技师论文--汽车牵引力控制系统故障诊断与检测

摘    要 本论文讲述了汽车牵引力控制系统的特性、基本原理和控制方法，着重讲述牵引力控制系统的故障诊断与主要原件的检测方法，并以实例进行分析，建立基本的故障诊断与检测思路。希望能为一线修理人员提供借鉴，打开思路，规范操作，提高服务质量。 关键词：牵引力控制  故障诊断  检测 绪    论 随着汽车工业的不断发展，也为了满足人们对汽车性能的需求，汽车上的控制系统越来越多，越来越先进，这些系统大大提高了汽车的动力性、经济性、安全性、操纵性、可靠性等性能。从原先的选配到标配，从单一控制，到多重控制，无不体现汽车技术发展的迅速。 如汽车上的牵引力控制系统，从最初人工模拟操作到全电脑模块控制，方便快捷，既保证动力又很经济，同时操作方便，而这些又与车身上安装的各种电子元件是分不开的，可以说汽车已进入了电子控制的时代。新技术的使用同时也广大的汽车维修工不断学习，与时俱进，不落伍。本人从事汽车维修专业教学多年，积累了一点维修经验，以下就以汽车牵引力控制系统为例来讲解相关的故障诊断与检测技术，希望对从事汽车维修相关工作的人员以后的工作有点帮助，如本论文有不足之处也希望大家批评指正。 1．牵引力控制系统的特性 牵引力控制系统Traction Control System，简称TCS。作用是使汽车在各种行驶状况下都能获得最佳的牵引力。汽车在行驶时，加速需要驱动力，转弯需要侧向力。这两个力都来源于轮胎对地面的摩擦力，但轮胎对地面的摩擦力有一个最大值。在摩擦系数很小的光滑路面上，汽车的驱动力和侧向力都很小。 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个车轮的速度和转向盘转向角，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，从而减小驱动轮轮胎的滑转率。计算机通过转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。   当轮胎的滑转率适中时，汽车能获得最大的驱动力。转弯时如果使轮胎产生较大的滑转，将使汽车的加速能力变好。该系统可以利用转向盘转角传感器检测汽车的行驶状态，判断汽车是直线行驶还是转弯，并适当地改变各轮胎的滑转率。 ASR是驱动防滑系统(Acceleration Slip Regulation)的简称，其作用是防止汽车起步、加速过程中驱动轮打滑，特别是防止汽车在非对称路面或转弯时驱动轮空转，并将滑移率控制在 10%—20%范围内。由于ASR多是通过调节驱动轮的驱动力实现控制的，因而又叫驱动力控制系统，简称TCS，在日本等地还称之为TRC或TRAC。 2．牵引力控制系统的工作原理和控制方式 2.1汽车牵引力控制系统（TCS）的工作原理 ASR 系统和ABS系统采用相同的原理工作：即根据车辆车轮转速传感器所测得的车轮转速信号由电控单元进行分析、计算、处理后输送给执行机构用来控制车辆的滑移现象，使车辆的滑移率控制在10%～20%之间，从而增大了车轮和地面之间的附着力，有效地防止了车轮的滑转。 滑移率由实际车速和车轮的线速度控制，其计算公式为：滑移率=（实际车速—车轮线速度）/ 实际车速×100% 轮速可由轮速传感器准确检测得到。而车速的准确检测者比较困难，一般采用以下几种方法： （1）采用非接触式车速传感器 如多普勒测速雷达，但这种方式成本较高、技术复杂，应用较少。 （2）采用加速传感器 这种方法由于受坡道的影响，误差较大，控制精度差，应用也较少。 （3）根据车轮速度计算汽车速度 由于车速和轮速的变化趋势相同，当.实际车轮减速度达到某一特定值时以该瞬间的轮速为初始值，根据轮速按固定斜率变化的规律近似计算出汽车速度（ 称为车身参考速度）。 