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浙江汽车职业技术学院毕业（设计）论文制动防抱死系统（ABS）故障检测工艺设计***指导教师：***【摘要】本文为毕业设计说明书，内容主题是关于ABS制动防抱死系统故障诊断。按毕业设计要求，简单叙述汽车制动防抱死系统的现状和意义，着重论述其组成、结构和工作原理以及故障诊断。【关键词】ABS制动防抱死系统、轮速传感器、ABS电子控制单元（ECU）、ABS制动压力调节器。1.制动防抱死系统的现状及意义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。随着世界汽车工业的迅猛发展，安全性日益成为人们选购汽车的重要依据。目前广泛采用的防抱制动系统（ABS）使人们对安全性要求得以充分的满足。国外汽车ABS技术已经基本成熟，我国在这方面的研究才刚刚起步，因此加强ABS技术的研究有重要意义。ABS对汽车性能的影响主要表现在减少制动距离、保持转向操纵能力、提高行驶方向稳定性以及减少轮胎的磨损方面。传统的基于车轮加、减速度门限值和基于车轮滑移率的控制策略在解决汽车制动时的变工况和非线性的情况方面有所欠缺。而且ABS具有加强对车辆的控制；减少浮滑现象；有效缩短制动距离；减轻了轮胎的磨损等优点。浙江汽车职业技术学院毕业（设计）论文12．奥迪A6ABS制动防抱死系统的组成结构及工作原理2．1ABS系统组成及工作原理ABS通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子控制装置和ABS警示灯等组成。如图2-1所示。1.前轮速传感器2.制动压力调节器3.ABS电控单元4.ABS警告灯5.后轮速传感器6.停车灯开关7.制动主缸8.比例旁通阀9.制动轮缸10.蓄电池11.点火开关图2-1如图2-2所示，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不尽相同。汽车在制动过程中，轮速传感器不断把轮速信号传送给ECU，这些信号被ECU进行逻辑判断和分析，并加以计算，一且识别到某一或几个车轮有抱死倾向时，ECU就发出指令，并送至液压或气压调节器中，通过调节器中电磁阀“升压”、“保压”、“降压”3种不同工作状态，及时调节车轮制动缸(气室)中的压力，以防止车轮制动抱死。尽管各种ABS的结构形式和工作过程并不完全相同，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。浙江汽车职业技术学院毕业（设计）论文2图2-2ABS系统的工作原理2．2轮速传感器的结构和工作原理轮速传感器为电磁非接触式，其功用是检测车轮的速度。如图2-3所示，轮速传感器主要由传感头与齿圈两部分组成。齿圈实际上为一电磁脉冲发生器，它固装在轮毂上与车轮一起旋转。传感头安装在齿圈的径向方向，它主要由永磁体、极轴与感应线圈等组成。图2-3轮速传感器当齿圈随车轮一起旋转时，齿圈的齿牙与齿隙交替地对向传感头的极轴，因而传感头感应线圈内部的磁通将交替变化从而产生感应电动势，且由感应线圈末端的电缆将此信号输入ABS控制装置。感应电动势(电压)信号频率的高低便能精确地反映出车轮速度的高低。2．3ABS制动压力调节器制动压力调节器(图2-4)为循环式，它主要由进油电磁阀、排油电磁阀、回油泵、回油泵电机、储液罐及储能器等组成。车辆每一车轮均设有一进油电磁阀和一排油浙江汽车职业技术学院毕业（设计）论文3电磁阀。循环式制动压力调节器将由ABS控制装置根据滑移率信号，通过指令进、排油电磁阀的开闭而直接控制各轮缸的制动压力。液压管路由4个独立的油路组成，每一个车轮有一个油路。油压控制有升压、保压和减压等3种模式。