汽车防抱死系统(ABS)的原理与故障诊断

山东科技职业学院毕业设计(论文)论文题目:汽车防抱死系统（ABS）的原理与故障诊断系别:汽车工程系专业:汽车检测与维修技术班级:汽修一班学生姓名:学号:2012308指导教师:目录摘要..........................................................1关键词........................................................11.车轮防抱死系统（ABS）....................................21.1.ABS的发展史.............................................21.2.车轮防抱死系统（ABS）的技术介绍..........................21.3.ABS的优点................................................31.4.车轮防抱死系统（ABS）的分类..............................31.5.ABS的组成部件...........................................41.6.ABS系统的调压方式.......................................52.车轮防抱死系统（ABS）的组成与原理........................52.1.车轮防抱死系统（ABS）的结构组成.........................52.2.制动系统工作过程........................................62.3.车轮防抱死系统（ABS）的作用.............................72.4.车轮防抱死系统（ABS）的控制原理.........................73.电控防抱死制动系统（ABS）的检修......................113.1.检修ABS的注意事项......................................113.2.ABS故障检修的一般步骤...............................113.3.ABS主要部件的检修..................................12致谢........................................................13参考文献.................................................14山东科技职业学院毕业设计（论文）-1-摘要：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。汽车制动防抱系统，简称为ABS，是提高汽车被动安全性的一个重要装置。有人说制动防抱系统是汽车安全措施中继安全带之后的又一重大进展。汽车制动系统是汽车上关系到乘客安全性最重要的二个系统之一。随着世界汽车工业的迅猛发展，汽车的安全性越来越为人们重视。汽车制动防抱系统，是提高汽车制动安全性的又一重大进步。ABS防抱制动系统由汽车微电脑控制，当车辆制动时，它能使车轮保持转动，从而帮助驾驶员控制车辆达到安全的停车。这种防抱制动系统是用速度传感器检测车轮速度，然后把车轮速度信号传送到微电脑里，微电脑根据输入车轮速度，通过重复地减少或增加在轮子上的制动压力来控制车轮的打滑率，保持车轮转动。在制动过程中保持车轮转动，不但可保证控制行驶方向的能力，而且，在大部分路面情况下，与抱死〔锁死〕车轮相比，能提供更高的制动力量。关键词：ABS；系统；组成；原理；控制山东科技职业学院毕业设计（论文）-2-1车轮防抱死系统（ABS）1.1ABS的发展史50年代制动防抱死系统开始应用于汽车工业。60年代开始应用于电磁传感器探测车轮转速，控制部分主要以机械为主，系统相对简单，只有在特定的车辆参数和工况情况下防抱死效果才比较显著，在车辆参数和工况情况发生变化时，防抱死功能就会丧失。20世纪70年代末，由于微处理器的引入，使ABS系统开始有了智能，从而奠定了ABS的基础和模式。20世纪80年代中后期，驱动防滑（TCS）和牵引力控制系统(TCS)得到了发展，利用原有ABS系统只需要增加部分作动系统和相应的软件，就可以实现驱动防滑控制或牵引力控制功能，这就使得ABS系统与TCS和TCS系统的同步发展成为可能。20世纪90年代ABS系统进一步简化结构、提高性能、降低成本，并以此为基础作为作为必备的安全装备在各种不同车型上广泛应用。从总体上看，为了降低ABS在汽车总成本的比例，ABS趋向于采用“附加式”结构方案。1.2车轮防抱死系统（ABS）的技术介绍汽车是利用地面和轮胎之间产生的摩擦力减速的。制动时，车体速度因为轮胎路面之间的摩擦力作用而减小，车轮速度因为制动蹄与车轮鼓之间的摩擦力作用而减小。由于车速、载重、路面、车况等因素的影响，车速和轮速的降低并不完全相同，总是存有一定的差值，这一差值就是我们经常见到的打滑，也称为滑移现象，即车轮已经停止转动，车体还在前行。在科学计算中，这一现象的程度用滑移率来表示：滑移率=（车速-轮速）÷车速×100%从上式可以看出，当车速等于轮速时，滑移率等于零，为正常行驶;汽车制动时，车速和轮速值差越大，滑移率越大；停止之前，如果轮速为零，滑移动率为100%，为滑行状态。科学计算和实验证明，最佳制动状态不是出现在车轮抱死时，而是出现在车轮与地面维持20%滑移率时。此时，汽车制动不出现严重方向失控、侧滑和甩尾等危险情况。早在20世纪初，人们就开始研究制动防抱死技术。开始应用于飞机和铁路，直到50年代后期，ABS技术开始用于汽车。其核心思想始终是避免使制动力像开关一样，只把液压制动力控制在零或最大，而是根据车轮的减速情况，阶段性地控制液压，使制动山东科技职业学院毕业设计（论文）-3-性能得到最大限度的改善。