制动开关(又称为停车开关、制动踏板状态开关)是汽车上一个不太起眼的零件,容易被维修人员忽视。在传统汽车上,制动开关的作用只是接通制动灯,警示后车“本车已经制动”,以避免发生追尾事故。但是在电控汽车上,制动开关信号具有异乎寻常的作用,若制动开关信号失常,会引发各式各样的故障,即“一因多果”的故障现象。 1.制动开关的基本结构： 制动开关安装在制动踏板附近,有的制动开关与制动踏板组件集成为一体,固定在制动踏板的支架上。事实上,现代汽车装备的制动开关在结构、性能以及技术含量上存在较大差异,并且呈现不断改进的趋势。
对于采用BOSCH(博世)型制动系统的大众/奥迪车系,其制动开关组件是双触点式,由制动灯开关F(称为主触点)和制动踏板开关F47(称为副触点)组成。当未踩下制动踏板时，F断开,F47闭合。若踩下制动踏板,这两个开关同时动作,其中F闭合,F47断开,这两个开关信号互为校验。制动开关信息传输到动力系统总线,供其他电控单元共享(见图3-15)。
上汽荣威750轿车采用霍尔效应式制动开关,该车型的制动开关信号一方面传送给制动灯开关模块及动态稳定控制系统,另一方面传送给巡航控制系统、自动变速器ECU以及自动变速器换档锁止ECU。这种制动开关包括1个安装在滑阀内的内置传感器。为了确保内置传感器安装到位,内置传感器以键连接的方式安装在滑阀内,该滑阀也以键连接的方式安装在制动踏板的安装支架上。当解除制动时,制动踏板的柄脚靠在内置传感器的末端;当制动踏板被踩下时,柄脚离开内置传感器,从而引起内置传感器输出信号电压的变化,即内置传感器的信号电压与制动踏板的位置相互对应。
2006款别克君越2.4轿车的制动灯控制电路与以往的别克轿车有所不同,将原来的制动灯开关变为制动踏板位置传感器,制动信号首先传递给车身控制模块(BCM),BCM收到制动信号后,由其J2-30端子输出12V电压,一路点亮高位制动灯(为LED),另一路控制制动灯继电器,由该继电器点亮后部的两个制动灯。
上海通用别克陆尊商务车采用新型BCM模块信号控制制动灯系统,不再使用传统的制动开关,而是输出变化的电压信号控制制动灯的点亮。
2.制动开关信号的控制原理：
对于汽车来说,制动是一种既寻常又特殊的工况。之所以说它是一种寻常工况,是因为汽车在每天的行驶中不知道要经历多少次制动;之所以说它是一种特殊工况,是因为在电控汽车上,为了改善汽车的操纵性能,提高控制精度,制动开关信号还被输入ECU等多个控制模块,一旦驾驶员踩下制动踏板,制动开关接通,即向ECU的“STP”端子输送一个信号,通知ECU“正在制动”,此时会引起以下动作:发动机会减少燃油供应,暂时减小功率输出;变速器暂时终止动力传递,变速杆锁止电磁阀解除锁止;悬架系统启用防汽车制动
“点头”功能;电子巡航控制暂时终止等。
以上海大众POLO轿车采用的001型自动变速器为例,其控制单元J217根据制动开关F的信号判断汽车是否制动,并进行如下控制:
1)发动机起动后,通过变速杆锁止电磁阀将变速杆锁止。当汽车停止并且踩下制动踏板时,使变速杆锁止电磁阀N110的电路接通,解除变速杆的锁止,变速杆可以从P位移出,挂入其他档位。也就是说,只有踩下制动踏板,ECU收到制动信号后,变速杆才能脱离P位或N位挂人其他档位。如果踩下制动踏板后制动开关F的触点不能闭合,则变速杆锁止机构不能释放,变速杆无法进入其他档位,汽车不能起步。
2)当汽车行驶、自动变速器变矩器锁止离合器结合时,如果踩下了制动踏板,在车速降至60km/h以下时,自动变速器ECU将释放锁止离合器。也就是说,当汽车实施制动时,自动变速器ECU切断通向变矩器锁止电磁阀的电路,强制解除变矩器锁止。这种功能可以防止当后轮制动并被抱死时,造成发动机突然熄火。
