汽车电控防抱死制动系统ABS的发展及应用现状分析报告.docx

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汽车电控防抱死制动系统ABS的发展及应用现状分析报告

汽车电控防抱死制动系统（ABS）的发展及应用现状分析报告

绪论

随着汽车行驶速度的提高，道路行车密度的增大，汽车行驶安全性已经受到了高度关注。

汽车的行驶安全性能要求不断提高，汽车安全系统已经成为汽车研究发展的重要部分。

汽车安全系统主要依靠制动踏板的制动装置保证汽车行驶安全，汽车照明系统辅助警示与提醒，至今在主动安全系统中汽车防抱死（ABS）等技术，以及汽车辅助安全系统如安全带，安全气囊等的广泛应用，而且有更多的安全性系统参与制动与动力分配系统的发展，如汽车驱动防滑系统（ASR），汽车电子稳定系统（ESP），汽车电子制动力分配系统（EBD），汽车自适应巡航速度控制系统（ACC）等，保证汽车在危险状况下行驶的安全性。

上述这些系统具有智能化的控制作用，根据车辆的行驶状况，自动地完成对汽车制动性能、转向辅助等的控制，无需人的主动性操作，可见汽车安全系统已经向智能型方向发展。

汽车制动防抱死系统（AntilockBrakingSystem，简称ABS），是汽车主动安全装置的代表，其作用是在制动过程中防止车轮抱死，提高车辆在制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离，使汽车制动更为安全有效。

ABS可安装在任何带液压刹车的汽车上。

它是利用阀体内的一个橡胶气囊，在踩下刹车时，给予刹车油压力，充斥到ABS的阀体中，此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回，使车轮避过锁死点。

当车轮即将到达下一个锁死点时，刹车油的压力使得气囊重复作用，如此在一秒钟内可作用60-120次，相当于不停地刹车、放松，即相似于机械的“点刹’。

因此，ABS防抱死系统，能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑，使车轮在刹车时不被锁死，不让轮胎在一个点上与地面摩擦，从而加大摩擦力，使刹车效率达到90%以上，同时还能减少刹车消耗，延长刹车轮鼓、碟片和轮胎两倍的使用寿命。

装有ABS的车辆在干柏油路、雨天、雪天等路面防滑性能分别达到80%—90%、30%—10%、15%—20%【1】。

目录

一、电控防抱死系统的发展及分类…………………………………………………1

1、电控防抱死制动系统（ABS）的发展及应用现状……………………1

2、电控防抱死制动系统（ABS）的分类……………………………………3

二、电控防抱死制动系统（ABS）的基本组成与工作原理……………………6

1、ABS的基本组成…………………………………………………………6

2、传感器……………………………………………………………………6

3、电子控制单元（ECU）…………………………………………………7

4、执行器……………………………………………………………………8

5、ABS警示装置……………………………………………………………10

三、博世（BOSCH）ABS系统制动调节过程……………………………………10

1、常规制动（ABS不工作）时……………………………………………10

2、ABS工作时………………………………………………………………10

四、电控防抱死制动系统（ABS）的检修………………………………………11

1、检修ABS的注意事项……………………………………………………11

2、ABS故障检修的一般步骤………………………………………………12

3、ABS主要部件的检修………………………………………………………12

五、典型故障案例分析…………………………………………………………13

1、故障案例一：

雷克萨斯RX300多功能车ABS故障…………………13

2、故障案例二：

桑塔纳2000GSI轿车ABS故障………………………14

3、故障案例三：

别克君威轿车ABS故障………………………………15

六、结论……………………………………………………………………………17

七、参考文献………………………………………………………………………19

八、致谢……………………………………………………………………………18

汽车ABS的结构与检修

摘要：

本文介绍了防抱死制动系统（ABS）的发展及分类，解释了系统基本组成与其工作原理，并对博世ABS系统的控制过程作了详细的阐述，在此基础上总结了检修ABS的一些注意事项，最后选取了日常维修工作中比较典型的几个故障案例进行评述，希望能为广大维修人员提供点帮助。

