后轮开始空转时，TRC执行器的所有电磁阀都由来自ECU的信号接通，同时，ABS执行器的三位置电磁阀也转接至“压力提高”模式。如图3-68所示，在这一模式，总泵切断电磁阀接通（闭合），储压器切断电磁阀接通（打开）。这就使储压器中的加压制动液，经储压器切断电磁阀和ABS中的三位置电磁阀，作用在盘式制动分泵上。当压力传感开关检测到储压器中压力下降时（不论TRC如何工作），ECU便接通TRC泵以提高液压。

图3-68　“压力提高”模式液压工作流程

●“压力保持”模式。如图3-69所示，当后轮盘式制动分泵中的液压提高或降低到所需要的压力时，系统就切换至“压力保持”模式。ABS泵总泵切断电磁阀、储压器切断电磁阀、储液室切断电磁阀均接通。模式转换是由ABS执行器的三位置电磁阀的切换完成的。其结果是阻止储压器中的压力降低，保持盘式制动分泵中的液压。

●“压力降低”模式。当需要降低后轮盘式制动分泵中的液压时，ABS和TRC ECU将ABS执行器的三位置电磁阀转换至“压力降低”模式。这就使盘式制动分泵中的液压，经ABS三位置电磁阀和储液室切断电磁阀流回至总泵储液罐，导致液压降低，如图3-70所示。这时ABS执行器泵保持不工作。

（4）压力传感开关（或传感器）。压力传感开关（或传感器）用于接通和关断TRC泵。如图3-71所示方向盘的车辆，其安装位置则采用无接触型压力传感器。图3-72为压力传感开关或传感器工作及电路。

图3-69　“压力保持”模式液压工作流程

图3-70　“压力降低”模式液压工作流程

2.ABS和TRC ECU

ABS和TRC ECU将ABS和TRC的控制功能结合为一体。ABS和TRC ECU用所输入的4个车轮转速传感器的转速信号，计算车轮空转情况和路面状况，用以减小发动机扭矩和控制车轮制动力，从而控制车轮转速。另外，ABS和TRC ECU均有初始检查功能、诊断功能和失效保护功能。

图3-71　压力传感开关或传感器和安装位置

图3-72　压力传感开关或传感器工作及电路

（a）压力传感开关（左侧驾驶车型）　（b）压力传感器（右侧驾驶车型）

1）车轮转速控制

车轮转速控制过程如图3-73所示。ECU不断收到来自4个车轮转速传感器的信号，并不断计算每个车轮的转速。同时，ECU根据两个前轮的转速估计车速，设定目标控制速度。

如果在摩擦系数小的道路上突然踩下油门踏板，而且后轮（驱动轮）开始空转，后轮转速就会超过目标控制速度。ECU于是发出关闭副节气门信号至副节气门执行器。同时，它还发送一个信号至TRC制动执行器，使其输出较高压力的制动液至后轮盘式制动分泵。ABS执行器的三位置电磁阀转换至控制后轮制动分泵液压，从而阻止车轮空转。

在起动和突然加速中，若后轮空转，其转速就不会与前轮转速相匹配。ABS和TRC ECU感知这一情况，便起动TRC系统。

图3-73　车轮转速控制过程

（1）ABS和TRC ECU关闭副节气门，减少进气量，从而减小发动机扭矩。

（2）同时，ABS和TRC ECU控制TRC制动执行器电磁阀，将ABS执行器设置为“压力提高”模式。已储存在TRC储压器中的制动液的压力，加上由TRC泵产生的压力，施加到制动分泵上，控制驱动轮的制动。

（3）当制动开始时，后轮加速度下降，ABS和TRC ECU将ABS三位置电磁阀切换至“保持”模式。

（4）如果后轮加速度下降得太多，这个电磁阀就转换至“压力降低”模式，降低制动分泵中的液压，恢复后轮加速度。

通过反复进行上述控制，ABS和TRC ECU使转速保持在目标控制速度左右。

当满足以下所有条件时，车轮转速控制工作：

①主节气门不应全闭（1DLl应断开）。

②变速器换挡杆应位于L、2、D或R挡位（P和N信号应关断）。

③车辆应以大于9km/h的速度行驶，制动灯开关应断开（若车速低于9km/h时，可以接通）。

④TRC切断开关应断开。

⑤ABS不应工作。

⑥TRC系统不应处在传感器检查模式或故障代码输出模式。

2）继电器的控制

（1）TRC制动器主继电器和TRC节气门继电器如图3-74和图3-75所示，只要TRC、ABS和发动机电子控制系统没有故障，当点火开关接通时，ECU就接通TRC制动器主继电器和节气门继电器。当点火开关断开时，这些继电器就断开。如果ECU检测到故障，ECU就断开这些继电器。

