浅谈汽车ABS系统的原理与维护

1、 第 I 页摘 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 系统的维护。关键

2、词：ABS；技术；工作原理；安全 第 II 页目 录第 1 章 前言.1第 2 章 ABS 的组成与原理 .22.1 “ABS”的概述 .22.2 ABS 的组成及作用 .22.3 ABS 的工作原理 .32.4 ABS 的两种控制方式 .52.5 汽车 ABS 的分类.62.5.1 按结构分类 .62.5.2 按控制方法分类 .62.5.3 按控制通道分类 .72.5.4 按结构关系分类 .7第 3 章 浅谈 ABS 系统的基础维护.83.1ABS 故障诊断仪器和工具.83.2 故障诊断与排除的一般步骤.93.3 常见故障及分析.10第 6 章 结语.12参考文献.13四川城市职业学院毕业论

3、文 （设计） 第 1 页第 1 章 前言随着汽车工业的发展，汽车技术日新月异，特别是大量新技术的应用，汽车变得越发智能化，科技化。所以我们更应该重视汽车的安全性能，刹车是现代汽车的安全性能中占十分重要的地位，起着至关重要的作用。ABS 的运用为刹车的安全保机护航。本文主要就汽车“ABS”系统的组成以及工作原理进行了解，并对简单的检测维修做讨论。四川城市职业学院毕业论文 （设计） 第 2 页第 2 章 ABS 的组成与原理2.1 “ABS”的概述ABS（Anti-lock Braking System）防抱死刹车系统，通过安装在车轮上的传感器发出车轮将被抱死的信号，控制器指令调节器降低该车轮制动

4、缸的油压，减小制动力矩，经一定时间后，再恢复原有的油压，不断的这样循环（每秒可达 510 次），始终使车轮处于转动状态而又有最大的制动力矩。2.2 ABS 的组成及作用汽车 ABS 是由控制装置,电磁阀,传感器;总成线束;齿圈;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

5、，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。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

6、能，防止汽车侧滑甩尾（松散的沙土和积雪很深的路面除外）。（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，四川城市职业学院毕业论文 （设计） 第 3 页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）鉴于防抱死系统（ABS）具有以上的优越性，所以该系统的装车率逐年上升。2.3 ABS 的工作原理在不同的 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

7、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。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

8、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，

9、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四川城市职业学院毕业论文 （设计） 第 4 页抱死，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

10、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320HZ。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

11、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（如图 2-1）。图图 2-1 ABSABS 系统工作原理图系统工作原理图四川城市职业学院毕业论文 （设计） 第 5 页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 (Vt-Va)/Vt100式中：-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 1520范围内。ABS 的功

12、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。2.4 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

13、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

14、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：四川城市职业学院毕业论文 （设计） 第 6 页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

15、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

16、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。2.5 汽车 ABS 的分类2.5.1 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，性能不高，该类 ABS 在轿车和摩托车上都有应用，其中最著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。2.5.2 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四川城市职业学

17、院毕业论文 （设计） 第 7 页广泛应用的 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 。2.5.3 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。（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

18、) 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。2.5.4 按结构关系分类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。四川城市职业学院毕业论文 （设计） 第 8 页第 3 章 浅谈 ABS 系统的基础维护3.1ABS 故障诊断仪器和工具 在多数防抱控制系统中，可以通过

19、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（

20、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

21、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，对四川城市职业学院毕业论文 （设计） 第 9 页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

22、控制装置所存储记忆的故障代码，并将故障代码转换为故障情况后显示，部分地替代了维修手册的作用，又可向系统电子控制半装置传输控制指令，对系统进行工作模拟。这类测试仪器有SNAP-ON 红盒子扫描仪 SCANNER 及通用的 TECH-L 和克莱斯的 ORB-LL 等，这些诊断测试仪器因可以读解故障代码，一般称为解码器。解码器不仅可以对防抱控制系统进行故障诊断，而且还可以对汽车的其它一些电控制系统进行诊断测试，只是需要选择相应的软件而已。3.2 故障诊断与排除的一般步骤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。在故障诊断和排除时

23、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

24、电亮后，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四川城市职业学院毕业论文 （设计） 第 10 页控制系统也可能不同。防抱控制系统的故障大多是由于系统内的接线插头松脱或接触不良、导线断路或短路、电磁阀线圈断路或短路、电动泵电路断路或短路、车轮转速传感器电磁线断路或短路、续电器内部断路或短路，以及制动开关、液位开关和压力开关等不能正常工作引起的。另外，蓄电池电压过低、车轮转速传感器与齿圈之间的间隙过大或受到泥污沾染、储液室液位过低等也会影响系统的正常工作。 3.3 常见故障

25、及分析故障现象一：当用户打开电源后 ABS 系统没有 3 秒自检 ABS 指示灯不亮。故障分析 1：电源电压没有加到 ABS 系统中。排除方法：1 检测 ABS 线束与车辆上 12v 电源是否接通 2 检测车辆是否有 12v 电压。故障分析 2;ECU 损坏。排除方法：更换 ECU。故障现象二：当用户打开电源后 ABS 有 3 秒自检，ANS 使用一切正常但 ABS指示灯不亮。故障分析：ABS 指示灯驱动电路损坏：排除方法 1 将 ABS 线束与ECU 相连的接插件的第 16 脚与地短接，如果 ABS 指示灯没有熄灭，则更换等驱动块。2 如果更换灯驱动快后 ABS 仍然常亮，则断开 ABS 指示灯与 ABS 线束的链接，一般来说，断开后 ABS 灯会仍然常亮，如遇此情况情检测原车电路。故障现象三：挡车处于静止状态时，ABS 指示灯快闪 1 次。故障分析:1 左前传感器开路或传感器接插件接触不良。排除方法：更换传感器或消除接触不良。故障分析 2ABS 线束终于传感器相连的电缆开路。排除方法：找到开路点，将其恢复连接。故障现象四：当车辆处于行驶状态时，ABS 指示灯快闪一次。故障分析：1左前传感器与齿圈的间隙过大，轮速信号不足。排除方法：调整传感器与齿圈的间隙0.7 毫米，检查传感器输出电压0.3v。故障分析 2 左前轮齿圈安装不平整或齿圈松动。