ABS系统的维护与检修正文Word下载.docx
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1999年我国制定的国家强制性标准GB-12676《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。
到2005年，国产车辆ABS装车率将达到50%。
微车、客车的装车率为20%，也就是说液压制动ABS的需求量将达到75万-81万套；
而中、重型载货车，大、中型客车ABS的装车率为100%；
气制动ABS需求量为35万-45万套；
这样，到2005年国ABS总需求量为108万-126万套。
我国ABS产品正处于起步阶段，气动ABS相对液压ABS的推广门槛要低一些。
一方面气动ABS主要是针对重型车及大客车，这类车型主要由国生产，且国家强制性法规不是强制要求这部分车辆装用ABS系统。
国在这方面的研究开发起步较早，具有很好的技术基础。
液压ABS主要针对轿车，而国的大部分轿车是以合资为主，其技术话语权主要由外方控制，所以国ABS系统进入轿车领域难度会更大些。
国ABS生产厂家，目前估计在10-20家左右，一般都是仅做气动或仅做液压ABS，很少有气动和液压ABS同时开发的。
对气动ABS，国外厂商主要是德国WABCO和KNORR两家公司，他们的市场估计占到80%左右。
国虽然厂家较多，但形成大批量供货的还没有。
液压ABS主要是德国大陆公司、Bosch、TRW和德尔福公司，国厂家势力要弱些，基本没有形成规模生产。
但近几年国企业看到了很好的市场前景，纷纷投入资金加快开发与生产。
二、ABS发展方向
ABS技术在20世纪90年代初期就已成熟，近十年来没有突破性的发展，但在ABS技术进行的扩展，将ABS的涵给予了很大的提升。
ABS最初的扩展是防滑控制系统，它分为制动防滑（EDS）和驱动防滑（TCS）两部分，有时统称为ASR。
在此基础上扩展了后轴制动力感载控制，即EBD功能，以及电子助力制动EBA，这些扩展仍是以ABS为主。
90年代中期，ABS进入了一个全新的发展，ABS只是作为全新系统的一个子系统，而不是一个主要的系统，但它仍把ABS作为一个重要组成部分。
气动ABS演化为EBS，即电子制动系统，在此基础上发展为稳定性控制系统ESP，稳定性控制系统主要利用车辆加速度传感器和横摆角速度传感器，对车辆横向稳定性进行控制，如对过度转向及不足转向进行纠正，防止车辆失去稳定性。
还有一些系统将倾翻警告集成到这类系统中，这种系统的控制主要以制动为主，所以ABS是其重要的组成部分。
液压ABS目前演化成稳定性控制，即ESP系统。
它是控制操作过程中的横向稳定性，通用制动成驱动力的调节来调整整车的横向稳定性，目前这种系统已批量装车，国中高档轿车已开始装车，在此基础进行扩展的功能有：
将助力转向系统与ESP相结合，更好地控制车辆稳定性。
未来液压ABS系统将向全电子系统过渡，但可靠性及成本是一个非常大的障碍，全电子制动要求制动电机有足够的制动力，但目前的12伏电源很难满足要求，要求未来的42伏电源系统的实施后才可能变成现实。
总之，现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。
全电制动控制因其巨大的优越性，将取代传统的以液压为主的传统制动控制系统而占据下一代制动控制系统统治地位。
同时，随着其他汽车电子技术特别是超大规模集成电路的发展，电子元件的成本及尺寸不断下降。
汽车电子制动控制系统将与其他汽车电子系统如汽车电子悬架系统、汽车主动式方向摆动稳定系统、电子导航系统、无人驾驶系统等融合在一起成为综合的汽车电子控制系统，未来的汽车中就不存在孤立的制动控制系统，各种控制单元集中在较少的ECU中，并将逐渐代替常规的控制系统，实现车辆控制的智能化。
第二章ABS系统主要元件构造和功用
一、ABS系统组成
在现代汽车中ABS系统组成基本相同，ABS系统主要由传感器、电子控制装置和执行器三个部分组成如图2-1所示ABS系统系统组成：
图2-1ABS系统组成
1—前轮速度传感器2—制动压力调节装置3—ABS电控单元
4—ABS警告灯5—后轮速度传感器6—停车灯开关7—制动主缸