关键词：

防抱死制动系统；ABS；基本组成；工作原理；案例分析。

ABS（Anti-lockedBrakingSystem）防抱死制动系统，它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。

现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，以获得最好的制动效果。

一、电控防抱死系统的发展及分类

1、电控防抱死制动系统（ABS）的发展及应用现状

基于制动防抱理论的制动系统首先是应用于火车和飞机上。

1936年，德国博世公司（BOSCH）申请一项电液控制的ABS装置专利，促进了ABS技术在汽车上的应用。

汽车上开始使用ABS始于1950年代中期福特汽车公司，1954年福特汽车公司在林肯车上装用法国航空公司的ABS装置，这种ABS装置控制部分采用机械式，结构复杂，功能相对单一，只有在特定车辆和工况下防抱死才有效，因此制动效果并不理想。

机械结构复杂使ABS装置的可靠性差、控制精度低、价格偏高。

ABS技术在汽车上的推广应用举步艰难。

直到70年代后期，由于电子技术迅猛发展，为ABS技术在汽车上应用提供了可靠的技术支持。

ABS控制部分采用了电子控制，其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高，制动效果也明显改善，同时其体积逐步变小，质量逐步减轻，控制与诊断功能不断增强，价格也逐渐降低。

这段时期许多家公司都相继研制了形式多样的ABS装置。

进入90年代后，ABS技术不断发展成熟，控制精度、控制功能不断完善。

现在发达国家已广泛采用ABS技术，ABS装置已成为汽车的必要装备。

北美和西欧的各类客车和轻型货车ABS的装备率已达90%以上，轿车ABS的装备率在60%左右，运送危险品的货车ABS的装备率为100%。

ABS装置制造商主要有：

德国博世公司（BOSCH），欧、美、日、韩国车采用最多；美国德科公司（DELCO），美国通用及韩国大宇汽车采用；美国本迪克斯公司（BENDIX），美国克莱斯勒汽车采用；还有德国戴维斯公司（TEVES）、德国瓦布科（WABCO）、美国凯尔西海斯公（KELSEYHAYES）等，这些公司的ABS产品都在广泛地应用，而且还在不断发展、更新和换代。

近年来，ABS技术在我国也正在推广和应用，1999年我国制定的国家强制性标准GB12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》中已把装用ABS作为强制性法规。

此后一汽大众、二汽富康、上海大众、重庆长安、上海通用等均开始采用ABS技术，但这些ABS装置我国均没有自主的知识产权。

国内液压ABS技术含量与国外虽有一定的差距，但在政府的大力支持和国内丰富的人力资源配合下，相信国内可以在较短的时间内在ABS技术某些领域赶超国际水平。

根据国内外的一些研究动态和高档轿车的实际应用表明，ABS技术将沿着以下几个方面继续发展：

1）ABS和驱动防滑控制装置ASR一体化。

ABS以防止车轮抱死为目的，ASR是防止车轮过分滑转，ABS是为了缓解制动，ASR是为了施加制动。

由于二者技术上较接近，且都能在低附着地面上充分体现它们的作用，所以将二者有机的结合起来。

2）动态稳定控制系统VDC（或电子稳定控制ESP）。

VDC主要在ABS/ASR基础上解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。

3）ABS/ASR与自动巡航系统（ACC）集成。

4）减小体积，降低重量。

5）随着ABS与新一代制动系统的结合，如电子液压制动EHB、电子机械制动EMB，使得ABS有了更快的的响应速度，更好的控制效果，而且更容易与其它电子系统集成。

6）在ABS系统中嵌入电子制动力分配装置（EBD）构成了ABS+EBD系统。

EBD的功能就是在汽车开始制动压力调节之前，高速计算出汽车四个轮胎与路面间的附着力大小，然后调节车轮与附着力的匹配，进一步提高车辆制动时的稳定性，同时尽可能地缩短制动距离。

