毕业论文丰田ABS系统的研究与典型故障的诊断维修Word文件下载.docx
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四、丰田典型车型ABS系统的典型故障分析及排除......................16
（一）丰田佳美轿车ABS故障指示灯常亮，制动系统无防抱死功能.....16
（二）丰田佳美轿车ABS失效的故障..............................17
结束语...........................................................19
参考文献.........................................................201
摘要：
本文讲述了国内外ABS发展历史。
目前，国际上ABS在汽车上的应用越来越广泛，已成为绝大多数类型汽车的标准装备。
北美与西欧的各类客车与轻型货车ABS的装备率已达90%以上，轿车ABS的装备率在60%以左右，运送危险品的货车ABS的装备率为100%。
主要讲解了丰田轿车典型车型ABS的工作原理及讲解了ABS的控制方式及主要部件的检修。
讲述了丰田轿车典型车型ABS系统的典型故障分析及排除等。
关键词：
ABS；
ABS原理；
故障诊断与分析；
原理；
检测。
一、ABS概述及控制方式
（一）ABS发展史
1、ABS的作用
可在汽车制动时根据车轮的运动养成自动调节车轮的制动压力，防止车轮抱死，其实质就是使传统的制动过程变为瞬间的控制过程，即在制动时使车轮与地面达到“抱而不死，死而不抱”的状态，其目的是使车轮与地面的摩擦力达到最大，同时又可以避免后轮侧滑与前轮丧失转向能力，以使汽车取得最佳的制动效能。
因此，ABS具有以下优点：
1）缩短制动距离。
ABS能保证汽车在雨后、冰雪及泥泞路面上获得较高的制动效能，防止汽车侧滑甩尾（松散的沙土与积雪很深的路面除外）；
2）保持汽车制动时的转向稳定性；
3）减少汽车制动时轮胎的磨损。
ABS能防止轮胎在制动过程中产生剧烈的拖痕，提高轮胎使用寿命；
4）减少驾驶员的疲劳强度（特别是汽车制动时的紧张情绪）。
鉴于防抱制动系统（ABS）具有如上的优越性，所以该系统的装车率逐年上升。
ABS技术是英国人霍纳摩尔1920年研制发明并申请专利，早在20世纪30年代，ABS就已经在铁路机车的制动系统中应用，目的是防止车化在制动过程中2
抱死，导致车轮与钢轨局部急剧摩擦而过早损坏。
1936年德国博世公司取得了ABS专利权。
它是由装在车轮上的电磁式转速传感器与控制液压的电磁阀组成，使用开关方法对制动压力进行控制。
20世纪40年代末期，为了缩短飞机着陆时的滑行距离、防止车轮在制动时跑偏、甩尾与轮胎剧烈磨耗，飞机制动系统开始采用ABS，并很快成为飞机的标准装备。
20世纪50年代防抱制动系统开始应用于汽车工业。
1951年Goodyear航空公司装于载重车上；
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。
1978年ABS系统有了突破性发展。
博世公司与奔驰公司合作研制出三通道四轮带有数字式控制器的ABS系统，并批量装于奔驰轿车上。
由于微处理器的引入，使ABS系统开始具有了智能，从而奠定了ABS系统的基础与基本模式。
1981年德国的威伯科（WABCO）公司与奔驰公司在载重车上装用了数字式ABS系统。
ABS的市场占有率迅速上升。
20世纪80年代中期以后，借助于电子控制技术的进步，ABS的更为灵敏、成本更低、安装更方便、价格也更易被中小型家用轿车所接受。
这期间较为典型的ABS装置有博世（BOSch）公司于1979年推出的Bosch2型，大陆特威斯（Teves）1984年推出的具有防抱制动与驱动防滑功能的ABS/ASR2U型。
机械与电子元件持续不断的发展与改进使ABS的优越性越来越明显，随着激烈的竞争，技术的日趋成熟，ABS变得更精密，更可靠，价格也在下降。
1987年欧共体颁布一项法规，要求从1991年起，欧共体所有成员国生产的所有新车型均需装备防抱制动装置，同时规定凡载重16t以上的货车必须装备ABS，并且禁止无此装置的汽车进口。
日本规定，从1991年起，总质量超过13t的牵引车，总质量超过10t的运送危险品的拖车、在高速公路上行驶的大客车都必须安装ABS。