图3-74　TRC制动器主继电器电路

图3-75　TRC节气门继电器电路

（2）TRC泵电机继电器。如图3-76所示，当以下条件满足时，ABS和TRC ECU接通泵电机继电器：

①TRC主继电器接通。

②发动机转速超过500r/min。

③换挡杆在“P”或“N”挡以外的位置。

④IDL1信号断开。

⑤压力传感开关信号接通。

图3-76　TRC泵电机继电器控制电路

3）初始检查功能

（1）副节气门执行器。当变速器换挡杆位于“P”或“N”挡位、主节气门全闭、车辆停止等三个条件同时满足时，ECU就使副节气门执行器先将副节气门完全关闭，然后完全打开，对副节气门执行器和节气门位置传感器的电路进行检查，也检查副节气门的工作。其检查过程如图3-77所示。点火开关每接通一次，就进行一次这种检查。这时，当副节气门全闭时，ABS和TRC ECU就将其开度储存在储存器中。

图3-77　副节气门执行器初始检查过程

（2）TRC制动执行器电磁阀。当变速器换挡杆位于“P”或“N”挡位、车辆停止、发动机工作等三个条件同时满足，在点火开关接通后，ABS和TRC ECU才操纵TRC制动执行器电磁阀，进行一次初始检查，其检查过程如图3-78所示。

4）故障警告和储存功能

如果ECU检测到TRC系统内有故障，就使组合仪表内的TRC指示灯发亮，提醒驾驶员有故障发生。同时，ECU还储存故障代码。

如图3-79所示，当以下条件同时满足时，TRC指示灯闪烁，显示故障代码：

图3-78　TRC制动执行器电磁阀的初始检查

图3-79　TRC指示灯

（1）点火开关接通。

（2）TDCL或检查连接器的TC和El端子连接（仅在有安全气囊的车辆上，检查连接器才有TC端子）。

（3）车辆停止（0km/h）。

5）失效保护功能

当TRC系统不工作，ABS和TRC ECU检测到故障时，ECU立即关断TRC节气门继电器、TRC电机继电器和TRC制动器主继电器，从而使TRC系统不能工作。

如果在TRC工作中，ECU检测到故障，ECU就停止控制，关断TRC电机继电器和TRC制动执行器主继电器。当ECU使TRC系统不能工作时，发动机和制动系统的工作方式与无TRC系统的车型一样。

3.2.3　汽车电子稳定程序

ESP是汽车电子稳定程序（Electronic Stability Program）的简写，由德国博世公司（BOSCH）和梅赛德斯—奔驰（MERCEDES—BENZ）公司联合研制。1998年2月，梅赛德斯—奔驰公司首次在其A级微型轿车中成批地安装该电控车辆稳定行驶系统。它集成了电子制动防抱死系统（ABS），电子制动力分配（EBD）和牵引力控制（TCS）的基本功能；能够在几毫秒的时间内，识别出汽车不稳定的行驶趋势，比如，由于人为或环境的干扰，轿车可能进入不稳定的行驶状态；特别是驾驶员在转向时经常出现“过度转向”或“转向不足”的操作缺陷，如果得不到及时纠正，就会使车子偏离正确行驶路线，严重时，就有翻转趋势等危险。ESP系统通过智能化的电子控制方案，让汽车传动或制动系统产生所期望的准确响应，从而及时地、恰当地消除这些不稳定行驶趋势，使汽车保持在所期望的行驶路线上。

汽车电子稳定程序控制系统（Electronic Stability Program），虽然不同的车型，往往赋予其不同的名称，如BMW称其为DSC，丰田、雷克萨斯称其为VSC，而VOLVO汽车称其为DSTC，但其原理和作用基本相同。ESP系统除了具有ABS和TCS的功能之外，更是一种智能的主动安全系统，它通过高度灵敏的传感器时刻监测车辆的行驶状态，并通过计算分析判定车辆行驶方向是否偏离驾驶员的操作意图，识别出危险情况，并提前裁决出可行的干预措施使车辆恢复到稳定行驶状态。

1.ESP系统的结构与组成

ESP是在原有电子制动防抱死制动系统（ABS）、电子制动力分配（EBD）和牵引力控制（TCS）的基础上发展起来的，奔驰轿车的制动系统具有上述所有功能。该电子制动系统由电子控制单元（ECU）、液压调节器总成、车轮速度传感器、方向盘转角传感器、横向偏摆率传感器、车轮速度传感器脉冲环以及ESP控制开关等部件组成，其中电子控制单元与液压调节器是一体的。其系统组成如图3-80所示，电路如图3-81所示。

图3-80　奔驰轿车电子制动系统的组成

1-前轮速度传感器；2-前轮速度传感器引线；3-电子控制单元（ECU）；4-液压调节器总成；5-方向盘转角传感器；6-横向偏摆率传感器；7-后轮速度传感器脉冲环；8-后轮速度传感器；A、B、C、D、E-上述该传感器或总成在汽车中的具体位置

