汽车制动系统防抱死系统的研究与检修

摘 要制动系统是汽车的一个重要组成部分,他直接影响汽车的安全性。据有关资料介绍,在由于汽车本身问题造成的交通事故中,制动系统故障引起的事故占事故总量的45%。可见,制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。此外,制定系统的好坏还直接影响车辆的平均车速和车辆的运输效率,也就是保证运输经济效益的重要因素。为提高车辆的安全性能,进入21世纪以来ABSAnti-Look Brake System,简称ABS和ASRAnti-Slip Regulation,即防滑转控制系统在汽车上的应用越来越广泛。近年来由于汽车消费者对安全的日益重视,大部分的车都已将ABS列为标准配备。如果没有ABS,紧急制动通常会造成轮胎抱死,这时,滚动摩擦变成滑动摩擦,制动力大大下降。而且如果前轮抱死,车辆就失去了转向能力；如果后轮先抱死,车辆容易产生侧滑,使行车方向变得无法控制。所以,ABS系统通过电子或机械的控制,以非常快的速度精密的控制制动液压力的收放,来达到防止车轮抱死,确保轮胎的最大制动力以及制动过程中的转向能力,使车辆在紧急制动时也具有躲避障碍的能力。本文将简单介绍汽车防抱死制动系统的基础原理与基本功用,并且对ABS制动系统的结构和工作原理进行潜在的分析与研究,同时对ABS故障检修基础作简要介绍。关键字：汽车、制动、ABS、防抱死目录第一章 ABS防抱死制动系统简介11.1 ABS系统的工作原理简介11.2 ABS系统的功用与特点21.2.1提高汽车制动性能的措施21.2.2 滑移率与附着系数31.2.3 ABS系统的功用41.2.4 ABS的特点41.3 ABS系统的组成51.3.1 ABS的组成51.3.2 ABS的控制5第二章 电子控制系统部件的结构与原理102.1 车速传感器102.2 减速度传感器112.3 控制电脑ECU142.3.1电控单元的功用142.3.2 结构组成162.3.3 控制过程162.4 ABS电子控制器182.5 制动压力调节器192.5.1循环流动式制动压力调节器202.5.2 变容积式制动压力调节器22第三章ABS的使用与检修253.1 ABS故障检修基础253.2 防抱死制动系统使用与检修注意事项263.3 防抱死制动系统故障自诊断283.4防抱死制动系统主要部件的故障检修29第四章 汽车防抱死制动系统实例314.1 本田奥德赛防抱死制动ABS自诊断与故障排除315.2 猎豹CFA6470车型电子防抱死制动系统4248 / 51第一章 ABS防抱死制动系统简介1.1 ABS系统的工作原理简介防抱死制动系统是在传统的基础上采用电子控制技术 ,在制动时防止车轮抱死的一种机电一体化系统。图1-1 ABS制动系统控制过程原理图1- 制动主缸；2-制动灯开关；3-电子控制器；4-电机；5-液压调节器；6-车速传感器图1-1为一个四轮车辆防抱死控制系统的原理图,它由控制器、电磁阀、转速传感器三部分组成。在应急制动时,司机脚踏板控制的压力过大时,转速传感器及控制器可以探测到车速又抱死的倾向,此时控制器控制执行机构减小制动压力。当车轮转速恢复并且地面摩擦力有减小的趋势时,制动器又控制执行机构增加制动压力。这样使车轮一直处在最佳的制动状态,最有效地利用地面附着力,得到最短的制动距离和最佳的制动稳定性。传统的汽车制动系统功能是使行驶的汽车车轮受到制动力矩的作用,使车辆停止。在大多数情况下往往要抱死车轮,此时一方面造成车轮轮胎的严重磨损；令一方面后轮抱死会产生侧滑,容易使汽车丧失稳定性,而前轮抱死会使汽车丧失转向能力。这些状态都容易导致事故的发生。ABS系统的引入使制动过程中车轮处于非抱死状态,这样不仅可以防止制动过程中后轮抱死而导致侧滑甩尾,大大提高制动过程的方向稳定性,同时可以防止前轮抱死而丧失转向能力,提高汽车躲避车辆前方障碍物的 操纵性和弯道制动时的轨迹保持性,而且最终的制动距离往往要比同类车型不带防抱死知道那个系统的车辆的制动距离要短,因此,ABS系统是一种有效的安全装置。1.2 ABS系统的功用与特点1.2.1提高汽车制动性能的措施制动性能是汽车的重要性能之一,是汽车行驶安全的保证。汽车自动性能的好坏,可用三个方面的指标来评定：制动效能、制动效能的恒定性和制动时的方向稳定性,其中制动效能和制动时的方向稳定性尤其重要。1.制动效能制动效能是指汽车迅速减速直至停车的能力,具体可用制动距离、制动时间或制动减速度来评价。制动效能主要取决于汽车制动时所受的地面制动力,而地面制动力不仅取决于车轮制动器制动力,而且还受附着条件的限制,最大的地面制动力等于纵向附着力：Ftmax =F= Fz式中 Ftmax 最面切向反作用力N F纵向附着力NFz驱动轮法向作用力N纵向附着系数在驱动轮法向作用力一定时,最大的地面切向反作用力取决于驱动轮与地面间的纵向附着系数。对于一般汽车而言,驱动轮制动器的制动力是足够大的,所以获得尽可能大的纵向附着系数是提高制动效能的关键。2.制动时方向稳定性制动时的方向稳定性是指汽车制动时按预定方向行驶的能力,即不发生跑偏、侧滑和不是去转向能力。汽车制动时产生侧滑和失去转向能力主要是车轮和地面间的侧向 附着力有关。与纵向附着力相同,在驱动轮法相作用力一定时,侧向附着力取决于侧向辐照系数。从以上分析可知,车轮和路面间的纵向附着系数影响制动效能,侧向附着系数影响制动时的方向稳定性。提高车轮和地面间的附着系数,可提高汽车的制动效能和制动时方向稳定性。