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2、我国与国外的ABS现状
1）我国对ABS的研究现状开始于20世纪80年代初。
目前，我国政府已制定车辆安全性方面的强制性法规，GB12676-1999《汽车制动系统结构、性能与试验方法》，规定首先在重型车与大客车上安装电子控制式ABS。
GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》又具体规定了必须安装的车型与时间。
规定决质量大于12000kg的长途客车与旅游客车总质量大于16000kg允许挂接总质量大于10000kg的挂车的货车及总质量大于10000kg的挂车必须安装ABS。
我国有许多单位与企业从事ABS的研制工作，东风汽车公司、重庆公路研究所、北京理工大学、清华大学、上海汽车制动系统有限公司与山东重汽集团等。
其中山东重汽集团引进国际先进技术进行研究已取得了一些进展。
重庆公路研究所研制的适用于中型汽车的气制动FKX-ACI型ABS装置已通过国家级技术鉴定，但各种制动情况的适应性还有待提高。
清华大学研制的适用于轻型与小型汽车的液压ABS系统，北京理工大学与上海汽车制动系统有限公司致力于轿车的液压ABS系统的研究，已分别取得初步成果。
2）国外的ABS现状
ABS系统的发展可以追溯到本世纪初期，早在1928年制动防抱理论就被提出，在30年代机械式制动防抱系统就开始在火车与飞机上获得应用，博世（BOSCH）公司在1936年第一个获得了用电磁式车轮转速传感器获取车轮转速的制动防抱系统的专利权。
进入50年代，汽车制动防抱系统开始受到较为广泛的关注。
福特（FORD）公司曾于1954年将飞机的制动防抱系统移置在林肯（LINCOIN）轿车上，凯尔塞·
海伊斯（KELSEHAYES）公司在1957年对称为"
AUTOMATIC"
的制动防抱系统进行了试验研究，研究结果表明制动防抱系统确实可以在制动过程中防止汽车失去方向控制，并且能够缩短制动距离；
克莱斯勒（CHRYSLER）公司在这一时期也对称为"
SKIDCONTROL"
的制动防抱系统进行了试验研究。
由于这一时期的各种制动防抱系统采用的都是机械式车轮转速传感器的机械式制动压力调节装置，因此，获取的车轮转速信号不够精确，制动压力调节的适时性与精确性也难于保证，控制效果并不理想。
随着电子技术的发展，电子控制制动防抱系统的发展成为可能。
在60年代4
后期与70年代初期，一些电子控制的制动防抱系统开始进入产品化阶段。
凯尔塞·
海伊斯公司在1968年研制生产了称为"
SURE-TRACK"
两轮制动防抱系统,该系统由电子控制装置根据电磁式转速传感器输入的后轮转速信号，对制动过程中后轮的运动状态进行判定，通过控制由真空驱动的制动压力调节装置对后制动轮缸的制动压力进行调节，并在1969年被福特公司装备在雷鸟（THUNDERBIRD）与大陆·
马克III（CONTINENTALMKIII）轿车上。
克莱斯勒公司与本迪克斯（BENDIX）公司合作研制的称为"
的能防止4个车轮被制动抱死的系统，在1971年开始装备帝国（IMPERIAL）轿车，其结构原理与凯尔塞·
海伊斯的"
基本相同，两者不同之处，只是在于两个还是四个车轮有防抱制动。
博世公司与泰威士（TEVES）公司在这一时期也都研制了各自第一代电子控制制动防抱系统，这两种制动防抱系统都是由电子控制装置对设置在制动管路中的电磁阀进行控制，直接对各制动轮以电子控制压力进行调节。
别克（BUICK）公司在1971年研制了由电子控制装置自动中断发动机点火，以减小发动机输出转矩，防止驱动车轮发生滑转。
瓦布科（WABCO）公司与奔驰（BENZ）公司合作，在1975年首次将制动防抱系统装备在气压制动的载货汽车上。
这一时期的各种ABS系统都是采用模拟式电子控制装置，由于模拟式电子控制装置存在着反应速慢、控制精度低、易受干扰等缺陷，致使各种ABS系统均末达到预期的控制效果，所以，这些防抱控制系统很快就不再被采用了。
进入70年代后期，数字式电子技术与大规模集成电路的迅速发展，为ABS系统向实用化发展奠定了技术基础。
博世公司在1978年首先推出了采用数字式电子控制装置的制动防抱死系统-博世ABS，并且装置在奔驰轿车上，由此揭开了现代ABS系统发展的序幕。
