防抱死系统在常用轿车上的使用特点分析.doc

摘摘 要要 ABS 系统可以显著提高或改善汽车紧急制动时的操控性和稳定性 缩短了 制动距离 是一种新型的汽车电子控制产品 并得到了越来越广泛的应用 本 文以轿车为研究对象 展开对汽车 ABS 的研究 主要完成了以下的工作 通过 对单个车轮时的受力分析确定了影响车轮附着系数的主要因素 通过比较电磁 感应式轮速传感器和霍尔效应传感器的性能优缺点 采用并设计了霍尔效应式 轮速传感器 通过对控制结构的分析设计了以 INTEL 公司生产的 80C196KC 单片 机为核心的实时控制系统 包括信号输入电路 控制输出电路 驱动电路等硬 件部分 经比较各种控制方案 确定了 逻辑门限制法 作为控制方案 并选 用加速度和滑移率的组合作为控制参数 采用事件门限来计算车轮的转速 本文通过学习比较根据所学只是设计了 ABS 控制系统 从理论上实现 ABS 的控制功能 完成了设计要求 在设计过程中对汽车制动理论和制动装置有了 较为深入的了解 扩大了自己的知识面 自己解决问题的能力也得到了提高 关键词关键词 防抱死制动系 电子控制单元 门限值滑移率 轮速传感器 2 AbstractAbstract ABS systems can significantly enhance or improve vehicle control during emergency braking and stability shorter braking distance is a new type of vehicle electronic control products and has been more widely used Taking cars as the research object expand the ABS of the car Mainly to complete the following tasks By the time the force analysis on a single wheel of the wheel friction coefficient determined the main factors Electromagnetic induction by comparing the wheel speed sensors and Hall effect sensor performance advantages and disadvantages the use and design of Hall effect wheel speed sensor Through the analysis and design of the control structure produced by INTEL 80C196KC microcontroller as the core real time control system including the signal input circuit the control output circuit drive circuit and other hardware components The comparison of different control schemes to determine the logic gate limit law as the control program and use a combination of acceleration and slip rate as the control parameter Threshold used to calculate the event the wheel speed By comparison study is designed according to the ABS control school system Theoretically achieve the ABS control functions to complete the design requirements In the