2、电控防抱死制动系统（ABS）的分类

1）按控制方式分可分为单参数控制和双参数控制（ABS）

（1）单参数控制（ABS）

它以控制车轮的角减速度为对象，控制车轮的制动力，实现防抱死制动，其结构主要由轮速传感器、控制器（电脑）及电磁阀组成。

（2）双参数控制（ABS）

双参数控制的ABS，由车速传感器（测速雷达）、轮速传感器、控制装置（电脑）和执行机构组成。

其工作原理是车速传感器和轮速传感器，分别将车速和轮速信号输入电脑，由电脑计算出实际滑移率，并与理想滑移率15%—20%作比较，再通过电磁阀增减制动器的制动力。

2）控制通道

对能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。

独立控制是指某个车轮的制动压力占用一个控制通道可以单独进行调节；一同控制是指两个车轮的制动压力是一同进行调节的。

高选原则一同控制是指保证附着力较大的车轮不发生制动抱死或驱动防滑为原则进行制动压力调节；反之，称为低选原则一同控制。

按控制通道数分可以分为：

四通道ABS系统、三通道ABS系统、双通道ABS系统与单通道ABS系统。

（1）四通道ABS系统（如图1）

图1四通道四传感器ABS

（a）双制动管路前后布置（b）双制动管路对角布置

①组成：

四个轮速传感器，在通往四个车轮制动分泵的管路中，各设一个制动压力调节分装置，分别对各个车轮进行独立控制。

②优点：

附着系数利用率高，制动时可以最大限度地利用每个车轮的最大附着力。

③适用：

汽车左右两侧车轮附着系数相近的路面，不仅可以获得良好的方向稳定性和方向操纵能力，而且可以得到最短的制动距离。

④缺点：

如果汽车左右轮附着力相差较大，如：

行驶在附着系数对分的路面上或汽车两侧垂直载荷相差较大时，制动时两个车轮的地面制动力就相差较大，因此会产生横摆力矩，使车身向制动力较大的一侧跑偏，不能保持汽车按预定方向行驶，会影响汽车的方向稳定性，一般驾驶员修正有些困难。

⑤结论：

在具有驱动防滑转（ASR）功能时采用四通道式。

（2）三通道ABS系统（如图2）

图2三通道ABS

（a）三通道四传感器ABS（对角布置）（b）三通道四传感器ABS（前后布置）（c）三通道三传感器ABS

①结构：

四个轮速传感器或三个轮速传感器。

一般三通道ABS是对两前轮进行独立控制，两后轮按低选原则进行一同控制，也称它为混合控制。

②图2-（a）所示适用前轮驱动汽车及按对角布置的双管路制动系统。

该系统中虽然在通往四个车轮制动分泵（轮缸）的制动管路中，各设置一制动压力调节分装置，但两个后轮制动压力调节分装置却是由电子控制器按低选原则一同控制的，因此，实际上仍然是三通道ABS。

③图2-（b）（c）所示适用后轮驱动汽车及按前后布置的双管路制动系统。

在通往两后轮制动分泵（轮缸）的制动总管路中，只设置一个制动压力调节分装置，以便对两后轮制动分泵的制动压力进行一同控制。

由于三通道ABS对两后轮进行一同控制，对于后轮驱动的汽车，也可以在传动系统中（如主减速器或变速器中）只设置一个轮速传感器，感测两后轮的平均转速，实现近似低选原则的一同控制。

④两后轮按低选原则进行一同控制时，可以保证汽车在各种条件下左右两后轮的制动力相等，即使两侧车轮的附着力相差较大，两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。

但也可能出现附着系数大的一侧后轮的附着力不能充分利用的问题，使汽车的总制动力有所减小。

应该看到，在紧急制动时，由于发生轴荷前移，在汽车的总制动力中，后轮的制动力所占的比重较小，尤其是小轿车，使前轮的附着力比后轮的附着力大得多，通常后轮制动力只占总制动力的30％左右，因此，后轮附着力未能充分利用的损失对汽车的总制动力影响不大。