尽管博世ABS2的电子控制装置仍然是由分离元件组成的控制装置，但由于数字式电子控制装置与模拟式电子控制装置相比，其反应速度、控制精度与可靠性都显著提高，因此，博世ABS2的控制效果己相当理想。
从此之后，欧、美、日的许多制动器专业公司与汽车公司相继研制了形式多详的ABS系统。
精于汽车电子系统的德国公司Bosch（博世）研发ABS系统的起源要追溯到5
1936年，当年Bosch申请“机动车辆防止刹车抱死装置”的专利。
1964年（也是集成电路诞生的一年）Bosch公司再度开始ABS的研发计划，最后有了“通过电子装置控制来防止车轮抱死是可行的结论，这是ABS（AntilockBrakingSystem）名词在历史上第一次出现。
世界上第一具ABS原型机于1966年出现，向世人证明“缩短刹车距离”并非不可能完成的任务。
因为投入的资金过于庞大，ABS初期的应用仅限于铁路车辆或航空器。
TeldixGmbH公司从1970年与奔驰车厂合作开发出第一具用于道路车辆的原型机——ABS1，该系统已具备量产基础，但可靠性不足，而且控制单元内的组件超过1000个，不但成本过高也很容易发生故障。
1973年Bosch公司购得50％的TeldixGmbH公司股权及ABS领域的研发成果，1975年AEG、Teldix与Bosch达成协议，将ABS系统的开发计划完全委托Bosch公司整合执行。
“ABS2”在3年的努力后诞生！
有别于ABS1采用模拟式电子组件，ABS2系统完全以数字式组件进行设计，不但控制单元内组件数目从1000个锐减到140个，而且有造价降低、可靠性大幅提升与运算速度明显加快的三大优势。
两家德国车厂奔驰与宝马于1978年底决定将ABS2这项高科技系统装置在S级及7系列车款上。
在诞生的前3年中，ABS系统都苦于成本过于高昂而无法开拓市场。
从1978到1980年底，Bosch公司总共才售出24000套ABS系统。
所幸第二年即成长到76000套。
受到市场上的正面响应，Bosch开始TCS循迹控制系统的研发计划。
1983年推出的ABS2S系统重量由5.5公斤减轻到4.3公斤，控制组件也减少到70个。
到了1985年代中期，全球新出厂车辆安装ABS系统的比例首次超过1％，通用车厂也决定把ABS列为旗下主力雪佛兰车系的标准配备。
1900年代前半期ABS系统逐渐开始普及于量产车款。
Bosch在1993年推出ABS2E的改良版。
现在已经十分普及，在十万元以上级别的轿车上都可见到它的踪影，有些大客车上也装有ABS。
根据ACEA（欧洲车辆制造协会）的调查，今天每一辆欧洲大陆境内所生产的新车都搭载了ABS系统，全世界也有超过60％的新车拥有此项装置。
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3、ABS的展望
根据国内外的一些研究动态与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与驱动防滑控制装置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。
由于二者技术上经较接近，且都能在低附着路面上充分体现它们的作用，所以将二者有机地结合起来。
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。
ABS与电子全控式（或半控式）悬架、电子控制四轮转向、电子控制液压转向、电子控制自动变速器等控制系统在功能、结构上有机地结合起来，保证汽车在各种恶劣情况下行驶时，都具有良好的动态稳定性。
3）ABS/ASR与自动巡航系统（ACC）集成。
自动巡航控制系统（ACC）的目的是在巡航行驶时自动把车速限制在一个设定的速度，并且能够根据前方车辆的行驶善，自动施加制动或加速使其保持在一定的安全距离内行驶。
在遇到障碍物时，可以自动施加制动，把车速调整到安全范围内。
由于ABS/ASR与ACC都要用到相同的轮速采集系统，制动压力调节装置以及发动机输出力矩调节装置，因此ABS/ASR/ACC集成化系统，不仅可以大大降低成本，而且可以提高汽车的整体安全性能。
4）减小体积，降低重量。
为了提高汽车的安全性能，增加了一些装置，汽车的重量了随之增加，对燃料经济性不利。
所以新增设的各种装置必须在保证安全性的前提下，尽量地减少重量。
另外，不论是大型车还是小型车，发动机的安装空间都是非常紧凑的，因此，也要求ABS控制器的体积尽可能的小一些。
