学位论文奔驰560sel型abs系统工作原理及故障诊断.docx

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学位论文奔驰560sel型abs系统工作原理及故障诊断

毕业设计（论文）

设计（论文）题目奔驰560SEL型ABS系统工作原理及故障诊断

学院汽车工程学院

教学系汽车服务系

班级13戴姆勒2班

姓名

指导教师

2015年12月

摘要

在当代，安装ABS的车辆已经相当普遍，经济型车也安装有ABS并且随着对汽车安全性能的要求越来越高，一些更为先进的、保护范围更加广泛的安全装置相继问世了。

随着汽车技术的不断改进，ABS已逐渐成为汽车的标准配件，虽然ABS能大大提高汽车的制动性能，但是不同类型的ABS在制动中发挥的作用却不尽相同，驾驶员如果缺乏对各类ABS性能特点的了解，则可能在车辆紧急制动时得不到预想的制动效果，甚至会发生意外情况。

了解ABS这些技术对汽车制动系统的维修和故障诊断工作都是十分重要的。

本文主要介绍汽车ABS技术发展，ABS基本结构和工作原理，ABS系统的检修，并对典型ABS系统的车辆也作了简要介绍。

关键词：

ABS结构组成；ABS工作原理；故障检测

ABSTRACT

Installabsinthevehiclehasbeenfairlygeneral,therearealsoinstallabscarastothesafetyrequirementsarehigher,somemoresophisticated,moreextensivescopeofprotectionofsafetyequipmentweremade.asatechnologicalupgrading,absisbecomingastandardofthecar,althoughabscanvastlyimprovethebrakeperformances,butdifferenttypesofabsintheroleofthebrake,butnotidenticalIfthelackofabsfortheperformanceofunderstanding,mayintheemergencybrakeisnotanticipatedtheresultsareeven'llbeanaccident.thatabsthesetechnologiesisthebrakesystemmaintenanceandfailurediagnosisworkisveryimportant.thispapermainlyintroducestheabstechnologicaldevelopment,absbasicstructureandworkingmechanism,abssystem.thetypicalabssystemofcarsmadeabriefintroduction.

Keywords：

absconstructionworksofabs；；failuretodetect

绪论

1.1课题背景

汽车ABS系统是在车辆制动过程中用来防止车轮抱死造成危险，ABS系统是英文Anti-lockBrakeSystem的缩写，全文的意思是防抱死制动系统。

凡驾驶过汽车的人都有这样的经历：

在积水的柏油路上或在冰雪路面紧急制动时，汽车轻者会发生侧滑，严重时会掉头、甩尾，甚至产生剧烈旋转；制动力过大，将使车轮抱死，汽车方向失去控制后，若是弯道就有可能从路边滑出或闯入对面车道，即使不是弯道也无法躲避障碍物，产生这些危险状况的原因在于汽车的车轮在制动过程中产生抱死现象，此时，车轮相对于路面的运动不再是滚动，而是滑动，路面作用在轮胎上的侧滑摩擦力和纵向制动力变得很小，路面越滑，车轮越容易。