图3-81　电子制动系统电路

（1）电子控制单元（ECU）。电子控制单元是ABS-TCS/ESP系统的控制中心，它与液压调节器集成在一起组成一个总成。电子控制单元持续监测并判断的输入信号有：蓄电池电压、车轮速度、方向盘转角、横向偏摆率以及点火开关接通、停车灯开关、串行数据通信电路等信号。根据所接收的输入信号，电子控制单元将向液压调节器、发动机控制模块、组合仪表和串行数据通信电路等发送输出控制信号。

当点火开关接通时，电子控制单元会不断进行自检，以检测并查明ABS-TCS/ESP系统的故障。此外，电子控制单元还在每个点火循环都执行自检初始化程序。当车速达到约15 km/h时，初始化程序即起动。在执行初始化程序时，可能会听到或感觉到程序正在运行，这属于系统的正常操作。在执行初始化程序的过程中，电子控制单元将向液压调节器发送一个控制信号，循环操作各个电磁阀并运行泵电机，以检查各部件是否正常工作。如果泵或任何电磁阀不能正常工作，电子控制单元会设置一个故障诊断码。当车速超过15 km/h时，电子控制单元会将输入和输出逻辑序列信号与电子控制单元中所存储的正常工作参数进行比较，以此来不断监测ABS-TCS/ESP系统。

（2）液压调节器总成。液压调节器总成内部液压回路示意如图3-82所示。为了能独立控制各车轮的制动回路，本系统采用了前/后分离的4通道回路结构，每个车轮的液压制动回路都是隔离的，这样当某个制动回路出现泄漏时仍能继续制动。液压调节器总成根据电子控制单元（ECU）发送的控制信号调节制动液压力。液压调节器总成包括回程泵、电机、储能器、进口阀、出口阀、隔离阀和后起动阀等部件。

（3）前轮速度传感器。前轮速度传感器（见图3-83）是一个电磁式传感器，是前轮轮毂总成的一部分，前轮轮毂总成是一个永久性的密封装置。左前和右前轮轮毂装有车轮速度传感器和一个48齿的磁脉冲环。

（4）后轮速度传感器。有些车型采用后轮驱动，后轮速度传感器（见图3-84）位于主减速器后盖的支架上，也是电磁式传感器。后轮速度传感器脉冲环是主减速器内车桥的一部分，不能单独维修。

（5）方向盘转角传感器。方向盘转角传感器位于方向盘下面，位置如图3-85所示，内部结构如图3-86所示。方向盘转角传感器提供表示方向盘旋转角度的输出信号。由于2只测量齿轮的齿数不同，故产生不同相位的两个转角信号，即能产生一个可表示±760°方向盘旋转角度的输出信号，电子控制单元利用这个信息计算出驾驶员所要求的方向。控制单元通过方向盘转角传感器与横向偏摆率传感器信号的比较，确定车辆实际行驶轨迹与驾驶要求是否一致，从而确定控制目标。

（6）横向偏摆率传感器。横向偏摆率传感器位于仪表板中央控制台下部，如图3-87所示。横向偏摆率传感器总成包括两个部件，一个是横向偏摆率传感器，另一个是横向加速度传感器。横向偏摆率传感器根据车辆绕其纵轴的旋转角度产生对应的输出信号电压；横向加速度传感器根据车轮侧向滑移量产生对应的输出信号电压。ESP控制单元利用横向偏摆率传感器和横向加速度传感器输出的这两个传感器信号，计算出车辆的实际行驶状态，再结合车轮速度传感器的输出信号和方向盘转角传感器的串行数据输出信号，确定控制目标。

图3-82　液压调节器总成内部液压回路示意

1-液压调节器总成；2-回程泵；3-储能器；4-制动轮缸；5-制动总泵；6-进口阀；7-出口阀；8-隔离电动踏板踩下；M-电机

图3-83　前轮速度传感器

1-前轮速传感器；2-前轮毂总成

图3-84　后轮速度传感器

1-后轮速传感器；2-传感器脉冲环

图3-85　方向盘转角传感器的位置

1-螺钉；2-螺旋电缆；3-转接板；4-螺钉；5-方向盘转角传感器；6-固定凸舌；7-转向信号解除凸轮

图3-86　方向盘转角传感器

1-齿轮；2-测量齿轮；3-磁铁；4-判断电路；5-各向异性磁阻（AMR）集成电路

图3-87　横向偏摆率传感器

（7）ESP开关。电子稳定程序（ESP）开关位于地板控制台上，如图3-88所示。该开关是一个瞬间接触开关，按一下ESP开关，电子稳定程序从接通转至关闭。当电子稳定程序（ESP）关闭时，ABS-TCS系统仍能正常工作。当ESP处于关闭位置时，再次按一下ESP开关，将接通电子稳定程序。按下ESP开关超过60s将被视为短路，会记录故障诊断码，且电子稳定程序在该点火循环内将被禁用。如果没有记录牵引力控制系统当前故障诊断码，电子稳定程序将在下一个点火循环复位到接通状态。