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、ABS有了更快的响应速度，更好的控制效果，而且更容易与其他电子系统集成。
ABS将成为集成化汽车底盘系统中不可缺少的一个节点。
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ABS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区配，进一步提高车辆制动时的7
方向稳定性，同时尽可能地缩短制动距离。
7）在ABS系统的基础上扩展成车速记录仪（VSR），又称汽车黑匣子。
该装置通过实时采集的四个车轮轮速信号，再现交通事故发生过程中汽车的实际运行轨迹以及驾驶员对车辆的操作情况，便于公安交通管理部门能准确判断事故的责任。
掌握ABS核心技术不但是非常必要的而且具有深远意义，可有力地推动我国汽车工业的现代化进程
（二）ABS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）与执行机构组成。
其工作原理是车速传感器与轮速传感器，分别将车速与轮速信号输入电脑，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。
这种车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。
例如汽车杂志社沈树盛审报的专利（专利号92221809.9）。
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。
轮速传感器由传感器与齿圈钢环组成，如图1所示：
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（a）凿式极轴轮速传感器（b）柱式极轴轮速传感器
图1轮速传感器头部视图
1．电缆2．永磁体3．外壳4，传感线圈5，极轴6．齿圈
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，制动主缸接口与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、放大与判别，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、控制器、输出级，稳压与保护装置，电子控制器以一定的频率驱动电磁阀。
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。
三通道的分配阀如图2所示:
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图2分配阀结构图
它位于制动油泵总成的下方。
如图一所示，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。
走出ABS误区开篇中那些对ABS的误解，需要解释一下。
如果汽车车轮在制动时抱死，汽车能得到的侧向附着力是最小的。
这时，由于路面附着系数的不平衡、汽车本身制动力的不平衡、悬架的不平衡、汽车轮胎气压、路面弯度、颠簸或坡度等因素都可能会使汽车发生侧滑、甩尾或失控。
另外，由于车辆前轮抱死，汽车会失去转向能力。
一个性能优良的汽车防抱死制动系统，在制动时能够将汽车车轮的滑移率控制在20%～30%之间，车轮在这种状态下，能兼顾相对最大的纵向制动力与横向抓地力，有效地保证车辆不会发生失控状况。
另外，在前轮不抱死的情况下，由于有一定的抓地力，汽车还可以按照驾驶员的意愿进行转向，从而控制车辆。
为了将车轮滑移率控制在理想状态下，追求车辆的稳定性，可能会牺牲一些纵向的制动力。
所以，ABS起作用时，不是在所有路面上制动距离都会缩短。
在冰雪路面上，由于地面提供的附着力比一般路面要小很多。
ABS只能在这种附着力的基础上调节汽车的制动力，不会产生外加的制动因素。
所以，在冰雪路面上的制动距离只能说比车轮抱死时短一些，比在一般路面上的制动距离还是长很多。
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实际道路其实是很复杂的，诸如：
路面附着系数不平衡、道路弯度或路面横向坡度、甚至汽车轮胎气压等汽车自身的原因，有很多因素能使汽车在制动时产生侧滑的运动趋势，这些因素都不是ABS本身能够克服的。
