1、 防抱死制動系統(tǒng)(ABS)應用原理分析與故障檢修【摘要】汽車防抱死制動系統(tǒng)是汽車上的一種主動平安裝置，是現(xiàn)代汽車制動系的關鍵部件之一。英文縮寫為ABS(Anti-lock Braking System)。它可在制動過程中能實時地判定車輪的滑移率，自動調(diào)節(jié)作用在車輪上的制動力矩，防止車輪抱死而取得最正確制動效能。該裝置提供了車輛在危險情況下的制動平安性，它可在汽車制動過程中，根據(jù)車輪滑移率的變化自動控制和調(diào)節(jié)制動力的大小，防止車輪抱死，使每個車輪產(chǎn)生最大的地面制動力，進而消除制動過程中的側(cè)滑、跑偏、喪失轉(zhuǎn)向能力等非穩(wěn)定狀態(tài)，以獲得良好的制動性能、操作性能轉(zhuǎn)向控制能力和穩(wěn)定性能方向穩(wěn)定性。關鍵詞：

2、防抱死制動系統(tǒng) 滑移率 制動平安性概述采用ABS系統(tǒng)的必要性 1.傳統(tǒng)制動系統(tǒng)制動過程：汽車在緊急制動時，駕駛員踏下制動踏板，隨著踏板力的增長，制動系統(tǒng)輪缸油壓或制動氣室氣壓逐漸增加。在整個制動過程中，按照車輪的運動狀態(tài)將制動過程分為如下三個階段：1第一階段是輪胎在地面上作純滾動。地面上的印痕花紋與輪胎花紋一致，輪胎在地面上作純滾動。2第二階段是輪胎在地面上邊滾邊滑。在此階段，印痕從清晰可辨逐漸變?yōu)槟：磺?，印痕花紋之間的距離逐漸加大，說明輪胎在地面上邊滾邊滑。3第三階段是輪胎在地面上完全滑拖。進入此階段后，只見輪胎拖痕，不見輪胎花紋壓印，這說明輪胎抱死不轉(zhuǎn)，而在地面上滑拖。 上述三個階段是逐

3、漸變化的，并無明顯分界。輪胎與地面之間由純滾動，經(jīng)過邊滾邊滑，漸變?yōu)榧兓瑒印Ｉ鲜鲞^程中，滑動成分的多少，可用滑移率來表示。2.滑移率?；坡视肧表示。滑移率=v-rw/v*100%，其中v指車速，r指車輪的工作半徑，w指車輪角速度，rw即為車輪的速度。因此，在制動的第一個階段，即做純滾動時，車輪速度等于車速，滑移率S=0；而在第三個階段，車輪速度等于零，滑移率S=100%；第二個階段的滑移率大于0，小于100% 。附著系數(shù)是反響輪胎與地面之間附著能力的參數(shù)。附著力等于附著系數(shù)乘以垂直載荷。因為垂直載荷是一定的，所以附著系數(shù)越大，輪胎與地面之間的附著力輪胎與地面之間的最大靜摩擦力越大，說明輪胎容

4、易抓住地面而不易出現(xiàn)相對滑動。附著系數(shù)分為縱向附著系數(shù)和橫向附著系數(shù)。附著系數(shù)的大小與路面性質(zhì)有關，并且隨滑移率S的變化而變化，見圖1-1。圖11從這具有代表性的地面附著系數(shù)變化特征中可知，車輪滑移率S在20%左右時，縱向附著系數(shù)最大，橫向附著系數(shù)也不小。在緊急制動時，如果能適當?shù)乜刂浦苿悠髦苿恿Φ拇笮?，使車輪處于邊滾邊滑S=20%的狀態(tài)，可使地面制動力到達最大，改善制動效果；同時，可保持良好的防側(cè)滑能力。圖中給出了橫向附著系數(shù)與滑移率S之間的關系。橫向附著系數(shù)越大，汽車制動時方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向控制能力越強。從圖中可以看出，當滑移率S等于零時，橫向附著系數(shù)最大；隨著滑移率S的增加，橫向附著系數(shù)越