2.2汽车牵引力控制系统（TCS）的控制方式 （1）采用电控悬架实现驱动车轮载荷调配 在各驱动车轮的附着条件不一致时,可以通过电控悬架的主动调整使载荷较多地分配在附着条件较好的驱动车轮上,使各驱动车轮附着力的总和有所增大,从而有利于增大汽车的牵引力,提高汽车的起步加速性能;也可以通过悬架的主动调整使载荷较多地分配在附着条件较差的驱动车轮上,使各驱动车轮的附着力差异减小,从而有利于各驱动车轮之间牵引力的平衡,提高汽车的行驶方向稳定性。目前在ASR 领域中电控悬架参与控制技术还处在理论探索阶段,而且这项技术较为复杂,成本也较高,所以在ASR 系统中一般很少采用。 （2）调节发动机的输出转矩控制驱动力矩 发动机输出力矩调节是最早应用的驱动防滑控制方式。在附着系数较小的冰雪路面上或在高速下，驱动轮发生过度滑转时，该控制方式十分有效。发动机输出力矩调节主要有三种方式：点火参数调节、燃油供给调节和节气门开度调节。点火参数调节多是指减小点火提前角。如果此时驱动轮滑转仍然持续增长，则可暂时中断点火。点火参数调节是比较迅速的一种驱动防滑控制方式，反应时间为30100ms。燃油供给调节是指减少供油或暂停供油，即当发现驱动轮发生过度滑转时，电子调节装置自动减小供油量，甚至中断供油，以减小发动机输出力矩。燃油供给调节是现代电控内燃机中比较容易实现的一种驱动防滑控制方式。需要指出的是点火参数调节和燃油供给调节都将引起发动机工作不正常。 节气门开度调节是指改变节气门的闭合程度，它有两种调节方式：一种是机械式调节，另一种是电子式调节。机械式调节是串联一个副节气门，由传动机构（如步进电机）控制其开度，例如LS400汽车既采用该种控制方式；电子式调节是在微信号处理器ECU控制下由电动机来操纵副节气门开度的。节气门开度调节工作比较平稳，但它响应较慢，需要和其它方式配合使用。 （3）改变变速器的传动比调节驱动力矩 对于装备自动变速器的汽车,在驱动车轮发生滑转时,可由驱动防滑转电子控制装置与变速器电子控制装置进行通讯,修正其换挡规律,保证在发动机输出转矩不增大的情况下使作用于驱动车轮的驱动力矩有所减小,从而有利于驱动车轮的防滑转控制。 （4）采用可控防滑差速器实现驱动力矩的变比例分配 普通圆锥行星齿轮差速器具有等扭矩分配特性,这种特性在各驱动车轮附着状况不同的情况下,与充分利用附着力的要求不相符。采用高摩擦差速器可以在一定范围内实现驱动力矩的变比例分配,使附着力较小的驱动车轮得到较小的驱动力矩,减小其滑转程度,而附着力较大的驱动车轮却可以得到较大的驱动力矩,使各驱动车轮获得不同的牵引力。这在汽车的速度较低时有助于提高汽车的加速性能,但在汽车速度较高时却会损害汽车的行驶方向稳定性,这一矛盾可以通过对防滑差速器实施电子控制予以解决。 （5）采用制动器控制方式即进行驱动轮制动力矩调节 驱动轮制动力矩调节就是在发生打滑的驱动轮上施加制动力矩，使车轮转速降至不致出现过度滑转。制动力矩调节一般与发动机输出力矩调节结合起来应用，即干预制动后要紧接着调节发动机输出力矩，否则可能出现制动力矩与发动机输出力矩之间无意义平衡引起的功率消耗。因制动力矩直接作用在驱动轮上，所以驱动轮制动力矩调节的响应时间较短，不过作用时间也不宜过长，以免摩擦片过热。考虑到舒适性，制动力矩变化率不宜过大。在驱动过程中对驱动车轮以自适应方式施加制动力矩可以获得防滑差速器的效能,而克服防滑差速器的负作用。 以上这些控制方式可以被单独使用，但实车上采用组合使用的较为普遍。 3.牵引力控制系统的故障诊断与检测 3.1牵引力控制系统自诊断 TRC系统与ABS系统一样，电子控制单元也包括故障诊断系统。正常情况下，在接通点火开关后，如图1所示仪盘上的TRC警示灯应变亮并持续3s后熄灭，表示系统正常；如果不亮，应对警示灯系统进行检查。如果电子控制单元检测到TRC系统出现了故障，它就使仪表盘上的TRC警示灯闪烁并存储故障码。 