汽车制动系统工作原理详解

【摘要】：当我们踩下制动踏板时，汽车会减速直到停车。但这

个工作是怎么样完成的？你腿部的力量是怎么样传递到车轮

的？这个力量是怎么样被扩大以至能让一台笨重的汽车停下

来？

首先我们把制动系统分成6部分，从踏板到车轮依次解释每部

分的工作原理，在了解汽车制动原理之前我们先了解一些基本

理论，附加部分包括制动系统的基本操作方式。

基本的制动原理

当你踩下制动踏板时，机构会通过液压把你脚上的力量传递给

车轮。但实际上要想让车停下来必须要一个很大的力量，这要

比人腿的力量大很多。所以制动系统必须能够放大腿部的力量，

要做到这一点有两个办法：

1、杠杆作用 2、利用帕斯卡定律，用液力放大

制动系统把力量传递给车轮，给车轮一个摩擦力，然后车轮也

相应的给地面一个摩擦力。在我们讨论制动系统构成原理之前，

让我们了解三个原理：

杠杆作用、液压作用、摩擦力作用

杠杆作用

制动踏板能够利用杠杆作用放大人腿部的力量，然后把这个力

量传递给液压系统。

液压系统

其实任何液压系统背后的基本原理都很简单：作用在一点的力

被不能压缩的液体传递到另一点，这种液体通常是油。绝大多

数制动系统也在此中放大制动力量。

如图：两个活塞(红色)装在充满油(蓝色)的玻璃圆桶中，之间由

一个充满油的导管连接，如果你施一个向下的力给其中一个活

塞(图中左边的活塞)那么这个力可以通过管道内的液压油传送到第二个活塞。由于油不能被压缩，所以这种方式传递力矩的

效率非常高，几乎100%的力传递给了第二个活塞。液压传力系

统最大的好处就是可以以任何长度，或者曲折成各种形状绕过

其他部件来连接两个圆桶型的液压缸。还有一个好处就是液压

管可以分支，这样一个主缸可以被分成多个副缸.

使用液压系统的另外一个好处就是能使力量成倍的增加。在液

压系统中你需要做的只是改变一个活塞和液压缸的尺寸.

上图表示的就是力的加倍放大，力放大的倍数要以活塞的直径

来定。左边的活塞直径为2寸(注：相当于5.08cm)，右边的活

塞直径为6寸(相当于15.24cm)。因为圆的面积等于Pi * r2,所以

左边的活塞面积为3.14平方厘米，右边的活塞面积为28.26平

方厘米。右边的活塞面积比左边的大9倍。这就意味着给左边

的活塞施加任何一个力，右边的活塞就会产生一个比左边大9

倍的力。因此当你给左边的活塞施加一个100磅的向下的力时，

右边的活塞就会产生一个900磅的向上的力。唯一的不足就是

当左边的活塞向下运动9寸时，右边的活塞只能向上运动1寸。

摩擦力

摩擦力是一个物体在另一个物体上滑动的相互阻力，参照下图。

两个物体的接触面都是用相同材料做成的但其中一个较另一个

重，所以不难看出哪一边较难推动。

要了解其中的原因，我们可以分析下面的例子：

即使用肉眼看起来接触面很平滑，但在显微镜下他们确是相当

粗糙的。当你把物体平放在桌面上时，物体和桌面之间的小锯

齿会结合在一起，而他们其中有一些合适的锯齿会相互咬合，

如果给他的压力越大，那么咬合的锯齿就越多，其阻力也越大，

所以重的物体就更难推动。 转自： http://www.66zhuanqian.com 赚钱网 zqw2swk 不同的材料表面，有不同的锯齿结构;举例来说：橡皮与橡皮之间就比钢与钢之间更难滑动。材料的类型决定了摩擦系数。所