所以，如果在冰雪路面上车速过快时紧急制动，遇到上述因素之一，当车辆离心力大于地面能够提供的最大侧向力时，就会使车辆形成失控趋势，这是非常危险的。
总之，任何装备都不是万能的，驾驶员必须通过自己的主观能动性实现安全驾驶。
即使是性能优良的ABS在工作状态下稳定车辆的效果也是有限的，尤其是行驶在砂石路或冰雪路面上，更应保持充分的车距，减速慢行，不要完全依赖ABS系统。
3．控制通道
ABS系统中，能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。
如果对某车轮的制动压力可以进行单独调节，这种控制方式称为独立控制；
如果对两个（或两个以上）车轮的制动压力一同进行调节，则称这种控制方式为一同控制。
在两个车轮的制动压力进行一同控制时，如果以保证附着力较大的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，称这种控制方式为按高选原则一同控制；
如果以保证附着力较小的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，则称这种控制方式为按低选原则一同控制。
按照控制通道数目的不同，ABS系统分为四通道、三通道、双通道与单通道四种形式，而其布置形式却多种多样。
四通道ABS
对应于双制动管路的H型（前后）或X型（对角）两种布置形式，四通道ABS也有两种布置形式。
如下图所示：
图3四通道布置方式
为了对四个车轮的制动压力进行独立控制，在每个车轮上各安装一个转速传感器，并在通往各制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置（通道）。
由于四通道ABS可以最大程度地利用每个车轮的附着力进行制动，因此汽11
车的制动效能最好。
但在附着系数分离（两侧车轮的附着系数不相等）的路面上制动时，由于同一轴上的制动力不相等，使得汽车产生较大的偏转力矩而产生制动跑偏。
因此，ABS通常不对四个车轮进行独立的制动压力调节。
三通道ABS
四轮ABS大多为三通道系统，而三通道系统都是对两前轮的制动压力进行单独控制，对两后轮的制动压力按低选的原则一同控制。
图4三通道布置方式
按对角布置的双管路制动系统中，虽然在通往四个制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节
分装置，但两个后制动压力调节分装置却是由电子控制装置一同控制的，实际上仍是三通道ABS。
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可以在变速器或主减速器中只设置一个转速传感器来检测两后轮的平均转速。
汽车紧急制动时，会发生很大的轴荷转移（前轴荷增加，后轴荷减小），使得前轮的附着力比后轮的附着力大很多（前置前驱动汽车的前轮附着力约占汽车总附着力的70%-80%）。
对前轮制动压力进行独立控制，可充分利用两前轮的附着力对汽车进行制动，有利于缩短制动距离，并且汽车的方向稳定性却得到很大改善。
二、丰田典型车型ABS的工作原理
ABS系统是一种能防止车轮被抱死而导致车身失去控制的安全装置，全称防抱死刹车系统。
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图5ABS原理图
ABS的工作原理是利用装在车辆刹车系统上的传感器来感知刹车时车轮的运动状态，当车辆紧急制动时，车轮的转速在制动系统的作用下迅速降低，当传感器感知到车轮即将停止转动时，会发出一个指令给刹车系统，减小制动力，当车轮恢复转动后制动力又会加大，到车轮又要停转时制动力再减小，如此反复，确保车轮不被抱死，这种动作是十分迅速的，每秒钟大约发生几十次。
这样既能保持足够的制动力，又能防止车轮抱死后车辆失去控制。
特别是在湿滑路面上，车轮抱死会发生侧滑、打转，十分危险，所以ABS为行车安全提供了很大帮助。
但是如果使用不当，ABS也不能保证刹车安全。
注意事项：
1、踩制动踏板时用力不可太轻。
因为装有ABS系统的刹车，当我们用力踩下踏板时，制动系统会有阵阵抖动，不知道的人还以为出了问题，往往赶紧松力。
其实，ABS就像以前那种“人工点刹”，上述状况是ABS
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