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汽车典型ABS的结构原理与故障分析.doc

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汽车 典型 ABS 结构 原理 故障 分析
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1 汽车典型 ABS 的研究 Representative ABS of automobile research ( 申请 学位) 专业:汽 车制造 预 装调技术 学生:李鹏 指导教师 : 副教授 长春汽车 工业高 等 专科学校 二○一○ 年 月 2 独创性声明 本 人 声 明 所 呈 交 的 论 文 是 本 人 在 导 师 指 导 下 进 行 的 研 究 工 作 和 取 得 的 研 究 成 果,除了文中特别加以 标注和致谢之处外,论 文中不包含其他人已经 发表或撰写过 的研究 成果 ,也 不包 含 为获得 长 春 汽 车 工业 高 等专 科学 校 或 其他教 育机 构的 学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的 同志对本研 究 所 做 的 任 何 贡 献 均 已 在 论文中作了明确的说明并表示了谢意。 论文作者签名: 李鹏 签字日期: 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本论文作者完全了解 长 春 汽 车 工 业 高 等 专 科 学 校 有 关 保 留、 使 用 论 文 的规定。特授权 长 春 汽 车 工 业 高 等 专 科 学 校 可 以 将 论 文 的 全部 或 部 分 内 容 编 入有关数据库进行检索 ,并采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、 汇编以供查阅 和借阅。 (保密的论文在解密后适用本授权说明) 论文作者签名: 李鹏 导师签名: 签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日 3 中文摘要 摘要: 在当代, 安装 ABS 的车辆已经相当普遍, 经济型车也安装有 ABS 并且随 着对汽车安全性能的要求越来越高, 一些更为先进的、 保护范围更加广泛的安全 装置相继问世了。 随着汽车技术的不断改进, ABS 已逐渐成为汽车的 标准配件, 虽然 ABS 能大大提高 汽车的制动性能, 但是不同类型的 ABS 在制 动中发挥的作 用却不尽相同,驾驶员如果缺乏对各类 ABS 性能特点的了解,则可能在车辆紧 急制动时得不到预想的 制动效果,甚至会发生意外情况。了解 ABS 这些技术对 汽车制动系统的维修和故障诊断工作都是十分重要的。本文主要介绍汽车 ABS 技术发展,ABS 基本结 构和工作原理,ABS 系 统的检修, 并对典型 ABS 系统的 车辆也作了简要介绍。 关键词:ABS 结构 组成;ABS 工作原理; 故障检测 ABSTRACT Install abs in the vehicle has been fairly general, there are also install abs car as to the safety requirements are higher, some more sophisticated, more extensive scope of protection of safety equipment were made. as a technological upgrading, abs is becoming a standard of the car, although abs can vastly improve the brake performances, but different types of abs in the role of the brake, but not identical If the lack of abs for the performance of understanding, may in the emergency brake is not anticipated the results are even'll be an accident. that abs these technologies is the brake system maintenance and failure diagnosis work is very important. this paper mainly introduces the abs technological development, abs basic structure and working mechanism, abs system. the typical abs system of cars made a brief introduction. 