图1 TRC警示灯 1）故障码的读取     （1）接通点火开关，用故障诊断专用检查线或普通导线（应确保连接可靠）将如图2所示的故障诊断仪通讯线接口或故障诊断接口中的TC和E1连接起来； 图2连接TC和E1 (a) 诊断仪通讯线接口 (b) 诊断接口 （2）此时仪表盘上的TRC警示灯将显示故障码。图3所示为正常码，图4所示为故障码11和21。当TRC系统同时出现2个或2个以上故障时，故障码将会由低到高的顺序显示出来；             图3 正常码                       图4 故障码     （3）故障码读取完毕后，将故障诊断专用检查线从TC和E1接口上取下，开始检查与排除故障。 2）清除故障 （1）同读取故障码步骤“（1）”； （2）在3s内踏下制动踏板8次以上，即可清除存储在电子控制单元中的故障码； （3）查看TRC警示灯是否显示正常码。若仍显示故障码，则表明故障没有排除掉，应继续排除故障； （4）从故障诊断仪通讯或故障诊断接口中取下故障诊断专用检查线。 3.2牵引力控制系统主要部件的检测     检测时应取下被检部件的线束连接器（也叫维修接口），使用阻抗大于10kΩ/V的万用表或电阻表、电压表，测量线束连接器传感器端或继电器端规定端子的电阻值或电压值并与标准值比较，从而判断部件的技术状况。 1）副节气门开度传感器的检测 图5 副节气门开度传感器的检测     副节气门开度传感器，安装在节气门轴上。作用是将副节气门开启角度转换为电压信号并将信号输送给TRC电子控制单元。其检测方法如下：     （1）取下副节气门开度传感器线束连接器。接线端子如图5所示； （2）用电阻表测量E2端子与VC、VTA、IDL端子的电阻值应符合表2的规定值。 2）TRC切断开关的检测                   图6 TRC切断开关的检测            图7 TRC制动主继电器的检测 （1）取下TRC切断开关线束连接器； （2）用电阻表如图6所示测量3、4两端子的导通性； （3）当TRC切断开关接通时，应导通；TRC切断开关断开时应不通为正常。 3）TRC制动主继电器的检测 （1）取下TRC制动主继电器的连接器； （2）用电阻表测量1、2两端子应不导通，3、4两端子应导通； （3）如图7所示，在端子3、4之间施加12V电压，测1、2两端子时应导通。 4）TRC节气门继电器的检测 　 （1）取下TRC节气门继电器线束连接器； （2）用电阻表测量1、2两端子应不导通，3、4两端子应导通； （3）如图8所示，在3、4两端子之间施加12V电压，测1、2两端子时应导通。           图8 TRC节气门继电器的检测      图9 TRC制动执行器的检测 5）TRC制动执行器的检测 （1）取下TRC制动执行器线束连接器； （2）用电阻表如图9所示检测BSR、SRC两端子应导通，BSM、SMC两端子应导通，BSA、SAC两端子也应导通。 6）副节气门执行器的检测 （1）取下副节气门执行器线束连接器； （2）用电阻表如图10所示测量端子1-2-3间应导通，端子4-5-6间也应导通。             图10副节气门执行器的检测        图11 TRC泵电机的检测 7）TRC泵电机的检测   （1）取下TRC泵电机线束连接器；   （2）用电阻表如图11所示测量BTM、MTT两端子的电阻值应为4.5～5.5Ω；   （3）如图12所示，在端子BTM、E2间施加12V电压（通电不超过3s）进行运转试验，TRC泵电机应运转。 图12 TRC泵电机应运转试验 8）压力开关的检测 （1）取下压力开关线束连接器； （2）用电阻表如图13所示测量PR、E2两端子应导通； （3）启动发动机并使其怠速工作30s（提高TRC执行器的液压）； （4）将发动机熄火，接通点火开关； （5）测量PR、E2两端子的电阻值应为1.5kΩ左右。             