5、來越??；當車輪抱死時，橫向附著系數(shù)幾乎為零。由此可見，車輪抱死時，橫向附著系數(shù)和橫向附著力很小，汽車失去抵抗橫向外力的能力，后輪輪胎抓不住地面，很容易產(chǎn)生橫向滑移、甩尾、打轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。前輪抱死時，盡管駕駛員通過轉(zhuǎn)向盤能使車輪擺動，但因為車輪不轉(zhuǎn)無法控制汽車的行駛方向，使汽車失去轉(zhuǎn)向控制能力。緊急制動時車輪抱死的后果真是太可怕了，為防止發(fā)生輪胎抱死和失去轉(zhuǎn)向能力的現(xiàn)象，最有效的措施是反復踩下和釋放制動踏板，但是，在緊急制動過程中，沒有時間這樣做。那有沒有一種理想的方法呢？答案是肯定的，那就是采用ABS系統(tǒng)。ABS系統(tǒng)的優(yōu)點ABS系統(tǒng)就是要充分利用輪胎和地面的附著系數(shù)，使各個制動器產(chǎn)生盡可能大的制動

6、力而又不會抱死，提高汽車制動能力，改善了操縱性和穩(wěn)定性。ABS系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：1.縮短了制動距離。這是因為在同樣的緊急制動情況下，無ABS系統(tǒng)時，車輪容易抱死滑移率100%，縱向附著系數(shù)大大減小，附著力減小，制動距離增大；而在有ABS系統(tǒng)時，可以將滑移率控制在20%左右，從而獲得最大的附著系數(shù)，也就獲得了最大的縱向制動力，即獲得了最短的制動距離。2.增加了汽車制動時方向的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向能力。如果無ABS系統(tǒng)，汽車的前輪抱死，駕駛員就不能控制汽車的行駛方向，這是非常危險的，特別是轉(zhuǎn)彎時進行制動，車輛容易駛?cè)肼吠?；正如前面分析，假設汽車的后輪抱死，那么因為橫向附著系數(shù)會降低至接近零，因而路面抵抗汽

7、車后部側(cè)滑的能力幾乎完全喪失，就會出現(xiàn)汽車后部側(cè)滑、甩尾，甚至使汽車整個調(diào)頭等危險情況。而在安裝有ABS系統(tǒng)時，滑移率被控制在20%左右，車輪不會抱死，橫向附著系數(shù)較大，前輪可以轉(zhuǎn)動，控制汽車的方向，后輪也不會側(cè)滑。資料說明，裝有ABS系統(tǒng)的車輛，可使因車輪側(cè)滑引起的事故比例下降8%左右。3.減緩和改善輪胎的磨損。車輪抱死會造成輪胎環(huán)行磨損，輪胎面磨損也會不均勻，使輪胎磨損消消耗增加。經(jīng)測定，汽車在緊急制動時，車輪抱死所造成的輪胎累加磨損費，已經(jīng)超過一套ABS系統(tǒng)的造價。因此，裝有ABS系統(tǒng)還具有一定的經(jīng)濟效益。4.使用維修方便，工作可靠。ABS系統(tǒng)的使用與普通制動系統(tǒng)的使用幾乎沒有區(qū)別。制動

8、時只要把腳踏在制動踏板上用力踏住即可，ABS系統(tǒng)就會根據(jù)情況自動進入工作狀態(tài)，如遇雨雪路滑，駕駛員也沒有必要用一連串的“點剎方式進行制動，ABS系統(tǒng)會使制動狀態(tài)保持在最正確點。ABS系統(tǒng)的根本原理、組成及分類一ABS系統(tǒng)的控制原理ABS的控制方法主要有邏輯門限值控制、最優(yōu)控制和滑動模態(tài)變結(jié)構(gòu)控制等，但目前絕大多數(shù)ABS都采用邏輯門限值控制方式，因此這里主要介紹邏輯門限值控制方法。邏輯門限值控制方式通常都是將車輪的減速度或角減速度和加速度或角加速度作為主要控制門限，而將車輪滑移率作為輔助控制門限。因為采用其中任何一種門限作為控制都存在著較大的局限性。例如僅以車輪的加、減速度作為控制門限，當汽車在