4 Keywords : abs construction works of abs ; ; failure to detect 目 录 第 一章 : 绪论 1.1 :选题背 景及研 究意义 第 二章 : 汽车 ABS 技 术发 展 2.1 ::ABS 的 作用 2.2 :ABS 技术 的发 展及应用 现 状 2.3 :ABS 的发展 趋 势 2.4 : 结论 第 三章 :ABS 的 结 构组 成和 工作 原理 3.1 :ABS 的结构 组 成 3.2 :ABS 的工作 原 理 3.3 :ABS 的分类 第 四章 :汽车 ABS 常 见故 障及 分析 4.1 :.ABS 故 障诊断 仪器和工 具 4,2 :. 故障诊 断与排 除的一般 步骤 5 4.3 : 常见故 障及分 析 第五章:典型 ABS 系 统 的 车 辆 的 介 绍 5.1奔驰YBL6120H 型 客车ABS 基本 结构与 工作原理 5.2 一 汽捷达 轿车 ABS 结构原理 参考文献 致谢 6 第 一章 绪论 1.1 选 题 背 景 及 研究 意 义 7 ABS” (Anti-lockedBrakingSystem ) 中文译 为 “ 防抱死刹车系 统 ”. 它是一 种具有防滑、 防锁死 等优点的汽车安 全控制系统。ABS 是常规 刹车装 置基础上的改进型 技术,可分机械式 和电子式两种。 现 代汽车上大量安装 防抱死制动系统,ABS 既有普通制动系 统的 制动功 能, 又能防止车轮 锁死, 使汽车在制 动状态下仍能转向 , 保证 汽车的 制动方向稳定性 , 防止产生侧滑和跑 偏 , 是目前汽车上最先 进、 制动效 果最佳的制动装置 。 普 通制动系统在湿滑 路面上制动, 或在紧急制动 的时候, 车轮容 易因制 动力超过轮胎与地 面的摩擦力而安全 抱死。 近 年 来 由 于 汽 车 消 费 者 对 安 全 的 日 益 重 视 , 大 部 分 的 车 都 已 将 ABS 列为标准配 备。如果 没有 ABS,紧急制 动通常会造成轮胎 抱死, 这时, 滚 动摩擦变成滑动摩 擦, 制动力大大下降。 而且如果前轮抱死 , 车辆就 失去了转向能力 ; 如果后轮先抱死 , 车辆容易产生侧滑 , 使车 行方向 变得无法控制。 所以,ABS 系统通过电 子机械的控制, 以非 常 快的速 度精密的控制制动 液压力的收放, 来达到防止 车轮 抱死, 确保 轮胎的 最大制动力以及制 动过程中的转向能 力, 使车辆在紧急制 动时 也具有 躲避障碍的能力。 随 着世界汽车工业的 迅猛发展, 安全性日 益成为人们选购汽 车的 重 要依据 。目前 广泛 采用的 防抱制动系 统(ABS )使人 们对 安全性要 求得以 充分的满足。 汽 车制动防抱系统, 简 称为ABS, 是提高 汽车被动安全性的 一个 重要装 置。 有人说制动防抱 系统是汽车安全措 施中继安全带之后 的又 8 一重大 进展。 汽车制动系统 是汽车上关系到乘 客安全性最重要的 二个 系统之 一。 随着世界汽车 工业的迅猛发展, 汽车的 安全性越来 越为人 们重视 。 汽车制动防抱系统 , 是提高汽 车制动安 全性的又一重大进 步。 ABS 防抱制动系统由 汽车微电脑控制, 当 车辆制动时, 它能 使车 轮保持 转动, 从而帮助驾 驶员控制车辆达到 安全的停车。 这种防抱制 动系统 是用速度传感器检 测车轮速度, 然后把 车轮速度信号传送 到微 电脑里, 微电脑 根据输入 车轮速度, 通过重 复地减少或增加在 轮子上 的制动 压力来控制车轮的 打滑率, 保持车轮 转动。 在制动过程 中保持 车轮转 动, 不但可保证控 制行驶方向的能力 , 而且 , 在大部分路 面情 况下, 与抱死〔锁死〕车 轮相比,能提供更 高的制动力量。 : 第二 章汽车ABS 技 术发 展 2.1:ABS 的作用 ABS 在汽 车 制动 时 根 据车轮的 运动养 成 自动调节 车轮压 力 , 防止车 轮 抱死,其 实质就 是 是传统的 制动过 程 变为瞬时 的制动 过 程, 即在制动 时使车 轮 与地面达 到 “抱而 不死, 死而 不抱” 的状态, 其 目 的是使车 轮与地 面 的摩擦力 达到最 大, 同时又可 以避免 后 轮侧滑和 前 轮丧失转 向功能 , 一是汽车 取得最 佳 的制动效 能。 因此 ,ABS 具有以 下 优点:1 :缩 短制动 距离。ABS 能保证 汽车在 雨后 ,冰雪 及泥泞 路 面上获得 较高的 制 动效能, 防 止汽车 侧滑甩尾 ( 松散的 沙土和积 雪很 9 深的路面 除外)2 保 持汽车制 动方向 稳 定性 3 保 持汽车 制 动时转向 稳 定性4 减 少汽车 制 动时露台 的磨损 。ABS 能 防止 在 制动时 过程中产 生 的 拖痕, 提高 轮胎的 使用寿 命;5 极少驾 驶员的 疲劳 (特别 是汽车 制 动 时的紧 张情 绪)6 监狱防 抱死 系统(ABS ) 具有以 上的优 越性, 所 以该系统 的装车 率 逐年上升 。 2.2 :ABS 技术的发 展及应用 现状 : 基于制动 防抱理 论 的制动系 统首先 是 应用于火 车和 飞机 上。1936 年, 德国博世 公司(BOSCH )申请 一项电 液 控制的 ABS 装置专 利,促进 了 ABS 技 术在汽 车上 的应用。 汽车上 开 始使用 ABS 始于 1950 年代中 期 福 特汽 车公司 ,1954 年福 特汽车 公司在 林肯 车上装 用法国 航空 公司 的ABS 装 置, 这种ABS 装 置控制 部分采 用机械式 , 结构 复 杂, 功能 相 对单一, 只 有在特 定车辆和 工况下 防 抱死才有 效, 因此 制动效果 并不 理想。 机械结 构复杂 使 ABS 装 置的可 靠 性差、 控制精 度低、 价格偏高 。 ABS 技术 在汽车 上 的推广应 用举步 艰 难。直到 70 年 代 后期,由 于电 子技术迅 猛发展 , 为 ABS 技 术在汽 车 上应用提 供了可 靠 的技术支 持。 ABS 控制 部分采 用了 电子控制 , 其反 应 速度、 控 制精度 和 可靠性都 显 着提高, 制动 效果也 明显改善, 同 时其体 积逐步变 小, 质量逐 步减轻 , 控制与诊 断功能 不 断增强, 价 格也逐 渐降低。 这 段时期 许多家公 司都 相继研制 了形式 多 样的 ABS 装置。 进入 90 年代后 ,ABS 技术 不断 发展成 熟,控制 精度、 控 制功能不 断 完善。 现 在发达 国 家已广泛 采用 ABS 技术,ABS 装置 已成 为汽车的 必 10 要装备。 北美和 西 欧的各类 客车和 轻 型货车 ABS 的装备 率已达 90 % 以上,轿 车 ABS 的 装备率在 60 %左 右 ,运送危 险品的 货 车 ABS 的装 备率为100 %。ABS 装置制造 商主要 有 : 德国博世 公司 (BOSCH ) , 欧、 美、 日、 韩 国车采 用最多; 美 国德科 公司 (DELCO ) , 美 国通用及 韩国 大 宇汽 车采用 ;美国 本迪 克斯公 司(BENDIX ) ,美 国克莱斯 勒汽 车采 用; 还有德 国戴维 斯公司 (TEVES ) 、 德国瓦布 科 (WABCO ) 、 美国 凯尔 西海斯公 (KELSEYHAYES ) 等 , 这些 公 司的 ABS 产品都 在 广泛地应 用, 而且还在 不断发 展 、更新和 换代。 近年来,ABS 技术 在 我国也正 在推广 和 应用,1999 年 我国 制定的国 家 强 制 性标 准 GB12676-1999 《 汽车 制动系 统 结构 、性 能和试 验 方法 》 中已把装用ABS 作 为强制性 法规。 此 后一汽大 众、 二 汽 富康、 上 海大 众、 重庆 长安、 上 海通用等 均开始 采 用 ABS 技 术, 但 这 些ABS 装 置我 国均没有 自主的 知 识产权。 国内研究ABS 主 要 有东风汽 车公司、 交通部重 庆公路 研 究所、 济南 捷 特 汽车电 子 研究 所 、 清华大学 、 西安 交通大学、 吉林大 学、 华南理 工 大学、 合肥 工业大 学等单位, 虽然起 步较晚, 也 取得了 一些成果。 在 气压ABS 方面, 国 内 企业包括 东风电 子 科技股份 有限公 司、 重庆聚能 、 广东科密 等都已 形 成了一定 的生产 规 模。