技師論文奔馳轎車ESP的控制結(jié)構(gòu)與維修

1、摘 要本論文闡述了奔馳S350電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP）的控制結(jié)構(gòu)基本工作原理，以及在車輛上的具體安裝位置，闡述了各組成部件的基本功能，及其常用檢測、維修方法。關(guān)鍵詞：奔馳S350 電子穩(wěn)定系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 維修緒 論ESP是Electronic stability program 英文的縮寫，中文譯為電子穩(wěn)定程序，由德國博世（BOSCH）和梅賽德斯奔馳（MERCEDESBENZ）公司聯(lián)合研制。不同公司有不同的稱謂，BMW稱其為DSC，豐田稱其為VSC，但原理和作用基本相同。這一種系統(tǒng)是在制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）、電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)（EBD）和牽引力控制系統(tǒng)（ASR/TCS）上發(fā)展起來的，也是它們功能的

2、擴(kuò)展。 ESP系統(tǒng)由控制單元、轉(zhuǎn)向傳感器（監(jiān)測方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度）、車輪轉(zhuǎn)速傳感器（監(jiān)測各個(gè)車輪的速度轉(zhuǎn)動(dòng)）、橫擺角速度傳感器（監(jiān)測汽車?yán)@垂直軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)）、側(cè)向加速度傳感器（監(jiān)測汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心力）等組成。有ESP與只有ABS及ASR的汽車，他們的差別在于ABS及ASR只能對車輛的失控被動(dòng)地做出反映，而ESP則能夠主動(dòng)探測和分析車況，及時(shí)對制動(dòng)器、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器進(jìn)行干預(yù)，從而糾正錯(cuò)誤的駕駛。汽車電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)ESP與ABS和ASR系統(tǒng)的區(qū)別如表所示，從表中可以看出，汽車電子穩(wěn)定裝置需要更多的傳感器，并且對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求很高，其功能也是ABS/ASR無法比擬的。可以說ESP系統(tǒng)的出現(xiàn)，極大地改

3、善了汽車在過程中的安全性和操作性。也可以說ESP絕對是車輛主動(dòng)安全系統(tǒng)的終極。目前能生產(chǎn)ESP系統(tǒng)的主要有德國博士、日本電裝、美國天合、韓國萬都等少數(shù)幾家公司。其中博士占了較大份額。目前歐洲新車裝配率達(dá)到50%，中國只有5%，不過現(xiàn)在正在增加。ESP在豪華車上成為標(biāo)配，在中級上基本有，經(jīng)濟(jì)車上也開始出現(xiàn)了，例如奇瑞A3。同時(shí)ESP也向商用車、工程車和公共汽車普及。一、奔馳S350 ESP系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成11 電子控制單元ECU電子控制單元是ABS-TCS/ESP系統(tǒng)的呼叫中心，它與液壓調(diào)節(jié)器集成在一起組成一個(gè)總成。電子控制單元持續(xù)監(jiān)測并判斷的輸入型信號有：蓄電池電壓、車輪轉(zhuǎn)速、方向盤轉(zhuǎn)角、橫向偏

4、擺率以及點(diǎn)火開關(guān)接通、停車燈開關(guān)、串行數(shù)據(jù)通性電路等信號。根據(jù)所接受的輸入信號，電子控制單元向液壓調(diào)節(jié)器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、組合儀表和串行數(shù)據(jù)通信電路等發(fā)送輸出的控制信號。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通時(shí)，電子控制單元會(huì)進(jìn)行自檢，以監(jiān)測查明ABS-TCS/ESP系統(tǒng)的故障。此外，電子控制單元還在每個(gè)點(diǎn)火循環(huán)都執(zhí)行自檢初始化程序。當(dāng)車速達(dá)到約15km/h時(shí)，初始化程序啟動(dòng)，此時(shí)會(huì)感覺到程序在運(yùn)行，這屬于系統(tǒng)的正常操作。在執(zhí)行初始化程序時(shí)中，電子控制單元將向液壓調(diào)節(jié)器發(fā)送一個(gè)控制信號，循環(huán)操作各個(gè)電磁閥并運(yùn)行泵總機(jī)，以檢查各部件是否正常工作。如果泵或者任何電磁閥無法正常工作，電子控制單元會(huì)設(shè)置一個(gè)故障診斷碼。當(dāng)車速