1.2.2 滑移率与附着系数1 滑移率在汽车制动过程中,随着制动强度的增加,车轮的运动状态逐渐从滚动向抱死拖滑变化,车轮滚动成分逐渐减少,而华东成分逐渐增加。制动过程中车轮的运动状态一般用滑移率来说明。滑移率是指制动时,在车轮运动中滑动成分所占的比例,用S表示。式中v车轮中心的速度m/s；r车轮不受地面制动力时的滚动半径m；车轮角速度rad/s。车轮纯滚动时,s=0；纯滑动时s=100%；边滚动边滑动时,0s 附着系数在汽车制动过程中,车轮与路面间的附着系数随车轮滑移率的变化而变化,如图1-2所示。滑移率s%图1-2滑移率与附着系数的关系由图可见：在滑移率为20%左右时纵向附着系数最大,制动时能获得的地面制动力也最大,汽车的制动效能最高,0SSopt 称为稳定区域,SoptS100% 称为非稳定区域,Sopt 称为稳定界限。此外,随着滑移率的增加,侧向附着系数减少,当车轮抱死滑移率为100%时,侧向附着系数接近零,此时很小的侧向力即会导致侧滑,同时还会失去转向能力。1.2.3 ABS系统的功用ABS系统的功用就是在汽车的制动过程中,当车轮滑移率超过稳定界限时,ABS将自动减少制动压力,以减少车轮制动器制动力,从而减少车轮滑移率；而车轮滑移率低于稳定界限时,又自动增加制动压力,以增大车轮制动器的制动力,从而增大车速滑移率。总而言之,在汽车制动过程中 ,ABS不断的调整制动压力,使车速滑移率始终保持在20%左右,以便获得最大纵向附着系数,提高汽车的制动效能。同时,也可在制动中保持较大的侧向附着系数,防止汽车侧滑或失去转向能力,提高汽车制动时的方向稳定性。1.2.4 ABS的特点1 ABS只是在汽车的速度超过一定以后,才会对制动过程中趋于抱死的车轮进行防抱死制动压力调节。当汽车速度降低到其规定值时,ABS就会自动地终止防抱制动压力调节。此后,装备ABS汽车的制动过程将与常规制动系统的制动过程相同,车轮仍然可能被制动抱死。2 在制动过程中,只有当被控制车轮趋于抱死时,ABS才会对趋于抱死车轮的制动压力进行防抱调节；在被控制的车轮还没有趋于抱死时,制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。3 ABS都具有自我诊断功能,能对系统的工作情况进行检测,一旦发现存在影响系统正常工作的故障时将自动关闭ABS,并将ABS警示灯点亮,向驾驶员发出警示信号,汽车的自动系统以常规制动系统进行制动。4 当前进口车应用的ABS产品主要由BENDIX和BOSCH公司设计或制造,目前进口车上ABS在结构原理上大体相同。5 ABS同电子汽车燃油喷射系统一样,也是以微计算机和电子系统为核心。1.3 ABS系统的组成1.3.1 ABS的组成一般来说,带有ABS的汽车制动系统由基本制动系统和制动力调节系统两部分组成,前者是制动主缸、制动轮缸和制动管路等构成的普通制动系统,用来实现汽车的常规制动,而后者是由传感器、控制器。执行器等组成的压力调节控制系统如图1-3所示,在制动过程中用来确保车轮始终不抱死,车轮滑移率处于合理围。图1-3 汽车的制动力调节系统在制动压力调节系统中,传感器承担感受系统控制所需的汽车行驶状态参数,将运动物理量转换成为电信号的任务。控制器即电子控制装置ECU根据传感器信号及其部存储信号,经过计算、比较和判断后,向执行器发出控制指令,同时监控系统的工作状况。而执行器制动压力调节器则根据ECU的指令,依靠由电磁阀及相应的液压控制阀组成的液压凋节系统对制动系统实施增压、保压或减压的操作,让车轮始终处于理想的运动状态。1.3.2 ABS的控制从汽车使用性能上来说,防抱死制动系统控制效果的优劣主要取决于系统的控制方式和控制通道类型等方面,但无论如何,汽车上所采用的ABS系统一般均具有以下的控制共性：在制动过程中,只有当车轮趋于抱死时,ABS系统才起作用,此前保持常规制动状态。ABS系统只在车速超过一定值时才起作用。ABS系统具有自诊断功能,以确保系统出现故障时,常规制动系统仍能正常工作。ABS对车轮制动压力的调节通常可以采用以下两种方式进行。双参数感测控制。该方法同时利用两种传感器获得车速和车轮转速信号,并按照一定的控制方法由计算机控制制动系统工作。由于目前测取车速信号需借助多普勒雷达作为传感器,价格较高,故实际使用较少。单参数感测控制。此方法仅仅利用车轮转速传感器获取车轮转速信号,通过计算机,依靠某种计算方法估算出汽车速度、加速度信号,根据这些数据由计算机控制制动系统工作。由于这种方法性能价格比较好,故得到了广泛的使用。1ABS控制过程ABS系统控制方法有逻辑门限控制法、滑动模态变结构控制法、最优控制法和模糊控制法等。它们在实现控制的系统结构难度上、系统制造成本上、自身控制速度上各有不同,其中以逻辑门限控制方法使用最广泛。其控制过程举例如下如图1.4所示。图1-4 ABS制动压力调节系统该控制方式以车轮减速度和车轮加速度为控制参数,在ECU中预先设定好车轮加、减速度门槛值,并以参考滑动率和参考速度为辅助控制参数,对制动过程实施控制。在制动开始阶段,轮缸压力快速上升,车轮减速度很快超出门槛值,电磁阀从升压切换到保压状态,同时,以控制起始时刻的车轮角速度作为初始参考速度,计算出制动控制的参考车速,并以该参考车速和车轮角速度为依据,计算出参考滑动率门槛曲线。在保压阶段,轮速继续下降,当轮速降到低于滑动率门槛值时,电磁阀由保压切换到减压状态。在减压过程中,轮速在一段时间以后会开始上升,当车轮减速度减小,逐渐越过减速度门槛值时,系统又进人保压状态。若在规定的保压时间,车轮加速度不超过加速度门槛值,则判定此时路面属于低附着系数情况,以另外方式实施以后的控制。