总之，汽车制动时车轮如果抱死将使制动效率下降，延长了制动距离；轮胎过度磨损，产生“小平面”，甚至爆胎。

ABS防抱死制动装置就是为了防止上述缺陷发生而研制的装置，它有以下几点作用：

ABS的第一个作用是增加了汽车制动时候的稳定性。

汽车制动时，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、甩尾，甚至使汽车整个掉头等严重事故。

ABS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。

汽车生产厂家的研究数据表明，装有ABS的车辆，可使因车论侧滑引起的事故比例下降8%左右。

ABS的第二个作用是能缩短制动距离。

这是因为在同样紧急制动的情况下，ABS可以将滑移率（汽车滑移距离与行驶比）控制在20%左右，即可获得最大的纵向制动力的结果。

ABS的第三个作用是改善了轮胎的磨损状况，防止爆胎。

事实上，车轮抱死会造成轮胎小平面磨损，轮胎面损耗会不均匀，使轮胎磨损消耗费增加，严重时将无法继续使用。

因此，装有ABS具有一定的经济效益和安全保障。

目录

1.车轮防抱死系统（ABS）...........................4

1.1.车轮防抱死系统（ABS）的技术介绍................4

1.2.车轮防抱死系统（ABS）的分类....................5

2.车轮防抱死系统（ABS）的组成与原理...............5

2.1.车轮防抱死系统（ABS）的结构组成................5

2.2.制动系统工作过程...............................7

2.3.车轮防抱死系统（ABS）的作用....................8

3.奔驰560SEL型ABS系统工作原理及故障分析......8

3.1.奔驰560SEL型ABS系统工作原理................8

3.2.奔驰560SEL型ABS系统的故障分析...........12

3.2.1ABS故障诊断仪器和工具.................12

3.2.2故障诊断与排除的一般步骤...............13

3.2.3常见故障及分析.........................14

3.3.ABS主要部件的检修和注意事项................15

结语...............................................18

致谢...............................................19

参考文献........................................20

1车轮防抱死系统（ABS）

1.1车轮防抱死系统（ABS）的技术介绍

人们在汽车的使用中发现，在湿滑的路面上行驶时，施加的制动力过小，会延长制动距离，降低行驶的安全性;施加的制动力过大，车轮被抱死，不仅不能有效地缩短制动距离，还会造成汽车侧滑、调头、失去控制，同时降低了安全性；只有对车轮施加适当的制动力，防止车轮抱死，才能提高制动速度，缩短制动距离，使汽车平稳停止。

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。

1.2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。

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。

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。

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气管路中的快放阀4和气压警报开关5无气压，气压警报开关控制警报器发响和警报灯亮，指示汽车处于驻车制动状态。

操纵手制动阀3至解除制动位置，气压较低时，气压警报灯仍然灯亮，表示制动气压不足；制动气压足够时，驻车制动供气管路通过快放阀4和三通管接头使驻车制动气室供气，压缩后轮制动气室储能弹簧，使后轮制动蹄片回位，后轮制动即处于非制动状态，气压警报灯熄灭，表示汽车制动气压足够，可以起步。

③行车制动。

行车中在制动系统供气管路气压足够的情况下，踏下行车制动（脚制动）踏板，使直踏式制动阀2动作，压缩空气通过四通接头21供至前制动气室，使前

轮制动，此时前制动灯开关22接通，制动灯亮；压缩空气按比例通过感载储阀8和三通管接头6供至后制动气室，使后轮制动，此时装在感载比例阀上的后制动灯开关9接通，制动灯亮。

汽车制动强度是由直踏式制动阀通过踏板控制的，踏板行程大制动强；踏板行程小制动弱。

当制动系统中气压不足时，装在湿储气筒16上的低压警报开关接通，低压警报灯亮和警报器响，表示制动气压不足。

④行车手制动。

行车中脚制动失灵或无气压时，可以操纵手制动阀至制动位置，可使后轮制动。

⑤无气压解除驻车制动。

汽车长期停放，可能处于无气压状态。

此时汽车驻车制动。

发动机不起动，想要将汽车拖走时，可用扳手旋转两个后轮的弹簧制动气室的解除制动螺栓，解除后轮驻车制动。

要想恢复驻车制动，要旋回这个螺栓。

2.3车轮防抱死系统（ABS）的作用

车轮防抱死控制系统就是在汽车制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮滑移率S保持在20%左右的状态运转，确保车轮与地面有良好的附着力，从而提高汽车制动的安全可靠性。

3奔驰560SEl型ABS系统的工作原理及故障分析

3.1奔驰560SEL型ABS系统的工作原理

控制装置和ABS警示灯等组成，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ABS通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子不尽相同。

　　在常见的ABS系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器，将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置。

电子控制装置根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令。

制动压力调节装置主要由调压电磁阀组成，电动泵组成和储液器等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连。