图2-4制动压力调节器2.3.1升压(常规制动)模式（如图2-5所示）进油电磁阀打开，排油电磁阀关闭(两电磁阀均无电流通过)，制动主缸的制动液将直接进入制动轮缸，制动轮缸压力将随制动主缸压力的增加而增加,系统处于“升压”状态。此时，ABS系统不工作，回油泵也不需工作。图2-5浙江汽车职业技术学院毕业（设计）论文42.3.2保压模式（如图2-6所示）当ABS控制装置给进油电磁阀通以电流时，进油电磁阀关闭，排油电磁阀仍保持关闭，制动主缸与制动轮缸的液压因而相互隔绝，制动轮缸中将保持一定的制动压力，系统处于“保压”状态。图2-62.3.3减压模式（如图2-7所示）当ABS控制装置给进油电磁阀与排油电磁阀均通以电流时，进油电磁阀关闭，排油电磁阀打开，制动轮缸中的制动液将经排油电磁阀流至储液罐(制动主缸的制动液因进油电磁阀的关闭故不再进入制动轮缸)，制动轮缸中的制动压力下降，系统处于“减压”状态。回油泵为柱塞式，由回油泵电机驱动。在减压开始时，回油泵电机工作，储液罐中的制动液将由回油泵泵出，经储能器后返回制动主缸。蓄压器为一内装活塞和弹簧的油缸，它位于回油泵与制动主缸之间，起暂时储存制动液的作用。浙江汽车职业技术学院毕业（设计）论文5图2-7电机工作模式：压力减小模式开始时，泵电动机为工作状态；当ABS停止工作时，泵电动机为关闭状态；储液罐中的制动液由泵抽出，经储能器进入制动轮缸；当车轮转速急剧降低到车速以下时，进油电磁阀关闭以保持制动轮缸中的制动液压力；当车轮速转速进一步下降时，排油电磁阀会瞬时打开以减小制动轮缸中制动液的压力，此时泵电动机启动；当车轮转速恢复后，进油电磁阀会瞬时打开以增加制动轮缸中的制动液压力。2．4ABS控制装置及工作原理2.4.1电子控制器（ECU）ABS系统电子控制部分可分为电子控制器（ECU）、ABS控制模块、ABS计算机等。下面介绍电子控制器（ECU）的基本结构。电子控制器（ECU）由以下几个基本电路组成：①轮速传感器的输入放大电路。②运算电路。浙江汽车职业技术学院毕业（设计）论文6③电磁阀控制电路。④稳压电源、电源监控电路、故障反馈电路和继电器驱动电路。各电路的连接方式如图2-8所示图2-8电子控制器（ECU）电路2.4.2ECU的工作原理ECU是ABS系统的控制中心，它的本质是微型数字计算机，一般是由两个微处理器和其他必要电路组成的、不可分解修理的整体单元，电脑的基本输入信号是四个轮速传感器送来的轮速信号，输出信号是：给液压控制单元的控制信号、输出的自诊断信号和输出给ABS故障指示灯的信号，①ECU的防抱死控制功能电子控制模块（电脑）有连续监测四个轮速传感器速度信号的功能。电脑连续地检测来自全部四个轮速传感器传来的脉冲电信号，并将它们处理、转换成和轮速成正比的数值，从这些数值中电脑可区别哪个车轮速度快，哪个车轮速度慢。电脑根据四个轮子的速度实施防抱死制动控制。电脑以四个轮子的传感器传来的数据作为控制基础，一旦判断出车轮将要抱死，它立刻就进入防抱死控制状态，向液压调节器输出幅值为12V的脉冲控制电压，以控制轮缸上油路的通、断。轮缸上油压的变化就调节了车轮上的制动力，使车轮不会因一直有较大的制动力而让车轮完全抱死（通与断的频率一般在3—12次/秒）。浙江汽车职业技术学院毕业（设计）论文73．奥迪A6ABS系统的ABS灯常亮故障检测诊断3．1故障情况一辆奥迪A62.8轿车，行驶里程约30000Km时仪表板上的ABS故障警告灯常亮并且制动设备信号灯常亮。3．2奥迪A6轿车ABS灯常亮故障原因分析由于仪表板上的ABS故障警告灯与制动设备信号灯均常亮，所以基本上可以确定ABS系统已经失效，制动性能非常差，同时可以确定制动时会出现后轮抱死现在，所以可能的故障原因如下：（1）蓄电池电压低于10V若蓄电池电压过低，就会在在ABS液压控制单元中存在故障，此时ABS系统由于电压不足不能正常工作。