若可超过加速度门槛值,则继续保压。为了适应不同附着系数的路况需要,在加速度门槛值的上方又设定了一道旨在识别大附着系数路面的第二加速度门槛值。当角加速度超过了第二门槛值时,则要对轮缸实施增压,直至车轮加速度低于该门槛值后,再行保压措施,直到车轮减速度再次低于第一加速度门槛值。随后的升压过程中,一般采用比初始增压慢得多的上升梯度,电磁阀在增压和保压之间不断切换,直至车轮减速度再次向下穿过减速度门槛值。以后相类似地重复上述调节过程。由此可以看出,ABS控制过程实际上就是利用制动压力调节系统对制动管路油压高速地进行增压一保压一减压的循环调节过程。近年来,随着控制和执行元件技术的日益进步,这种调节循环的工作频率通常可达1520次秒。2ABS系统控制通道、控制方式及布置类型ABS控制通道是指ABS系统中能够独立进行压力调节的制动管路。按照系统对制动压力调节方式的不同,可将ABS控制方式分为两大类,即独立控制和同时控制。前者指一条控制通道只控制一个车轮；而后者为一条控制通道同时控制多个车轮,依照这些车轮所处位置不同,同时控制又有同轴控制和异轴控制之分,同轴控制是一个控制通道控制同轴两车轮,而异轴控制则是一个控制通道控制非同轴两车轮。图1-5 三传感器三通道控制系统如果按照控制时控制依据选择不同,也可将ABS的同时控制区分为低选控制和高选控制两种。在低选控制中是以保证附着系数小的一侧车轮不发生抱死来选择控制系统压力,而高选控制却是从保证附着系数较大一侧车轮不发生抱死出发来实施制动系统压力调节。一般说来,如能在汽车四个车轮上独立地进行压力调节控制,意味着汽车有可能在四个车轮上都发挥出地面上最大的附着能力。按照ABS通道数目和传感器数目的多少可以对ABS控制系统进行分类。图1-6 四传感器四通道控制系统 图1-7 四传感器三通道控制系统按照传感器数目不同,ABS可以分为四传感器4S、三传感器3S、两传感器2S和单传感器1S等几种系统。按照通道数目不同,也可将ABS分为四通道式、三通道式、二通道式和一通道式等。四传感器四通道四轮独立控制方式如图1-6a所示,该系统是通过各车轮轮速传感器的信号分别对各车轮制动压力进行单独控制。其制动距离和转向控制性能好,但在附着系数不对称路面上制动时,由于汽车左右侧车轮地面制动力差异较大,因此形成较大的偏转力矩,从而导致汽车在制动时的方向稳定性较差。四传感器四通道前轮独立、后轮选择控制方式如图1-6b所示,由于左右后轮不共用一条制动管路,故对它们实施同时控制一般为低选控制需采用两个通道。此种控制方式的操纵性和稳定性较好,制动效能稍差。四传感器三通道前轮独立、后轮选择控制方式如图1-7所示,使用在制动管路前后布置的后轮驱动汽车上,后轮一般采用低选控制,其控制效果是操纵性和稳定性较好,制动效能稍差。三传感器三通道前轮独立、后轮选择控制方式如图1-5所示,由于左右后轮不共用一条制动管路,故对它们实施同时控制一般为低选控制需采用用两个通道。此种控制方式的操纵性和稳定性较好,制动效能稍差。四传感器二通道前轮独立控制方式如图1-8所示,前轮独立控制,制动液通过比例阀PV阀按一定比例减压后传至对角后轮。采用此种控制方式的汽车在不对称的路面上制动时,高附着系数路面一侧前轮产生高制动压力,该压力传至低附着系数路面一侧的后轮时,会导致该后轮抱死。而低附着系数路面一侧前轮制动压力较低,对应的高附着系数一侧的后轮不会抱死。从而有利于制动时方向稳定性,但与三通道和四通道控制系统相比较,其后轮制动力稍有降低,制动效能稍有下降,但后轮侧滑较小。图1-8 四传感器二通道前轮独立控制系统四传感器M通道前轮独立、后轮低选控制方式如图1-9所示,在通往后轮的两通道上增设一个低选择阀KLV阀。当汽车在不对称路面制动时,高附着系数一侧前轮的高压不直接传至低附着系数侧对角后轮,而通过低选阀只上升到与低附着系数侧前轮相同的压力,这样就可以避免低附着系数侧后轮抱死。图1-9 四传感器二通道前轮独立、后轮低选控制系统一传感器一通道控制系统如图1-10所示,此种控制方式用于制动管路前后布置的汽车,只对后轮进行控制,一个传感器装于后桥差速器上,只对后轮采用低选控制的方式。能较有效地防止后轮抱死,但由于前轮无控制,故易抱死,转向操纵性差,制动距离较长。图1-10 一传感器一通道控制系统第二章 电子控制系统部件的结构与原理2.1 车速传感器轮速传感器有电磁感应式与霍尔式两大类。前者利用电磁感应原理,将车轮转动的位移信号转化为电压信号如图2-1所示,由随车轮旋转的齿盘和固定的感应元件组成。图2-2示出了各种传感器在汽车上的安装位置。此类传感器的不足之处在于,传感器输出信号幅值随转速而变,低速时检测难,频响低,高速时易产生误信号,抗干扰能力差。后者利用霍尔半导体元件的霍尔效应工作。当电流Iv流过位于磁场中的霍尔半导体层时如图2-3所示,电子向垂直于磁场和电流的方向转移,在半导体横断面上出现霍尔电压UH,这种现象称之为霍尔效应。霍尔传感器可以将带隔板的转子置于永磁铁和霍尔集成电路之间的空气间隙中。霍尔集成电路由一个带封闭的电子开关放大器的霍尔层构成,当隔板切断磁场与霍尔集成电路之间的通路时,无霍尔电压产生,霍尔集成电路的信号电流中断；若隔板离开空气间隙,磁场产生与霍尔集成电路的联系,则电路中出现信号电流。霍尔轮速传感器由传感头和齿圈组成,传感头包含有永磁体。霍尔元件和电子电路等结构如图2-4所示。永磁体的磁力线穿过霍尔元件通向齿轮,当齿轮处于图2-4a位置时,穿过霍尔元件的磁力线分散于两齿之中,磁场相对较弱。当齿轮位于图2-4位置时,穿过霍尔元件的磁力线集中于一个齿上,磁场相对较强。