09级汽车检测与维修毕业论文.doc

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09级汽车检测与维修毕业论文 目录一 、概述二 、汽车防抱死制动系统的结构组成及工作原理三、abs 防抱死制动系统故障与检修四、 汽车防抱死系统维修实例五、个人总结六、参考文献 对防抱死制动系统的检测与维修。摘要 关键词：abs系统、结构、工作原理、维修实例anti-lock braking system、structure、working principle、maintenance the key words：of instance.一、 概述汽车防抱死制动系统是汽车在任何路面上进行较大制动力时，防止车轮完全抱死的系统，是具有良好制动效果的制动装置，简称abs（anti-lock brake system）系统或abs。其来源于以下外文的缩写（简称）：1) anti-lock braking system(防抱死制动系统)2） anti-skid braking system（防滑移制动系统）3） anti-lock brake system(防抱死制动系统)4) anti-lock brake(防抱死制动)5） electronic skid control(电子滑移制动）6） 4-wheel anti-lock brake system（四轮防抱死制动系统）。1.1.1 汽车防抱死制动系统的产生汽车防抱死制动装置最早应用于飞机、铁路机车，而在汽车上应用较晚。我们都知道，如果铁路机车的制动力强度过大，车轮就会抱死并在道轨上滑行。由于车轮和道道的摩擦，就会在车轮外圆上磨出一些小平面，这叫平面现象。小平面产生后，车轮就不能平稳地旋转而产生噪声和振动。为了防止这种现象的发生，1908年，j.e.francis设计了一种装置，把它安装在机车上以后，能够防止车轮抱死现象，而且以外的发现制动距离也缩短了。1936年，德国robert bosch公司取得了abs的专利。1948年，美国westinghouse air brake 公司开发了铁路机车专用的abs装置。该装置利用安装在车轴上的轮速传感器，用飞轮控制检测开关测出车轴的减速度，然后使电磁阀动作控制制动气压，防止车轴抱死磨损。汽车防抱死制动装置在飞机上也得到了应用。飞机着陆时，如果制动力强度过大，车轮抱死，导致轮胎磨损严重，甚至有破裂的危险。如果跑道上结冰，车轮打滑，难以保持直线行驶性能，飞机会产生侧滑或机体旋转等不规则运动。为防止这种危险情况的出现，飞机上也研究应用了防抱死制动系统。真正应用abs装置还是在第二次世界大战的末期，即1945年。最初，德国fritz ostazld 的设计思想被美国政府运用在喷气式飞机上，后来在轿车、载货汽车和摩托车上采用。1948年，波音公司生产的b47飞机上装了hydro aire 公司的abs初期产品。该装置利用脉冲进行控制，轮速传感器测出车轮开始抱死的时刻，电磁阀动作使液压下降，车轮转动后液压又上升，然后反复上述动作。从20世纪50年代后半期到1960年，good year公司和hydro aire公司分别开发出各有特点的abs装置。这种装置不是像开关一样把液压控制在零或最大，而是根据车轮的减速度情况阶段性的控制液压，采用了初期的电子计算机，使abs的性能得到了很大的改善。abs首次在汽车上的应用是1954年的美国ford公司将法国生产的民航机上的abs应用在林肯牌轿车上。这次试装虽然以失败告终，但解开了汽车应用abs的序幕。同一时期，kelsey hayes 公司与hydro aire 公司联合生产货车用abs。1957年，ford公司与kelsey hayes公司联合开发abs，1968年达到了预期的目的。1960年上半年，harry ferguson research公司把maxaret abs组合合成四轮控制式，安装在试验车上，并与1965年向英国jensen 公司提供了ferguson 制造的四轮控制abs样机。