通过上面的叙述可以看出,制动开关信号与发动机转速、负荷、车速、冷却液温度等信号一样,是被多个电子控制系统所采集的基本信号,其深远影响不可小视。
3.制动开关损坏的几种形态：
1)制动信号中断(如制动开关插接器松脱)。在这种情况下, A/T ECU无法识别制动开关的准确位置,所以无论实际情况如何,一律认为制动踏板被踩下,于是会出现车辆行驶无力、踩下加速踏板后有很大冲击感等现象。
2)踩住或稍微放松制动踏板,发岀已经松开制动的错误信号。在这种情况下,若汽车在正常行驶中,没有明显感觉。但是当变速器的滑阀箱出现故障时,会加剧故障的表现程度。这是因为, A/T ECU接收到制动释放的信号,开始输出转矩,而实际上制动开关处于被踩住的状态,相当于增大了负荷,因此在汽车未移动的情况下也可能出现“耸车”现象。
3)因调整不当或机件损坏,在完全放松制动踏
板后,制动开关持续接合。在这种情况下,会出现以下现象:
①对于装备电子节气门的发动机,出于安全考虑,如果加速踏板被踩下,发动机ECU将忽略加速踏板的位置信号,发动机的转速将降至怠速。此时需要完全松开加速踏板,然后再次加速,汽车才会正常行驶。
②对于自动变速器,由于制动开关信号持续存在, A/T ECU将进入下坡模式,开始实施发动机制动。随着切换手动变速档位,发动机的转速会出现相应变化,发动机的制动效果也不同。一旦挂入空档,发动机的转速将降至怠速上限(约1200r/min)。
4.制动开关信号失常对电控汽车的影响：
(1)对发动机性能的影响：
1)导致汽车制动时发动机熄火。如果制动开关信号失常,由于自动变速器ECU接收不到制动信号,未能及时解除变矩器锁止离合器的锁止,将导致汽车制动时发动机突然熄火。
2)造成发动机无法熄火。一辆上海大众帕萨特B5 1.8L轿车,采用ANQ发动机,累计行驶12万km,出现点火开关关闭后发动机不能熄火的故障。检查仪表和转向灯,都能正常工作。连接故障诊断仪V.A.G1552检查,没有读到故障码。拔下点火开关导线侧插接器,发动机还是不能熄火。经过反复检测,发现是制动开关内部短路引起的故障。该车的制动开关导线侧插接器为方形,其中端子1和端子2控制制动灯的电源(端子1连接30号常电源
线),端子3连接15号电源线,端子4是连接发动机ECU的信号线。拆下制动开关测量,发现端子1与端子3之间短路,导致关闭点火开关后无法断开电源。更换制动开关后,故障被排除。
3)引起加速性能不良。对于采用电子节气门(EPC)的电喷发动机,为了优化对发动机加速性能的控制,将制动开关状态信号以及档位信号、空调开关信号等送至发动机ECU，共同参与电子节气门的控制。一辆帕萨特B5 2.0L轿车,行驶里程7万km,在正常行驶中仪表板上的EPC灯偶尔点亮,制动时汽车出现“后坐”现象。清洗节气门,修复破裂的废气再循环管(位于节气门之后),故障未能排除。但是只要连续踩几脚制动踏板,EPC指示灯就会熄灭。检查制动开关,发现已经损坏,存在非正常接通现象。这是由于该车装备了电子节气门,一旦制动开关接通,发动机ECU将命令减少喷油量,以暂时减少发动机的功率输出。因此,在制动开关非正常接通的情况下,发动机的加速性能会明显变坏,所以EPC灯点亮。
(2)对自动变速器的影响：制动开关是自动变速器电控系统的一个组成部分。对于装备电子节气门(EPC)的自动档汽车,为了使发动机控制和自动变速器控制协调一致,变速器ECU采集节气门开度、车速以及制动开关等多个信号,采用模糊逻辑方法计算升档时刻和降档时刻,然后输出指令,驱动电磁阀等执行器动作。若制动开关信号失常(包括该开关的插头松脱),有可能引起变速杆锁死在P位,造成汽车不能移动,而且ECU中没有相应的故障记录。