design process for automotive brake system with brake theory and deeper understanding and expand their knowledge their problem solving ability has been improved KeyKey words words Anti lock brake system Electronic control Unit slip ratio threshold Wheel speed sensors 3 目录目录 1 1 引言引言 5 2ABS2ABS 的实质的实质 5 3ABS3ABS 的原理的原理 5 4 4 常用轿车常用轿车 ABSABS 的选用的选用 6 5 5 常用轿车常用轿车 ABSABS 使用要点使用要点 6 6 6 轿车轿车 ABSABS 系统的维护与检测系统的维护与检测 7 6 1 车轮速度传感器的调整 7 6 2ABS 线束的更换 8 6 3 液压元件泄漏检查 8 6 4ABS 系统泄压 8 6 5ABS 系统电脑的更换 8 6 6 液压控制装置的检修 9 7 7 常用轿车常用轿车维护使用维护使用 ABSABS 注意事项注意事项 9 7 1 使用时的注意事项 9 7 2 维护时的注意事项 10 8 8 奥迪奥迪 A6A6 2 82 8 ABSABS 故障诊断及其修复故障诊断及其修复 10 9 9 总结总结 13 参考文献参考文献 14 致谢致谢 15 4 1 1 引言引言 现代汽车上大量安装了防抱死制动系统 ABS 其全称是 Anti lock Brake System 它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 2ABS2ABS 的实质的实质 ABS 的实质是控制汽车轮胎的防滑率 众所周知 汽车的速度是由轮子的 转速所决定的 轮子转得快汽车跑得快 轮子转得慢汽车跑得慢 似乎轮子的 转速等于汽车的速度 但实际上 由于轮胎的变形 打滑等因素 车轮速度与 汽车速度之间总是存在着差值 这个差值与汽车速度的比率就是滑动率 实验 证明只有将滑动率控制在一定的范围之内 轮胎才具有最大的附着力 汽车运 行才是最安全的 因此 ABS 的主要功能就是将滑动率控制在一个设定的范围 内 汽车上的 ABS 在工作过程中 通常将车轮的滑动率控制在 10 20 之间 3ABS3ABS 的原理的原理 ABS 是防抱死制动系统的英文缩写 英文的全称是 Anti lock Braking System 或者是 Anti skid Braking System 该系统在制动过程中可自动调 节车轮制动力 防止车轮抱死以取得最佳制动效果 一辆汽车制动性能的好坏 主要从以下三方面进行评价 1 制动效能 即 制动距离与制动减速度 2 制动效能的恒定性 即抗热或水衰退性能 3 制 动时汽车的方向稳定性 即制动时汽车不发生跑偏 侧滑以及失去转向能力的 性能 通常 汽车在制动过程中存在着两种阻力 一种阻力是制动器摩擦片与制 动鼓或制动盘之间产生的摩擦阻力 这种阻力称为制动系统的阻力 由于它提 供制动时的制动力 因此也称为制动系制动力 另一种阻力是轮胎与道路表面 之间产生的摩擦阻力 也称为轮胎 道路附着力 如果制动系制动力小于轮 胎 道路附着力 则汽车制动时会保持稳定状态 反之 如果制动系制动力大 于轮胎 道路附着力 则汽车制动时会出现车轮抱死和滑移 如果前轮抱死 汽车基本上沿直线向前行驶 汽车处于稳定状态 但汽车 5 失去转向控制能力 这样驾驶员制动过程中躲避障碍物 行人以及在弯道上所 应采取的必要的转向操纵控制等就无法实现 如果后轮抱死 汽车的制动稳定 性变差 在很小的侧向干扰力下 汽车就会发生甩尾 甚至调头等危险现象 尤其是在某些恶劣路况下 诸如路面湿滑或有冰雪 车轮抱死将难以保证汽车 的行车安全 另外 由于制动时车轮抱死 从而导致局部急剧摩擦 将会大大 降低轮胎的使用寿命 ABS 通过控制作用于车轮制动分泵上的制动管路压力 使汽车在紧急刹车 时车轮不会抱死 这样就能使汽车在紧急制动时仍能保持较好的方向稳定性 