5、超過15km/h時(shí)，電子控制單元會(huì)將輸入和輸出邏輯信號與電子控制單元中所存儲(chǔ)的正常工作參數(shù)進(jìn)行比較，以此來不斷監(jiān)測ABS-TCS/ESP系統(tǒng)。如果有任何輸入或者輸出信號超出正常工作參數(shù)范圍，則電子控制單元將設(shè)置故障診斷碼。12 液壓調(diào)節(jié)器總成液壓調(diào)節(jié)器是汽車穩(wěn)定性控制的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)與ABS/ASR液壓調(diào)節(jié)器相似，只是為了提高響應(yīng)速度，汽車ESP控制系統(tǒng)的液壓調(diào)節(jié)器比ABS/ASR液壓調(diào)節(jié)器多了預(yù)壓泵和壓力生成器。13 輪速度傳感器輪速傳感器是一種電磁式傳感器，是前輪輪轂總成的一部分，前輪輪轂總成是一個(gè)永久性的密封裝置。左前和右前輪轂裝有車速傳感器和一個(gè)48齒的磁脈沖環(huán)。14 ESP

6、開關(guān)電子穩(wěn)定程序開關(guān)位于地板控制臺(tái)上。該開關(guān)是一個(gè)瞬間接觸開關(guān)，按一下ESP開關(guān)，程序關(guān)閉。關(guān)閉時(shí)ABSTCS系統(tǒng)仍能工作。按下ESP開關(guān)超過60秒被視為短路，電腦會(huì)記錄故障診斷碼。15 方向盤轉(zhuǎn)角傳感器該傳感器位于方向盤下面。測量方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度。如圖所示，由于2只測量齒倫的齒數(shù)不同，故產(chǎn)生不同相位的連個(gè)轉(zhuǎn)角信號，即能產(chǎn)生一個(gè)正負(fù)760度方向盤轉(zhuǎn)角輸出信號，電子控制單元利用這個(gè)信息計(jì)算出駕駛員所要求的方向?？刂茊卧ㄟ^方向盤轉(zhuǎn)角傳感器與橫擺率傳感器信號的比較，確定車輛實(shí)際行駛軌跡與駕駛員要求是否一致，從而確定控制目標(biāo)。16 橫擺率傳感器橫擺率傳感器位于儀表板中央控制臺(tái)下部。橫向偏擺率傳感器總成

7、包括兩個(gè)部件，一個(gè)是橫向偏擺率傳感器，另一個(gè)是橫向加速度傳感器。橫向偏擺率傳感器根據(jù)車輛繞其縱軸的旋轉(zhuǎn)角度產(chǎn)生對應(yīng)的輸出信號；橫向加速度傳感器根據(jù)車輪側(cè)向滑移量產(chǎn)生對應(yīng)的輸出信號電壓。ESP控制單元利用這兩個(gè)信號，計(jì)算出車輛的行駛狀態(tài)，再結(jié)合其他數(shù)據(jù)確定控制目標(biāo)。17 電子穩(wěn)定程序工作過程171 克服轉(zhuǎn)向不足的操作轉(zhuǎn)向不足如圖所示，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器向電子控制單元發(fā)送一個(gè)駕駛員想要朝方向“A”轉(zhuǎn)向的信號，橫向偏擺率傳感器檢測到車輛開始打轉(zhuǎn)“B”，同時(shí)車輛前端開始像方向“C”滑移，說明車輛出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足，電子穩(wěn)定程序利用ABSTCS系統(tǒng)中已有的制動(dòng)系統(tǒng)控制功能，對左后輪進(jìn)行制動(dòng)干預(yù)，此刻，由于左后輪