穿过霍尔元件的磁力线密度所发生的这种变化会引起霍尔电压的变化,其输出一个毫伏级的准正弦波电压。此电压经波形转换电路转换成标准的脉冲电压信号输人ECU。图2-1 车轮转速传感器图2-2车轮转速传感器安装位置 图2-3 霍尔传感器原理由霍尔传感器输出的毫伏级正弦波电压经过放大器放大为伏级正弦波信号电压,在施密特触发器中将正弦波信号转换成标准的脉冲信号,由放大级放大输出。各级输出波形信号也一并显示在图2-5中。霍尔车轮转速传感器与前述电磁感应式传感器相比较,具有以下的优点：1.输出信号电压的幅值不受车轮转速影响,当汽车电源电压维持在 12 V时,传感器输出信号电压可以保持在11512 V,即使车轮转速接近于零；2.频率响应高,该传感器的响应频率可高达 20 kth此时相当于车速I000kmh；3.抗电磁波干扰能力强。图2-4 霍尔转速传感器磁路2.2 减速度传感器减速度传感器又称G传感器,其作用是在汽车制动时,获得汽车减速度信号。因为汽车在高附着系数路面上制动时,汽车减速度大,在低附着系数路面制动时,汽车减速度小,因而该信号送入ECU后,可以对路面进行区别,判断路面附着系数高低情况。当判断汽车行驶在雪路、结冰路等打滑的路面时,采用相应控制措施,以提高制动性能。减速度传感器在结构上有光电式。水银式和差动式等各种型式。1光电式减速度传感器光电式传感器利用发光二极管和受光光电三极管构成的光电偶合器所具有的光电转换效应,以沿径向开有若干条透光窄槽的质量偏心圆盘作为遮光板,制成了能够随减速度大小而改变电量的传感器如图2-5所示。遮光板设置在发光二极管和受光三极管之间,由发光二极管发出的光束可以通过板上窄槽到达受光三极管,光敏的三极管上便会出现感应电流。当汽车制动时,质量偏心的遮光板在减速惯性力的作用下绕其转动轴偏转,偏转量与制动强度成正比,如果像图2-5所示那样,在光电式传感器中设置两对光电偶合器,根据两个三极管上出现电量的不同组合就可区分出如表中所示的四种减速度界限,因此,它具有感应多级减速度的能力。图2-5 光电式减速传感器2水银式减速度传感器水银式传感器利用具有导电能力的水银作为工作介质。在传感器通有导线两极柱的玻璃管中装有水银体,由于水银的导电作用,传感器的电路处于导通状态,当汽车制动强度达到一定值后,在减速惯性力的作用下,水银体脱离导线极柱,传感器电路断电如图2-6所示。这种开关信号可用于指示汽车制动的减速度界限。图2-6 水银式减速度传感器工作原理3差动变压器式减速度传感器从图上可以看出,差动变压器式由两部分组成,其上部为差动变压器,下部为电子电路。差动变压器主要由一个初级绕组、两个串联的次级绕组和铁芯组成。差动式传感器利用电磁感应原理工作。传感器由固定的线圈和可移动的铁芯构成,铁芯在制动减速惯性力的作用下沿线圈轴向移动,可导致传感器电路中感应电量的连续变化如图2-7所示。图2-7 差动式减速度传感器工作原理在汽车正常行驶时,差动变压器线圈中的铁芯处于线圈中间位置；汽车制动减速时,铁芯受惯性力的作用向前移动,使差动变压器的感应电压信号发生变化。汽车制动时减速度越大,铁芯位移越大,输出电压信号越大。该信号送入ECU用来控制ABS系统工作。3横向加速度传感器有一些ABS系统中装有横向加速度传感器,因里面主要由开关触点组成,因而一般称为横向加速度开关。横向加速度低于限定值时,两触点都处于闭合状态,插头两端子通过开关部构成回路；当汽车在告诉急转弯过程中,横向加速度超过限定值时,开关中的一对触点在自身惯性力的作用下处于开启状态,插头两端子之间在开关部形成断路,此信号输入ECU后可对制动防抱控制指令进行修正,以便有效地调节左右车轮制动分泵的液压,使ABS更有效地工作。此装置在较高级的轿车和跑车上采用较多。2.3 控制电脑ECU2.3.1电控单元的功用ABS系统电控单元的功用是接受车速传感器信号、制动信号、液面信号、手制信号,并经电脑中的A/D电路,进行测量、比较、放大、分析判断处理以及综合精确计算处理后,得出制动时车轮的滑移率、车轮的加速度和减速度,以判断车轮是否有抱死的趋势,再由其输出级发出指令,控制液压总成电磁阀,调节分泵制动力,如有故障也会指示故障并记忆。ABS控制电脑是由一个主动功能控制及一个次功能控制所组成的。主功能时控制防抱制动的作用,次功能控制式控制液压泵及自我诊断。为了安全起见,主功能包含两个系统,而且ABS控制电脑只有在两系统一致时才使电磁阀作用。1主功能部分处理从每个车轮传感器送来的信号,利用电磁阀来控制ABS作用。ABS有各自独立的前轮控制及共同的后轮控制设定LOW。 设定LOW是指后轮先抱死,这是决定于防抱制动系统对两后轮的作用。2次功能的部分有系统故障安全的功用。当系统发现异常时,靠制动开关、手制动开关和压力开关来监视系统的作用,停止防抱制动系统作用,并提供自我诊断功能及液压泵电机控制的功用。当车轮要被抱死时,ABS控制电脑会调整液压使之不抱死。如果系统故障,它的作用及制动力就会受到影响。为防止这种可能性,当车速超过10km/h时,在ABS控制电脑里德次功能就会产生自我诊断的功用,如果有异常现象,指示灯就会亮。在点火开关开后的第一时间,它就会开始自我诊断,在发动机启动后,ABS指示灯还会亮几秒钟,以表示自我诊断在起作用。当ABS控制电脑发现ABS系统有异常现象时,系统故障安全阀继电器会被暂时切断,因而使电磁阀搭铁。在这种情况下,制动系统就变为常规的制动系统。当ABS指示灯亮时,这表示系统故障安全功能有作用。3自我诊断功能,在ABS控制电脑次功能的部分里,它靠在两个电脑之间传送的资料来监视主功能系统的功用。