液压ABS 由 于 技术难度 大, 国外技术 封锁严 密 , 国内企业 暂时不 能独立生 产, 但在 液压 ABS 方面 也在做自 主研发, 力图突破 国外跨 国 公司的技 术壁垒, 已经取得 了一 11 些新的进 展和突 破。 如清华大 学和浙 江 亚太等承 担的汽 车 液压防抱 死 制动系统 (ABS ) “ 九五” 国 家科技 攻 关课题, 在 ABS 控 制理论与 方 法、 电子 控制单 元 、 液压控 制单元 、 开发装置 和匹配 方 法等关键 技术 方面均取 得了重 大 成 果。 采用 的耗散 功率理论, 避免了 传统的逻 辑门 限值研究 方法的 局 限性, 取得 了理论 上的突破, 研发 ABS 成功且 进入 产业化、 批 量生产 阶段。 其试 样在南 京 IVECO 轻型客 车 上匹配使 用全 面达到了 国家标准GB12676-1999 和 欧洲 法规 EECR13 的要求 。 这对振 兴我国汽 车工业 与 汽车零部 件业具 有 划时代意 义, 标 志着 我国汽车 液 压ABS 国 产化已 迈 出坚实的 一步。 同时 合肥工业 大学也 研 制出国内 具 有自主知 识产权 的 液压制动 电子防 抱 系统,率 先在 HF6700 轻型 汽车 上 匹配 使用获 得成功 。国 内液 压 ABS 技 术含 量与国 外虽有 一定 的差 距, 但在政 府的大 力支持 和 国内丰 富 的人力资 源配合 下 , 相信国内 可 以在较短 的时间 内 在 ABS 技 术某些 领 域赶超国 际水平 。 2.3 :ABS 的发展趋 势 :ABS 技 术虽然 在 20 世纪90 年 代初期 就已成熟 , 但随 着 电子技术 和 汽车技术 的快速 发 展,ABS 技 术也得 到了不断 完善。 今 后,ABS 技术 将沿以下 几个方 面 继续发展 。 采用现代 控制理 论 和方法完善ABS 技 术性能。 目前得 到广 泛应用的 是 采用门限 值控制 方 法的 ABS , 有一 定局 限性。 研 究适应ABS 这种变 工 况、 非线性 系统的 控制方法, 完善 ABS 技术性 能将是 今 后ABS 研 究的 热点。 近几 年出现 的增益调度PID 控 制、 变结构 控 制和 模糊控制 等方 12 法, 是以 滑移率 为 目标的连 续控制 , 使制动过 程中保 持 最佳、 稳 定的 滑移率, 理论上 是 理想的防 抱死制 动 控制系统 。 提高ABS 的可靠 性、 自适应性 。 ABS 是加 装在汽车 上的辅 助 安全装置 , 它要求高 可靠性, 否则会导 致人身 伤 亡及车辆 损坏。 为 了提高 ABS 的 可靠性,ABS 电 控部 分应向集 成化方 向 发展,制 作专用的ABS 芯 片; 机 械部分 则通 过优化 结构设 计、 采用新 材料、 提高 制造工 艺等。ABS 软件部分 则采用 补 偿方法 ( 针对测 量 、 计算误 差) 和 自 适应控制 算法 来提高ABS 的可 靠 性和自适 应性。 提高系统 的集成 度 , 减小体 积, 减 轻 质量 。 现 代汽车 的 安装空间 都非 常紧凑, 而ABS 又 是提高汽 车安全 性 能的附加 装置, 预 留的空间 非常 有限, 因 此, 要 求 ABS 控 制器体 积尽量 小。 此外 新增加 的 装置必然 增 加 整车 质量, 对整车 经济 性、动 力性不 利, 要求 ABS 质量 轻。 因此 ABS 装置 必须高 度集 成化, 这样既 可减 小体积 , 又可 减轻 质量, 同时 还可以降 低成本 。 增强ABS 控制器 的 功能, 扩大 使用范 围。 随着现 代电子 技术的飞 速发 展,ABS 技术也 在不 断地成熟 和发展 , 很多 ABS 控制器 已 经选用功 能 强、 速度快、 集 成度 高的 16 位或32 位 微处理器, 甚 至做成 专用芯片 , 为ABS 进 一步完 善 和扩展构 建了一 个 良好的平 台。 目 前对 汽车进行 安 全控制的 装置不 断 地被加入 这个平 台, 由最初的 防滑控 制 系统 (ASR), 13 到现在的 电子制 动 力分配装 置 (EBD ) 、 电子助力 制动装 置 (EBA ) , 电 子行驶稳 定性控 制 系统 (ESP ) 、 车辆 动力学控 制系统 (VDC ) 、 电 子控 制 制动 系统(EBS ) 、 车速 记录仪 (VSR ) 等。ABS 技术已进 入全 新的 发展时期 ,ABS 作为 制动控制 系统的 一 个子系统 , 其控 制 功能和使 用 范围正在 不断扩 大 。 