同一时期，美国政府鼓励开发abs，倡导在国产轿车、载货汽车上安装abs。之后，kelsey hayes 公司、bendix公司相继开发研制，trw公司也对开发abs表现出浓厚的兴趣。1969年，福特汽车公司首先推出二轮控制方式的防抱死制动系统，并在美国、日本的高级轿车上得到应用。但是在此后的10年中，由于电子等方面的限制，并没有获得较大的进展。随着电子技术及精密液压元器件加工制造技术的进步，逐渐奠定了复杂而精确的控制技术的基础，1978年，奔驰公司首次推出四轮控制的防抱死制动系统。从此以后，防抱死制动系统在汽车上得到广泛的应用，并得到突飞猛进的发展。20世纪80年代初，仅在部分高级轿车上采用abs，进入20世纪90 年代后，在欧洲、美国、日本和韩国等国家，abs的装车率大幅度提高，加之法规的推动作用，abs已成为汽车的标准装备或选择装备。我国对abs的研究始于20世纪80年代，目前国内一些院校、科研单位和生产厂家正在加快技术攻关和技术引进的步伐。上海汽车制动系统有限公司引进并合资生产的abs产品已于1997年2月顺利投产，也有其他厂家小批量生产。目前国内生产的轿车，都已陆续装用abs。预计不久的将来，我国生产的汽车都会装用abs。1.1.2 汽车防抱死制动系统的功能abs的功能是：在汽车制动时，防止车轮抱死在路面上滑拖（车轮出论语路面减产生滑），以提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制能力，缩短制动距离，是汽车制动力更为安全有效。凡驾驶过汽车的人都有些经验，在被雨淋湿的柏油路上或积雪道路上紧急制动时，汽车会发生侧滑，严重会掉头旋转。如果是在有车辙的雪路上行驶，左右车轮分别行驶在雪地上和裸露的地面上，产生剧烈旋转的危险性更大。在这种路面上行驶时，若紧急制动，汽车方向会失去控制。若是弯道，就有可能从路边滑出或驶入对面车道，即使不是弯道，也无法躲避障碍物。防抱死制动系统就是为了防止这些危险状况而研制的装置。这种系统利用电子电路自动控制车轮制动力，可以充分发挥制动器的效能，提高制动减速度，缩短制动距离，并有效提高车辆制动时的稳定性，防止车辆侧滑和甩尾，减少车祸，因此被认为是当前提高车辆行驶安全性的有效措施之一。随着汽车行驶速度的提高、道路行车密度的增大以及人们对汽车行驶安全性的要求越来越高，abs已经成为汽车上非常重要的主动安全装置。目前在轿车和客车上广泛使用。1.1.3 汽车防抱死制动系统的特点abs是在传统制动系统的基础上，增加了一套防止车轮制动抱死的控制系统。该装置在制动过程中，当车轮趋于抱死，即车轮滑移率进入非稳定区时，会迅速降低制动系统压力，使车轮滑移率恢复到接近理想滑移率的稳定区内，通过自动、高频率地对制动系统压力进行调节（其频率从每秒几次到每秒十多次），使车轮滑移率保持在理想的滑移率范围内，已达到充分利用车轮与地面间最大的纵向峰值附着系数和较高的横向附着系数，实现纺织车轮抱死，获得最佳制动效能。应当指出的是，采用传统的制动系统进行制动时，尽管驾驶员也只到间歇性的踩、放制动踏板，防止车轮抱死，但再有经验的驾驶员也无法精确的做出判断和控制，特别是在紧急制动时，不可能将车轮滑移率控制理想范围之内，往往会使车轮抱死，尤其是汽车在结冰、下雨打滑的路面上制动时，很容易产生侧滑、甩尾和失去转向操纵能力，此时驾驶员往往往产生一种紧张情绪，缺乏安全感。而装用abs后，在驾驶员遇到紧急情况时，只需用力踩下制动踏板即可，许多本来需要驾驶员决定的事，在短短几分之一秒内，都交由abs进行处理，防止车轮抱死时出现的危险状态，此时驾驶员可以专心地处理紧急情况。1.abs的优点（1）增加汽车制动时的方向的稳定性。装有abs的汽车，在紧急制动时能将滑移率控制在理想范围内，具有较大的横向附着力，有足够的抵抗横向干扰力的能力，从而提高了汽车制动时的方向稳定性，可以避免汽车侧滑和甩尾。汽车在制动时，四个车轮上的制动力是不一样的，如果汽车的前轮抱死，驾驶员就无控制汽车的方向，这是非常危险的；倘若汽车的后轮先抱死，则会出现侧滑、甩尾，甚至出现汽车掉头而造成严重的交通事故。