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汽车维修知识学习第一章ABS系统原理与检修第一节ABS系统概述一、ABS系统的优点及种类以提高汽车行驶性能为目的而开发的各种ABS装置，其原理是充分利用轮胎和地面的附着系数，主要采用控制制动液压压力的方法，给各车轮施加最合适的制动力。其具有以下优点。ABS系统的第一个优点是能缩短制动距离。这是因为在同样紧急制动的情况下，ABS系统可以将滑移率控制在20%左右，即可获得最大的纵向制动力的结果。ABS系统的第二个优点是增加了汽车制动时的稳定性。汽车在制动时，四个轮子上的制动力是不一样的，如果汽车的前轮抱死，驾驶员就无法控制汽车的行驶方向，这是非常危险的；倘若汽车的后轮先抱死，则会出现侧滑、用尾，甚至使汽车整个调头等严重事故。ABS系统可以防止四个轮子制动时被完全抱死，提高了汽车行驶的稳定性。资料表明，装有ABS系统的车辆，可使因车轮侧滑引起的事故比例下降8%左右。ABS系统的第三个优点是改善了轮胎的磨损状况。事实上，车轮抱死会造成轮胎杯型磨损，轮胎面磨耗也会不均匀，使轮胎磨损消耗费增加。经测定，汽车在紧急制动时，车轮抱死所造成的轮胎累加磨损费，已超过一套防抱死制动系统的造价。因此，装用ABS系统具有一定的经济效益。ABS系统的最后一个优点是使用方便，工作可靠。ABS系统的使用与普通制动系统的使用几乎没有区别。制动时只要把脚踏在制动踏板上，ABS系统就会根据情况自动进入工作状态，如遇雨雪路滑，驾驶员也没有必要用一连串的点刹车方式进行制动，ABS系统会使制动状态保持在最佳点。注意：ABS系统工作时，驾驶员会感到制动踏板有颤动，并听到一点噪音，这些都属于正常现象。ABS系统工作十分可靠，并有自诊断能力。如果它发现系统内部有故障，就会自动记录，并点燃琥珀色（黄色）ABS故障指示灯，让普通制动系统波继续工作。此时，维修人员可以根据记录的故障（以故障码的形式输出）进行修理。ABS系统从目前看可分为以下种类：波许（Bosch）ABS系统、坦孚（Teves）ABS系统、达科（Delco）ABS系统和本迪克斯（Bendix）ABS系统，这四种系统都是广泛应用的系统，而且还在不断发展、更新和换代。如果说还有其它种类的ABS系统，基本上也是上述四种系统中某一种的变型。尽管不同公司产生的ABS系统的类型不同，但它们都有相同的基本组成和基本工作原理，它们的重要区别是电子控制单元及控制线路不同。二、常用的ABS装置现在实用化的四轮控制防抱死制动装置有波许、阿尔发列德·梯维斯（ATE）、本田4W-ALB、丰田的ESC和露卡斯·柯林的SCS。1、控制通道波许、梯维斯公司的防抱死制动系统与丰田的ESC是在各个前轮中分别独立装有传感器、执行元件的油压系的2通道控制方式，即前二轮独立控制方式。此外，还有后轮传感器安装在各个车轮中的2通道方式，或在驱动系中装设的单通道方式（这时，形成后二轮的平均车轮速度）；执行元件的油压系统也是有双通道与单通道二种方式。在使用后轮2通道传感器中，这是一般以易于锁止的车轮速度为基准进行控制的低选择方式。属于具备2通道的油压系并不是经常独立控制的方式，是与后二轮同时控制的一种方式。本田4W-ALB则采用前二轮同时、后二轮同时的2系统控制方式。前轮采用以较难锁止的车轮为基准进行控制的高选择方式；后轮则采用低选择方式。露卡斯·柯林的SCS则采用左前轮与右后轮同时控制，右前轮与左后轮同时控制的2系统控制方式。2、执行元件方式波许、梯维斯的防抱死制动系统、丰田的ND的ESC与本田4W-ALB都具有专用的电动泵；露卡斯·柯林的SCS则具有由驱动轴驱动的专用泵。以该泵为驱动波，使执行元件进行工作。驱动油是动力转向油。本田4W-ALB、露卡斯·柯林SCS、丰田-爱信ESC等采用使车轮分泵一侧的油压管路的容积增加或减压的间接控制方式，而波许、梯维斯的防抱死制动系统和丰田-ND的ESC则采用使车轮分泵油压直接循环进行减压的直接控制方式。