9、濕滑路面上高速行駛過程中進行緊急制動時，當車輪的滑移率離開穩(wěn)定區(qū)域較遠時車輪的減速度就可能到達控制門限值；而對于驅(qū)動輪，如果制動時沒有別離離合器，由于車輪系統(tǒng)存在很大的轉(zhuǎn)動慣量，又會造成車輪滑移率進入不穩(wěn)定區(qū)域而車輪的減速度仍未到達控制門限值，這都會嚴重影響控制效果。僅以車輪的滑移率作為控制門限值時，由于路面情況不同，峰值附著系數(shù)滑移率變化的范圍較大8%30%，因此僅以固定的滑移率門限值作為控制門限，很難保證在各種路面的條件下都能獲得最正確的制動效果。而將車輪加、減速度和滑移率控制門限結(jié)合起來，將有助于路面的識別，提高系統(tǒng)的自適應控制能力。控制系統(tǒng)中，車輪加速度或減速度信號可以由ECU根據(jù)輪速

10、傳感器輸入的信號經(jīng)過計算確定。在確定實際的滑移率時，先要確定車輪中心的實際縱向速度車身速度，但制動時確定車輪中心的實際縱向速度相當困難，因此通常由電控單元ECU根據(jù)各車輪的轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號按一定的邏輯確定汽車的參考速度，在進行計算，此值與實際滑移率存在一定的差異。邏輯門限控制方法中的車輪加速度或角加速度、減速度或角減速度、參考滑移率等控制門限值都是通過反復試驗獲得的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。二ABS的工作原理汽車在制動過程中，輪速傳感器不斷把各個車輪的轉(zhuǎn)速信號及時輸送給ABS控制單元，ABS控制單元根據(jù)設定的控制邏輯對4個轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號進行處理，計算汽車的參考車速、各車輪速度和減速度，確定各車輪滑移

11、率，并將滑移率與設定的滑移率控制門限值進行比擬。如果某個車輪的滑移率超過了控制門限值，ABS控制單元就會發(fā)出指令控制液壓調(diào)節(jié)裝置，使該車輪制動輪缸中的制動壓力減小；如果某個車輪的滑移率還沒到達設定的控制門限值時，ABS控制單元就控制液壓調(diào)節(jié)裝置，使該車輪的制動壓力增大；如果某個車輪的滑移率接近于設定的控制門限值時，ABS控制單元就控制制動壓力調(diào)節(jié)裝置，使該車輪制動輪缸的制動壓力保持一定，從而使各個車輪的滑移率保持在理想的范圍之內(nèi)，防止四個車輪完全抱死。例如某車右后輪將要抱死時，ABS系統(tǒng)會釋放右后輪的制動器，使右后輪恢復轉(zhuǎn)動，在右后輪將要恢復轉(zhuǎn)動后，對右后輪的制動器施用恢復，如果右后輪將要再次

12、抱死，ABS系統(tǒng)會再次釋放右后輪的制動器。此系統(tǒng)在一秒鐘之內(nèi)重復上述過程許屢次，以便發(fā)揮制動器的最大潛力，確保車子的穩(wěn)定和運行。見圖2-1。圖2-1其中1代表電控單元，2代表執(zhí)行器，3代表傳感器在制動過程中，如果沒有車輪趨于抱死，ABS將不參與制動壓力控制，此時制動過程與常規(guī)制動系統(tǒng)相同。如果ABS出現(xiàn)故障，電子控制單元將不在對液壓調(diào)節(jié)裝置進行控制，并將儀表板上的ABS故障警告燈點亮，向駕駛員發(fā)出警示信號，此時ABS不起作用，制動過程中將與沒有ABS的常規(guī)制動系統(tǒng)相同。三ABS系統(tǒng)的組成目前，我們所見到的ABS系統(tǒng)均為電子控制式ABS系統(tǒng)，機械式的均已被淘汰。一般的ABS系統(tǒng)主要由傳感器、電子