⑤对两前轮进行独立控制，主要考虑到小轿车，特别是前轮驱动的汽车，前轮的制动力在汽车总制动中所占的比例较大（可达70％左右），可以充分利用两前轮的附着力。

一方面使汽车获得尽可能大的总制动力，利于缩短制动距离，另一方面更重要的能在制动中使两前轮始终保持较大的横向附着力，使汽车保持良好转向控制能力。

尽管两前轮独立控制可能导致两前轮制动力不平衡，但由于两前轮制动力不平衡对汽车行驶方向稳定性影响相对较小，而且可以通过驾驶员的转向操纵对由此造成的影响进行修正。

因此，三通道ABS在小轿车上被普遍采用。

（3）双通道ABS系统（如图3）

图3双通道ABS

（a）二通道三传感器ABS（b）二通道四传感器ABS（c）二通道二传感器ABS（d）二通道二传感器ABS

①（a）图中，前轮附着力相差较大时，高选。

②（d）图中，在后制动管路中设置比例阀或低选择阀。

③双通道式：

难以在方向稳定性、转向操纵性和制动距离各方面得到兼顾，目前采用很少。

（4）单通道ABS系统（如图4）

图4一通道一传感器ABS

由于前轮无控制，故易抱死，转向操纵性差，制动距离较长。

二、电控防抱死制动系统（ABS）的基本组成与工作原理

1、ABS的基本组成

ABS是在普通制动系统的基础上，加装ABSECU、传感器、执行器等装置而形成的制动系统，其基本构成如图5。

其结构形式和控制方法因车而异。

图5制动防抱死系统（ABS）的基本组成

2、传感器

1）轮速传感器

（1）作用：

检测车轮运动状态，获得车轮转速信号，并将车轮的减速度（或加速度）信号送给ECU。

典型轮速传感器外形与基本结构如图6。

（2）安装：

一般在车轮处，但也有设置在主减速器或变速器中。

图6轮速传感器的外形与基本结构

（a）轮速传感器外形（b）轮速传感器的基本结构

2）车速传感器

作用：

检测车速，给ECU提供车速信号，用于滑移率控制方式。

3）减速度传感器

作用：

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，在低附着系数路面上制动时，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。

当判定汽车行驶在雪地、结冰路等易打滑的路面上时，采取相应控制措施，以提高制动性能。

多用于四轮驱动控制系统

3、电子控制单元（ECU）

接收轮速、车速信号、发动机转速信号、制动信号、液位等信号，分析判定车轮制动状态，需要时发出调节指令，并具有报警、记忆、存储、自诊断和保护功能。

ECU控制原理如图7。

图7ABS控制电脑原理图

4、执行器

1）油泵及储能器

作用：

产生控制油压，使制动压力调节装置工作。

2）制动压力调节器

制动压力调节器是ABS系统中最主要的执行器，一般都设在制动总泵（主缸）与车轮制动分泵（轮缸）之间。

（1）作用：

根据ECU的控制指令，自动调节制动分泵（轮缸）的制动压力。

（2）分类

①根据动力来源分可以分为：

气压式与液压式。

气压式：

主要用在大型客车和载重汽车上。

液压式：

主要用在小轿车和一些轻型载重汽车上。

②根据结构关系分可以分为：

分离式与整体式。

分离式：

制动压力调节器自成一体，通过制动管路与制动总泵相连。

图8分离式液压调节器组件整体式ABS系统总成

整体式：

制动压力调节器与制动总泵构成一个整体。

如图8。

③根据调压方式分可以分为：

流通式与变容式。

流通式：

在制动总泵和制动分泵之间串联一个或两个电磁阀，由电磁阀根据ECU的指令，通过控制，使制动分泵的制动液回到制动总泵（或储液器），或使制动总泵（或储能器）的制动液流入制动分泵，或者使制动分泵的制动液既不流入也不流出，以实现制动分泵压力的减小、增大或保持。

变容式：

如图9。

在原制动管路中，并联一套液压装置，该装置中有一个类似活塞的装置。

工作时根据ECU的指令，该装置首先将制动分泵和总泵隔离，然后通过电磁阀的开闭或电动机的转动等不同方式，控制活塞在调压缸中运动，使调压缸工作室至制动分泵的容积发生变化。