(3)对巡航控制系统的影响：制动开关是巡航控制系统(CCS)的信号输入装置之一，制动开关与巡航执行器(节气门控制电动机)驱动模块的电路相连接。巡航控制系统的一项基本功能是,踩下制动踏板即可取消巡航控制。如果制动开关信号失常,有可能使巡航系统的功能无法正常执行。
一辆2002款上海通用别克GL8轿车,出现在满足定速行驶条件
的情况下巡航控制不起作用的现象。连接TECH2故障诊断仪,读不到故障码。将汽车升举,起动发动机,挂前进位,使车速稳定在90km/h左右,然后对照电路图进行检测,未发现异常。更换巡航控制模块、巡航开关和动力系统控制模块,都无效。分析数据流,发现制动踏板参数一直显示为“应用”。在正常情况下,在踩下制动踏板和放松制动踏板的过程中,制动踏板参数应该在“应用”与“释放”之间切换才对。更换常闭式制动开关,故障被排除。别克GL8轿车制动踏板上有两个制动开关,其中一个是动合开关,它的信号提供给制动灯、ABS系统和巡航控制模块;另外一个是动断开关,它的信号提供给动力系统控制模块。由于动合开关损坏,两个触点不能接触,处于断开状态,导致动力系统控制模块得到的信号是0V,所以动力系统控制模块认为汽车一直在制动,因此不允许汽车进入巡航状态。
由此可见,巡航控制系统的正常工作有赖于制动开关及其控制线路良好。若制动开关损坏或者制动开关电路失常(包括制动指示灯灯泡烧坏),则在踩下制动踏板时无法关闭巡航系统,在正常状态下也可能无法进入巡航控制。
(4)对车辆动态控制(VDC)的影响：斯巴鲁森林人等轿车装备了VDC系统,该系统是制动防抱死系统(ABS)功能的重要补充,而制动开关信号是ABS的输入信号之一。VDC系统通过转向角传感器和制动开关信号检测驾驶员的转向和制动操作,并且通过横向加速度传感器G、车辆速度传感器等确定汽车的驾驶和行驶状态,是转向不足还是转向过度。当汽车
急转弯或者在较滑路面上制动时,VDC通过改变发动机的输出转矩或者对车轮实施独立制动,以保持汽车行驶的稳定性。如果制动开关信号失常,则车辆的动态控制功能大打折扣。
5)对电子稳定程序控制(ESP)的影响：一辆帕萨特轿车,采用2.8L发动机和01V自动变速器,出现ABS和ESP故障报警灯间歇点亮的现象。连接V.A.S 5051B进行故障查询得到“制动压力传感器故障”信息(偶发性故障)。接通点火开关后,ABS系统自检正常,更换ABS总泵上的制动压力传感器,故障依旧。试踩制动踏板,发现在踩下制动踏板2/5行程后,仪表板上的制动指示灯才亮起,换档锁止电磁阀才有动作。而在正常情况下,制动开关信号是一触即发的。该车需要踩下制动踏板2/5行程才出现制动信号,怀疑制动开关存在故障。更换新的制动开关,故障彻底排除。分析原因,该车由于制动开关失常,在车辆起步时,缓抬制动踏板至3/5行程后,制动开关就不再给ABS控制单元信号了,可是制动管路中还有制动压力,ABS总泵上的制动压力传感器还向ABS控制单元提供制动压力信号,这样ABS控制单元接收了相互矛盾的信号,便认为制动压力传感器有故障,所以点亮了ABS和ESP故障报警灯。
(6)对电子主动悬架系统(ECAS)的影响：在电控主动悬架系统中,制动开关向悬架ECU提供制动信号,悬架ECU根据制动开关所提供的阶跃信号,并参考车速等信号对悬架的刚度自动进行调节,以抑制制动时车身“点头”,提高汽车行驶的舒适性。
5.制动开关及其电路的检修技巧：