提高总线 技术在ABS 系统上 的应用 。 随 着电控单 元在汽 车 中的应用 越 来越多, 车 载电子 设备问的 数据通 信 变得越来 越重要, 以分布式 控制 系统 为基 础构造 汽 车车载电 子网络 系 统是很有 必要的 。 大 量数据的 快 速交换、 高 可靠性 及廉价性 是对 汽 车 电子 网络 系统的 要 求。 在该网 络 系统中, 各处理 机 独立运行 , 控制 改 善汽车某 一方面 的 性能, 同 时在 其他处理 机需要 时 提供数据 服务。 汽车 内部网络 的构成 主 要依靠总 线 传输技术 。 汽车 总线 传输是通 过某种 通 讯协议将 汽车中 各 种电控单 元 ( 发动机 、ABS 、 自 动 变速器 等) 、 智 能 传感器 、 智能 仪表 等联接起 来, 从而构成 的汽车 内 部网络。 其 优点有: 减少了线 束的数 量 和线束的 容 积, 提高了 电子系 统的可靠 性和可 维 护性采用 通用传 感 器, 达到数 据 共享的目 的; 改善 了系统的 灵活性 , 即通过系 统的软 件 可以实现 系统 功能的变 化。 2.4 结论 随着汽车 技术的 不 断发展和 人们对 安 全需求的 不断增 长 ,ABS 逐 渐成 为汽车上 的标准 配 置。 提高 和改善ABS 的性能一 直是科 研 工作者追 求 的目标。 随着新 理 论、新材 料、新 技 术等的不 断应用 , 结构更简 化、 14 性能更强、 成本更 低的ABS 产品将 不 断推出, 汽 车安全 性也将因 此得 到进一步 的改善 和 提高 第 三章 :汽 车 ABS 的 结构 组成 和工 作原 理 3.1.ABS 的基本 结构 ABS 系统 主要由 传感 器、电子 控制装 置 和执行器 三个部 分 组成。 组成元件 和 功能 传感器 车速传感 器 检测车速 ,给 ECU 提供车速 信号, 用 于滑移率 控制方 式 轮速传感 器 检测车轮 速度,给ECU 提 供轮速 信号, 各种控制 方式均 采 用 减速传感 器 检测制动 时汽车 的 减速度, 识 别是否 是冰雪等 易滑路 面 , 只用于四 轮 驱动控制 系统 执行器 制动压力 调节器 接受ECU 的指令, 通过电磁 阀的动 作 实现制动 系统压 力 的增加、 保 持 和降低 液压泵 受ECU 控 制, 在 可变 容积式制 动压力 调 节器的控 制油路 中 建立控制 油 压; 在循环 式制动 压力调节 器调节 压 力降低的 过程中, 将由轮缸 流出 15 的制动液 经蓄能 器 泵回主缸 , 以防 止 ABS 工 作时制 动踏板 行程发生 变 化。 ABS 警告 灯 ABS 出现 故障时, 由EUC 控制 将其点 亮, 向驾驶员 发出报 警, 并由 ECU 控制闪烁 显示故 障 代码 ECU 接受车速、 轮速、 减速等传 感器的 信 号, 计算出 车速、 轮速、 滑移 率 和车轮的 减速度、 加速度, 并 将这些 信号加以 分析、 判 别、 放大, 由 输出级输 出控制 指 令,控制 各种执 行 器工作 3.2 工作原理 控制装置和ABS 警 示灯等组 成, 在不 同的 ABS 系统中, 制动压力 调节 装置的结 构形式 和 工作原理 往往不 同, 电子控制 装置的 内 部结构和 控 制逻辑也 可能 ABS 通常都由 车轮转 速 传感器、 制 动压力 调节装置、 电 子不尽相 同。 在常 见的 ABS 系统中, 每 个车轮 上各安装 一个转 速 传感器, 将 有 关各车轮 转速的 信 号输入电 子控制 装 置。 电子 控制装 置根 据各车轮 转 速传感器 输入的 信 号对各个 车轮的 运 动状态进 行监测 和 判定, 并 形成 相应的控 制指令。 制动压力 调节装 置 主要由调 压电磁 阀 组成, 电动 泵 组成和储 液器等 组 成一个独 立的整 体, 通过制动 管路与 制 动主缸和 各 制动轮缸 相连。 制 动压力调 节装置 受 电子控制 装置的 控 制, 对各制 动 轮缸的制 动压力 进 行调节。 16 ABS 的工作 过程 可以分为 常规制 动 , 制动压 力保持 制 动压力减 小 和制动压 力增大 等 阶段。 