8—比例分配阀9—制动分缸10—蓄电池11—点火开关
二、ABS系统工作原理
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围，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。
三、ABS系统各主要元件介绍
（一）车速传感器
图2-2车速传感器
（a）凿式极轴轮速传感器（b）柱式极轴轮速传感器
1、功用
检测车速，给ECU提供车速信号，用于滑移率控制方式。
2、构造
轮速传感器是由传感头和齿圈等组成。
如图2-2所示
3、工作过程
齿圈与轮速传感器是一组的，当齿圈转动时，轮速传感器感应交流信号，输出到ABS电脑，提供轮速信号。
轮速传感器通常安装在差速器、变速器输出轴、各车轮轮轴上。
4、车速传感器的类型
凿式极轴轮速传感器，柱式极轴轮速传感器，
（二）减速传感器
目前，在一些四轮驱动的汽车上，还装有汽车减速度传感器，又称G传感器。
其作用是在汽车制动时，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。
2、减速度传感器的种类
减速度传感器有光电式、水银式、差动式变压式等。
（1）光电式减速度传感器
汽车匀速行驶时，透光板静止不动。
当汽车减速度时，透光板则随着减速度的变化沿汽车的纵轴方向摆动。
减速度越大，透光板摆动位置越高，由于透光板的位置不同，允许发光二极管传送到光电晶体管的光线不同，使光电晶体管形成开和关两种状态。
两个发光二极管和两个光电晶体管组合作用，可将汽车的减速度区分为四个等级，此信号送入电子控制器就能感知路面附着系数情况。
（2）水银式减速度传感器
水银式减速度传感器的基本结构由玻璃管和水银组成。
在低附着系数路面时汽车减速度小，水银在玻璃管基本不动，开关在玻璃管处于接通（ON）状态。
在高附着系数路面上制动时，汽车减速度大，水银在玻璃管由于惯性作用前移，使玻璃管的电路开关断开（OFF），此信号送入ECU就能感知路面附着系数情况。
水银式汽车减速度传感器，不仅在前进方向起作用，在后退方向也能送出减速度信号。
（3）差动变压式减速度传感器
（三）横向加速度传感器
有一些ABS系统中装有横向加速度传感器，因里面主要开关触点组成，因而一般称为横向加速度开关。
横向加速度低于限定值时，两触点都处于闭合状态，插头两端子通过开关部构成回路，当汽车在高速急转弯过程中，横向加速度超过限定值时，开关中的一对触点在自身惯性力的作用下处于开启状态，插头两端子之间在开关部形成断路，此信号输入ECU后可对制动防抱死控制指令进行修正，以便有效地调节左右车轮制动轮缸的液压，使ABS更有效地工作。
此装置在较高级的轿车和跑车上采用较多。
（四）制动压力调节器
接受ECU的指令，通过电磁阀的动作实现制动系统压力的增加、保持和降低。
2、构造
压力调节器总成（也叫ABS制动执行器、ABS液压控制总成）是在普通制动系统液压装置的基础上加装ABS制动压力调节器而成的。
普通制动系统的液压装置一般包括制动助力器、双腔式制动主缸、储液室、制动轮缸和双液压管路等。
ABS制动压力调节器装在制动主缸与轮缸之间，如果它与制动主缸装在一起，则称之为整体式制动压力调节器，否则就称为分离式制动压力调节器。
除了普通制动系统的液压部件外，ABS制动压力调节器通常由电动泵、储能器、主控制阀、电磁控制阀和一些控制开关等组成。
实质上，ABS就是通过电磁控制阀体上的控制阀，控制轮缸上的液压，使之迅速变大或变小，从
图2-3压力调节器
1—ABS制动压力调节器2—调压缸3—三位三通电磁阀
4—蓄压器5—压力开关6—制动分缸
而实现了防抱死制动功能。
ABS制动压力调节器总成基本上可分为三类：
整体式，制动主缸与液压总成装成一体的，分离式，制动主缸与液压总成是分别独立的总成，真空式，仅控制后轮，并采真空液压控制，如图2-3所示。
循环式制动压力调节器的工作原理此种形式的制动压力调节器在制动主缸与轮缸之间串联一电磁阀，直接控制轮缸的制动压力。
这种压力调节系统的特点是制动压力油路和ABS控制压力油路相通。
储能器的功能是在减压过程中将从轮缸流经电磁阀的制动液暂时储存起来。