1)在检测制动开关信号时,本着“先简后繁、先外后内”的原则,先检查制动灯及其线路,以缩短排查故障的时间。
2)读取数据流。例如连接大众车系故障诊断仪V.A.G1552,读取ESP(车辆稳定程序)的数据流,可以判断ESP的工作状态以及制动开关的参数。读取数据流的方法是:进入地址码“03”,
址码“03”,选择功能“08”,输人通道号“003”,踩下后再松开制动踏板,反复数次,在第1显示区至第4显示区会显示F47(制动踏板开关)、F(制动灯开关)、E256(车辆稳定程序控制开关)和驻车制动开关的实际状态。如果这些开关中有一个被按下,则V.A.G1552会显示“ Applied”(踩下);如果它们都没有被按下,则V.A.G1552显示“ Released”(松开),以此来判断制动开关是否正常。
3)制动开关的安装一定要到位,否则其可能不起作用。一辆上海大众POL0 1.4L自动档轿车,怠速时发动机“突突”异响,加速困难,仪表板上的电子节气门(EPC)指示灯常亮,制动灯也一直点亮,不受开关控制。连接V.A.G1552查询故障码,显示节气门信号异常及制动开关损坏。清洗节气门后,消除故障码,加速正常了,怠速也基本稳定。更换新的制动开关,两个指示灯仍然点亮。查阅该车电路图,发现制动开关是4根线2路控制,连接线路并无异常。再次检查制动开关,发现其没有安装到位。仔细分析故障原因,由于制动开关没有安装到位,性能失常,导致制动灯常亮,这样一直有制动信号传送到发动机ECU。
此时若驾驶员踩下加速踏板,即产生了一个加速信号,这样发动机ECU就得到了两个互相矛盾的信号(既制动又加速),于是发动机ECU启用应急保护程序,使电子节气门(EPC)指示灯点亮。将制动开关重新安装调整后,制动灯和EPC灯熄灭了,故障现象完全消除。因此,在安装这种制动开关时,必须将制动开关完全插入制动踏板的支架孔内,并将触头旋转到凹坑中,这样制动开关才能正常发挥作用(见图3-16)。
对于备件组织号为10918之前的雪铁龙凯旋轿车,在正常行驶中踩下制动踏板,会出现
仪表板上“ESP”(电子稳定程序)指示灯偶尔点亮的现象,此时多功能显示屏出现“制动系统故障”的提示。查询故障信息,系统中存储有故障码“P0571”,其含义是2个制动开关信号不一致。
此时应该重新安装和调整制动开关,其方法和步骤是:①让发动机熄火,反复踩下制动踏板3~4次,以确保不再有真空助力;②拆下制动开关,拉出该开关上的推杆到第10齿,然后将红钮拨到适当位置;③将推杆稍微用力插到制动开关的安装孔内,让推杆自动缩进,到位后,再沿顺时针方向旋转90°,最后安装线束插头;④检查制动开关的功能是否正常。注意:在安装该制动开关的过程中,不要用手按压制动踏板。
4)对于变速杆无法从P位移出的故障,应当首先检查制动开关。若制动开关线路短路、断路或者接线端子脱开,变速杆都不能从P位移出。
5)通过观察巡航控制指示灯的闪烁情况,可以判断制动开关信号是否正常。踩下制动踏板,然后观察仪表板,若巡航指示灯闪烁6次后熄灭,说明包括制动开关电路在内的、与巡航ECU相连接的电路基本正常。
6)行驶中实施制动时,有时会出现轿车车身高度多次被调节的现象,其常见原因是ECU接收的制动信号有问题,应该检查制动开关信号线路是否失常。
7)注意连带影响。一辆奇瑞QQ轿车,两边小灯都不亮,更换新小灯总成,无效。查阅该车的电路图,发现小灯电源线与制动灯电源线为同一电源线。检查制动灯,不亮。进一步检査,发现制动灯熔丝烧坏,因而造成两边的小灯也不亮。
8)制动开关损坏后,应当及时更换,否则可能造成制动灯长时间不熄灭,导致放置一夜的蓄电池电量消耗殆尽。