abs可以防止四个车轮制动时被抱死，提高汽车行驶的稳定性。资料表明，装用abs的车辆可使因车轮侧滑引起的事故比例下降8%左右。（2）改善汽车制动时的转向操纵力。未装abs的汽车在紧急制动时，如果前轮抱死，因横向（侧向）附着力几乎为零，汽车就丧失了转向操纵力，此时即使转动方向盘，汽车也不能转向，只能沿原惯性运动力方向前进，最后撞到障碍物上。当装用abs后，因汽车仍有足够的转向操纵能力，可以通过转向对障碍物避让。（3）缩短制动距离。装用abs后，在汽车制动过程中，因为能始终保持车轮和路面间附着系数的最佳利用，有效地利用最大纵向附着力，因而能在最短的距离内制动停车。通常情况下，驾驶员操作时制动距离比无abs时可以缩短，特别是在湿滑和冰雪路面上，制动距离可以明显缩短，一般为10%20%。应该指出的是，在松散的路面上，如松散的沙土何积雪较深的路面上，当汽车制动抱死时，其表面物质如积雪会被铲起并堆在车轮前面，形成楔形物，从而构成一种阻力，有利于汽车制动，会使汽车制动距离缩短。而在装用abs的汽车上，由于车轮不会抱死，反而没有这种效果。（4）减少轮胎磨损。在未装abs的汽车上，当汽车制动抱死时，由于车轮在路面上滑拖，会造成轮胎局部严重磨损，特别是在高附着系数路面上。装用abs的汽车制动时，车轮处于边滚边滑移状态，可以减少轮胎局部磨损，从而提高轮胎使用寿命，一般可提高6%10%。车轮抱死会造成轮胎杯型磨损，轮胎胎面磨损也不均匀，使轮胎磨损消耗费用增加。经测定，在汽车全寿命费用中，汽车实施紧急制动车轮抱死所造成的轮胎累加磨损，已超过一套abs的造价。因此，装用abs具有一定的经济效益。（5）abs使用方便，工作可靠。abs的使用与普通的制动系统的使用几乎没有区别。制动时，只要把脚踏在制动板上，abs就会根据情况自动进入工作状态，如遇雨雪路滑，驾驶员也没有必要一连串的电制动方式进行制动，abs会使制动状态保持在最佳点。abs工作十分可靠，并有自诊断能力。如果它发现内部有故障，就会自动记录，以故障码的形式储存，并使abs警告灯点亮，同时终止abs控制，使普通制动系统继续工作。维修人员可以根据abs电控系统记录的故障代码进行维修。（6）减轻驾驶员紧张情绪。装用abs的汽车制动时，驾驶员只要把脚尽力踏在制动踏板上，abs就会代替驾驶员进入最佳制动的状态，驾驶员可以比较放心地操纵转向盘。习惯驾驶装用abs的汽车驾驶员，如果驾驶未装abs的汽车进行制动时，尤其在湿滑和冰雪路面上紧急制动时，会有一种不安全的感觉，特别是缺乏驾驶经验的驾驶员，会产生紧张情绪。（7）由于abs制动性能的提高，汽车的安全性也得到改善，所以装用abs后，在同样条件下可使驾驶员提高车速。据统计，装用abs的车辆行驶速度可以提高约15%。2. abs的缺点（1）abs不能提供超越车辆与路面所能承受的制动效果。（2）abs不能代替驾驶员的制动操作，只能在驾驶员制动时，帮助驾驶员达到较好的制动效果。（3）abs性能的好坏受整车制动情况的影响。（4）在平滑的干燥路面上制动，技术熟练的驾驶员操作常规制动系统，其制动距离要比abs工作的制动距离短，这是因为abs允许滑移率降低到8%左右所致。（5）在松动或积雪较深的路面制动时，车轮抱死制动要比abs工作时的制动距离短，这是因为松土或积雪路面使抱死的车轮轮胎前部形成楔形物，更利于汽车制动。所以，装用abs的轿车有的在仪表板上安装一个开关，以便在这种路面行驶是关闭abs，使其失去作用。二 、 汽车防抱死制动系统的结构及工作原理如同所有电子自动控制系统一样，abs也由传感器、控制器和执行器等三部分组成。abs传感器用来感受车轮旋转速度，提供系统控制所需要的基本信号，称作轮速传感器。这种传感有电磁感应式与霍尔式两大类。图2.1示出了各种传感器在汽车上的安装位置。 (a)车轮上的速度传感器 (b)主减速器中的速度传感器图2.1 车轮转速传感器安装位置abs系统控制车轮滑动率的执行机构是系统压力调节装置，ecu根据车轮速度传感器发出的信号，由计算机判断确定车轮的运动状态，向驱动压力调节装置的电磁阀线圈发出指令，通过电磁阀的动作来实现对制动分泵的保压、减压和增压控制。