13、控制單元和執(zhí)行器三個局部組成。它們的作用見表2-1。組成元件功能傳感器車速傳感器檢測車速，給ECU提供車速信號，用于滑移率控制方式輪速傳感器檢測車輪速度，給ECU 提供輪速信號，各種控制方式均采用減速傳感器檢測制動時汽車的減速度，識別是否是冰雪等易滑路面，只用于四輪驅(qū)動控制系統(tǒng)執(zhí)行器制動壓力調(diào)節(jié)器接收ECU的指令，通過電磁閥的動作實現(xiàn)制動系統(tǒng)壓力的增加、保持和降低液壓泵受ECU控制，在可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器的控制油路中建立控制油壓；在循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)壓力降低的過程中，將由輪缸流出的制動液經(jīng)蓄能器泵回主缸，以防止ABS工作時制動踏板行程發(fā)生變化ABS警告燈ABS出現(xiàn)故障時，由ECU控制將其點

14、亮，向駕駛員發(fā)出報警，并由ECU控制閃爍顯示故障代碼ECU接收車速、輪速、減速等傳感器的信號，計算出車速、輪速、滑移率和車輪的減速度、加速度，并將這些信號加以分析、判別、放大，由輸出級輸出控制指令，控制各種執(zhí)行器工作 表2-1ABS系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理一電子控制系統(tǒng)齒圈與輪速傳感器是一組的，當齒圈轉(zhuǎn)動時，輪速傳感器感應交流信號，輸出到ABS電腦，提供輪速信號。輪速傳感器通常安裝在差速器、變速器輸出軸、各車輪輪軸上。傳感器有磁感應式、光電式和霍爾效應式等，目前廣泛使用的是磁感應式輪速傳感器。ABS電子控制器的主要任務是接收傳感器的信號，進行計算分析，判斷制動車輪的狀況，并據(jù)此輸出控制信號

15、，控制制動壓力調(diào)節(jié)器工作，及時調(diào)節(jié)制動力的大小。此外，控制器還具有故障監(jiān)控報警和故障自診斷等功能。典型的ABS ECU的根本組成是輸入級電路、運算電路、輸出級電路、平安保護電路。當有以下的異?，F(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)時，ABS控制電腦會使ABS故障指示燈點亮：1車輛已經(jīng)行走超過30秒，而忘記放開駐車制動。2未收到四輪中任何一輪的傳感器信號。3電磁閥作用超過一定的時間或是檢測到電磁閥斷路。4發(fā)動機已經(jīng)開始動作，或是車輛已經(jīng)開動，未接收到電磁閥輸出訊號。5當點火開關剛翻開時，ABS故障指示燈會點亮，如果沒有異?，F(xiàn)象，發(fā)動機起動后ABS故障指示燈就會熄滅。二循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理此種形式的制動壓力調(diào)節(jié)器在制

16、動總泵與分泵之間串聯(lián)一電磁閥，直接控制分泵的制動壓力。這種壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點是制動壓力油路和ABS控制壓力油路相通，該系統(tǒng)工作原理如下：圖311.常規(guī)制動狀態(tài)。在通常的減速制動或停車慢速制動時，車輪不會抱死，ABS不介入工作，制動壓力調(diào)節(jié)器電磁閥不通電，柱塞在圖3-1所示的位置，制動總泵與分泵直通，制動分泵的壓力直接通過制動踏板控制。此時，電動回油泵不工作。 圖322.減壓過程。當ECU輸出減壓信號時，向電磁閥提供較大的電流，柱塞處于如圖3-2的位置，連接制動總泵的通道被封閉，制動分泵與儲液器相通，制動壓力降低。此時，電動回油泵工作，將從分泵流入儲液器的制動液泵回制動總泵。3.保壓過程。當EC

17、U輸出保壓信號時，向電磁閥提供較小的電流，柱塞處于如圖3-3所示的位置，電磁閥的三個通道都被封閉，制動分泵的壓力保持不變。圖334.增壓過程。當ECU輸出增壓信號時，電磁閥斷電，柱塞的位置參見圖3-1，制動總泵與制動分泵相通，制動總泵的高壓制動液進入分泵，使其壓力增大。四、ABS系統(tǒng)的檢修一ABS系統(tǒng)使用與檢修考前須知ABS正常起作用時，會有一些容易被認為有故障的現(xiàn)象，因此，在使用中應注意區(qū)分。1制動踏板有升降某些裝有ABS的汽車，在發(fā)動機發(fā)動時，踩下的制動踏板會彈起，而在發(fā)動機熄火時，制動踏板那么會下沉，屬ABS的正常反響，并非故障現(xiàn)象。這是由于這些ABS為變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器，其控制液壓