在没有装备 ABS 的汽车上 如果在雪地上刹车 汽车很容易失去方向稳定性 同时驾驶员如果想停车 必须使用液压调节器 又称执行器 反之 如果汽车 上装备有 ABS 则 ABS 能自动向液压调节器发出控制指令 因而能更迅速 准 确而有效地控制制动 4 4 常用轿车常用轿车 ABSABS 的选用的选用 从通用性角度来说 电子式 ABS 则不如机械式 ABS 灵活 电子式 ABS 是根 据不同的车型而设计的 它的安装需要较强的专业技术水平 如果换装到另一 车型上 必须要改变它的线路设计和电瓶容量 没有通用性 机械式 ABS 的通 用性强 只要是液压刹车装置的汽车都可使用 并可从一种车换装到另一种车 上 且安装较简单 另外 电子式 ABS 的体积大 有的车型不一定有空间安装 电子式 ABS 机械式 ABS 的体积相对小些 占用空间要小 在成本上电子式 ABS 价格要高 目前国内只有部分中高档车才装有电子式 ABS 相比之下 机械式 ABS 要便宜很多 无论是鼓式制动还是碟式制动 都可装用 ABS 现在人们常说 的加装 ABS 多是指机械式 ABS 不过制动效果不太理想 对于电子式 ABS 不是 一般街边汽修厂就能安装的 它需要相当高的技术水平 安装时有严格的技术 要求 5 5 常用轿车常用轿车 ABSABS 使用要点使用要点 具有 ABS 系统的车辆在仪表板上装有 ABS 或 ANTILOCK 的警告灯 启动发动 机后 此灯应熄灭 这表明该系统工作正常 但并不立即工作 只有到车速大 于 8km h 时 这是最小的控制速度界限 当驾驶员踩刹车时 ABS 开始工作 可避免车轮锁死 即便 ABS 的优点多 也无法完全违反物理的自然法则对车子 6 的作用 例如 如果行车不遵守该保持的最佳行车距离 则无法避免追撞意外 或在弯道行车速度超过了汽车的转弯极限也无法避免意外的危险性 请驾驶员 注意 另外 若在发动机启动后 ABS 警告灯仍亮或在驾驶过程中 ABS 灯突然亮 起 则表明 ABS 系统有故障 则需尽快到专业维修厂由专门技术人员进行维修 6 6 轿车轿车 ABSABS 系统的维护与检测系统的维护与检测 轿车电子防抱死制动系统 ABS 的测试与诊断 可利用该系统中的电子控 制装置 ECV 的自诊断功能进行检测诊断 并通过 LED 发出闪光而显示出来 还可根据情况对系统中的某一个装置进行解体 然后再单独地进行检测 使用 中如果 ABS 系统出现故障 警告灯就会闪亮 需及时停车处理或修复 常见 ABS 系统的维护与检测方法如下 6 16 1 车轮速度传感器的调整车轮速度传感器的调整 传感器传感插头脏污或传感器的空气间隙没有达到要求 都会使传感器不 能正常工作 这就需定期对传感器进行适当的调整 以使其恢复正常的工作状 态 传感器的调整可用纸垫片贴紧传感头的端面来完成 当汽车运行时 随着 传感器齿圈的旋转 纸垫片就会自然消失 调整前轮速度传感器时 以坦孚式 ABS 系统为例 先升举汽车 拆下相 应的前轮轮胎和车轮装置 拧松 紧固传感头 螺丝 通过制动器挡泥板孔拆 下传感头 清除其表面的金属和脏物 并刮净传感头端面 在传感头端面上粘 贴一个新的垫片 做一 下 的标记表示前轮 纸垫片厚度为 13mm 对于 32 脚电脑的 ABS 系统来说 拧松传感器支架固定衬套的螺栓 旋转衬套 给固 定螺丝提供一个新的锁死凹痕面 通过盘式制动挡泥板孔将传感头装进支架上 的衬套里 确认纸垫片贴在传感头端面上 并在整个安装过程中没有掉下来 装复后 传感器上连线应该接触良好 推动传感头向传感器齿圈顶端移动 直 到纸垫片与齿圈接触为止 保持此状态并用 2 4 4N m 的力矩拧紧 5mm 紧固螺 丝 使传感头定位 重新装好轮胎和车轮并放下汽车 最后起动发动机并路试 车辆 ABS 故障指示灯是否点亮 指示灯不亮则表示系统工作正常 传感器良 好 否则就说明 ABS 系统仍然存在问题 须进一步检修 7 调整后轮速度传感器的步骤同前轮的调整步骤相同 举升汽车 拆下后轮 制动钳及传动装置 拆下传感头 清洁其表面 在传感头端面贴纸垫片 标注 R 35 脚电脑 ABS 的纸垫片厚度为 0 65mm 装复传感头 拧紧固定螺栓 