在 常规制 动 阶段,ABS 并不 介入 制动压力 控 制, 调压电 磁阀总 成中的各 进液 电 磁 阀均不通 电而处 于 开启状态, 各 出液电磁 阀均不 通 电而处于 关闭状 态 , 电动泵也 不通电 运转, 制动 主 缸至各制 动轮缸 的 制动管路 均处于 沟 通状态, 而各制 动轮 缸至储液 器 的制动管 路均处 于 封闭状态 , 各制 动轮 缸的制动 压力将 随 制动主缸 的 输出压力 而变化 , 此 时的制动 过程与 常 规制动系 统的制 动 过程完全 相 同 在制 动过程 中, 电子控制 装置根 据 车轮转速 传感器 输 入的车轮 转 速信号判 定有车 轮 趋于抱死 时,ABS 就 进入防抱 制动压 力 调节过程 。 例如, 电子 控制装 置判定右 前轮趋 于 抱死时, 电 子控制 装置就使 控制 右 前 轮 刮 动 压 力 的 进 液 电 磁 阀 通 电 , 使 右 前 进 液 电 磁 阀 转 入 关 闭状 态, 制动 主缸输 出 的制动液 不再进 入 右前制动 轮缸, 此 时, 右前 出液 电磁阀仍 末通电 而 处于关闭 状态, 右前 制动轮缸 中的制 动 液也不会 流 出, 右前制 动轮缸 的刮动压 力就保 持 一定, 而其 它末趋 于抱死车 轮的 制动压力 仍会随 制 动主缸输 出压力 的 增大而增 大; 如 果在 右前制动 轮 缸的制动 压力保 持 一定时, 电子控 制 装置判定 右前轮 仍 然趋于抱 死, 电子控制 装置又 使 右前出液 电磁阀 也 通电而转 入开启 状 态, 右前 制动 轮 缸 中 的 部 分 制 动 波 就 会 经 过 处 于 开 启 状 态 的 出 液 电 磁 阀 流 回 储 液 器, 使右 前制动 轮缸 的制动压 力迅速 减 小右前轮 的抱死 趋 势将开始 消 除, 随着右 前制动 轮缸制动 压力的 减 小, 右前轮 会在汽 车惯性力 的作 用下逐渐 加速; 当电 子控制装 置根据 车 轮转速传 感器输 入 的信号判 定 17 右前轮的 抱死趋 势 已经完全 消除时 , 电 子控制装 置就使 右 前进液电 磁 阀和出液 电磁阀 都 断电, 使进 液电磁 阀转入开 启状态, 使出液电 磁阀 转入关闭 状态, 同 时 也使电动 泵通电 运 转, 向制动 轮缸泵 输 送制动液 , 由制动主 缸输出 的 制动液经 电磁阀 进 入右前制 动轮缸 , 使 右前制动 轮 缸的制动 压力迅 速 增大,右 前轮又 开 抬减速转 动。 ABS 通过使 趋于 抱死车轮 的制动 压 力循环往 复而将 趋 于防抱车 轮 的滑动率 控制, 在 峰值附着 系数滑 动 率的附近 范围内, 直至汽车 速度 减小至很 低或 者 制 动主缸的 常出压 力 不再使车 轮趋于 抱 死时为止 。 制 动压力调 节循环 的 频率可达 3~20HZ 。 在该 ABS 中 对应于 每个制动 轮 缸各有对 进液和 出 液电磁阀, 可由电 子 控制装置 分别进 行 控制, 因此 , 各制动轮 缸的制 动 压力能够 被独立 地 调节, 从 而使四 个车 轮都不发 生 制动抱死 现象。 尽管 各种 ABS 的结构形 式和工 作 过程并不 完全相 同, 但都是通 过 对趋于抱 死车轮 的 制动压力 进行自 适 应循环调 节, 来 防止 被控制车 轮 发生制动 抱死。 ABS 的功 用 制动 性能是 汽 车主要性 能之一, 它关系到 行车安 全 性。 评价一 辆 汽车的制 动性能 最 基本的指 标是制 动 加速度、 制 动距离 、 制动时间 及 制动时方 向的稳 定 性。 制动 时方向 的 稳定性, 是指汽 车制 动时仍能 按指定 的 方向的轨 迹 行驶。 如 果因为 汽 车的紧急 制动 ( 尤 其是高速 行驶时 ) 而使车轮 完全 抱死, 那是 非常危 险的。 若前 轮抱死 , 将使汽车 失去转 向能力; 若 后 18 轮抱死, 将 会出现 甩尾或调 头 (跑偏 、 侧滑) 尤 其在路 面湿滑的 情况 下,对行 车安全 造 成极大的 危害。 汽车 的制动 力 取决于制 动器的 摩 擦力, 但 能使汽 车制 动减速的 制 动力, 还受 地面附 着系数的 制约。 当 制动器产 生的制 动 力增大到 一定 值时,汽 车轮胎 将 在地面上 出现滑 移 。其滑移 率 δ=(Vt- V a ) / V t × 1 0 0 % 式中 : δ-- 滑 移率; Vt-- 汽车的 理 论速度; Va-- 汽车的 实 际速度。 据试 验证实 , 当车轮滑 移率 δ=15 %一 20 %时 附着 系数达到 最 大值, 因此 , 为了 取 得最佳的 制动效 果, 一定要控 制其滑 移 率在15 %~ 20 %范围 内。 