8、被制動(dòng)，而車子的重心因慣性作用繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，于是車子就只有以左后輪為支點(diǎn)，繞著他旋轉(zhuǎn)，這樣一來，車子就朝方向“A”轉(zhuǎn)動(dòng)，即駕駛員想要的方向。轉(zhuǎn)向不足的缺陷就被克服。172 轉(zhuǎn)向過度的操作轉(zhuǎn)向過度如圖所示，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器向電子控制單元發(fā)送一個(gè)駕駛員想要朝方向“A”轉(zhuǎn)向的信號，橫向偏擺率傳感器檢測到車輛開始打轉(zhuǎn)“B”，同時(shí)車輛后端開始向方向“C”滑移。說明車輛轉(zhuǎn)向過度，電子穩(wěn)定程序理由ABSTCS系統(tǒng)的制動(dòng)控制功能，對右后輪進(jìn)行制動(dòng)干預(yù)，此刻由于右后輪被制動(dòng)，而車子的重心因慣性作用繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，于是車子就只有以右后輪為支點(diǎn)，繞著它旋轉(zhuǎn)，這樣一來，車子就朝方向“A”轉(zhuǎn)動(dòng)，即朝向駕駛員想要的方向轉(zhuǎn)向

9、。轉(zhuǎn)向過度的操作就被克服。二、奔馳轎車S350ESP的維修21 電子控制系統(tǒng)的維修211 自診斷電子控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，控制單元可記憶相應(yīng)否認(rèn)故障碼。用奔馳公司故障診斷儀STAR可以讀取、清除故障碼，還可以閱讀數(shù)據(jù)流并進(jìn)行液壓控制單元電磁閥測試、電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)液壓回路測試、系統(tǒng)排氣測試等。因STAR2000為菜單提示操作，這些功能按STAR2000屏幕的提示操作即可完成。在對ABS-TCS/ESP進(jìn)行檢修之前，因先排除常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)故障。212 制動(dòng)器排氣程序 在執(zhí)行ABS-TCS/ESP制動(dòng)器排氣之前，必須完成常規(guī)的制動(dòng)系統(tǒng)排氣程序。具體步驟是：1） 連接STAR2000，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并怠速運(yùn)

10、行；2） 執(zhí)行“STAR2000制動(dòng)器排氣程序”中所列的指示，注意：在執(zhí)行該程序期間，確保制動(dòng)總泵中的制動(dòng)液位不低于最低液位；3） 關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，并從數(shù)據(jù)鏈路連接器（DLC）斷開STAR2000；4） 加注規(guī)定的制動(dòng)液，至制動(dòng)總泵儲(chǔ)液罐最高液位；5） 執(zhí)行另一常規(guī)制動(dòng)器排氣操作；6） 關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，踩下制動(dòng)踏板35次，以耗盡制動(dòng)助力器的真空儲(chǔ)備壓力；7） 緩慢踩下制動(dòng)踏板，如果感覺制動(dòng)踏板軟綿。重復(fù)ABS-TCS/ESP制動(dòng)器排氣操作；8） 重復(fù)ABS-TCS/ESP排氣操作后，如果仍然感覺制動(dòng)踏板綿軟，檢查制動(dòng)系統(tǒng)是否存在否存在外部或內(nèi)部泄漏；9） 發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，并且不使用制動(dòng)器，然后接通點(diǎn)火

11、開關(guān)，如果駐車制動(dòng)器/制動(dòng)器故障只是燈保持啟亮，先診斷并排除故障；10） 路試車輛，執(zhí)行ABS-TCS/ESP自檢初始化程序，如果感覺制動(dòng)踏板綿軟，重復(fù)ABS-TCS/ESP制動(dòng)排氣操作，直到制動(dòng)踏板感覺堅(jiān)實(shí)。11） 檢查ABS-TCS/ESP系統(tǒng)的操作。22 方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的校準(zhǔn)電子控制單元檢測并判斷方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的輸出信號，當(dāng)車輛沿直線行駛了15min或以上時(shí)，電子控制單元會(huì)將該行駛方向設(shè)定為正前方，如果電子控制單元檢測到方向盤轉(zhuǎn)角傳感器向偏離正前方向，如果偏離度等于或小于15度，則設(shè)置DTC C0460“方向盤轉(zhuǎn)角傳感器故障”。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器可使用STAR2000重新校準(zhǔn)，具體操作