将 传感头推向传感器齿圈顶端 至纸垫片与齿圈接触为止 保持此状态用 2 4 4N m 力矩拧紧紧固螺丝 使传感头定位 重新装复制动钳 车轮 放下汽 车 最后进行路试 如果发现车轮速度传感器工作不良 应用数字万用表测量其线圈的电阻 电阻大为断路 电阻小 表明有短路 均需要更换传感头 6 2ABS6 2ABS 线束的更换线束的更换 ABS 线束接头的接触不良 线束腐蚀 断裂及外部屏蔽损坏等都会导致防 抱死系统无法正常工作 须对其进行更换 线束接头通常与线束一起更换 个 别线束接头损坏时 可更换新插头 地线与屏蔽线要焊接牢靠 线束接头是塑 封的 一般只能与线束一同更换 线束接头必须插接牢靠 以防接触不良 接 头插好后 将卡销插好 6 36 3 液压元件泄漏检查液压元件泄漏检查 检查液压元件泄漏时 先接通点火开关 直至液压泵停止运转 接着再等 3 分钟 使整个液压系统处于稳定状态 察看压力表 如果 5 分钟之内系统压 力出现下降现象 则表明液压系统有泄漏之处 再检查是液压元件本身泄漏 还是外部系统泄漏 分别予以修复 必要时更换磨损部件或总成 6 4ABS6 4ABS 系统泄压系统泄压 一般 ABS 系统的泄压方法是将点火开关关闭 置于 OFF 位置 然后反复 踩制动踏板 踩踏的次数在 20 次以上 当踏板力明显增加 即感觉不到踩踏板 的液压助力时 就表示 ABS 系统的泄压工作完成 通常对以下部件进行操作时需要泄压 液压控制单元中的任何装置 蓄压 器 电动泵 电磁阀体 制动液油箱 压力警告和控制开关 后轮分配比例阀 和后轮制动分泵 前轮制动分泵及高压制动液管路等 6 5ABS6 5ABS 系统电脑的更换系统电脑的更换 用正常的电脑代替原车电脑 观察 ABS 系统的工作情况 通过对比来鉴别 8 原车电脑是否有故障 更换时将点火开关关闭 拆下电脑上的线束插头 换上 正常的电脑 插上所有的线束插头 接通点火开关 并开启发动机 红色制动 灯和 ABS 灯应显示系统的正常状态 6 66 6 液压控制装置的检修液压控制装置的检修 在检修液压控制装置之前要按一般方法泄压 拆卸液压控制装置时 拔下 电磁阀 制动液面传感器等 将制动油管拆下 再用柱塞塞住打开的油管 以 防止制动液外泄 拆下真空检查阀 将液压控制装置与真空助力器分离 从车 上拆下液压控制装置 液压调节器上的电磁阀损坏 一般整件更换 拆下电磁阀 取下 O 型环 用干净的制动液润滑电磁阀 O 型环 装上性能完好的电磁阀 用 4 5N m 力矩 交替拧紧固定螺丝 固定好电磁阀 插好接线插头 7 7 常用轿车常用轿车维护使用维护使用 ABSABS 注意事项注意事项 7 17 1 使用时的注意事项使用时的注意事项 不可向电子控制装置提供过高的电压 否则容易损坏电子控制装置 所以 切不可用充电机起动发动机 也不要在蓄电池与汽车电系连接的情况下 对蓄 电池进行充电 在蓄电池电压过低时 系统将不能进入工作状态 因此 要注意对蓄电池 的电压进行检查 特别是当汽车长时间停驶后初次起动时更要注意 在防抱死警示灯持续点亮的情况下进行制动时 应注意控制制动强度 以 免因制动防抱死系统失效而使车轮过早发生制动抱死 高温环境也容易损坏电子控制装置 所以 在对汽车进行烤漆作业时 应 将电子控制装置从车上拆下 另外 在对系统中的电器元件或线路进行焊接时 也应将线束插头从电子控制装置上拔下来 应尽量选用汽车生产厂推荐的轮胎 如果要换用其它型号的轮胎 应该选 用与原车所用轮胎的外径 附着性能和转动惯量相近的轮胎 但不能混用不同 规格的轮胎 因为这样会影响防滑控制系统的控制效果 不要使车轮转速传感器和传感器齿圈被油污沾染或其它脏物 否则 车轮 转速传感器产生的车轮转速信号就可能不够准确 影响系统的控制精度 甚至 9 使系统无法正常工作 另外 不要敲击转速传感器 否则容易导致传感器发生 消磁现象 从而影响系统的正常工作 7 27 2 维护时的注意事项维护时的注意事项 目前 大多数 ABS 系统都具有较高的工作可靠性 通常不需要对其进行定 期的特别维护 但是 如果万不得已需要维护或检修时就应注意以下几个方面 在点火开关处于点火位置时 不要拆装系统中的电器元件和线束插头 