压力调节装置的电磁阀以很高的频率工作，以确保在短时间内有效地对车轮滑动率实施控制。液压式制动压力调节器主要由供能装置(液压泵、储液器等)、电磁阀和调压缸等组成。从布置方式上看，有将压力调节装置独立于制动力器的分离式布置形式(图22a)，它具有布置本低、但管路复杂的特点；也有压力调节装置以缸和助力器相连的组合式布置形式，它具有结构成本较低的优点。还有将压力调节装置与主缸和成一体的整体式布置方式(图8.10b)，其结构更管路少、更加安全可靠主缸、助灵活、成螺栓与主较紧凑、助力器制加紧凑、。 (a)分离式布置 (b)整体式布置图2.2制动压力调节器分离式布置l一助力器；2一仪表板；3一abs指示灯；4一制动踏板；5一abs线路；6一压力调节器； 7一电脑；8一车速传感器；9一车轴；lo一制动油管；ll一制动主缸通常，制动压力调节器串联在制动主缸与轮缸之间，由电脑通过电磁阀直接或间接地调节轮缸的制动压力。若以压力调节器直接控制制动管路中油液的进出，让制动油液在轮缸内外不断循环，从而达到调节轮缸制动压力的目的，这种方法称之为循环调压方式；而若采用压力调节器，通过专用的压力调节缸间接控制制动轮缸的压力，实现abs的压力调节，称为变容积调压方式。abs循环调压可以采用如图2.3所示的开放系统进行，即在每个车轮的制动轮缸上分别设置进液油路和回液油路，两条油路上分别设有进液电磁阀和回液电磁阀，两个两位两通电磁阀的工作状态如表2.1所示。 图2.3 开放式循环调压方式l一回液电磁阀；2一油泵；3、8一单向阀；4一储油罐；5一制动主缸；6一制动踏板；7一进液电磁阀；9一制动轮缸表2.1在压力调节过程中，制动油液受进液和回液电磁阀控制在制动主缸、制动轮缸和储油罐之间循环流动。采用这种调压方式也可以在每个车轮上只设置一个三位三通电磁阀来实现(图2.4)，该电磁阀的工作状态见表8.3。此种方式在压力调节过程中，abs增压时油泵产生的高压油液在送入制动轮缸时，也会对制动主缸活塞产生较大的反推力，导致此时制动踏板的剧烈抖动。表2.2 图2.4带三位三通电磁阀的开放式循环调压系统中采用的三位三通电磁阀的结构与工作原理如图2.5所示，它主要由阀体、进油阀、缸荷阀、检查阀、支架、托盘、主弹簧、副弹簧、无磁支撑环、电磁线圈和油管接头组成。移动架6在无磁支撑环3的导向下可沿轴向作微小的运动(约0.25 mm)，由此可以打开卸荷阀4和将进油阀5关闭。主弹簧13与副弹簧12相对设置，且主弹簧刚度大于副弹簧。检测阀8与进油阀5并联设置，在解除制动时，该阀打开，增大轮缸至主缸的回油通道，以使轮缸压力得以迅速下降，即使在主弹簧断裂或移动架6被卡死的情况下，也能使车轮制动器的制动得以解除。当电磁线圈无电流通过时，由于主弹簧力大于副弹簧，进油阀5被打开，卸荷阀4关闭，制动主缸与轮缸的油路接通，此状态既可以是常规制动，也可以是abs增压。当ecu向电磁阀线圈半通电时，电磁力使移动架6向下运动一定距离，将进油阀5关闭。由于此时的电磁力尚不足以克服两个弹簧的弹力，移动架6被保持在中间位置，卸荷阀4仍处于关闭状态，即三个阀孔相互封闭，abs处于保压状态。当ecu向电磁线圈7输入大工作电流时，所产生的大电磁力足以克服主、副两弹簧的弹力，使移动架6继续向下运动，将卸荷阀4打开，从而轮缸通过卸荷阀与回油管相通，abs处于减压状态。三位三通电磁阀中间半通电状态的工作可靠性较差，易产生误动作。 图2.5三位三通电磁阀结构及原理l-回油管路接口；2-滤网；3-支撑环；4-卸荷阀；5-进油阀；6-移动架；7-电磁线圈；8-检测阀；9-阀体；10-轮缸接口；11-托盘；12-副弹簧；13-主弹簧；14-凹槽台阶；15-主缸接口；a-气隙abs开放式循环调压方式的能量消耗较大，油泵输出端压力建立较慢，因此，已逐渐被封闭式压力调节方式所取代。