制动压力调节装置受电子控制装置的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节。

　　ABS的工作过程可以分为常规制动，制动压力保持制动压力减小和制动压力增大等阶段。

在常规制动阶段，ABS并不介入制动压力控制，调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态，各出液电磁阀均不通电而处于关闭状态，电动泵也不通电运转，制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态，而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同

　　在制动过程中，电子控制装置根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS就进入防抱制动压力调节过程。

例如，电子控制装置判定右前轮趋于抱死时，电子控制装置就使控制右前轮刮动压力的进液电磁阀通电，使右前进液电磁阀转入关闭状态，制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸，此时，右前出液电磁阀仍末通电而处于关闭状态，右前制动轮缸中的制动液也不会流出，右前制动轮缸的刮动压力就保持一定，而其它末趋于抱死车轮的制动压力仍会随制动主缸输出压力的增大而增大；如果在右前制动轮缸的制动压力保持一定时，电子控制装置判定右前轮仍然趋于抱死，电子控制装置又使右前出液电磁阀也通电而转入开启状态，右前制动轮缸中的部分制动波就会经过处于开启状态的出液电磁阀流回储液器，使右前制动轮缸的制动压力迅速减小右前轮的抱死趋势将开始消除，随着右前制动轮缸制动压力的减小，右前轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速；当电子控制装置根据车轮转速传感器输入的信号判定右前轮的抱死趋势已经完全消除时，电子控制装置就使右前进液电磁阀和出液电磁阀都断电，使进液电磁阀转入开启状态，使出液电磁阀转入关闭状态，同时也使电动泵通电运转，向制动轮缸泵输送制动液，由制动主缸输出的制动液经电磁阀进入右前制动轮缸，使右前制动轮缸的制动压力迅速增大，右前轮又开抬减速转动。

　　ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复而将趋于防抱车轮的滑动率控制，在峰值附着系数滑动率的附近范围内，直至汽车速度减小至很低或者制动主缸的常出压力不再使车轮趋于抱死时为止。

制动压力调节循环的频率可达3~20HZ。

在该ABS中对应于每个制动轮缸各有对进液和出液电磁阀，可由电子控制装置分别进行控制，因此，各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节，从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。

