汽车底盘电子稳定程序控制系统构造与功能

1.带EDS/ASR/ESP的ABS控制单元J104

Bosch公司生产的这种控制单元是和液压单元分开的，它安装在右侧放脚空间的前部。

（1）结构和功能 这个控制单元里面装有两台高速微型计算机。这两台计算机用同一软件进行数据处理并互相监督，这种双配置的系统称为主动冗余系统。由于要求系统少出故障，所以，系统由两个计算单元：一个自用的电压监视装置和一个诊断接口组成。

（2）故障影响 在控制单元出现故障时（这种情况很少发生），ESP系统失效，驾驶人可以使用不带ABS、EDS、ASR和ESP的普通制动系统。

（3）自诊断 ESP系统出现下列故障时可被识别：①控制系统失灵；②电压供给方面的故障。

2.转向角传感器G85

它安装在转向柱开关和转向盘之间的转向柱上，滑环式复位环（安全气囊用）和转向角传感器构成一个整体，并装在传感器的下面。

（1）作用 该传感器将转向盘转动的角度数据传递给ESP控制单元J104，它可测得转向盘720°转角。G85是ESP系统中唯一将数据直接通过CAN总线传递给控制单元的传感器。点火后转向盘一转动4.5°（相当于转过1.5cm），传感器就完成初始化。

（2）构造 如图5-111a所示，转向角传感器主要由光源、编码盘、两个光学传感器和旋转计数器组成，编码盘由绝对环和增量环构成，两个光学传感器分别扫描这两个环。为了便于理解，我们来简化此结构，如图5-111b所示，我们把带孔的增量环和绝对环平行放置，在上述两个环之间放置光源，此外，还有两个光学传感器。因此，增量环和光学传感器构成增量传感器；绝对环和光学传感器构成绝对传感器。

图5-111 转向角传感器结构图

（3）工作原理 测量角度是根据光栅原理进行的。如果光源通过两个环的缝隙照到两个光学传感器上，就产生了信号电压；如果光源被遮住，无信号电压。

如图5-112a所示，编码盘不动，增量环和绝对环也不动，如果光源通过缝隙照到两个光学传感器上，则两个光学传感器的信号是高电位。如图5-112b所示，移动编码盘，会产生两种不同的信号电压。增量传感器传递的信号是均匀的，因为增量环上的孔排列均匀。绝对传感器传递的信号不均匀，因为绝对环上的孔排列不均匀。比较这两种信号，系统就能算出编码盘移动的距离。转向时，转向角传感器就根据上述原理工作。

（4）故障影响 没有转向角传感器传来的数据，ESP系统无法判断理想的行驶方向，ESP系统失效。

图5-112 转向角传感器工作原理图

（5）自诊断 ①转向角传感器没有接通；②安装不当；③机械故障；④传感器失灵；⑤不真实信号。

3.横向加速度传感器G200

由于物理原因，横向加速度传感器应尽可能靠近车辆重心，所以，它安装在驾驶人座椅下的放脚空间。

（1）作用 横向加速度传感器G200测出是否有使汽车偏离预定方向的侧向力及侧向力的大小。

（2）构造 如图5-113所示，横向加速度传感器由一块永久磁铁、一根弹簧、一块减振板和一个霍尔传感器组成，永久磁铁和弹簧紧密连接，并能在减振板上来回摆动。

（3）工作原理 如图5-114所示，如果横向加速度作用在车辆上，由于惯性，永久磁铁稍晚一些才会跟着运动。这就是说，开始时，永久磁铁保持静止，而减振板随着传感器机体和整个车辆一起运动。通过这种移动在减振板上产生了电子涡流，它反过来又建立了一个与永久磁铁相反的磁场，这样就减小了总磁场的强度，它引起了霍尔电压的变化，这个电压变化和横向加速度的大小成正比。也就是说，减振板和永久磁铁间的摆动越厉害，磁场的强度就越减弱，霍尔电压变化就越明显，而没有横向加速度时霍尔电压是一个常数。

