汽车防抱死系统ABS 毕业论文

浅谈汽车ABS防抱死制动系统 14 届 汽车工程 系专 业 汽车检测与维修技术 学 号 学生姓名 指导教师 2017年 6 月 21 日浅谈汽车ABS防抱死制动系统 14 届 汽车工程 系专 业 汽车检测与维修技术 学 号 学生姓名 指导教师 摘 要随着汽车行驶速度的提高，道路行车密度的增大，汽车行驶安全性已经受到了高度关注。汽车的行驶安全性能要求不断提高，汽车安全系统已经成为汽车研究发展的重要部分。汽车安全系统主要依靠制动踏板的制动装置保证汽车行驶安全，在汽车防抱死制动系统出现之前，汽车所用的都是开环制动系统。其特点是制动器制动力矩的大小仅与驾驶员的操纵力、制动力的分配调节以及制动器的尺寸和型式有关。由于没有车轮运动状态的反馈信号，无法测知制动过程中车轮的速度和抱死情况，汽车就不可能据此调节轮缸或气室制动压力的大小。因此在紧急制动时，不可避免地出现车轮在地面上抱死拖滑的现象。当车轮抱死时，地面的侧向附着性能很差，所能提供的侧向附着力很小，汽车在受到任何微小外力的作用下就会出现方向失稳问题，极易发生交通事故。在潮湿路面或冰雪路面上制动时，这种方向失稳的现象会更加严重。汽车防抱死制动系统（Anti-lock Braking System简称ABS）的出现从根本上解决了汽车在制动过程中的车轮抱死问题。本文介绍了防抱死制动系统(ABS)的发展及分类，解释了系统基本组成与其工作原理，并对博世ABS系统的控制过程作了详细的阐述，在此基础上总结了检修ABS的一些注意事项及检修方法。关键词：防抱死制动系统；ABS；工作原理；检测；维修 - 14 -河北机电职业技术学院毕业论文目 录摘要I1. 防抱死制动系统（ABS）的概述21.1. ABS的产生及发展21.2. ABS的组成及分类31.2.1. ABS的组成31.2.2. ABS的分类42. 防抱死制动系统（ABS）的工作原理及过程72.1. 工作原理72.2. 制动过程72.2.1. 常规制动72.2.2. ABS工作制动73. 防抱死制动系统（ABS）的故障的检测与维修83.1. 一般性检测83.2. 检测ABS的注意事项83.3. ABS故障检测的一般步骤93.4. ABS故障维修的一般方法104.结论12参考文献13致 谢141. 防抱死制动系统（ABS）的概述1.1. ABS的产生及发展ABS装置最早应用在飞机和火车上，而在汽车上的应用比较晚。铁路机车在制动时如果制动强度过大，车轮就会很容易抱死在平滑的轨道上滑行。由于车轮和轨道的摩擦，就会在车轮外圆上磨出一些小平面，小平面产生后，车轮就不能平稳地行驶，产生噪声和挣动。1908年英国工程师J. E. Francis提出了“铁路车辆车轮抱死滑动控制器”理论，但却无法将它实用化。接下来的30年中，包括Karl Wessel的“刹车力控制器”、Werner Mhl的“液压刹车安全装置”与Richard Trappe的“车轮抱死防止器”等尝试都宣告失败。在1941年出版的汽车科技手册中写到：“到现在为止，任何通过机械装置防止车轮抱死危险的尝试皆尚未成功，当这项装置成功的那一天，即是交通安全史上的一个重要里程碑”，可惜该书的作者恐怕没想到这一天竟还要再等30年之久。 当时开发刹车防抱死装置的技术瓶颈是什么？首先该装置需要一套系统实时监测轮胎速度变化量并立即通过液压系统调整刹车压力大小，在那个没有集成电路与计算机的年代，没有任何机械装置能够达成如此敏捷的反应！等到ABS系统的诞生露出一线曙光时，已经是半导体技术有了初步规模的1960年代早期。 精于汽车电子系统的德国公司Bosch（博世）研发ABS系统的起源要追溯到1936年，当年Bosch申请“机动车辆防止刹车抱死装置”的专利。1964年（也是集成电路诞生的一年）Bosch公司再度开始ABS的研发计划，最后有了“通过电子装置控制来防止车轮抱死是可行的”结论，这是ABS（Antilock Braking System）名词在历史上第一次出现！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。