回油液压泵也叫做再循环泵，其作用是将减压过程中从制动轮缸流进储能器的制动液泵回主缸。
该系统的工作原理详述如下。
（1）常规制动状态
在常规制动过程中，ABS系统不工作，电磁线圈中无电流通过，电磁阀处与“升压”位置。
此时制动主缸和轮缸状态，由制动主缸来的制动液直接进入轮缸，轮缸压力随主缸压力而增减。
此时回油液压泵也不工作。
（2）保压状态
当转速传感器发出抱死危险信号时，电控单元向电磁线圈输入一个较小的保持电流（约为最大工作电流的1/2），电磁阀处于“保持压力”位置。
此时主缸、轮缸和回油孔相互隔离密封，轮缸中的制动压力保持一定。
（3）减压状态
如果在电控单元“保持压力”命令发出后，车轮仍有抱死的倾向，电控单元即向电磁线圈输入一最大工作电流，使电磁阀处于“减压”位置，此时电磁阀将轮缸与回油通道或储液室接通，轮缸中制动液经电磁阀流入储液室，轮缸压力下降。
（4）增压状态
当压力下降后车轮转速太快时，电控单元便切断通往电磁阀的电流，主缸和轮缸再次相通，主缸中的高压制动液再次进入轮缸，使制动压力增加。
制动时，上述过程反复进行，直到解除制动为止。
（5）储能器
储能器的结构形式多种多样。
用得较多的为活塞-弹簧式储能器，该储能器位于电磁阀与回油泵之间，由轮缸来的液压油进入储能器，进而压缩弹簧使储能器液压腔容积变大，以暂时储存制动液。
（六）电磁控制阀
电磁控制阀是液压调节器的重要部件，由它完成对ABS系统各个车轮制动力的控制。
ABS系统中都有一个或两个电磁阀，其中有若干对电磁控制阀，分别控制前、后轮的制动。
常用的电磁阀有三位三通阀和二位二通阀等多种型式。
三位三通电磁阀主要由阀体、进油阀、卸压阀、单向阀、弹簧、无磁支撑环、电磁线圈等组成。
滑动支架的两端由无磁支撑环导向。
主弹簧和副弹簧相对布置，但主弹簧弹力大于副弹簧弹力。
为了关闭进油阀和打开卸压阀，滑动支架有约0.25mm的移动过程。
无磁支撑环被压进阀体中，这样可迫使磁通在线圈中穿行时必须通过支架，并经工作气隙穿出，以保证磁路有稳定的电磁特性。
单向阀与进油阀并行设置，其作用是当解除制动时，单向阀打开，增加一个附加的、更大的由轮缸到主缸的出油通道，这样能使轮缸的压力迅速下降，即使在主弹簧断裂或支架被卡死的情况下也能使车轮制动器松开解除制动。
该电磁阀工作过程如下：
当电磁线圈中无电流通过时，由于主弹簧力大于副弹簧力，进油阀被打开，卸压阀关闭，制动主缸与轮缸油路接通，所以轮缸压力既能在没有ABS参与的常规条件下增加，也能在ABS系统工作的条件下增加。
当向电磁线圈输入1/2最大工作电流时（保持电流），电磁力使支架向下移动一定距离将进油阀关闭。
由于此时电磁力不足以克服两个弹簧的弹力，支架便保持在中间位置，卸压阀仍处于关闭状态。
此时，三通道间相互密封，轮缸压力保持一定值。
当电控单元向电磁线圈输入最大工作电流时，电磁力克服主、副两个弹簧的弹力使支架继续下移，将卸压阀打开，此时轮缸通过卸压阀与回油管相通，轮缸中制动流入回油管路，压力降低。
（七）ABS警告灯
ABS出现故障时，由EUC控制将其点亮，向驾驶员发出报警，并由ECU控制闪烁显示故障代码。
（八）电子控制部分
1、组成
电子控制器（ECU）、ABS控制模块、ABS计算机等，以下简称ECU。
2、功用
接受车速、轮速、减速等传感器的信号，计算出车速、轮速、滑移率和车轮的减速度、加速度，并将这些信号加以分析、判别、放大，由输出级输出控制指令，控制各种执行器工作
3、ECU的基本结构
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
安装在各车轮上的轮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，需要四个传感器，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，只需要三个传感器，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、右后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。