当ABS控制电脑发现爱你ABS有异常时,会使ABS指示灯亮,并且停止ABS作用,但常规的制动作用还是正常的。因系统结构不同,有些制动踏板会变得较硬,必须加重踩制动踏板的力量。ABS控制电脑发现ABS有异常时,会使ABS指示灯闪烁故障码,指出异常的零件或元件组,并把它记载控制单元里,故障码可以经由ABS指示灯闪烁的频率来获得。4当ABS控制系统自我诊断发现异常时,电磁阀的作用会因切断两个系统故障安全继电器而暂停作用。在这种情况,制动系统的功用就和常规作用一样,而无ABS作用。如图2-8所示,显示了ABS电控单元ECU的基本作用。图2-8 ABS的ECU在系统中的作用2.3.2 结构组成电控单元由硬件和软件两部分组成,前者由设置在印刷电路板上的一系列电子元器件微处理器和线路构成,封装在金属壳体中,利用多针接口如 TEVES MKII采用 32针接口,通过线束与传感器和执行器相连,为保证ECU的可靠工作,一般它被安置在尘土和潮气不易侵入、电磁波干扰较小的乘客舱、行舱或发动机罩的隔离室中；软件则是固存在只读存储器ROM中的一系列计算机程序。电控单元的输人和输出如图2-9所示。图2-9 ECU的主要输入和输出信号2.3.3 控制过程ECU电路的控制过程如图2-10所示。该系统为四传感器三通道前轮独立控制、后轮低选控制,传感器输人端 FR+RL-。回油泵电机受ECU和油泵继电器共同控制,有以下两种工作状态。图2-10 ABS的ECU控制过程1减压时高速运转。ECU通过MR端口向油泵继电器线圈加电,继电器触点闭合,蓄电池直接向电机供电,电机高速运转,迅速将制动液泵回制动主缸。2其余时间低速运转。ECU停止向油泵继电器线圈供电,继电器触点断开,ECU经由MT端子通过电阻向油泵电机加较小电流2A,油泵低速运转,将储能器中制动液抽空,以备下次减压时储油。制动压力调节器中三个电磁阀线圈与一个监测电阻并联,共同受ECU和电磁间继电器控制。点火开关未接通时,电磁间继电器线圈中无电流,继电器常闭触点使电磁阀继电器线圈搭铁,ABS不工作。接通点火开关后,在短时间,ECU仍不向电磁阀继电器线圈供电,此时,ABS警示灯经维修连接器、电磁阀继电器常闭触点搭铁而点亮后对系统自检。如系统无故障后ECU向电磁阀继电器线圈供电,常闭触点断开,常开触点闭合,电磁阀线圈经常开触点与电源相连,此后,电磁阀的状态完全由ECU控制,也即电磁阀线圈可以经过SRR、SFL、5RR和GND端口由ECU加以控制。监测电阻用来检测电磁阀线圈的故障,当线圈出现故障时,电阻两端的电压发生变化,通过AST端子将此故障信息输人ECU,同时切断调节器电路,ABS退出工作。2.4 ABS电子控制器ABS电子控制器的主要作用是接受车速传感器信号、制动信号、液面信号、手制信号,并经电脑中的A/D电路,进行测量、比较、放大、分析判断处理以及综合精确计算处理后,得出制动时车轮的滑移率、车轮的加速度和减速度,以判断车轮是否有抱死的趋势,再由其输出级发出指令,控制液压总成电磁阀,调节分泵制动力,如有故障也会指示故障并记忆。典型的ABS ECU的基本组成框图如图2-11所示。图2-11ABS电子控制器的组成1输入级电路 由低通滤波、整形、放大、AD转换等电路组成的输入放大电路用于对车轮转速传感器的交流信号进行预处理,并将其转换为数字信号后送人运算电路。输入放大电路同时传送ECU对各轮速传感器的监测信号,并将反馈信号送回CPU。输入电路还接收点火开关、制动开关、制动液位开关等开关信号和电磁阀继电器、油泵继电器等执行机构电路的反馈信号,经处理后送人CPU。2运算电路 运算电路主要由微处理器构成,是ABS的ECU的核心。运算电路根据传感器等输入的信号,按照设定的程序进行计算、分析和处理,形成相应的控制指令。运算电路通常由两个微处理器组成,以确保系统工作的可靠性。两个微处理器同时接收输入信号进行运算和处理,并进行交互式通讯来比较,如果处理结果不一致,微处理器就立即使ABS停止工作,以防止系统因发生故障而导致错误的控制。运算电路在监测到传感器、执行器等外部电路有故障时,同样也立即向安全保护电路输出停止ABS系统工作的指令。3输出级电路 输出级电路由电磁阀控制电路、油泵电动机控制电路等组成,其作用是将运算电路的控制指令转换为模拟控制信号,并通过功率放大器向执行器提供控制电流。4安全保护电路安全保护电路由电源控制、故障记忆、继电器控制、ABS警告灯控制等电路组成。安全保护电路的主要功能是：对汽车电源电压进行监控,并向ECU提供工作所需的5V标准电压；当ABS系统出现故障时,能根据CPU的指令,切断ABS继电器电路,使ABS停止工作,恢复普通制动功能,同时使ABS警告灯亮起；故障记忆电路将ABS系统出现的故障以故障码的形式储存起来。2.5 制动压力调节器制动压力调节器是ABS系统中主要的执行器,其作用是在制动时根据ECU的控制信号,迅速、准确地动作,以控制制动压力的大小,使车轮不被抱死,并处于理想的滑移率状态。 制动压力调节器的种类较多,根据制动系统制动压力传递介质的不同,制动压力调节器有气压式和液压式两种。目前汽车上普遍使用的是液压式。液压式制动压力调节器按调压的方式不同分有循环流通式和变容积式两种；按与制动总泵的结构关系可分为整体式和分离式两种。不同种类的制动压力调节器其结构与工作原理有所不同,下面介绍几种典型制动压力调节器的结构与原理。2.5.1循环流动式制动压力调节器 循环流动式制动压力调节器串联在普通制动管路中,其组成与原理如图2-12所示。图2-12循环流动式制动压力调节器的组成1-制动分泵；2-电磁阀；3-储油器；4-回油泵；5-单向阀；6-制动总泵这种形式的制动压力调节器在工作中,会有制动液的循环流动。