（2）ABS工作异常此现象中存在暂时性的转速传感器故障。在这种情况下，在重新启动和在车速超过27.5km/h时，ABS信号灯4会自动熄灭。对于此故障可以通过试车确定。这个故障是此次检查的重点，很有肯能原因出在此处，检查包括了对本车各个转速传感器好坏、液压泵压力情况。（3）制动液罐内制动液液面太低此时会在点火开关接通后听到三声警告声。（4）线路故障此时只要解码器没有读出故障码故障基本上问题出在这里，包括ABS故障警告灯与制动设备信号灯线路问题，ABS故障警告灯与制动设备信号灯控制器损坏。（5）偶发性故障电子控制系统中，在线路、传感器、执行元件等处可能会发生暂时性问题，如接触不良等，这可能引起偶发性故障或是在ABS控制单元自诊断时留下故障码。3．3奥迪A6轿车ABS灯常亮故障诊断方案设计从以上分析可以看出，引起ABS故障警告灯与制动设备信号灯均常亮是多种多样的。汽车检测人员和驾驶员在遇到ABS故障警告灯与制动设备信号灯均常亮时，基本上可以确故障原因比较明确，但是我们还是要把所有检查项目按照正常检查思路进行检查。浙江汽车职业技术学院毕业（设计）论文8根据上述影响因素，从简单到复杂，从容易到困难，逐一排除。注意每次对一个因素进行排除后，都要重新试车，如果前后设有任何改善，则应恢复至上一状态，再进行下一个因素的排除。针对该奥迪A6ABS故障警告灯与制动设备信号灯均常亮的情况，各过程诊断要点：（1）初步检查与试车检查各指示灯以及ABS工作情况，注意观察其他指示灯情况，以及注意听是否有报警声音。同时要试踩刹车情况。要带上解码器随时观察数据。（2）解码器读码由于转速信号是需要车轮转动才能读出数据的，所以应让车轮转动时才能观察数据。解码器读码时因先清除原来故障码，然后将车子试车后在进行读码，保证故障码及时准确。（3）指示灯线路检查指示灯线路检查主要包括了线路通短检查、电压检查、控制器好坏检查。（4）偶发性故障检查主要检查线路、传感器、执行元件之间接触情况，务必要确定每个接触点接触良好。（5）故障码诊断根据故障码对特定的部位、元件进行细致检查。特别注意接触是否良好的情况，不要盲目选择更换元件。（6）再次试车此次试车需要注意原来检查出错的不为现在是否完好，如果前后设有任何改善，则应恢复至上一状态，重新思考原因进行排除。3.4奥迪A6轿车ABS灯常亮故障诊断与排除实施根据检查步骤：一辆奥迪A62.8轿车，首先进行接车后进行初步检查，发现仪表板上的ABS故障警告灯常亮并且制动设备信号灯常亮。则可以确认ABS系统功能失效，4个车轮在紧急制动时抱死。观察4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，从而估计液压系统存在泄漏的可能性不大。连接故障诊断仪V.A.G1552（如图3-1所示）对ABS系统进行检测，发现了2个故障含义分别为ABS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，决定确定一下执行元件的性能，于是利用诊断仪进行了执浙江汽车职业技术学院毕业（设计）论文9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，分析出有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，对此我们暂时略过不作考虑。图3-1之后准备读取相关数据，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，我们进行如下步骤的检测。(如图3-2所示)（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