第二节ABS系统的结组成及工作原理ABS防抱死制动系统通常由电控单元ECU、液压控制单元（液压调节器）和车轮速度传感器等组成。一、ABS系统电控单元ECU（一）概述ABS系统电子控制部分可分为电子控制单元（ECU）、ABS模块、ABS计算机等，以下简称ECU。ECU由以下几个基本电路组成：①车速传感器的输入放大电路。②运算电路。③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。各电路的联接方式如图1-1～图1-3所示。图1-1四传感器二通道系统ECU模块图图1-2四传感器三通道系统ECU模块图图1-3四传感器四通道系统ECU模块图1、车速传感器的输入放大电路安装在各车轮上的车速传感器根据轮速输出交流信号，输入放大电路将交流信号放大成矩形波并整形后送往运算电路。不同的ABS系统中轮速传感器的数量是不一样的。每个车轮都装轮速传感器时，需要四个，输入放大电路也就要求有四个。当只在左右前轮和后轴差速器安装轮速传感器时，只需要三个，输入放大电路也就成了三个。但是，要把后轮的一个信号当作左、右轮的两个信号送往运算电路。2、运算电路运算电路主要进行车轮线速度、初始速度、滑移率、加减速度的运算，以及电磁阀的开启控制运算和监控运算。安装在车轮上的传感器齿圈随着车轮旋转，轮速传感器便输出信号，车轮线速度运算电路接受信号并计算出车轮的瞬时线速度。初始速度、滑移率及加减速度运算电路把瞬间轮速加以积分，计算出初始速度，再把初始速度和瞬时线速度进行比较运算，则得出滑移率及加减速度。电磁阀开启控制运算电路和根据滑移率和加减速度控制信号，对电磁阀控制电路输出减压、保压或增压的信号。3、电磁阀控制电路接受来自运算电路的减压、保证或增压信号，控制电磁阀的电流。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在蓄电池供给ECU内部所用5V稳压电压的同时，上述电路监控着12V和5V电压是否在规定范围内，并对轮速传感器输入放大电路、运算电路和电磁阀控制电路的故障信号进行监视，控制着继动电动机和继动阀门。出现故障信号时，关闭继动阀门，停止ABS工作，返回常规制动状态，同时仪表盘上的ABS警报灯变亮，让驾驶员知道有异常情况发生。（二）ECU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它必要电路组成的、不可分解修理的整体单元，电控单元的基本输入信号是四个轮上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，如图1-4所示。图1-4ABS电控单元和基本输入、输出信号1、ECU的防抱死控制功能电控单元有连续监测四轮传感器速度信号的功能。电控单元连续地检测来自全部四个车轮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，从这些数值中电控单元可区别哪个车轮速度快，哪个车轮速度慢。电控单元根据四个轮子的速度实施防抱死制动控制。电控单元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，以控制分泵（轮缸）上油路的通、断，分泵上油压的变化就调节了轮上的制动力，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）。一般情况下，防抱死控制采用三通道的方式，即前轮分别有两条油路控制，电控单元可分别对左前轮和右前轮分别进行防抱死制动控制，后轮只有一条油路控制。电控单元只能对两个后轮进行集中控制（一旦有一个后轮将要抱死，电控单元同时对两个后轮进行防抱死控制）。2、ECU的故障保护控制功能ABS系统电控单元具有故障保护控制功能。如果系统出现故障或受到暂时的干扰，电控单元会自动关闭ABS系统，让普通制动系统继续工作。首先，电控单元能对自身的工作进行监控。由于电控单元中有两个微处理器，它们同时接收、处理相同的输入信号，用与系统中相关的状态——电控单元的内部信号和产生的外部信号进行比较，看它们是否相同，从而对电控单元本身进行校准。