1.2. ABS的组成及分类1.2.1 ABS的组成无论是气压制动系统还是液压制动系统，ABS均是在普通制动系统的基础上增加了传感器、ABS执行机构和ABS电脑（即ABS、ECU）3部分，见图1-1.1、传感器ABS采用的传感器包括轮速传感器、车速传感器和汽车减速度传感器。在各种控制方式的ABS中均有轮速传感器，它利用电磁感应原理检测车轮速度，并把轮带转换成脉冲信号送至ABS电脑。一般轮速传感器都安装在车轮上，有些后轮驱动的车辆，检测后轮速度的传感器安装在差速器内，通过后轴转来检测，故又称为轴速传感器。车速传感器用在以车轮滑移率为控制参数的ABS中，用来检测车速并向ABS电脑输送车速信号，此信号还同时用于速度表、里程表及自动变速器控制等。汽车减速度传感器仅用在四轮驱动的控制系统中，它用来检测汽车制动时的减速度，识别是否是冰雪等易滑路面。2、执行机构ABS执行机构主要由制动压力调节器和ABS警报灯组成。制动压力调节器根据ABS电脑指令来调节各车轮制动器的制动压力。不同制动系统的ABS所采用的制动压力调节器也不同，可分为液压式、气压式和空气液压加力式。在目前应用广泛的液压制动系统中，制动压力调节器的主要元件是电动泵和液压控制阀。ABS警报灯的功用是在ABS出现的故障时，由ABS电脑控制使其点亮，驾驶员发出警报信号，并可由ABS电脑控制闪烁显示故障码。3、ABS电脑ABS电脑接收传感器信号，比较各轮转速和汽车行驶速度，判断各车轮的滑移情况后，向ABS执行机构下达指令来调节各车轮制动器的制动压力。当ABS出现故障时，ABS电脑使ABS电脑使ABS警报灯点亮，同时切断通往执行机构的电源，使ABS停止工作。 图1-1 ABS系统的组成1.2.2 ABS的分类1、按ABS的结构分类（1）液压制动系统ABS，液压制动系统广泛应用于轿车和轻型载货汽车上，目前液压制动系统中装用的ABS，按其液压控制部分的结构原理不同主要可分为整体式、分离式和ABSVI3种类型。其主要区别是：整体式ABS中，制动压力调节器与制动主缸结合为一个整体，其结构更为紧凑，在美国车上常装用这类型ABS，分离式ABS中，制动压力调节器与制动主缸分别为独立的总成，日本丰田公司生产各型车和韩国大宇车上常用，它装有3个带控制阀的活塞泵（制动压力调节器），两前轮各用一个，两后轮共用一个。（2）气压制动系统ABS。气压制动系统主要用于中、重型载货汽车上，所装用的ABS按其结构原理主要分为2种类型：用于4轮后驱动气压制动汽车上的ABS和用于汽车挂车上的ABS。（3）气顶液制动系统ABS。气顶液制动系统兼有气压和液压两种制动系统的特点，应用于部分中、重型汽车上。2、按ABS的生产厂家分类目前世界范围内生产ABS的厂家主要由德国的博世、戴维斯、瓦布科公司和美国的德科、凯尔西海斯和迪克斯公司等，其产品及应用情况如下：德国博世公司（BOSCH） 欧、美、日、韩车最多德国戴维斯公司（TEVES）德国瓦布科（WABCO）美国凯尔西海斯公司（KELSEY） 部分日本轻型货车美国德科公司（） 美国通用及韩国大宇汽车美国本迪克斯公司（BENDIX） 美国克莱斯勒汽车3、按控制通道分类在ABS中，对能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。ABS装置的控制通道分为4通道式、3通道式、2通道式和1通道式。（1）4通道式。4通道式ABS有4个轮速传感器，在通往4个车轮制动分泵的管路中，各设一个制动压力调节器装置，进行独立控制，构成4通道控制形式。性能特点：由于4通道ABS地根据各车轮轮速传感器输入的信号，分别对各个车轮进行独立控制的，因此附着系数利用率高，制动时可以最大限度地利用每个车轮的最大附着力。4通道控制方式特别适用于汽车左右两侧车轮附着系数接近的路面，不仅可以获得良好的方向稳定性和方向控制能力，而且可以得到最短的制动距离。但是如果汽车左右两个车轮的附着系数相关较大，（如路面部分积水或结冰），使车身向两个车轮的地面制动力就相差较大，因此会产生横摆力矩，使车身向制动力较大的一侧跑偏，不能保持汽车按预定方向行驶，会影响汽车的制动方向稳定性。（2）3通道式。3通道式ABS是对两前轮进行独立控制，两后轮按低选原则进行一同控制（即两个车轮由一个通道控制，以保证附着力较小的车轮不抱死为原则），也称为混合控制。 