12、步驟是：1） 路試車輛并記錄車輛筆直向前行駛時(shí)的方向盤位置；2） 將STAR連接到車輛上，并執(zhí)行“STAR2000方向盤轉(zhuǎn)角傳感器校準(zhǔn)程序”中的指示；3） 檢查ABS-TCS/ESP系統(tǒng)的操作。23 電子控制單元和液壓總成的維修電子控制單元和液壓總成集成為一體，如圖所示，在保修期內(nèi)，不要拆解電子控制單元和液壓總成。24 車輪轉(zhuǎn)速傳感器的檢查奔馳轎車4個(gè)車輪轉(zhuǎn)速傳感器均為電磁式傳感器，傳感器氣隙不可調(diào)。檢查車輪轉(zhuǎn)速傳感器時(shí)，可用萬用表測量傳感器阻值，也可用示波器檢測傳感器的輸出波形。溫度在20攝氏度時(shí)，傳感器的電阻正常值為1.31.8千歐。25 ESP開關(guān)的檢查ESP開關(guān)的端子視圖及檢查方法見圖

13、?？墒褂萌f用表測量ESP開關(guān)端子間的電阻，以判斷其好壞。ESP開關(guān)處于常態(tài)位置時(shí)，端子34間應(yīng)導(dǎo)通；端子35間開路。按下ESP開關(guān)時(shí)，端子34開路；端子35導(dǎo)通。端子26之間是照明電阻。如果測量結(jié)果不在規(guī)格范圍內(nèi),則更換ESP開關(guān)。三、電子穩(wěn)定程序(ESP)典型故障案例分析 當(dāng)電子穩(wěn)定程序（ESP）發(fā)生故障時(shí)，汽車儀表盤上的ESP警告燈就會(huì)點(diǎn)亮。我們根據(jù)這一提示對汽車ESP的程序進(jìn)行檢測。我們可用奔馳轎車專用解碼器STAR DIAGNOSIS，首先對汽車進(jìn)行全車檢查，以防是車上的其他的電子設(shè)備的不能正常工作的情況下影響到ESP的工作狀況。排除這一可能后，讀取ESP系統(tǒng)故障碼，并進(jìn)行消碼，因?yàn)樵?/p>

14、ESP的工作中，有可能存在以前發(fā)生過的故障會(huì)通過類似于記憶的方式保存于汽車電腦中這一情況。在我們做完上面的前期工作后，ESP的警告燈仍然亮著，那說明問題出在ESP這一程序的內(nèi)部裝置中。接下來我們要做的就是根據(jù)STAR DIAGNOSIS的指引一步一步的讀取故障碼，分析可能單獨(dú)或者并立存在故障的情況，來達(dá)到解除實(shí)體故障的目的。3.1 典型故障案例一 這是一部老款的奔馳S350轎車，行駛里程為59000km。故障現(xiàn)象是ESP指示燈常亮。該車的ESP配置與現(xiàn)有的奔馳E級轎車裝備的ESP是一樣的。啟動(dòng)汽車，接通電腦，讀取故障代碼。查明是左前輪速傳感器短路的故障代碼。 在表明了具體故障位置后，接下來，就

15、需要我們?nèi)斯づ懦收狭恕］喫賯鞲衅鞑荒苷９ぷ鞯脑蛴腥? 傳感器接頭損壞或沒接好2 傳感器線路被腐蝕或短路3 傳感器本身存在硬件老化或損壞問題使用萬用表檢查左前輪速傳感器電阻值為0.7歐姆（傳感器的電阻正常值為1.31.8千歐/20），檢視左前輪速傳感器連接線束，發(fā)現(xiàn)線束已多處老化破損，內(nèi)部導(dǎo)線已互相短接在一起。由于該車使用年限較長，左前輪速傳感器的連接導(dǎo)線絕緣層嚴(yán)重老化開裂，已無修復(fù)價(jià)值，更換新的左前輪速傳感器，故障排除。 3.2 典型故障案例二一輛2000年款奔馳ML500越野車，行駛里程萬km。 行駛中儀表板上的ESP（電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)）、ETC（循跡控制系統(tǒng)）以及ABS（制動(dòng)防抱死

16、系統(tǒng)）個(gè)儀表燈全部點(diǎn)亮。該車已經(jīng)別的修理廠進(jìn)行過檢查，維修人員檢查后認(rèn)為是ESP系統(tǒng)的問題，需要更換ESP泵、橫向加速度傳感器以及偏移率傳感器。車主認(rèn)為維修價(jià)格過高，于是到筆者所在的修理廠檢查。筆者接車后，首先用故障診斷儀STAR進(jìn)行檢查，查詢ESP系統(tǒng)后得到個(gè)故障碼C1402，含義為“高壓回流泵故障”。根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)，出現(xiàn)這個(gè)故障碼的可能部位有ESP泵、ESP控制單元以及相關(guān)電路。經(jīng)車主要求，維修人員使用另一輛車上的ESP泵進(jìn)行了替換試驗(yàn)，清除故障碼后進(jìn)行路試，只行駛了很短的距離儀表板上的ETS燈就點(diǎn)亮了，調(diào)取故障碼還是C1402，這說明不是ESP泵的問題。奔馳ML500的ESP控制單元位于發(fā)