以摩擦力与物体接触面上的正压力成正比。例如：如果摩擦系

数为0.1，一个物体重100磅，另一个物体重400磅，那么如果

要推动他们就必须给100磅的物体施加一个10磅的力，给400

磅的物体施加一个40磅的力才能克服摩擦力前进。物体越重则

需要克服更大的摩擦力。这个原理就跟制动抓紧装臵相似，如

果给制动碟的压力越大那么车辆获得的制动力就越大。

当踩下制动踏板时，在踏板处通过杠杆原理把制动力放大了3

倍，再通过液压机构驱动活塞把制动力又放大了3被。放大以

后的制动力推动活塞移动，活塞推动蹄片带动刹车卡钳紧紧的

夹住制动碟，由蹄片与制动碟产生的强大摩擦力，让车减速。

这就是简单的制动模型。通过它我们就可以理解制动系统的基

本原理了。

接车后连接丰田专用诊断仪DST-II，启动发动机，打开空

调开关，发动机系统数据流显示空调开关信号及电磁离合器继

电器信号一直处于OFF状态。打开前机舱盖，发现压缩机不工

作，但是空调控制面板A/C指示灯并没有闪烁。该车空调诊断

系统没有设计与诊断连接器(DLC)通讯，只能通过控制面板自

诊断功能所提供的故障代码进行判断。

如图1所示，同时按下空调控制面板的AUTO开关和进气

控制开关，将点火开关拧至ON，控制面板内的所有的运行显

示器和温度设臵功能显示都应点亮，在1秒内亮灭4次后，进

行记录故障输出，故障码为:11-车内温度传感器电路故障;13-蒸

发器温度传感器电路故障;21-日光传感器(乘客侧)电路故障;24-

日光传感器(驾驶员侧)电路故障;32-进气口(风挡位臵)传感器电

路故障;33-模式(风挡位臵)传感器电路故障;43-模式控制伺服电

机电路故障。清除故障码，所有故障代码都不能清除。出风口只能吹前风挡玻璃位臵和脚部位臵，面部位臵一直不能出风。

客户反映，该车已在多家维修站进行过维修，但前后历时

两个多月时间始终未能确定故障原因。其他维修人员都怀疑是

A/C控制面板总成故障，但是很难找到同一型号的A/C控制面

板总成供他们互换，所以不敢拿出肯定的结论。

根据出现多个故障码且不能清除，初步判断主要原因可能

有3种：①传感器的共用电源或接地电路故障;②传感器或其电

路故障;③A/C控制面板总成(与放大器做成一体)内部集成电路

故障。

首先，对A/C控制面板总成的主要工作电源及搭铁端子进

行检测，各端子检测结果都在正常范围。

室内温度在30℃时，室内温度传感器端子电压为1.8V，蒸

发器温度传感器端子电压1.2V，都在正常范围内。为什么电压

正常还报故障码呢?由于很难找到与本车型号一致的A/C控制

面板总成，把本车型号为-的A/C控制面板总成，安装在同一

车型A/C控制面板总成型号为-的车辆上，故障码全部可以清

除，各伺服电机工作正常，只是压缩机不能工作。通过两种不

同型号的A/C控制面板总成电路图可以看出，两者唯一的区别

就是压缩机控制条件不同。虽然压缩机不能工作，但其它功能

可以恢复正常，故障代码可以清除，至少不能确定故障车辆的

A/C控制面板总成就已经损坏。

将故障车辆仪表台拆下，对空调系统线束进行检查。根据

电路图2，检测到传感器及伺服电机共用接地端子SG(C17)端子

时，发现在关闭点火开关的情况下，SG端子与车身接地导通，

电阻只为0.8Ω;打开点火开关，SG(C17)端子与车身接地

导通，电阻却为40Ω。那为什么电阻会有如此大变化呢?

从A/C控制面板总成电路板上可以测得SG(C17)端子与GND(A23-6)车身接地端子直接连接在一起，是电脑内部搭铁

点。直接给SG端子跨接搭铁线，打开点火开关电阻变为

6Ω，说明是A/C面板控制器与其连接插头虚接不实。

对该端子进行处理，打开空调开关，伺服电机工作正常，压缩

机也能正常运转。

故障端子处理后，重新安装仪表台，再次打开空调开关，

压缩机又不运转了，故障为何又重现了呢?不安装仪表台时，压

缩机工作正常，安装仪表台后，压缩机就不工作。拆装仪表台

哪里有和空调系统有联系的呢?经分析，只有日光传感器在拆下

仪表台后是没有与A/C控制面板总成连接的，再次拔下日光传

感器连接线，“啪”的一声，压缩机电磁离合器吸合了。用万用

表检测日光传感器端子侧5号端子有12.5V电压(如图3)，4号

端子接地，1号端子1.11V电压，都在正常范围内;测得2号端

子有10.55V电压，正常在0.8～3.1V之间，拔下日光传感器连

接器插头，用万用表检测日光传感器2号端子与5号端子发现

已经短路。由于2号端子电压过高，A/C控制面板总成不能处

理该信号，而使其处于保护状态。更换日光传感器，经多次试

车，故障没有出现。

维修小结

该故障因SG(C17)端子连接不良，造成电阻过大的现象，

应是其他维修人员检测线路时，往该端子内插入类似于大头针

的工具造成的。建议在维修过程中，当遇到多个故障代码同时

出现，首先要考虑其电源、接地及线路的共用部分。

在车间内维修时，光照强度较弱，日光传感器报故障代码

是一种正常现象，在维修过程中，一般都会忽略它。但恰好故

障的根本原因，就是日光传感器短路的问题。假设日光传感器

出现断路状况，它并不会影响压缩机的正常运转，只报出相应的故障代码，所以我们在维修中一定要按部就班一步一步检查，

不要忽略任何可疑细节。

该车因存在多处故障点，历经了多家修理厂都未能查出故

障原因，结果还人为造成了多处故障，如SG(C17)端子连接不

良，电阻过大的现象。这说明很多维修技术人员在进行维修作

业时，存在粗心大意、不懂乱修的问题。而本文作者在对这起

复杂的故障案例排除过程中，始终保持了清醒的头脑，从开始

对空调ECU元件性能的判断，到最终实际故障点的确认，整体

的思路非常清晰。尤其值得表扬的是作者对整个故障排除流程

的把控，在遇到问题时，进行缜密分析，没有出现随意更换零

件的问题。

作者对故障码的处理方法非常到位，在了解了车辆的维修

历史、读取了相应的故障码后，根据多故障码同时出现的现象，

确定了故障的范围，为后面的维修打下了良好的基础。接着进

行的有针对性的检测，发现空调ECU的基础电压、传感器信号

在正常范围。显然，作者在进行这项检查时，并没有深入到位，

像SG(C17)端子连接不良，电阻过大的问题，并没有及时的检

查出来，而是采用了更换零件验证的方式，间接验证了空调控

制面板没有问题。接下来的检查，才发现了SG(C17)端子连接

不良的问题。处理故障点后空调能够正常工作，作者本以为找

到了故障点，但接下来的仪表板安装却将故障带回了原点。我

相信，作者开始脑子里充满的肯定是认为控制面板有偶发性故

障，但后来的理性分析，使作者考虑到了拆装仪表台前后的区

别就是“阳光传感器”!

阳光传感器这个不起眼的“小家伙”的作用，就是给空调

ECU提供外界阳光强度的信号，使空调ECU更精确地控制制

冷系统的工作强度，从而提高空调的舒适度。阳光传感器安装