容积增大，实现制动压力减小；容积减小，实现制动压力增大；容积不变，实现压力保持。

1—制动踏板2—制动主缸3—储能器4—电动泵5—储液室

6—电磁线圈7—电磁阀8—柱塞9—电控单元10—制动轮缸

11—转速传感器12—车轮13—单向阀14—控制活塞

图9可变容积式制动压力调节器常规制动（升压）状态

5、ABS警示装置

1）作用：

报警灯可显示系统工作状态及自诊断报警。

2）黄色的ABS灯可显示ABS控制系统的故障（如4个轮速传感器、4个电磁阀、ABS主继电器、油泵继电器报警灯继电器等），它报警后汽车仍然能维持常规制动，但ABS系统已断电保护，停止工作。

3）红色的BRAKE灯亮，显示驻车制动开关、行车制动开关信号、液压高低信号、液位高低信号等有故障，危险性大，应停车检修。

三、博世（BOSCH）ABS系统制动调节过程

1、常规制动（ABS不工作）时：

电磁阀不通电，制动总缸与分缸之间自由连通。

踩下制动踏板时分缸持续制动，离开制动踏板时油液返回主缸，制动结束。

2、ABS工作时：

1）压力增大：

电磁阀和电动泵不通电，制动油液从主缸流入分缸进行制动。

2）压力保持：

当车轮趋于抱死时，电子控制单元给电磁线圈通小电流，此时主缸与分缸之间的通道被切断，使车轮压力保持不变。

3）压力减小：

当车轮继续趋于抱死时，电子控制单元给电磁线圈通大电流，此时输出阀开启，分缸与回油道接通，车轮制动力下降，转速上升。

然后ABS电子控制单元再给电磁线圈断电，车轮制动力又会上升，如此反复，ECU通过执行器不断地控制制动系统完成增压、保压、降压、升压的过程，使车轮始终处于将要抱死而又未抱死的临界状态，把车轮滑动率控制在最佳（10%—20%）的范围内，以获得最好的制动效果。

具体过程如图10。

1—低压储液器2—由电动机驱动的液压泵3—制动总泵（主缸）

4—进液阀（2/2常开电磁阀）5—出液阀（2/2常闭电磁阀）

6—车轮制动轮缸（分泵）

图10制动压力调节过程

四、电控防抱死制动系统（ABS）的检修

1、检修ABS的注意事项

1）ABS系统与普通制动系统密不可分，普通制动系统一旦出现故障，ABS系统也就不能工作，故当车辆制动系统出现问题时，应首先判明是ABS系统故障还是普通制动系统故障，而不能把注意力全部集中在传感器、电控单元和制动压力调节器上。

2）ABS电控单元对电压、静电非常敏感，维修时稍有不慎就可能会损坏电控单元。

因此，点火开关接通时不可以拔或插电控单元上的连接器。

3）维修车轮转速传感器时应特别小心，不要碰伤传感器头，不要用传感器齿圈做撬面，以免损坏，安装时不可用力敲击，磁隙可以调整的，但要用非磁性工具调整。

4）装有ABS的汽车，每年应更换一次制动液。

否则，制动液吸湿性很强，含水后不仅会降低沸点，产生腐蚀，而且还会造成制动效能衰退。

5）要注意不要让电控单元受碰撞和敲击，不能处在高温环境中。

6）当蓄电池电压过低时，ABS系统将不能工作，所以特别在汽车停驶长时间后启动时，应检查蓄电池电压。

7）具有ABS系统的制动系应使用专用的管路，因为该系统往往具有很高的压力。

8）更换制动器或更换液压制动系部件后，应排净制动管路中的空气，以免影响制动系统的正常工作。

2、ABS故障检修的一般步骤

1）确认故障情况和故障症状。

2）先对ABS系统进行直观检查，检查制动液渗漏、导线破损、插头松脱、制动液液位过低等情况。

3）利用自诊断系统进行读取故障码，然后根据维修手册来寻找故障位置。

4）根据故障情况，利用必要的工具和仪器对故障部位进行具体的检查，确定故障部位和故障原因。

5）修理或更换部件以排除故障。

6）清除故障代码。

7）检查故障警告灯是否持续点亮。

8）路试。

3、ABS主要部件的检修

1）轮速传感器的检修

轮速传感器可能出现的故障有：

感应线圈短路、断路或接触不良，传感器齿圈上的齿有缺损或脏污，信号探头安装不牢或磁极与齿圈之间有赃物等。

轮速传感器在安装时注意其传感头的额定扭矩，不要拧得过紧或过松，否则极轴与齿圈的间隙过小或过大，影响轮速信号的产生与输出；检查轮速传感器与桥壳之间无间隙；传感器齿圈的齿面应无刮痕、裂缝、变形或缺齿等，严重时应更换转子轴总成。