图5-113 横向加速度传感器结构图

图5-114 横向加速度传感器工作原理图

（4）故障影响 如测不出横向加速度，控制单元J104就无法算出车辆的实际状态，ESP系统就失效了。

（5）自诊断 在诊断中先确定是否有线路中断故障或正极和外壳的短路故障，然后系统确定传感器是否失效。

4.偏转率传感器G202

这个传感器也应尽可能靠近车辆的重心放置。在帕萨特1998上，它安装在放脚空间的左前面，舒适系统中央控制单元的前面。

（1）作用 偏转率传感器来自于航天技术，它确定是否有力矩作用在物体上，根据其安装的位置能确定绕着某一空间轴的旋转。在ESP系统中，这个传感器必须测定车辆是否绕着垂直轴旋转，这就叫测量偏转率。

（2）构造和原理 图5-115所示为偏转率传感器构造及原理图，这个传感器的基本部件是一个小的金属空心圆柱体，它旁边装着8个压电元件，其中4个元件使空心圆柱体处于谐振状态，另外4个元件“观察”它们所在的这个圆筒的振荡波节是否改变。当有力矩作用在这个空心圆柱体上时，振荡波节就完全改变，从被观察的压电元件上可以测出振荡波节在移动，并把信息传递给控制单元，控制单元由此计算出偏转率。

图5-115 偏转率传感器构造及原理图

5.组合传感器

组合传感器是将横向加速度传感器G200和偏转率传感器G202合并到一只壳体里，其优点是：安装尺寸小；两只传感器互相之间定位准确，不能改变；这种结构坚固耐用。

（1）整体构造 部件都安装在一块印制电路板上，按微型机械原理工作。接口是一只六极插头，横向加速度根据电容原理测得。偏转率通过测量科雷奥里斯加速度测得。

如图5-116所示，如果一个人在北半球水平地打出一发炮弹，对于随地球一起转动的观察者来说，炮弹偏离了直线，原因是观察者接受了一个力，这个力让炮弹向与地球自转方向相反的方向加速，并偏离刚才的弹道，这就是科雷奥里斯力。

（2）横向加速度传感器构造 如图5-117所示，横向加速度传感器是组合传感器印制电路板上的一个微小部件，简单地说，这只带活动板的电容器板被悬挂起来，可以来回摆动，两块固定住的电容器板卡住活动板，形成两只串联的电容器K₁和K₂。借助电极可测出两只电容器接收的电荷量，即电容C。

图5-116 科雷奥里斯力

图5-117 横向加速度传感器结构图

具体工作原理：如图5-118所示，只要没有加速度作用于这个系统，两只电容器测得的电荷量C₁和C₂相等。如果有横向加速度的影响，活动板的惯性会使定位板对面的部分向与加速度方向相反的方向移动，由此，两块板之间的间距改变，并由此使某一电容器的最高电荷量发生变化。电容器K₁的板距变大，电容C₁变小；电容器K₂的板距变小，电容C₂变大。

图5-118 横向加速度传感器工作原理图

（3）偏转率传感器的构造 如图5-119所示，偏转率传感器和横向加速度传感器是分别放置的，它放置在自己的薄板上。我们想象一下，在南极和北极之间的不变磁场中，一个能振荡的物体悬挂在支架上，在振荡物体上是导体电路，它就是传感器。由于安全原因，在实际的传感器中，有两个这种装置。

具体工作原理：如图5-120所示，加交流电压U，带导体电路的那部分部件开始在磁场中振荡。如果有旋转加速度作用在这个装置上，由于惯性，振荡物体的状态和我们前面描述的炮弹一样，它不是直的来回摆动，因为有科雷奥里斯加速度在起作用。由于发生了这种情况，导体电路的电子状态发生了变化，测量这种变化可得出科雷奥里斯加速度的大小和方向。电子计算装置从这个加速度数值中可算出偏转率。

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图5-119 偏转率传感器结构图

图5-120 偏转率传感器工作原理图

6.制动压力传感器G201

制动压力传感器被旋入行驶动力调节液压泵中。

（1）作用 制动压力传感器向控制单元J104传送制动管路的实际压力。控制单元据此算出车轮制动力及作用在车辆上的轴向力，如果需要ESP起作用，控制单元会利用上述数值计算侧向力。

（2）构造 如图5-121所示，制动压力传感器的核心部件是一只会受到制动液影响的压电元件和一只传感器电子元件。

（3）工作原理 如图5-122所示，如果制动液挤压压电元件，压电元件上的电荷分布就会起变化。未受到制动液的压力，电荷是均匀分布的，一旦受到压力，电荷位置移动，由此产生电压。压力越大，电荷分得越开，电压增大，电压被内置的电子元件放大后，以信号的形式传送给控制单元。因此，电压大小可直接测量出制动压力的大小。