首先由轮速传感器测出与车轮或驱动轴共同旋转地传感齿轮的齿数，从而得到频率与车轮转速成正比的交流信号。轮速传感器的交流信号送入电子控制器，电子控制器计算出车轮速度、滑移率和车轮的加、减速度，然后再由电子控制器对这些信号加以分析，给压力调节器发出制动压力控制指令。压力调节器安装在制动系统的制动总水泵与制动分泵之间，接受控制器的指令后，由压力调节器中的电磁阀控制制动压力的增加或减小，从而调节制动力矩，使之与地面附着状况相适应防止制动车轮被抱死。电子控制器还对ABS的其他元件进行控制，当这些元件发生故障时，控制器令警报灯点亮，并使整个系统停止工作，恢复到常规制动方式。1.3ABS的优点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嗲面的附着系数，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：⑴ABS系统的第一个优点能缩短制动距离。⑵ABS系统的第二个优点是增加了汽车制动时的稳定性。⑶ABS系统的第三个优点是改善了轮胎的磨损状况。⑷ABS系统的的最后一个优点是使用方便，工作可靠。1.4车轮防抱死系统（ABS）的分类ABS根据制动系统的传动介质，可分为气压系统、气顶液系统和液压系统。气压系统主要用于重型载重汽车及其挂车，由发动机产生的压缩气直接控制动力分泵的气压，不需在原有的系统中增加另外的部件，能较容易地独立控制各车轮的制动力。气顶液系统一般用于大中型汽车，在前后轴原有的制动管路中各装一个空气加压器，通过控制动力气室的输入气压间接地控制液压主缸的输出液压。液压系统用于轿车、厢式车和轻型载重车，系统中增加了一套制动传动介质的独立供给装置，如支流电动机和再循环油泵。ABS根据控制通道数量和传感器数量，可分为单通道式、双通道式、三通道式和四通道式。根据控制方式，ABS可分为机械式和电子式。由于机械式ABS控制精度差，反应速度慢，不能保证紧急制动时车轮不被抱死，已经基本被电子式ABS所取代。山东科技职业学院毕业设计（论文）-4-根据压力调节器的布置，ABS分为整体式和分离式。将压力调节器与制动总泵制成一体的称整体式，具有独立制动压力调节器和独立制动总泵的称分离式。1.5ABS的组成部件1、车速传感器车轮传感器的作用是向ABS模块提供各车轮瞬时转速的信号，ABS模块利用这些信号计算ABS的控制参数。图2.1所示为转速传感器（福特蒙迪欧2.5L）在车轮上的安装位置。图2.1轮速传感器在车轮上的安装位置目前，用于ABS系统的速度传感器主要有电磁式与霍尔式（如图2.2）。图2.2霍尔传感器示意图2、ABS电控模块（ECU）3、液压控制单元（HCU）4、制动灯开关：ABS警示灯和制动系统警示灯山东科技职业学院毕业设计（论文）-5-1.6ABS系统的调压方式ABS系统的制动压力调节装置，串接在制动总泵和分泵之间，用ABS模块控制。它有两种调节方式：一为，变容式调节方式，它是利用总泵和分泵间容积的改变，调节制动油压的大小，是间接控制调压的方式；二为，循环调节方式，它是利用总泵和分泵间油液的回流，调节流动压力的大小，是直接控制的调压方式，循环调节方式结构简单，动作灵敏度高。2车轮防抱死系统（ABS）的组成与原理2.1车轮防抱死系统（ABS）的结构组成普通行车制动系的结构原理大家都很清楚，下面仅介绍液压式行车制动系(如图1)。汽车正常行驶时,制动蹄10连同摩擦片9在弹簧13的拉力下，与固定在车轮轮毂上制动鼓8之间保持有一定的间隙，使制动鼓能随车轮一同自由转动。欲使行驶中的汽车减速或停车时，驾驶员只要踩下制动踏板1，就可使肌体的制动能源通过推杆2和制动主缸4中的活塞3，使主缸内的制动液加压流入制动轮缸6，并通过两个轮缸活塞7推动两个制动蹄10连同摩擦片9绕支承销12转动，使摩擦片的外圆面压紧在制动鼓8的内圆面上。这样，固定不旋转地制动蹄摩擦片就对旋转着的制动鼓作用一个摩擦力矩Mu，其方向与车轮旋转方向相反。制动鼓将该制动器制动力矩传到车轮后，由于车轮与路面的附着作用，车轮对路面作用一个向前的周缘力，即制动器制动力Fu。同时，路面也给车轮一个向后的反作用力，即路面制动力Fb，这就是制动时迫使汽车减速行驶直至停车的外力。路面制动力愈大，汽车减速度也就愈大。当驾驶员松开制动踏板时，回位弹簧13即将制动蹄拉回原位，摩擦片的外圆面与制动鼓的内圆面之间恢复原有间隙，摩擦力矩Mu和制动力Fb解除，制动作用也就终止。山东科技职业学院毕业设计（论文）-6-1-制动踏板2-推杆3-主缸活塞4-制动主缸5-油管6-制动轮缸7-轮缸活塞8-制动鼓9-摩擦片10-制动蹄11-制动底板12-支承销13-制动蹄回位弹簧图1液压行车制动系的结构原理综上所述不难看出，阻止汽车行驶的路面制动力Fb不仅取决于制动器制动力Fu的大小，而且还受到轮胎与路面间附着条件的限制。也就是说，汽车制动系只有具备了足够的制动器制动力Fu，同时路面又能提供大的附着力F1时，才能获得较大的路面制动力Fb。2.2制动系统工作过程：1-前制动气室2-直踏式制动阀3-手制动阀4-快放阀5-气压警报开关6-三通管7弹簧储能式制动室8-感载储阀9-后制动灯开关10-储气筒11-四回路保护阀12-气压表13-三通管接头14-空压机15-气压调节器16-湿处气筒17-放气阀18-安全阀19-低压警报开关20-双路阀21-四通接头22-前制动灯开关汽车双管路制动系统①驻车制动。汽车驻车时，操纵手制动阀3，放掉驻车制动三通管6和快放阀4中的压缩空气，使弹簧储能式后制动气室中的储能弹簧释放，推动后轮鼓式制动器制动蹄片张开，摩擦片紧压在制动鼓的内圆面上，起驻车制动作用。在制动中，制动三通管中压缩空气已全部流失，仍有驻车制动。②解除驻车制动。起动发动机，带动空气压缩机运转，使制动系统供气管路和两个储气筒中充满压缩空气，压缩空气的压力可由气压表12来指示。此时接在驻车制动供山东科技职业学