储液器用于暂时储存制动分泵压力减小过程流出的制动液；回油泵则是将储液器的制动液泵回制动总泵；电磁阀有三位三通、二位二通、二位三通、二位四通等不同的结构形式,由ECU控制其动作,用以实现制动分泵压力的升高、保持和降低控制。1三位三通电磁阀式制动压力调节器三位三通阀电磁阀有三个工作位置,三个液压通道,ECU通过对其断电、半通电和全通电使电磁阀分别处于三种工作状态,三位三通电磁阀式制动压力调节器的工作原理如图2-13所示。图2-13三位三通电磁阀式制动压力调节器原理1-储油器；2-回油泵；3-单向阀；4-制动总泵；5-制动踏板；6-三位三通电磁阀；7-制动分泵在电磁阀不通电时,阀处于右位,制动总泵与分泵直通；在电磁阀半通电时,阀处于中位,制动总泵与分泵断开,分泵与储液器也不通；在电磁阀全通电时,阀处于左位,制动分泵与储液器相通。三位三通电磁阀式制动压力调节器工作过程如下。常规制动:在通常的减速制动或停车慢速制动时,车轮不会抱死,ABS不介入工作,制动压力调节器电磁阀不通电制动总泵与分泵直通,制动分泵的压力直接通过制动踏板控制。此时电动回油泵不工作。减压过程:当ECU输出减压信号时,向电磁阀提供较大的电流,柱塞处于如图2-14的位置,连接制动总泵的通道被封闭,制动分泵与储液器相通,制动压力降低。此时,电动回油泵工作,将从分泵流入储液器的制动液泵回制动总泵。图2-14 ABS减压过程1-电磁阀；2-制动分泵；3-车轮转速传感器；4-车轮；5-电磁阀线圈；6-制动总泵；7-制动踏板；8-电动泵；9-储油器；10-柱塞保压过程:当ECU输出保压信号时,向电磁阀提供较小的电流,柱塞处于如图2-14所示的位置,电磁阀的三个通道都被封闭,制动分泵的压力将保持不变。增压过程:当ECU输出增压信号时,电磁阀断电,制动总泵与制动分泵相通,制动总泵的高压制动液进入分泵,使其压力增大。 ABS的ECU通过控制电磁阀通电、半通电和断电,自动调节制动力的大小,使车轮处于最佳的滑移率状态。当ABS系统失效时,电磁阀保持断电状态。这时,制动总泵与分泵直通,可保证普通制动器通正常起作用。图2-15 ABS保压过程2二位二通电磁阀式制动压力调节器 二位二通电磁阀只两个工作位置,两个液压通道,ECU通过对电磁阀断电和通电使其工作在两种工作状态。 两个二位二通阀一个为常开电磁阀,另一个则为常闭电磁阀,组合后用于控制一个ABS通道的制动压力。在两电磁阀都不通电时,两阀均处于右位,常开电磁阀将制动总泵与分泵接通,常闭电磁阀则将制动分泵与回油管路断开；当只是常开电磁阀通电时,制动总泵与分泵断开,制动分泵与制动总泵和储液器均不通；当两个电磁阀都通电时,制动分泵只与储液器接通。2.5.2 变容积式制动压力调节器 变容积式制动压力调节器是在汽车原有的制动管路上增加一套液压装置,ABS的ECU通过它来控制制动管路容积的增减,从而控制制动压力的变化。 1本组成变容积式制动压力调节器的基本组成如图2-16所示。图2-16变容积式制动压力调节器1-车轮转速传感器；2-单向阀；3-动力活塞移动控制油腔；4-动力活塞左腔；5-动力活塞；6-制动总泵；7-储压器；8-电磁阀；9-电动泵；10-柱塞；11-储液器；12-ECU；13-制动分泵动力活塞在单向阀的配合下,用于控制制动管路容积变化； 三位三通电磁阀用于产生控制动力活塞移动的液压,也有采用二位二通电磁阀等其它类型电磁阀的； 蓄压器是控制液压的动力源,有的ABS以液力式动力转向助力液压系统作为ABS控制液压的动力源； 储液器与电动泵的作用是控制动力活塞的液体循环流动,使蓄压器保持其控制液压。2工作原理 以图2-16所示的变容积式制动压力调节器为例,说明变容积式制动压力控制过程。常规制动:电磁阀不通电,动力活塞移动控制油腔与储液器相通,动力活塞在其弹簧力的作用下处于最左位,活塞左端的顶杆顶开单向阀,使制动总泵与制动分泵直接连通,因此制动压力直接由制动踏板力控制。减压过程:ECU输出减压控制信号时,向电磁阀提供较大电流,电磁阀柱塞处于如图2-17所示的位置,动力活塞控制油腔与蓄压器连接,其压力增大,使动力活塞向右移动,单向阀关闭,使制动总泵与制动分泵断开。单向阀关闭后,动力活右移使其左腔容积增大,制动分泵的制动压力降低。制动压力下降的幅度取决于动力活塞的右移程度。 图2-17ABS减压过程增压过程:当ECU输出增压信号时,电磁阀断电,电磁阀柱塞的位置如图2-18所示。图2-18ABS增压过程动力活塞控制油腔与储液器相通,控制油压下降,动力活塞在其弹簧力的作用下向左移动,使动力活塞左腔容积减小,制动分泵压力增大。当动力活塞移动到最左位时,活塞左端的顶杆顶开单向阀,制动总泵与制动分泵相通,制动总泵的高压制动液进入分泵,使分泵的压力进一步增大。3其它装置在一些制动压力调节器中,还设有压力控制、压力警告及液位指示开关等。 压力控制开关在蓄压器与电动液压泵组件中设有PCS,根据蓄压器下腔的制动液压控制电动泵的工作,当蓄压器的制动液压下降到一定值时,PCS触点闭合,将电动泵继电器线圈电路接通,使电动泵工作,以提高蓄压器制动液压。压力警告开关也是在蓄压器下腔的制动液压的作用下动作。压力警告开关用于监视蓄压器的制动液压,当制动液压降到设定值以下时,其触点闭合,接通红色制动警告灯,随后黄色的ABS灯也会亮起,ABS电脑将停止防抱死自动控制。 液位指示开关用于监视储液箱的制动液液面,通常有两个触点,当制动液液面下降到最低限时,其常开触点闭合,接通红色制动警告灯电路,使红色制动警告灯亮起,以警告司机要停车检查制动系统；常闭触点断开,断开了ABS电脑的电源电路,使黄色的ABS灯亮起,同时使ABS停止起作用。