　　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。

ABS的功用

　　制动性能是汽车主要性能之一，它关系到行车安全性。

评价一辆汽车的制动性能最基本的指标是制动加速度、制动距离、制动时间及制动时方向的稳定性。

　　制动时方向的稳定性，是指汽车制动时仍能按指定的方向的轨迹行驶。

如果因为汽车的紧急制动（尤其是高速行驶时）而使车轮完全抱死，那是非常危险的。

若前轮抱死，将使汽车失去转向能力；若后轮抱死，将会出现甩尾或调头（跑偏、侧滑）尤其在路面湿滑的情况下，对行车安全造成极大的危害。

　　汽车的制动力取决于制动器的摩擦力，但能使汽车制动减速的制动力，还受地面附着系数的制约。

当制动器产生的制动力增大到一定值时，汽车轮胎将在地面上出现滑移。

其滑移率δ＝（Vt-Va）/Vt×100％

　　式中：

δ--滑移率；

　　Vt--汽车的理论速度；

　　Va--汽车的实际速度。

　　据试验证实，当车轮滑移率δ＝15％一20％时附着系数达到最大值，因此，为了取得最佳的制动效果，一定要控制其滑移率在15％～20％范围内。

　　ABS的功能即在车轮将要抱死时，降低制动力，而当车轮不会抱死时又增加制动力，如此反复动作，使制动效果最佳。

ABS的两种控制方式

　　1、双参数控制

　　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％一20％作比较，再通过电磁阀增减制动器的制动力。

　　这种曳速传感器常用多普勒测速雷达。

当汽车行驶时，多普勒雷达天线以一定频率不断向地面发射电磁波，同时又接收反射回来的电磁波，测量汽车雷达发射与接收的差值，便可以准确计算出汽车车速。

而轮速传感器装在变速器外壳，由变速器输出轴驱动，它是一个脉冲电机，所产生的频率与轮速成正比。

　　执行机构由电磁阀及继电器等组成。

电磁阀调整制动力，以便保持理想的滑移率。

　　这种ABS可保证滑移率的理想控制，防抱制动性能好，但由于增加了一个测速雷达，因此结构较复杂，成本也较高。

　　2、单参数控制

　　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。

为了准确无误地测量轮速，传感头与车轮齿圈间应留有1mm间隙。

为避免水、泥、灰尘对传感器的影响，安装前应将传感器加注黄油。

　　电磁阀用于车轮制动器的压力调节。

对于四通道制动系统，一个车轮圈有一个电磁阀；三通道制动系统，每个前轮拥有一个，两个后轮共用一个。

电磁阀有三个液压孔，分别与制动主缸与车轮制动分缸相连，并能实现压力升高、压力保持、压力降低的调压功能。

工作原理如下。

　　1）升压在电磁阀不工作时，制动主缸接口和各制动分缸接口直通。

由于主弹簧强度大，使进油阀开启，制动器压力增加。

　　2）压力保持当车轮的制动分缸中的压力增长到一定值时，进油阀切断关闭。

支架就保持在中间状态，三个孔间相互密封，保持制动压力。

　　3）降压当电磁阀工作时，支架克服两个弹簧的弹力，打开卸荷肉使制动分缸压力降低。

压力一旦降低，电磁阀就转换到压力保持状态，或升压的准备状态。

　　控制装置ECU的主要任务是把各车轮的传感器传回来的信号进行计算、分析、放大和判别，再由输出级将指令信号输出到电磁阀，去执行制动压力调节任务。

电子控制装置，由四大部分组成，输入级A、控制器B、输出级C，稳压与保护装置D。

　　电子控制器以4一101tz的频率驱动电磁阀，这是驾驶员无法做到的。

　　这种单参数控制方式的ABS，由于结构简单、成本低，故目前使用较广。

　　在美国克莱斯勒型高级轿车中大多配备了这种单参数控制方式的ABS。

它在轿车的四个轮上都装有轮速传感器。

　　在车轮轴上安装有45齿或100齿的齿圈，轮速传感器的传感头装在齿圈的顶上。

当车轮转动时，使传感器不断产生电压信号，并输入电脑，与RoM中理想速度比较，算出车轮的增速或减速，向电磁阀发出升压或卸压的指令，以控制制动分缸制动力。

3.2奔驰560SEL型ABS系统的故障分析

3.2.1ABS故障诊断仪器和工具

　　在多数防抱控制系统中，可以通过跨接诊断座串相应的端子，根据防抱警示（或电子控制装置的发光二极管）的闪烁情况读取故障代码。

所以，在故障代码读取时，往往需要合适的跨接线，跨接线是两端带有插接端子的一段导线，也有的跨接线在中间设有保险管。

　　故障代码只是代表故障情况的一系列数码，要确切地了解故障情况，还须根据维修手册查对故障代码所代表的故障情况。

另外，要正确地对系统进行故障诊断的排除，也需要利用维修手册作参考，因此，维修手册是故障诊断和维修过程中最为重要的工具。

　对防抱控制系统进行检查时，万用表是基本的测试工具，由于指针式万用表能够反应电参数的动态变化，所以更适合于是防抱控制系统的电路检查。

另外，也可以用一些更为专用的电参数测试器（如多踪示波器等），可更为方便和更为深入地对系统进行检查。

　　在大部分汽车上，防抱控制系统电子控制装置线束插头都不好接近，速成插头中的端子又没有标号，使确定所要测试的端子变得较为困难，特别是当向一些特定的端子加入电压时，如果电压加入有误，可能会损坏系统中的一些电气元件，另外，如果直接从线束插头的端子上对系统进行测试，不影响测试结果的准确性，可能还会使端子发生变形或破坏，为此，可以使用接线端子盒。

由于各种防抱控制系统线束插头中的端子数，端号排列、插头形式不尽相同，因此，所用的接线端子盒也就不同。

　　对防抱控制系统进行电路测试时，将系统的线束插头从电子控制装置上卸下,再将接线端子盒的线束插头与系统线束插头插