ABS 的功能 即在 车轮将要 抱死时 , 降低制动 力, 而 当 车轮不会 抱 死时又增 加制动 力 ,如此反 复动作 , 使制动效 果最佳 。 ABS 的两 种控制 方式 1 、双参 数控制 双参 数控制的ABS , 由 车速传 感器( 测速雷达) 、 轮速 传 感器、 控 制装置( 电脑) 和 执 行机构组 成。 其工 作原理 是 车速传感 器和轮 速 传感器, 分别将 车速 和轮速信 号 输入电脑 ,由电 脑 计算出实 际滑移 率 ,并与理 想滑移 率 15 %一 20 % 作比较, 再通过 电 磁阀增减 制动器 的 制动力。 这种 曳速传 感 器常用多 普勒测 速 雷达。 当汽 车行驶 时, 多普勒 雷 19 达天线以 一定频 率 不断向地 面发射 电 磁波, 同 时又接 收反 射回来的 电 磁波, 测量 汽车雷 达 发射与接 收的差 值, 便可以准 确计算 出 汽车车速 。 而轮速传 感器装 在 变速器外 壳, 由变 速器输出 轴驱动, 它是一个 脉冲 电机,所 产生的 频 率与轮速 成正比 。 执行 机构由 电 磁阀及继 电器等 组 成。 电磁阀 调整制 动力, 以便 保 持理想的 滑移率 。 这种ABS 可 保 证滑移率 的理想 控 制, 防抱制 动性能 好, 但由于 增 加了一个 测速雷 达 ,因此结 构较复 杂 ,成本也 较高。 2 、单参 数控制 它以 控制车 轮 的角减速 度为对 象 , 控制车轮 的制动 力, 实现防 抱 死制动, 其结构 主 要由轮速 传感器 、 控制器( 电脑) 及 电 磁阀组成 。 为 了准确无 误地测 量 轮速, 传感 头与车 轮齿圈间 应留有1mm 间隙。 为 避 免水、泥 、灰尘 对 传感器的 影响, 安 装前应将 传感器 加 注黄油 。 电磁 阀用于 车 轮制动器 的压力 调 节。 对于四 通道制 动系统, 一 个 车轮圈有 一个电 磁 阀; 三通 道制动 系 统, 每个 前轮拥 有 一个, 两 个后 轮共用一 个。 电磁 阀有三个 液压孔, 分别与制 动主缸 与 车轮制动 分缸 相连, 并能 实现压 力升高、 压 力保持 、 压力降低 的调压 功能。 工作 原 理如下。 1) 升 压 在 电 磁 阀 不 工 作 时 , 制 动 主 缸 接 口 和 各 制 动 分 缸 接 口 直 通。由于 主弹簧 强 度大,使 进油阀 开 启,制动 器压力 增 加。 2) 压 力保持 当 车轮的制 动分缸 中 的压力增 长到一 定 值时, 进 油阀 切断关闭 。 支架 就 保持在中 间状态 , 三个孔间 相互密 封 , 保持制 动压 20 力。 3) 降 压当电 磁 阀工作时, 支架克 服两个弹 簧的弹 力 , 打开卸荷 肉 使制动分 缸压力 降 低。 压力一 旦降低, 电磁阀就 转换到 压 力保持状 态, 或升压的 准备状 态 。 控 制装 置 ECU 的 主要 任务是 把各车 轮的 传感器 传回来 的信 号进 行计算、 分析、 放 大和判别 ,再由 输 出级将指 令信号 输 出到电磁 阀, 去执行制 动压力 调 节任务。 电子控 制 装置, 由 四大部 分 组成, 输 入级 A 、控 制器B 、输出 级 C ,稳 压与保 护装 置 D 。 电子 控制器以4 一101tz 的频 率驱 动电磁阀 , 这是 驾驶 员无法做 到的。 这种 单参数 控 制方式的ABS , 由于 结构简单 、 成 本低 , 故目 前使 用较广。 在 美 国 克 莱 斯 勒 型 高 级 轿 车 中 大 多 配 备 了 这 种 单 参 数 控 制 方 式 的ABS 。 它在轿 车的 四个轮上 都装有 轮 速传感器 。 在车 轮轴上 安 装有 45 齿或 100 齿 的齿圈, 轮速传 感 器的传感 头 装在齿圈 的顶上 。 当车轮转 动时, 使 传感器不 断产生 电 压信号, 并输 入电脑, 与RoM 中 理想速度 比较, 算 出车轮的 增速或 减 速, 向电 磁阀 发出升压 或卸压 的 指令,以 控制制 动 分缸制动 力。 3.3 汽车ABS 的分类 . 按结 构分类 1 机械式ABS 机械式ABS 的特 点 是结构紧 凑价格 低 缺点是控 制不够 精 确性 21 能 不高 该类 ABS 在轿 车和 摩托车 上都有 应用 其中最 着名的 是英 国格 林公司生 产的 SCS 型机 械式防 抱装 置 2 机电一 体化的ABS 这 是目 前广泛 使用的 ABS 由 车速传 感器 电子 控制器 压力调 节器 等组 成控 制性能好 可靠性 高 2. 