图13 压力开关的检测            图14压力传感器的检测 9）压力传感器的检测 （1）取下压力传感器线束连接器并严格按图14所示的方法连接线路； （2）用电压表测量PR、E2两端子间的电压应为5V左右； （3）按“压力开关检测”的“⑶、⑷”两项进行操作； 　 （4）测量PR、E2两端子的电压值应约为2.5V。   进行上述检查测量时，应首先对线束连接器的线路导通状况做仔细查看，若有氧化、锈蚀等应予清除。检测中若实测值与标准值不符，应在确保线路完好无损的情况下，方可确认为元器件（开关、传感器或继电器）损坏。TRC系统元器件损坏，通常应予更换。 3.3案例分析：奥迪C5A6驱动防滑控制系统故障 故障现象：一辆奥迪C5A6轿车，装备APS型发动机，排量2.6L。该车在行驶过程中驱动防滑控制系统（ASR）指示灯常亮。用户反映该该车前两天曾因发动机不起动故障拖到服务站维修过，但那时ASR指示灯并未点亮。 故障检修：该车的驱动防滑控制系统（ASR），采用的是通过调整发动机的进气量控制发动机的输出转矩，而进气量的调整是依靠改变节气门的开度实现的。同时ASR系统还对发生滑转的驱动轮直接加以制动。这种方式反映时间最短，是防止转滑的最迅速的一中控制方式，对驱动轮进行制动还能起到差速锁的作用。对滑转的驱动轮施加一定的制动力外，该车还装备了电子差速锁，当车速超过40km/h时，该装置起作用。它可以把左右驱动轮在不同的附着系统路面及弯道上行驶时，能提高汽车稳定行驶的能力。 针对该车ASR指示灯点亮的情况，应该清楚了解：如果车辆防抱死制动系统（ASR）发生故障时，ASR指示灯会常亮。正常情况下，打开点火开关时，此指示灯会在点亮约2s后熄灭。车辆行驶过程中，如果ASR系统进入工作状态，指示灯将闪动。在关闭此系统ASR系统出现故障时，ASR指示灯将会持续闪亮。 在解决该车故障时，先将故障诊断仪易网通连接到自诊断接口上，打开点火开关，检测发现了1个00761的故障码，但无法将其清除。其含义为发动机控制系统存在故障。由于ASR系统的功能依赖于控制单元J104与发动机控制单元及变速器控制电脑之间的数据交换，而它们之间又是通过CAN总线彼此进行信息传递，因此这时ASR指示灯的故障也被存入了发动机控制单元。 根据故障诊断仪易网通的提示，进入发动机控制系统，果然发现了1个提示发动机第三缸喷油嘴有故障的故障码。此时考虑很可能是线路上的问题导致了发动机点控系统故障码的出现。故决定先对喷油嘴线圈电阻进行测量，当断开3缸喷油嘴线束插头后，测量喷油嘴电阻时，却未发现阻值异常。但在装复喷油嘴插头准备进行喷油嘴最终元件执行功能时，似乎听到有熔丝被烧毁的声音，而此时发动机也已无法起动。经检查保险盒内的34号保险的熔丝已被烧断。看来问题出现在喷油嘴的供电线束内。经检查，3缸喷油嘴连线的外皮已被汽油管磨破。也正是由于次原因导致喷油嘴供电保险损坏。造成燃油系统不正常供油，发动机不能起动的故障。经过对3缸喷油嘴线路损坏进行修复并更换勒4号熔丝后，该车一切恢复正常。 结论： 汽车牵引力控制系统是电子控制系统，电路较为复杂，总之应把握以下几个方面： （1）排故时要遵循总的排故原则，防止漏查； （2）在排故时要查看维修资料，了解系统电路控制情况，知晓各电子元件作用、基本工作原理及端子信号； （3）在牵引力控制系统故障诊断上，考虑问题要全面，由点到面，实际检测，从而彻底排除故障。 本人会继续努力，学习汽车维修方面的知识，希望在以后工作中有更大的突破。 参考文献： （1）吴文琳.怎样读懂新型汽车电路图.北京：中国电力出版社，2007 （2）大众公司.奥迪轿车维修手册(内部资料) （3）（美）D.诺莱斯.汽车计算机控制系统.北京:机械工业出版社,1998.7