18、取自動力轉(zhuǎn)向器液壓系統(tǒng)，在發(fā)動機熄火，動力轉(zhuǎn)向油泵停止工作時，那么會使制動踏板下沉。2制動時方向盤振動在制動時轉(zhuǎn)動方向盤，會感到方向盤有輕微的振動。這也是由于制動壓力調(diào)節(jié)器控制油壓與動力轉(zhuǎn)向器共用一個液壓泵所引起的正常反響。3制動時制動踏板下沉在制動中有時會感到制動踏板有輕微下沉。這是由于道路路面附著系數(shù)的變化，ABS正常適應性反響所引起的，并非故障現(xiàn)象。4制動時制動踏板振動在制動時，感到制動踏板有輕微的振動。這也是ABS起作用的正?，F(xiàn)象。5ABS燈偶爾亮起高速行駛時急轉(zhuǎn)彎，或滑冰路面上行駛時，有時會出現(xiàn)ABS警告燈亮起，但過后又很快熄滅的現(xiàn)象。這是汽車在上述行駛情況下出現(xiàn)了車輪打滑的現(xiàn)象，A

19、BS產(chǎn)生保護動作引起的，并非ABS電子控制系統(tǒng)有故障。6車輪有完全抱死現(xiàn)象在制動后期，會有車輪被抱死，地面留下拖滑的印痕。這是因為在車速小于7-10km/h時，ABS將不起作用，屬正?，F(xiàn)象。但是，ABS緊急制動時留下的短而淡淡的印痕與普通制動器緊急制動留下的長拖印是截然不同的。當裝備ABS的汽車出現(xiàn)了緊急制動時車輪被抱死、制動效果不良、制動警告燈亮起故障時，應注意以下幾點：1當ABS系統(tǒng)工作不正常時，應先檢查制動油路和制動泵及制動控制閥等有無漏損破裂、蓄電池是否虧電等。這些影響ABS正常工作的因素容易出現(xiàn)，而檢查方法又很簡單，先對其進行檢查，有利于迅速排除故障。2當汽車出現(xiàn)制動不良故障時，應先

20、區(qū)分是普通制動系統(tǒng)制動器、制動總泵或分泵、制動管路等不良還是ABS電子控制系統(tǒng)有故障。區(qū)分的方法是：拆下ABS繼電器線束插接器或ABS制動壓力調(diào)節(jié)器電磁閥線束插接器，使ABS制動壓力調(diào)節(jié)器電磁閥不能通電工作，讓汽車以普通制動器工作方式制動，如果制動不良故障消失，那么說明是ABS電子控制系統(tǒng)有故障。否那么，為普通制動系統(tǒng)有故障。3拆卸車輪轉(zhuǎn)速傳感器時，不要碰撞或敲擊傳感器頭，也不要以傳感器齒輪當撬面，以免損壞傳感器。二ABS系統(tǒng)維修的根本內(nèi)容特定的診斷與檢查可及時發(fā)現(xiàn)ABS系統(tǒng)中的故障，是維修中非常重要的局部。對于不同的車型，甚至同一系列不同年代生產(chǎn)的車型，診斷與檢查的方法和程序都會有所不同，這

21、一點只要比擬相應的維修手冊便可知道。但是ABS系統(tǒng)根本診斷與檢查方法的內(nèi)容是不變的，它們一般四個步驟：1初步檢查。2故障自診斷。3快速檢查。4故障指示燈診斷。通過診斷與檢查后，一旦準確地判斷出ABS系統(tǒng)中的故障部位，就可以進行調(diào)整、修復或換件，直到故障被排除為止。修理的步驟通常如下：1瀉去ABS系統(tǒng)中的壓力。2對故障部位進行調(diào)整、拆卸、修理或換件，最后進行安裝。這一切必須按相應的規(guī)定進行。3按規(guī)定步驟進行制動系統(tǒng)放氣。如果是輪速傳感器或電腦有故障，可以不進行第一和第三步驟，只需要按規(guī)定進行傳感器的調(diào)整、更換即可，ABS電腦損壞只能更換。三ABS系統(tǒng)故障自診斷當點火開關接通后，ABS ECU就立