性能特点：两后轮按低选原则进行一同控制时，可以保证汽车在各种条件下左右两后轮的制动力相等，即使两车轮的附着系数相关较大，两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向的稳定性。当然，在两后轮按低选原则进行一同控制时，可能出现附着系数较大的一侧后轮附着力不能充分利用的问题使汽车的总制动力减小。但在紧急制动时，由于发生轴荷前移，在汽车的总制动力中，后轮制动力所占的比例减少，尤其是前轮驱动的小轿车，前轮的附着力比后轮的附着力大得多，通常后轮制动力只占总制动力的30%左右，后轮附着力未能充分利用对汽车的总制动力影响不大。对两前轮进行独立控制，主要考虑小轿车，特别是前轮驱动的汽车，前轮的制动力在汽车总制动中所占的比例较大（可达70%左右），可以充分利用两前轮的附着力。一方面使汽车获得尽可能大的总制动力，利于缩短制动距离；另一方面可使制动中两前轮始终保持较大的横向附着力，使汽车保持良好的转向能力。尽管两前轮独立控制可能导致两前轮制动不平衡，但由于两前轮制动力不平衡对汽车行驶方向稳定性影响相对较小，而且可以通过驾驶员的转向操纵对由此产生的影响进行修正。因此，3通道ABS在小轿车上普遍采用。（3）2通道式。2通道式ABS难以在方向稳定性、转向控制性和制动效能各方面得到兼顾，目前已很少采用。（4）1通道式。1通道式ABS又叫单通道ABS，它是在后轮制动器总管中设置1个制动压力调节器，在后桥主减速器上安装1个轮速传感器（也有在后轮上各安装1个的）。性能特点：单通道ABS一般都是对两后轮按低选原则进行一同控制。单通道ABS不能使两后轮的附着力得到充分利用，因此制动距离不一定会明显缩短。另外前轮制动未进行控制，制动时前轮仍会出现制动抱死，因而转向操纵能力也未得到改善，但由于制动时两后轮不会抱死，能够显著的提高制动时的方向稳定性，在安全上是一大优点，同时具有结构简章，成本低等优点，所以在轻型载货车上广泛应用。2. 防抱死制动系统（ABS）的工作原理及过程2.1 ABS的工作原理ABS分机械式和电子式两种。由于机械式不论从精度还是实际效果都比不上电子式，所以目前轿车上的ABS大多数是电子式的。它由轿车上的液压制动系统、车轮转速传感器、电子控制器和电磁调节器等部件组成（如图）。其中ABS的传感机构由轮速传感器和“齿圈”配对组成。轮速传感器内有可产生磁力线的电磁线圈，安装在车轮附近的一个固定部件上，齿圈安装在车轮轮辋上，车轮转动带动齿圈转动，齿圈切割磁力线使传感器内的电磁线圈感应出交变电流，其脉冲率与车轮转速成正比并被输往电子控制器内。电子控制器是一台微电子计算机，它根据各个轮速传感器的电流脉冲信号测出各个车轮的运动速度、加速度或者减速度、滑动率等数值，当这些数值超出正常值的范围时就会发出指令给电磁调节器。电磁调节器里面的柱塞会依照指令上下移动，调节输入各个车轮制动分泵的油量，起到一个阀门的作用。 ABS 的工作原理简单一点来讲，就是由轮速感应器监测车轮的转速，监测信号汇集到电子控制器内分析。一旦监测到车轮快要抱死时，电子控制器会发出指令给电磁调节器，由它控制油压分配阀调节各个车轮的制动分泵，以“一放一收”的点放形式来控制刹车摩擦片，解除车轮的抱死现象。用点放形式来制动，既可急剧降低轮速，又可保持轮胎与地面的附着力。2.2 博世（BOSCH）ABS系统制动调节过程1、常规制动：电磁阀不通电，制动总缸与分缸之间自由连通。踩下制动踏板时分缸持续制动，离开制动踏板时油液返回主缸，制动结束。 2、ABS工作制动： 1）压力增大：电磁阀和电动泵不通电，制动油液从主缸流入分缸进行制动。2）压力保持：当车轮趋于抱死时，电子控制单元给电磁线圈通小电流，此时主缸与分缸之间的通道被切断，使车轮压力保持不变。 3）压力减小：当车轮继续趋于抱死时，电子控制单元给电磁线圈通大电流，此时输出阀开启，分缸与回油道接通，车轮制动力下降，转速上升。 然后ABS电子控制单元再给电磁线圈断电，车轮制动力又会上升，如此反复，ECU通过执行器不断地控制制动系统完成增压、保压、降压、升压的过程，使车轮始终处于将要抱死而又未抱死的临界状态，把车轮滑动率控制在最佳（10%20%）的范围内，以获得最好的制动效果。3. 防抱死制动系统（ABS）的故障检测与维修3.1. 