17、動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的熔絲盒內(nèi)，緊靠著發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，為了排除故障，我們又將兩車的ESP控制單元進(jìn)行了對調(diào)。由于更換了ESP控制單元，所以先用故障診斷儀對控制單元進(jìn)行了編碼，并激活了駕駛測試，進(jìn)行路試時(shí)發(fā)現(xiàn)ETS燈仍然會(huì)在起步時(shí)亮起，而ABS燈卻在起動(dòng)后常亮了！調(diào)取故障碼，除了故障碼C1402之外又增加了個(gè)故障碼C1200，含義為“駕駛測試被激活”，原來是進(jìn)行完駕駛測試激活后沒有退出。故障碼C1200用故障診斷儀無法清除，于是筆者繼續(xù)進(jìn)行試車。正在一籌莫展時(shí)，儀表板上的ESP、ETS以及ABS燈全都熄滅了，這是怎么回事呢？是故障排除了嗎？將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后再打開點(diǎn)火開關(guān)，筆者發(fā)現(xiàn)儀表板上的故障燈全都不亮了，關(guān)

18、掉點(diǎn)火開關(guān)，等待幾分鐘后再打開點(diǎn)火開關(guān)，故障燈又全部點(diǎn)亮了。再仔細(xì)觀察各個(gè)儀表的顯示，里程表不顯示公里數(shù)，燃油表指針轉(zhuǎn)了300多度，轉(zhuǎn)速表指針也不正常！這使筆者很驚訝，難道是更換ESP控制單元后燒毀了儀表，還是使儀表程序發(fā)生了紊亂？但是這兩者之間顯然沒有必然的聯(lián)系。為了使儀表指示恢復(fù)正常，維修人員進(jìn)行了多次通、斷電試驗(yàn)，但是沒有效果。這時(shí)車主突然反映這輛車的儀表曾經(jīng)調(diào)校過，而且在第次調(diào)表時(shí)沒有調(diào)好，安裝后燃油表指示就不正常，后來又重新調(diào)校了一次，燃油表指示才恢復(fù)正常。聽到這種情況，筆者決定重新進(jìn)行儀表調(diào)校。找到儀表備份數(shù)據(jù)，使用編程器重新寫入一遍程序后，各個(gè)儀表的指示都恢復(fù)正常。經(jīng)過上面的檢修

19、過程，基本上可以排除ESP泵和ESP控制單元的問題。筆者找到ESP系統(tǒng)電路圖，發(fā)現(xiàn)ESP泵/中的高壓回流泵M1上只有根連接線，根線在左前照燈附近搭鐵（），另根是由K25繼電器控制。K25繼電器有個(gè)腳（號腳空），號腳和號腳分別連接到ESP控制單元N47的10號腳和12號腳。而號腳則分條線，條線連接到ESP控制單元N47的11號腳，另?xiàng)l線連接到M高壓回流泵，號腳則連接常正電源線。筆者仔細(xì)檢查了ESP泵和ESP控制單元上的線束插頭，并測量了相關(guān)線路，但沒有發(fā)現(xiàn)問題。因?yàn)槔^電器K25在ESP控制單元和M高壓回流泵的線路之間起著重要的連接作用，于是將K25繼電器進(jìn)行了替換，在進(jìn)行路試的過程中，ETS燈和ESP燈不再點(diǎn)亮，故障碼C1402也沒有再出現(xiàn)，看來故障點(diǎn)確實(shí)在于繼電器K25。接下來需要解決被故障診斷儀STAR激活的駕駛測試引起的ABS燈常亮的問題。按照故障診斷儀STAR上的提示，在拔掉診斷插頭后進(jìn)行一段距離的行駛就會(huì)關(guān)閉被激活的駕駛測試，但是我們行駛了很長的距