以 免损坏电子控制装置 要拆装系统中的电器元件和线束插头 也应将点火开关 断开 具有防滑控制能力的制动系统应使用专用的管路 因为制动系统往往具有 很高的压力 如果使用非专用的管路极易损坏 由于在很多具有防滑制动功能的制动系统中都有供给防抱死制动压力调节 所需能量的蓄能器 所以 在对这类制动系统的液压系统进行维修作业时 应 首先使蓄能器中的高压制动液完全释放 以免高压制动液喷出伤人 在释放蓄 能器中的高压制动液时 先将点火开关断开 然后 反复地踩下和放松制动踏 板 直到制动踏板变得很硬时为止 另外 在制动液压系统完全装好以前 不 能接通点火开关 以免电动泵通电运转 大多数防滑控制系统中的车轮转速传感器 电子控制装置和制动压力调节 装置都是不可修复的 如果发生损坏 应该进行整体更换 在对制动液压系统进行维修以后 或者在使用过程中发觉制动踏板变软时 应按照要求的方法和顺序对制动系统进行空气排除 电子控制装置受到碰撞和敲击也极容易引起损坏 因此 要注意使电子控 制装置免受碰撞和敲击 不要让油污沾污电子控制装置 特别是电子控制装置的端子更要注意 否 则会使线束插头接触不良 影响系统的正常工作 不要用砂纸打磨系统中各插 头的端子 否则 也会造成接触不良 8 8 奥迪奥迪 A6A6 2 82 8 ABSABS 故障诊断及其修复故障诊断及其修复 辆奥迪 62 8 轿车 用户反映该车仪表板上的 ABS 故障警告灯常亮 接车后进行检查 发现故障现象确如用户所述 经试车确认 ABS 系统功 10 能失效 4 个车轮在紧急制动时抱死 观察 个车轮的制动拖印相当 可以确 认 4 个车轮的制动力较为均衡 故液压系统存在泄漏的可能性不大 连接故障诊断仪 vAG1552 对 ABS 系统进行检测 发现了 2 个故障含义分 别为 泵供电电压故障 右后轮转速传感器断路或对正极短路的故障码 根据故障码的提示 笔者决定确定一下执行元件的性能 于是利用诊断仪进行 了执行元件诊断的操作 在进行液压泵性能测试时 ABS 液压泵 V39 不动作 踏板无振动感 根据这种现象 笔者分析有 3 种可能的故障原因 液压泵 V39 损坏 继电器问题 或液压控制单元损坏 之后笔者又进行了其他元件的测试 由于试车过程中 4 个车轮的制动力差异不大 对此我们快速略过 之后笔者准备读取相关数据 看是否能有所发现 于是进入了 ABS 系统的 数据流 将车辆举起 用手转动车轮 并观察 001 组数据 结果诊断仪却显示 右后轮轮速为零 看来轮速信号没有被 ABS 控制单元收到或识别 而导致此种 现象发生的可能性一般有 3 个 没有信号产生 信号线路问题 或控制单元损 坏 为此 我们进行了如下步骤的检测 1 检测右后轮轮速信号 利用示波器直接对右后轮的轮速传感器进行了测量 结果有信号 电压幅 值随转速上升而升高 频率反映良好 2 检测左后轮轮速信号 利用示波器直接对左后轮的轮速传感器进行测量 结果也有信号 但电压 幅值随转速上升不明显 频率反映良好 由于 ABS 系统的控制单元中没有存储 左后轮传感器的相关故障 我们先调整了左后轮传感器的间隙 但波形依旧 3 将左后轮轮速传感器连接到右后轮的信号线上 利用诊断仪读取数据 连接好后 结果设备显示右后轮轮速为零 看来是信号线或控制单元内部 出现问题 为此 我们决定对相关线束进行检测 经检测 右后轮信号线 接 线柱 15 供电脚 蓄电池 30 供电脚及接地脚均正常 根据上述测量结果 笔者 判定液压泵 V39 继电器或液压控制单元有问题 但需进一步拆检 由于博世 ABS 泵价格近万元 所以决定拆检并尝试修复 于是笔者打开了 ABS 液压泵液压控制单元 经检查 发现继电器烧毁 电路板亦有损伤 根据 观察到的故障现象 笔者用焊锡恢复了电路板使其导通 并利用外接继电器替 11 代了损坏的内置继电器 之后再利用故障诊断仪进行执行元件诊断的操作时 V39 恢复工作 为此 笔者用导线将其焊接好 之后利用诊断仪再读取数据时 右后轮信 号恢复正常 同时信号波形差异的问题也不复存在 至此 该车 ABS 系统的故障全部解决 但由于 ABS 的外部结构已经遭到破 坏 所以必须做好封装工作 要保证密封性 抗振性 12 9