一般性检测 1)防抱死警告灯：检查汽车上通-断开关和警告灯的工作情况，并起动发动机，让其保持怠速。当发动机处于怠速状态时，警告灯就会灭掉，若不是这样，就应接驾驶室的防抱死开关。若在行驶中，防抱死警告灯亮了，就说明系统出了故障。 2)运转检查：接通点火开关，防抱死警告灯应闪动，然后起动防抱死制动器系统，并使汽车运行6km以上，警告灯不应闪动，此时表明防抱死控制装置工作正常。3)电磁干扰：若遇有极强电磁干扰的环境，应及时切断ABS电源线，终止其工作。4)机械故障：调节器是制动管路中一个阀类件。当其不通电时，应保证由总泵(制动阀)至分泵(制动气室)的管路畅通。5)检查蓄电池的电压，看其是否在规定范围内，电压不足将引起ABS警告灯工作异常点亮；检查正负极柱电缆线连接是否清洁、牢固。6)检查制动总泵液面高度、油液质量、制动液储液器和制动总泵有无泄漏现象以及真空助力装置的技术状况是否良好。7)检查驻车制动是否完全解除。8)检查ABS系统熔丝、熔断器接触是否良好，电路和各插接器有无松动或损坏。9)检查ABS各部分导线连接可靠性，与车身的搭铁处是否良好可靠。10)检查各车轮能否转动灵活、制动器响应性程度，检查车轮轮毂轴承和车轮转动是否有颤动。对于前轮驱动的汽车，还要检查前轮等角速万向节的技术状况，看看有无松旷或无间隙。11)检查轮胎磨损是否超过规定要求、轮胎规格与车型是否相符。12)检查电子控制器(ECU)导线插接器接触是否良好，导线是否有断路或短路，控制器(ECU)和压力调节器等的搭铁处是否连接可靠，轮速传感器连线是否良好。13)对自卸举升汽车，应检查整个液压制动设备，包括系统的组件技术状况是否良好的检查。14)检查电动液压泵插接器、车轮速度传感器插接器、液面高度指示开关插接器、压力警告灯开关、压力控制开关插接器和主控制阀插接器的连接是否良好。3.2 检修ABS的注意事项 1）ABS系统与普通制动系统密不可分，普通制动系统一旦出现故障，ABS系统也就不能工作，故当车辆制动系统出现问题时，应首先判明是ABS系统故障还是普通制动系统故障，而不能把注意力全部集中在传感器、电控单元和制动压力调节器上。 2）ABS电控单元对电压、静电非常敏感，维修时稍有不慎就可能会损坏电控单元。因此，点火开关接通时不可以拔或插电控单元上的连接器 。 3）维修车轮转速传感器时应特别小心，不要碰伤传感器头，不要用传感器齿圈做撬面，以免损坏，安装时不可用力敲击，磁隙可以调整的，但要用非磁性工具调整。 4)装有 ABS 的汽车，每年应更换一次制动液。否则，制动液吸湿性很强，含水后不仅会降低沸点，产生腐蚀，而且还会造成制动效能衰退。 5)要注意不要让电控单元受碰撞和敲击，不能处在高温环境中。 6)当蓄电池电压过低时，ABS系统将不能工作，所以特别在汽车停驶长时间后启动时，应检查蓄电池电压。 7)具有ABS系统的制动系应使用专用的管路，因为该系统往往具有很高的压力。 8)更换制动器或更换液压制动系部件后，应排净制动管路中的空气，以免影响制动系统的正常工作。3.3 ABS故障检测的一般步骤特定的诊断与检查可及时发现ABS系统中的故障，是维修中非常重要的部分。对于不同的车型，甚至同一系列不同年代生产的车型，检查的方法和程序都会有所不同，这一点只要比较相应的维修手册便可知道。当防抱控制系统警示灯持续点亮时，或感觉防抱控制系统工作不正常时，应及时对系统进行故障诊断和排除。在故障诊断和排除时应该按照一定的步骤进行，才能取得良好的效果。故障诊断与排除的一般步骤如下： （1）确认故障情况和故障症状； （2）对系统进行直观检查，检查是否有的制动液泻漏导线破损、插头松脱、制动液液位过低等现象； （3）读解故障代码，既可以用解码器直接读解，也可以通过警示灯读取故障代码后，再根据维修手册查找故障代码所代表的故障情况。 （4）根据读解的故障情况，利用必要的工具和仪器对故障部位进行深入检查，确诊故障部位和故障原因； （5）故障排除； （6）清除故障代码； （7）检查警示灯是否仍然持续点亮，如果警示灯仍然持续点亮，可能是系统中仍有故障存在，也有可能是故障己经排除，而故障代码未被清除； 警示灯不再点亮后，进行路试，确认系统是否恢复工作。在故障诊断和维修过程中，应当注意，不仅不同型号的汽车所装备的防抱系统可能不同，而且即使是同一型号的汽车，由于生产年份不同其装备的防抱控制系统也可能不同。