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、保压或增压信号，控制通往电磁阀的电流。
（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部所有5V稳压电压的同时，上述电路监控着12V和5V电压是否在规定围，并对轮速传感器输入放大器、运算电路和电磁阀控制电路的故障信号进行监视，控制着电磁阀电动机和电磁阀。
出现故障信号时，关闭电磁阀，停止ABS工作，返回常规制动状态，同时仪表板上的ABS警报灯点亮，让驾驶员知道有故障情况发生。
（5）安全保护电路
ECU的安全保护电路具有故障状态外部显示功能。
系统发生故障时，首先停止ABS工作，恢复常规制动状态，使仪表板上的ABS警报灯点亮，提示整个系统处于故障状态。
现在的故障显示方法一般是通过ECU部的发光二极管（LED）的闪烁、仪表板上的ABS警报灯的闪烁、或用专用的诊断装置加以显示。
切断点火开关后故障显示部消失，重新接通点火开关时若未发现故障，则认为系统正常，ABS可进行正常控制。
具有专用诊断装置的ABS系统能够记忆故障容，并能根据专用诊断装置的指令将记忆的故障编码，进行显示或消除
4、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，如图所示：
（1）ECU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）。
（2）ECU的故障保护控制功能
首先，电脑能对自身的工作进行监控。
由于电脑中有两个微处理器，它们同时接受、处理相同的输入信号，用与系统中相关的状态——电脑的部信号和产生的外部信号进行比较，看它们是否相同，从而对电脑本身进行校准。
这种校准是连续的，如果不能同步，就说明电脑本身有问题，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（包括电脑）进行检测，以及时找出故障原因。
ABS系统电脑部监控工作的简要图解。
来自轮速传感器的输入信号同时被送到电脑中的两个微处理器，在它们的逻辑模块中处理后，输出部信号（车轮速度信号）和外部信号（给液压调节器的信号），然后根据这两种信号进行比较、校对。
逻辑模块产生的部信号被送到两个不同的比较器中（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，电脑将停止工作。
微处理器产生的外部信号一路直接送到比较器，另一路由液压调节器控制电路经过反馈电路送到比较器。
微处理器产生的外部信号直接送到比较器。
通过比较器进行比较，如果外部信号不能同步，ABS系统电脑将要关闭防抱死制动系统。
ABS系统电脑不仅能监视自己部的工作过程，而且还能监视ABS系统中其他部件的工作情况。
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，电脑还能监视、判断轮速传感器送来的轮速信号是否正常。
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，电脑都会自动发出指令，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围，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，电脑根据情况可能停止ABS系统的工作或让ABS系统继续工作。
这里要强调的是，任何时候琥珀（黄）色ABS系统故障指示灯点亮不灭，就说明电脑已停止ABS系统的工作或检测到了系统的故障，驾驶员或用户一定要进行检修，如果处理不了，应及时送修理厂。
四、ABS系统的两种控制方式
（一）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。
（二）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
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