第三章ABS的使用与检修3.1 ABS故障检修基础对于ABS的检修,要了解装备有ABS的车辆容易出现的一些特殊现象,比如某些装有ABS的汽车,在发动机起动时,踏下制动踏板会弹起,而在发动机熄火时,制动踏板会下沉；制动时,转动转向盘,会感到转向盘有轻微的振动；制动时,有时会感到制动踏板有轻微下沉；制动时,制动踏板会有轻微振动；高速行驶急转弯时,或冰滑路面上行驶时,有时会出现制动警告灯亮起的现象；制动时,ABS继电器不断地动作；装有ABS的汽车,在制动后期,会有车轮抱死,地面留下拖滑的印痕。在ABS故障检修要区分出ABS系统和常规制动系统故障噪声 大多数的ABS系统工作时,都会产生一定晨读的噪音,例如液压调节器的电磁阀动作的噪声。制动抱死 制动抱死大多出现在常规制动系统中,ABS系统很少发生这种情形,但有几种情形会造成ABS系统制动抱死,例如前轮回路的ABS系统分离阀卡在开关位置。踏板震动 ABS工作时的液压回馈到踏板时,会引起踏板快速震动。但在常规制动工作时,若有震动发生,则检测制动碟是否不平；另外,制动鼓失圆或者车轮轴承松动,也会造成踏板震动。迟滞 在常规制动时,若制动容易出现抱死的倾向,则检测制动蹄片是否脏污,并且检查制动盘、制动鼓是否严重磨损。拖拽 在附带巡航控制系统的ABS系统中,当电流流经巡航控制系统中的控制电磁阀及液压泵时,可能会引起系统对驱动轮施以制动而发生拖拽的现象。制动踏板下沉 发生这种症状时,应检查总泵是否磨损；在有油平面指示灯的系统中 ,检查ABS或BREAKE警示灯；在使用KELSES-HAYES防抱制动系统RWAL/RABS的卡车上,若有油污卡死在ABS控制阀,会导致踏板下沉。制动踏板过硬 在整体式的ABS系统中,踏板变硬可能表示ABS系统中发生故障,因为在整体式ABS系统中总泵及储压液不良时,或储能器无法储压时,都会导致踏板过硬。3.2 防抱死制动系统使用与检修注意事项1ABS的某些工作现象与故障的区别ABS正常起作用时,会有一些容易被认为有故障的现象,因此,在使用中应注意辨别。 制动踏板有升降 某些装有ABS的汽车,在发动机发动时,踩下的制动踏板会弹起,而在发动机熄火时,制动踏板则会下沉,属ABS的正常反应,并非故障现象。这是由于这些ABS为变容积式制动压力调节器,其控制液压取自动力转向器液压系统,在发动机发动,动力转向油泵开始工作时,就会使制动踏板上抬；发动机熄火,动力转向油泵停止工作时,则会使制动踏板下沉。 制动时方向盘振动在制动时转动转向盘,会感到转向盘有轻微的振动。这也是由于制动压力调节器控制油压与动力转向器共用一个液压泵所引起的正常反应。 制动时制动踏板下沉在制动中有时会感到制动踏板有轻微下沉。这是由于道路路面附着系数变化,ABS的正常适应性反应所引起的,并非故障现象。 制动时制动踏板振动 在制动时,感到制动踏板有轻微的振动。这也是ABS起作用的正常现象。 ABS灯偶尔亮起高速行驶时急转弯,或冰滑路面上行驶时,有时会出现ABS警告灯亮起,但过后又很快熄灭的现象。这是汽车在上述行驶情况下出现了车轮打滑现象,ABS产生保护动作引起的,并非ABS电子控制系统有故障。 车轮有完全抱死现象在制动后期,会有车轮被抱死,地面留下拖滑的印痕。这是因为在车速小于710kmh时,ABS将不起作用,属正常现象。但是,ABS紧急制动时留下的短而淡淡的印痕与普通制动器紧急制动留下的长拖印是截然不同的。2ABS检修时应注意的问题当装备ABS的汽车出现了紧急制动时车轮被抱死、制动效果不良、制动警告灯亮起故障时,应根据故障现象分析故障原因,并采用正确的方法检修故障。在具体检修时,应注意如下几点。 当ABS系统工作不正常时,应先检查导线的接头和插接器有无松脱、制动油路和制动泵及制动控制阀等有无漏损、蓄电池是否亏电等。这些影响ABS正常工作的因素容易出现,而检查方法又很简单,先对其行检查,有利迅速排除故障。 当汽车出现制动不良故障时,应先区分是普通制动系统不良还是ABS电子控制系统的故障。辨别的方法是：拆下ABS继电器线束插接器或ABS制动压力调节器电磁阀线束插接器,使ABS制动压力调节器电磁阀不能通电工作,让汽车以普通制动器工作方式制动,如果制动不良故障消失,则说明是ABS电子控制系统有故障。否则,为普通制动系统有故障。 拆检车轮转速传感器时,不要碰撞或敲击传感器头,也不要以传感器齿轮当撬面,以免损坏传感器。 有蓄压器的ABS在需要拆检ABS液压控制器件时,应先进行泄压,以避免高压油喷出伤人。卸压的方法是：关掉点火开关,然后反复踩制动踏板20次以上,直到感觉踩制动踏板力明显增加时为止。通常在拆检制动压力调节器部件、制动分泵、蓄压器及电动液压泵、后轮分配比例阀、制动液管路、压力警告和控制开关时,需要先进行泄压。3.3 防抱死制动系统故障自诊断1ABS系统的自检当点火开关接通后,ABS ECU就立即对其外部电路进行自检。这时,ABS警告灯亮起,一般3s后熄灭。如果灯不亮或一直亮均说明ABS电路中有故障,应对其进行检查。ABS ECU对制动压力调节器电磁阀的检查是通过控制阀的开闭循环实现。发动机发动后,车辆第一次到达60kmh,ABS系统自检完成。如果在上述自检过程中ABS ECU发现异常,或在制动过程中ABS工作失常,ECU就会停止使用ABS,这时,ABS警告灯亮起,并储存故障码。2制动警告灯汽车仪表板上的ABS警告灯通常是一个黄色灯,而另一个红色制动警告灯由制动液压力开关和制动液液面开关及手制动灯开关控制。