3.4 ABS故障维修的一般方法1.ABS系统的泄压 一般ABS系统的泄压方法是：将点火开关关闭（置于OFF），然后反复踩制动踏板，踏板的次数在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，ABS系统即泄压完毕。通常修理以下部件时需要泄压：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、后轮制动分泵、前轮制动分泵及高压制动液管路等。 2.ABS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，通过对比来鉴别原车电脑有无故障。更换时，将点火开关关闭，拆下电脑上的线束插头，换上正常电脑，插上所有的线束插头，接通点火开关。然后启动发动机，红色制动灯和ABS灯应显示系统的正常状态。 3.车轮速度传感器的调整 传感器传感插头脏污，传感器的空气隙没有达到要求，都会引起传感器工作不良，应对其进行调整，以恢复正常工作状态。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（以坦孚式ABS为例）：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）螺栓，通过盘式制动器挡泥板孔拆下传感头，清除其表面的金属或脏物，并刮传感头端面，在传感头端面粘贴一新纸垫片（做一“F”标记表示轮），纸垫片厚度为1.3mm，拧松传感器支架固定衬套的螺栓，旋转衬套，给固定螺栓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，确认纸垫片贴在传感头端面上，并在整个安装中没有掉下来，装复后传感器上连线接触良好。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，用2.44Nm的力矩拧紧紧固螺栓，使传感头定位。重新装好轮胎和车轮，并放下汽车，启动发动机路试，ABS故障指示灯不亮为系统正常，传感器良好。否则，ABS系统仍有故障，须进一步检修。 调整后轮传感器：同前轮传感器调整相同。举升汽车，拆下后轮、制动钳、传动装置及传感头，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，推传感头向传感器齿圈顶端移动，至纸垫片与齿圈接触为止，保持此状态用2.44Nm力矩拧紧紧固螺栓，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。若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，电阻小为短路，均需要更换传感头。4.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，取下O形环，用干净的制动液润滑电磁阀O形环，装用性能完好的电磁阀，用45Nm力矩交替拧紧固定螺栓，固定好电磁阀，插好接线插头。 5.ABS系统更换 ABS线束接头接触不良，线束腐蚀、断裂及外部屏蔽损坏等，都会导致防抱死制动系统无法正常工作，须对其进行更换。线束插头通常与线束一同更换，个别线束插头损坏时，可更换新插头，地线与屏蔽线要焊接牢田，线束插头是塑料的，一般只能与线束一同更换。线束插头必须插牢，以防接触不良，接头插接后，将卡销插好。 6.ABS系统的放气 ABS系统中如有空气，会严重干扰制动压力的调节，而使ABS系统功能丧失，工作不正常。尤其对ABS进行维修之后，要按“维修手册”规定进行放气。 7.液压元件泄漏检查 检查液压元件泄漏时，接通点火开关，直至液压泵停止运转，接着再等3min，使整个液压系统处于稳定状态。查看压力表，若5min内系统压力下降，表明液压系统有泄漏之处。再检查是液压元件本身泄漏，还是其外部系统泄漏，分别修复，必要时更换磨损部件或总成。总结通过对ABS防抱死系统的详细分析，介绍了ABS防抱死制动系统的结构原理及检测方法。通过以下方面深入分析：防抱死制动系统的重要性、基本组成、工作原理等。得出了日常生活中常见的