封闭式循环式调压方式如图2.6所示，系统可以在每个车轮上设置一个三位三通电磁阀控制制动管路压力(图2.6a)，也可以在每个车轮上设置两个二位二通电磁阀控制制动管路压力(图2.6b)，在进行abs调节压力的过程中，制动油液在制动主缸5、制动轮缸8和专门设置的低压储能器2之间循环流动。减压时，轮缸泄放的油液被送到低压储能器，随后再经过油泵，在abs增压过程中直接将油液送往制动轮缸。为了减小abs增压过程中油泵打出的高压液体对制动踏板造成过于严重的抖动，系统中专门设置了减缓压力上升速度的缓冲器7。采用此种abs压力调节方式，制动油液始终在abs系统内部形成封闭循环回路。与前种开放式循环凋压方式相比较，它能量损耗较小，油泵出口油压建立较快。图2.7是采用封闭式循环调压系统的丰田凌志ls400轿车abs结构示意图，该制动系统采用双管路形式，abs调压采用三通道方式，前轮独立控制，后轮按低选控制。abs增压时，电磁阀线圈无电流通过，阀体在弹簧力作用下处于最左边位置，此时，制动主缸与轮缸接通，通往储能器的通道被阻断，电动机带动油泵高速运转，将高压油液送入轮缸；abs保压时，ecu控制向电磁阀提供2 a的小电流，在弹簧和电磁力的共同作用下使电磁阀处于中间位置，即制动主缸、轮缸和储能器各接口互不导通；abs减压时，ecu向电磁阀输出5 a大电流，所产生的大电磁力克服弹簧力，将电磁阀设置在右位置，此时轮缸和储能器接通，制动主缸油路被截断。 图2.6循环式调压方式l一单向阀；2一低压储能器；3一油泵；4一储液罐；5一制动主缸；6一制动踏板7一缓冲器；8一轮缸；9一节流孔；lo一三位三通电磁阀 图2.7凌志ls400调压系统系统中所采用的回油泵结构如图2.8所示。回油泵为柱塞泵，通过电动机带动凸轮来驱动，泵内设有两个单向阀，下阀为进油阀，上阀为出油阀。柱塞上行时，轮缸及储能器的压力油推开下进油阀，进入泵体内。而当柱塞下行时，泵体内的压力油首先封闭进油阀，随后推开出油阀，将制动液压回制动主缸。 图2.8 柱塞泵结构在某些制动系统中，循环调压方式还可能出现一些变形，如图2.9所示的调压系统中，当abs系统工作时，轮缸的增压由高压储能器中的压力补给，而储能器中的压力则由油泵提供。油泵是否工作取决于高压储能器内的压力，当储能器内压力低于设定压力值时，油泵便开始工作。轮缸减压时的制动液送回到储油罐。进行常规制动时，轮缸的减压液体直接流回制动主缸。系统由二位二通的进液电磁阀和回液电磁阀以及一个二位三通的主电磁阀组成，三个调压电磁阀的工作状态如表84所示，进液和回液电磁阀的作用与前述相同，主电磁阀在abs增压时起沟通高压储能器与轮缸联系的作用。坦威斯teves mk2型abs系统上采用了此种结构，系统中所设置的高压储能器还取代了一般制动系统中的真空助力器，储能器中的高压液体兼用于产生制动助力效果。此种调压方式当abs处于增压状态时，因主缸、轮缸的油路与高压储能器相通，故制动踏板会有明显的抖动。 图2.9补给式调压方式表2.3abs的变容积调压系统如图2.10所示，采用这种方式进行压力调节时，主要依靠调压缸11中的调压活塞13调节轮缸有效容积，实现abs的增压、减压和保压调节。它主要由进液电磁阀5、回液电磁阀10、调压活塞13、液压泵8、高压储能器6等组成。 图2.10变容积式调压方式1一隔离阀；2一制动主缸；3一储油罐；4一制动踏板；5一进液电磁阀；6一高压储能器；7一单向阀；8一油泵；9一储液罐；10一回液阍；11一调压缸；12一制动轮缸；13一调压活塞常规制动时，进液与回液电磁阀均不通电，进液电磁阀和回液电磁阀将调压活塞13上腔与高压储能器6隔断，而与储液罐9导通，使调压活塞在下方弹簧作用下处于上极限位置，顶开隔离阀1，此时，制动主缸2与制动轮缸12的制动管路接通，制动主缸的制动液直接进入轮缸，轮缸压力随主缸压力而变化。abs减压制动时，ecu向进液和回液电磁阀通电，这时进液电磁阀5导通，回液电磁阀10隔断，高压储能器6内的高压油液充入调压活塞上腔，推动该活塞克服弹簧力向下移动，其结果是首先关闭隔离阀1，将制动主缸与制动轮缸油路切断，随后，伴随调压活塞的下移，制动轮缸的储液容积逐渐增大，