这种校准是连续的，如果不能同步，就说明电控单元本身有问题，它会自动停止防抱死制动过程，而让普通制动系统照常工作。此时，修理人员必须对ABS系统（包括电控单元）进行检查，以及时找出故障原因。图1-5是ABS系统电控单元内部监控工作的简要图解。来自车轮速度传感器的输入信号①同时被送到电控单元中的两个微处理器②和③，在它们的逻辑模块④中处理后，输出内部信号⑤（车轮速度信号）和外部信号⑥（给液压调节器的信号），然后根据这两种信号进行比较、校对。逻辑模块④产生的内部信号⑤被送到两个不同的比较器⑦和⑧中（每个处理器中有一个比较器），在那里进行比较，如果它们不相同，电控单元将停止工作。微处理器②产生的外部信号⑥一路直接送到比较器⑦，另一路由液压调节器控制电路⑨经过反馈电路⑩送到比较器⑧。微处理器③产生的外部信号直接送到比较器⑦和⑧。通过比较器进行比较，如果外部信号不能同步，ABS系统电控单元将要关闭防抱死制动系统。图1-5ABS系统电控单元控制工作框图ABS系统电控单元不仅能监视自已内部的工作过程，而且还能监视ABS系统中其它部件的工作情况。它可按程序向液压调节器的电路系统及电磁阀输送脉冲检查信号，在没有任何机械动作的情况下完成功能是否正常的检查。在ABS系统工作的过程中，电控单元还能监视、判断车轮传感器送来的轮速信号是正常。ABS系统出现故障，例如制动液损失、液压压力降低或车轮速度信号消失，电控单元都会自动发出指令，让普通制动系统进入工作，而ABS系统停止工作。对某个车轮速度传感器损坏产生的信号输出，只要它在可接受的极限范围内，或由于较强的无线电高频干扰而使传感器发出超出极限的信号，电控单元根据情况可能停止ABS系统的工作或让ABS系统继续工作。二、车轮速度传感器及工作原理（一）车轮速度传感器基本结构车轮速度传感器是一种由磁通量变化而产生感应电压的装置，在每个车轮上安装一个，共四个，一般由磁感应传感头与齿圈组成。传感头是一个静止部件，通常由永久磁铁、电磁线圈和磁极等构成，安装在每个车轮的托架上。齿圈是一个运动部件，一般安装在轮毂上或轮轴上与车轮一起旋转。齿圈上齿数的多少与车型、ABS系统电控单元有关，波许公司的有100个齿。传感头磁极与齿圈的端面有一空气隙，一般在1mm左右，通常可移动传感头的位置来调整间隙（具体间隙的大小可查阅维修手册）。在实际安装中，可用一个厚度与空气隙大小一样的纸盘贴在传感头的磁极面上，纸盘的另一面紧挨齿圈凸出端面，然后固定传感头即可。（二）车轮速度传感器信号产生原理车轮速度传感器与普通的交流电机原理相同。永久磁铁产生一定强度的磁场，齿圈在磁场中旋转时，齿圈齿顶和电极之间的间隙就以一定的速度变化，这样就会使齿圈和电极组成的磁路中的磁阻发生变化。其结果使磁通量周期性增减，在线圈两端产生正比于磁通量增减速度，在线圈两端产生正比于磁通量增减速度的感应电压，见图1-6。将磁场强度换成电压、磁阻换成电阻、磁通量换成电流，类比欧姆定律其工作原理很容易理解。因此，感应电压正比于车轮速度。图1-6轮速传感器产生的电压信号（三）车轮速度传感器的工作原理车轮速度传感器的工作原理如图1-7所示。传感头与齿圈紧挨着固定，当齿圈随车轮旋转时，在永久磁铁上的电磁感应线圈中就产生一交流信号（这是因为齿圈上齿峰与齿谷通过时引起磁场强弱变化的故障），交流信号的频率与车轮速度成正比，交流信号的振幅随轮速的变化而变化（达科ABS（VI）最低转速时电压为0.1V，最高时为9V）。ABS电控单元通过识别传感器发来交流信号的频率来确定车轮的转速，如果电控单元发现车轮的圆周减速度急剧增加，滑移率S达到20%时，它立刻给液压调节器发出指令，减小或停止车轮的制动力，以免车轮抱死。图1-7车轮速度传感器工作原理1-电控单元2-传感头3-齿圈4-空气隙5-车速信号传感器引出两根线接入电控单元，这两根线必须是屏蔽线。车轮速度传感器或其线路如果有故障，ABS电控单元会自动记录故障，点燃故障指示灯，让普通制动系统继续工作。（四）车速传感器的安装实例图