2）ABSECU的检修

首先检查ABSECU线束插接器有无松动，连接导线有无松脱；再检查其线束插接器各端子的电压、电阻值或波形与标准值进行比较。

如果与之相连的部件和线路正常，则应更换ECU再试。

更换ABSECU时，将点火开关关闭，拆下ECU上的线束插头，拆下旧的ECU，固定好新的ECU，插上所有的线束插头（注意线束不能损坏和腐蚀，插头应接触良好）对角线拧紧固定螺钉；起动发动机，红色制动灯和ABS灯应显示系统正常。

3）制动压力调节器的检修

制动压力调节器可能会出现电磁阀线圈不良、阀门泄漏等故障。

检测电磁阀线圈的电阻，如果电阻值无穷大或过小等，均说明其电磁阀有故障；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；如果怀疑是制动压力调节器有问题，则应在制动压力调节器内无高压制动液时，拆下调节器进一步检查。

五、典型故障案例分析

1、故障案例一：

故障现象：

在日常维护保养过程中，维修人员发现一辆雷克萨斯05款RX300多功能车仪表板上ABS故障灯闪烁。

故障分析：

从工具室借来雷克萨斯专用诊断仪IT-Ⅱ，检测结果显示“左前轮速传感器故障”。

清除故障码后，ABS灯不再闪亮，但车辆开出公司后不久，车主给服务顾问打来电话，说故障灯又开始闪烁。

于是服务顾问劝车主返回公司，维修人员再次借来专用诊断仪读取故障码，仍然显示是“左前轮速传感器故障”。

于是便拆下左前轮转速传感器进行检查。

目视发现传感器表面比较破旧且布满泥污，信号齿圈表面也脏污不堪。

于是拆下齿圈和传感器一同进行仔细清洗，吹干后装复。

清除故障码后由车间检验员出去试车，二十分钟后返回。

根据反映ABS故障灯不再点亮，车主再次开车离开后也未反映有再次点亮的情况，由此故障排除。

2、故障案例二：

故障现象：

一辆桑塔纳2000GSI轿车，行驶8万公里，该车装备MK20—I型防抱死制动系统，此车ABS故障灯亮起，车主开到修理厂进行检修。

故障分析：

首先，用元征电眼睛故障诊断仪读取故障码，对ABS系统进行检测，显示“00290”，为左后轮转速传感器G46故障。

一般情况下，以下三种情况将会导致ABS系统出现这种故障：

1）当车速超过10km/h时，没有转速信号传递给ABS控制单元。

2）当车速大于40km/h时候，转速信号超出公差值。

3）传感器存在可识别的断路或对正极、接地短路故障。

根据经验，应该重点检查以下项目：

1）轮速传感器与ABS控制单元的线路连接情况。

2）轮速传感器和齿圈的安装间隙、安装位置以及受灰尘或杂质污染的情况。

3）车轮轴承间隙是否过大。

4）传感器本身故障。

在该车故障排除过程中，首先并没有急于检查轮速数据。

将发动机怠速运转，选择阅读数据块功能，进入001显示组，用举升机将车升起来，观察各显示数据。

车轮静止时候，各显示区均显示0km/h。

用手转动左后轮，第3显示区显示9km/h。

又转动别的车轮，观察相对应的显示区，发现基本一致。

放下车辆，用故障诊断仪清除故障码。

ABS警示灯随之熄灭，路试一切正常。

用诊断仪读取测量数据块功能，进入显示组002，观察第3显示区左后轮速度。

无论在加速、减速、制动、低速还是高