图3-88　ESP开关

2.电子稳定程序（ESP）工作过程

电子稳定程序（ESP）用于在高速转弯或在湿滑路面上行驶时提供最佳的车辆稳定性和方向控制。电子控制单元（ECU）通过方向盘转角传感器确定驾驶员想要的行驶方向；通过车轮速度传感器和横向偏摆率传感器来计算车辆的实际行驶方向。当电子稳定程序检测到车辆行驶轨迹与驾驶员要求不符时，电子稳定程序将首先利用牵引力控制系统中的发动机扭矩减小功能并向发动机控制模块（ECM）发送一个串行数据通信信号，请求减小发动机扭矩。如果电子稳定程序仍然检测到车轮侧向滑移，则电子稳定程序将根据“从外部作用于车辆上的所有力（不管是制动力、推动力，还是任何一种侧向力）都会使车辆环绕其重心而转动”的原理，通过对前、后桥一个以上的车轮进行制动干预，迅速克服以下操作缺陷，使车辆不偏离正确的行驶轨迹，确保安全。

（1）克服转向不足的操作。转向不足示意如图3-89所示，方向盘转角传感器向电子控制单元发送一个驾驶员想要朝方向“A”转向的信号，横向偏摆率传感器检测到车辆开始打转“B”，同时车辆前端开始向方向“C”滑移，说明车辆出现转向不足，电子稳定程序将实行主动制动干预。如图3-90所示，电子稳定程序利用ABS-TCS系统中已有的主动制动控制功能，对左后轮进行制动干预，此刻，由于左后轮被制动，而车子的重心因惯性作用继续向前运动，于是车子就只好以左后轮为支点，绕着它旋转，这样一来，车子就朝方向“A”转向，即朝驾驶员想要的方向转向。转向不足的操作缺陷就被克服，其控制油路如图3-91所示。当电子控制单元检测到车辆转向不足时，电子控制单元将向液压调节器发送信号，关闭前和后隔离阀，以使后轮制动回路与总泵隔离开来，防止制动液返回总泵；打开前和后起动阀，使制动液从制动总泵进入液压泵中；关闭右前和右后进口阀，以隔离右轮液压回路，从而使液压调节器只向左轮提供制动液压力；运行液压调节器泵，将合适的制动液压力施加到左轮制动轮缸上，以使车辆朝驾驶员想要的方向转向。如果在ESP模式下进行人工制动，则退出ESP制动干预模式并允许常规制动。

图3-89　转向不足示意图

图3-90　克服转向不足控制示意

（2）克服转向过度的操作。转向过度示意图如3-92所示，方向盘转角传感器向电子控制单元发送一个驾驶员想要朝方向“A”转向的信号，横向偏摆率传感器检测到车辆开始打转“B”，同时车辆后端开始向方向“C”滑移。说明车辆开始转向过度，电子稳定程序将实行主动制动干预。如图3-93所示，电子稳定程序利用ABS-TCS系统中已有的主动制动控制功能，对右后轮进行制动干预，此刻由于右后轮被制动，而车子的重心因惯性作用继续向前运动，于是车子就只好以右后轮为支点，绕着它旋转，这样一来，车子就朝方向“A”转向，即朝向驾驶员想要的方向转向。转向过度的操作缺陷就被克服，其控制油路如图3-94所示，当电子控制单元检测到车辆转向过度时，向液压调节器发送一个信号，关闭前和后隔离阀，以将制动液回路与总泵隔离开来，防止制动液返回总泵；打开前和后起动阀，使制动液从制动总泵进入液压泵中；关闭左前和左后进口阀，以隔离左轮液压回路，从而使液压调节器只向右轮提供制动液压力；运行液压调节器泵，将合适的制动液压力“C”施加到右轮制动轮缸上，以使车辆朝驾驶员想要的方向转向。

图3-91　克服转向不足控制油路

1-液压调节器总成；2-隔离阀；3-起动阀；4-右前和右后进口阀；4a-左前和左后进口阀；5-液压泵；6-左前和左后出口阀；B-停止的制动液压力流（电磁阀闭合）；C-液压调节器泵产生的制动液压力流；M-泵电机

图3-92　转向过度示意

图3-93　克服转向过度操作示意

图3-94　克服转向过度控制油路

1-液压调节器总成；2-隔离阀；3-起动阀；4-左前和左后进口阀；4a-右前和右后进阀；5-液压泵；6-右前和右后出口阀；B-停止的制动液压力流（电磁阀闭合）；C-液压调节器泵产生的制动液压力流；M-泵电机