图5-121 制动压力传感器结构图

图5-122 制动压力传感器工作原理图

（4）故障影响 没有实际制动力的数据，系统无法正确计算侧向力，ESP系统失效。

（5）自诊断 在诊断中要确定是否有电路中断或正极接头和外壳处是否有短路现象，然后系统得出传感器是否有故障。

7.ASR/ESP键E256

图5-123所示为ASR/ESP键E256，该键在各车型上的位置不尽相同，但总在仪表板区域。

（1）作用 它使驾驶人能够断开ESP功能。踩制动踏板或再按这个键都能再次接通ESP功能。如果忘记接通ESP，那么，发动机再次起动时，ESP系统又会重新工作。

下列情况下宜断开ESP功能：

1）车辆要从深雪或疏松的路面驶出来时。

2）车辆带防滑链行驶时。

3）在功率试验台上开动车辆。

但在ESP工作时或车辆以某一速度行驶时，不能断开ESP系统。

（2）故障影响 ASR/ESP键E256失灵时，ESP不能再关闭，仪表板上的ASR/ESP指示灯会闪烁，显示出现了故障。

（3）自诊断 自诊断功能无法发现ASR/ESP键E256出了故障。

8.行驶动力调节的液压泵V156

图5-124所示为液压泵V156，它的位置在发动机舱的液压单元下面，和液压单元共用一个支座。

（1）作用 在制动踏板给予巨大压力时，ABS装置要求制动液量很小，回油泵能完成这一任务，但在制动踏板给予较小压力或根本没有压力时，回油泵不能给予大量的制动液，因为低温时制动液粘度太高。所以，需要在ESP装置上附设一个液压泵，给回油泵的吸入端提供所需的初压力。这个压力在经过主缸上的节流阀时受到限制。行驶动力调节系统的液压泵自身无法调节。

（2）故障影响 液压泵出故障时ESP功能无法执行，ABS和ASR不会受影响。

（3）自诊断 电路中断及正极和外壳的短路故障会在自诊断中显示出来。

9.液压单元

液压单元安装在发动机舱的支架上，它在各车型上的安装位置不尽相同，在帕萨特1997上它就安装在驾驶座一侧，靠近减振器。

（1）作用 液压单元和两个呈对角线排列的制动管路一起工作。与老的ABS装置相比，每个制动管路上都加装了转换阀和吸气阀，回油泵是自吸式的。

1）转换阀指的是：开关阀1（行驶动力调节阀N225）和开关阀2（行驶动力调节阀N226）。

2）吸气阀指的是：高压开关阀1（行驶动力调节阀N227）。高压开关阀2（行驶压力调节阀N228）。

由于液压单元里的阀门的作用，各个车轮制动轮缸得到控制。通过控制液压单元里车轮制动轮缸的进液阀和排液阀，可以做到以下三点：①增加压力；②保持压力；③减少压力。下面，我以一个车轮工作的情况进行讲解。

如图5-125a所示，在这条制动管路中包括以下部件：开关阀N225、高压开关阀N227、进液阀、排液阀、车轮制动轮缸、回油泵和液压泵等。

具体工作原理：

①增加压力。如图5-125b所示，ESP系统一起作用，液压泵就开始把储液罐中的制动液输送到制动管路中，这样，车轮制动轮缸和回油泵中很快就有了压力。之后，回油泵开始工作，使制动压力继续增大。

②保持压力。如图5-125c所示，进液阀关闭，而排液阀依旧关闭着。压力不会从车轮制动轮缸泄漏出去，回油泵停止工作，高压开关阀N227关闭。

③减少压力。如图5-125d所示，开关阀N225反方向接通，进液阀关闭，而排液阀开启。制动液通过串联式制动主缸流回储液罐中。

图5-123 ASR/ESP键E256

图5-124 液压泵V156

图5-125 制动轮缸控制原理图

（2）故障影响 如果阀坏了，整个系统停止工作。

（3）自诊断 检查开关阀N225、N226及高压开关阀N227、N228在正极和外壳处有没有电路中断和短路。