22、即對其外部電路進行自檢。這時，ABS警告燈亮起，一般3秒后熄滅。如果燈不亮或一直亮均說明ABS電路中有故障，應對其進行檢查。ABS ECU對制動壓力調(diào)節(jié)器電磁閥的檢查是通過控制閥的開閉循環(huán)實現(xiàn)。發(fā)動機發(fā)動后，車輛第一次到達60km/h時，ABS系統(tǒng)自檢完成。如果在上述自檢過程中ABS ECU發(fā)現(xiàn)異常，或在制動過程中ABS工作失常，ECU就會停止使用ABS，這時，ABS警告燈亮起，并儲存故障碼。汽車儀表板上的ABS警告燈通常是一個黃色燈標ABS，而另一個紅色制動警告燈標BRAKE由制動壓力開關和制動液液面開關及手制動燈開關控制。當紅色制動警告燈常亮時，可能是制動液缺乏、手制動器開關有問題等。這時

23、，ABS防抱死控制和普通制動系均不能正常工作，應立即停車檢查故障原因，及時排除故障。如果只是黃色的ABS燈常亮，那么說明ABS電腦已發(fā)現(xiàn)防抱死電子控制系統(tǒng)有故障，這時汽車制動時將無防抱死功能，因此也要及時檢修。在檢修ABS系統(tǒng)故障時，應先調(diào)出ABS電腦儲存的故障碼，以便得到故障部位提示，準確、迅速地排除故障。不同的車型，都有其自己的故障碼的顯示方式，大致有這幾種形式：1在ABS有故障時，儀表板上的ABS警告燈就會閃爍。2將診斷插座或ABS電腦盒上的有關插孔跨接，儀表板上的ABS燈閃爍來顯示故障碼。3采用專用的故障檢測儀器讀取故障碼。四ABS系統(tǒng)主要部件的故障檢修。輪速傳感器的可能故障有：輪速傳

24、感器感應線圈有短路、斷路或接觸不良等；齒圈齒有缺損或臟污；信號探頭局部安裝不牢。檢查方法如下：1直觀檢查。主要檢查傳感器安裝有無松動，導線及線束插接器有無松脫。2檢測傳感器電阻。用萬用表檢測傳感器感應線圈電阻，如果過大或過小，均說明傳感器不良，應更換。3檢測傳感器信號。將汽車舉升使車輪懸空，在車輪轉(zhuǎn)動時，用交流電壓表測量傳感器的輸出信號電壓，電壓表應該有電壓指示，其電壓值應隨車輪的轉(zhuǎn)速的增加而升高，一般情況下，應能到達兩伏以上。ABS控制器的故障檢查方法如下：1檢查線路連接。檢查ABS控制器線束插接器有無松動，連接導線有無松脫。2檢測電壓、電阻，檢查ABS控制器線束插接器各端子的電壓值或電阻，如果與標準不符，與之相連的部件和線路正常，那么應更換控制器在試。制動壓力調(diào)節(jié)器的可能故障有：制動壓力調(diào)節(jié)器電磁閥線圈不良；制動壓力調(diào)節(jié)器中的閥有泄漏。制動壓力調(diào)節(jié)器故障的檢查方法如下：1檢測電磁閥電阻。用萬用表檢測電磁閥線圈的電阻，如果電阻無窮大或過小等，均說明電磁閥有故障。2檢測電磁閥的工作。加電壓試驗，將制動壓力調(diào)節(jié)器電磁閥加上其工作電壓，看閥能否正常動作，如果不能正常動作，那么應更換制動壓力調(diào)節(jié)器。一豐田皇冠 行駛里程12000公里故障現(xiàn)象：行車過程中，踩下制動踏板，ABS燈亮起，但過后又很快熄滅。故障分析；由于當天下了雪，地面較滑，其實是出現(xiàn)了打滑現(xiàn)象，是ABS