当红色制动警告灯常亮时,可能是制动液不足、蓄压器的制动液压过低或是手制动器开关有问题等。这时,ABS防抱死控制和普通制动系统均不能正常工作,应立即停车检查故障原因,及时排除故障。如果只是黄色的ABS灯常亮,则说明ABS电脑已发现防抱死电子控制系统有故障,这时汽车制动时将无防抱死功能,因此也要及时检修。3ABS系统故障码的显不方式在检修ABS系统故障时,应先调出ABS电脑储存的故障码,以便得到故障部位提示,准确、迅速地排除故障。不同的车型,都有其自己的故障码的显示方式,大致有如下几种形式。 在ABS有故障时,仪表板上的ABS警告灯就会闪烁,或是ABS电脑盒上的发光二极管闪烁直接显示故障码。 将诊断插座或ABS电脑盒上的有关插孔跨接,使仪表板上的ABS灯闪烁来显示故障码。 采用专用的故障检测仪器读取故障码。3.4防抱死制动系统主要部件的故障检修1车轮转速传感器故障的检查车轮转速传感器的可能故障有：车轮转速传感器感应线圈有短路、断路或接触不良等；车轮转速传感器齿圈齿有缺损或脏污；车轮转速传感器信号探头部分安装不牢或磁极与齿圈之间有脏物。车轮转速传感器故障的检查方法如下 直观检查。主要检查传感器安装有无松动,导线及线束插接器有无松脱。 检测传感器电阻。用欧姆表检测传感器感应线圈的电阻,如果电阻过大或过小,均说明传感器不良。应更换。 检测传感器信号。将汽车举升使车轮悬空,在车轮转动时,用交流电压表测量传感器的输出信号电压,电压表应该有电压指示,其电压值应随车轮的转速的增加而升高,一般情况下,应能达到2V以上。 检测传感器波形。可用示波器检测传感器的输出信号电压波形,正常的信号电压波形应是均匀稳定的正弦电压波形。如果信号电压无或有缺损,应拆下传感器作进一步的检查。2ABS控制器的检查 检查线路连接。检查ABS控制器线束插接器有无松动,连接导线有无松脱。 检测电压、电阻或波形检查ABS控制器线束插接器各端子的电压值、波形、或电阻,如果与标准值不符,与之相连的部件和线路正常,则应更换控制器再试。 替换法检查。直接采用替换法检验,即在检查传感器、继电器、电磁阀及其线路均无故障而怀疑ABS控制器有故障时,可以用个新的控制器替代,如果故障现象消失,则原ABS控制器有故障,需更换。3制动压力调节器的检查制动压力调节器的可能故障有：制动压力调节器电磁阀线圈不良；制动压力调节器中的阀有泄漏。制动压力调节器故障的检查方法如下。 检测电磁阀电阻。用欧姆表检测电磁阀线圈的电阻,如果电阻无穷大或过小等,均说明其电磁阀有故障。 检测电磁阀的工作。加电压试验,将制动压力调节器电磁阀加上其工作电压,看阀能否正常动作。如果不能正常动作,则应更换制动压力调节器。4ABS控制继电器的检查继电器的常见故障有触点接触不良、继电器线圈不良等,检查方法如下。 检查继电器是否动作。对继电器施加其正常的工作电压,看继电器能否正常动作；若能正常动作,则用欧姆表检测继电器触点间的电压和电阻,正常时触点触点闭合时的电压应为零。若电压大于0.5V以上,则说明触点接触不良。检测继电器线圈电阻。用欧姆表检测继电器线圈的电阻,电阻值应在正常围之。5制动液及制动液的更换以乙二醇为基液的DOT3和DOT4制动液,是一种吸湿性较强的液体,一年的吸湿率可高达3。不同的使用条件和环境,其吸湿率不同。当制动液中含有水分后,其沸点下降,制动时易产生气阻,使制动可靠性下降；含有水分的制动液其腐蚀性也增大了。因此,一般在吸湿率达到3时就应更换制动液。3吸湿率是制动液使用12年的自然吸湿程度,因此一般要求每年更换一次制动液,以确保制动的可靠性。6制动系统的排气ABS系统中的气体是极其有害的,它破坏系统对制动压力的正常调节,可导致ABS失去作用。当更换制动器、打开了制动管路、更换了制动系统液压部件时,或是制动踏板发软、变低、制动效果变差时,就需要对ABS进行排气。ABS排气比普通的制动系统稍复杂一些,应遵循一定的要领,否则费工费时,制动系统中的空气也排不干净。操作时应注意如下几点。 对于装有制动真空助力器的,在进行排气操作前,首先要把制动助力控制装置断开,使制动系统处于无助力状态。 应断开ABS电脑,以使排气过程中ABS电子控制系统不起作用,避免ABS对排气造成影响。 ABS排气时间要比普通制动系统长,消耗的制动液也较多,需边排气边向制动总泵储液罐添加制动液,使储液罐制动液液面保持在MAX与MIN标记之间。 刚刚放出的制动液不能马上回添入储液罐,需在加盖的玻璃瓶中静置3天以上,待制动液中的气泡排尽后才能再用。 在排气过程中,制动踏板要缓缓而踩,不能过猛,这与普通制动系统一样。 不同型式的ABS,其排气程序可能会有些不同,应参照相应的保养手册进行排气操作。 一些ABS排气可让ABS油泵工作接通点火开关,有的需运行发动机,在加压的情况下可使排气更快更彻底。第四章 汽车防抱死制动系统实例4.1 本田奥德赛防抱死制动ABS自诊断与故障排除1概述奥德赛ODYSSEY防抱死制动系统ABS用来防止紧急制动期间车轮抱死,使驾驶员能够保持对车辆的控制。ABS系统主要由ABS控制模块、ABS泵、电磁阀控制阀、车轮速度传感器、齿轮脉冲发生器磁阻齿圈、ABS调节器、ABS指示灯、制动主缸、制动助力器总成和连接导线组成。ABS液压回路是对前后车轮进行单独控制的4通道型系统。奥德赛ODYSSEYABS系统部件位置见图1所示,ABS系统控制电路见图2所示。2自诊断注意：自诊断程序假定故障原因仍然存在且ABS指示灯仍然点亮。如果ABS指示灯没有点亮就进行自诊断程序,则可能会导致错误的诊断。 故障码的读取在驾驶员侧仪表板下面找到2针测试接头。在2针接头端子之