按控制 方法分 类. 电子式ABS 按控 制 方法的不 同可分 为 以下两类 1 采用逻 辑门限 值控 制的 ABS 该 方法 在技术 上已非 常成 熟目前 获得广 泛应 用的 ABS 几乎 全部 采用 逻辑门限 值 控制方法 2) 采用现 代控制 方 法 采 用这 种控制 方法的 ABS 由 于技术 与经 济方 面的原 因还处 于研 究阶 段没有 达到实用 化的程 度 3 按控制 通道分 类 1) 四通道 系统 在 每 个 车 轮 各 设 置 一 个 转 速 传 感 器 并 在 通 往 各 制 动 轮 缸 的 制 动 管 路 中各设置 一 个制动压 力调节 装 置并对四 个轮进 行 独立控制 22 2) 三通道 系统 三 通道 ABS 对两 个前 轮进 行独立 控制对 两个 后轮按 低选原 则进 行一 同控制该 布置有利 于行驶 稳 定性目前 大部分 轿 车采用该 种布置 方 式 3) 双 通道系 统 双 通 道 系 统 主 要 用 在 摩 托 车 上 前 后 轮 心 分 别 安 装 传 感 器 独 立 控 制 能 够实现 最佳控制 方式 4) 单 通道系 统 单 通 道 系 统 一 般 对 两 后 轮 按 低 选 原 则 一 同 控 制 主 要 作 用 是 提 高 汽 车 的制动方 向 稳定性目 前在轻 型 货车和轿 车上应 用 广泛 4. 按制动 压力调 节 装置与制 动主缸 和 制动助力 器的结 构 关系分类 1) 分 离式ABS 分 离式 ABS 的特 点是 压力 调节装 置与制 动主 缸制动 助力装 置在 结构 上是分开 的 2) 整体式ABS 整 体式 ABS 的特 点是 压力 调节装 置与制 动主 缸制动 助力装 置成 为一 体结构 紧凑目前 大部分 汽 车上使用的ABS 是 整体式的 第四章 :汽车 ABS 常见故障及分析 23 4.1.ABS 故障诊断仪器和工具 在 多 数 防 抱 控 制 系 统 中 , 可 以 通 过 跨 接 诊 断 座 串 相 应 的 端 子, 根据防抱警示 (或电子控制装置的发光二极管) 的闪烁情况 读取故障代码。 所以, 在故障代码读取时, 往往需要合适的跨接 线, 跨接线是两端带有插接端子的一段导线, 也有的跨接 线在中 间设有保险管。 故障代码只是代表故障情况的一系列数码, 要确切地了解故 障情况, 还须根据维修手册查对故障代码所代表的故障情况。 另 外, 要正确地对系统进行故障诊断的排除, 也需要利用维修手册 作参考, 因此, 维 修手册是故障诊断和维修过程中最为重要的工 具。 对防抱控制系统进行检查时, 万用表是基本的测试工具, 由于 指针式万用表能够反应电参数的动态变化, 所以更适合于是防抱 控制系统的电路检查。 另外, 也可以 用一些更为专用的电参数测 试器(如多踪示波 器等) ,可更为方 便和更为深入地对 系统进行 检查。 在大部分汽车上, 防抱控制 系统电子控制装置线束插头都不 好接近, 速成插头中的端子又没有标号, 使确定所要测试的端子 变得较为困难, 特别是当向一些特定的端子加入电压时, 如果电 压加入有误, 可能会损坏系统中的一些电气元件, 另外, 如果直 接从线束插头的端子上对系统进行测试, 不影响测试结果的准确 性, 可能还会使端子发生变形或破坏, 为此, 可以使用接线端子 24 盒。 由于各种防抱控制系统线束插头中的端子数, 端号排列、 插 头形式不尽相同,因此,所用的接线端子盒也就不同。 对防抱控制系统进行电路测试时, 将系统的线束插头从电子 控制装置上卸下,再将接线端子盒的 线束插头与 系 统 线束 插 头 插 接, 这祥, 接线端 子盒子的端子标号就与系统线束端子标号相对 应, 通过对接线端子盒上端子的测试, 就相当于求系统线束插头 中相应端子进行测试。 在对防抱控制系统的液压装置进行检查时, 有时需要使用压 力表。 对防抱控制系统进行故障诊断时, 也可以借助各种测试仪 器, 有些系统甚至只有用专用诊端测试仪才能进行故障诊断。 专 用诊断测试仪器可分为两大类, 其中一类可以替代系统的电子控 制装置, 对系统工作情况进行检查和模拟, 这类仪器有博世 ABS 诊断测试器和丰田ABS 诊断测试器 。 另一类诊断测试器则需要系 统的端子控制装置通过与系 统的电子控制装置进行双向通讯。 既 能读取系统工电子控制装置所存储记忆的故障代码, 并将故障代
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