帕萨特B5ABS系统的结构原理与检修文档格式.docx

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1.1ABS系统的发展历程

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和飞机上获得应用，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和精确性也难于保证，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年代后期和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“SURETRACK”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）和大陆•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“SURE-TRACK”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“SURE-TRACK”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。

博世公司和泰威士（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的驱动防抱转系统.

　　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。

　　第一台防抱死制动系统ABS（Anti-lockBrakeSystem），在1950年问世，首先被应用在航空领域的飞机上，1968年开始研究在汽车上应用。

70年代，由于欧美七国生产的新型轿车的前轮或前后轮开始采用盘式制动器，促使了ABS在汽车上的应用。

1980年后，电脑控制的ABS逐渐在欧洲、美国及亚洲日本的汽车上迅速扩大。

到目前为止，一些中高级豪华轿车，如西德的奔驰、宝马、雅迪、保时捷、欧宝等系列，英国的劳斯来斯、捷达、路华、宾利等系列，意大利的法拉利、的爱快、领先、快意等系列，法国的波尔舍系列，美国福特的TX3、30X、红彗星及克莱斯勒的帝王、纽约豪客、男爵、道奇、顺风等系列，日本的思域，凌志、豪华本田、奔跃、俊朗、淑女300Z等系列，均采用了先进的ABS。

到1993年，美国在轿车上安装ABS已达46%，现今在世界各国生产的轿车中有近75%的轿车应用ABS。

　　现今全世界已有本迪克斯、波许、摩根.戴维斯、海斯.凯尔西、苏麦汤姆、本田、日本无限等许多公司生产ABS，它们中又有整体和非整体之分。

预计随着轿车的迅速发展，将会有更多的厂家生产。

　　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，数字式电子技术和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泡系统--博世ABS2，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、控制精度和可靠性都显著提高，因此，博世ABS2的控制效果已相当理想。

从此之后，欧、美、日的许多制动器专业公司和汽车公司相继研制了形式多详的ABS系统。

1.2ABS系统的作用

汽车运行时，在踩下制动踏板使汽车制动的过程中，由于几个车轮接触的路面状况不同，各车轮与路面间附着力的变化，以及各车轮制动器的机械状况与调整的差异，使各车轮在踩下制动踏板后的制动状况不同，很容易出现有一个车轮较其它车轮提前抱死的情况。

在普通制动系统中，车辆制动时，尤其是雨天在光滑道路或泥泞道路上行驶时，车辆"

刹死"

是非常危险的。

有经验的驾驶员此时往往采用"

点刹"

，即频繁地踩下及放松制动踏板，以避免车辆抱死而形成的车辆滑动。

因为车辆纯滑动时，在轮胎与地面间只有很小的滑动摩擦力，车辆的巨大前冲惯性无法得到有效控制。

同时，车辆还伴生出跑偏、侧滑或转向失灵等现象，极易造成严重车祸。

由此可见，人为的点刹，由于受反应时间和制动系统的动作时间所限，尚不能可靠地防止车轮抱死，使车辆不能达到最佳的制动效果。

汽车正常动行时，轮胎在路面上滚动没有滑移，车轮的速度与汽车前进速度相同，当踩下制动踏板使汽车制动时，车轮转速降低，不再与车身速度一致，轮胎与路面之间出现滑移。

制动时，车轮与路面之间的滚动与滑动的状态通常用滑移率S表示。

汽车制动时，随滑移率增加，横向附着系数将会急剧下降，当车轮抱死时，滑移率S=100％，横向附着系数为0，即路面对车轮的侧向反作用力为0。

如果汽车制动时前轮提前抱死，后轮还在滚动，前轮与路面之间的侧向反作用力为0，将会使汽车丧失转向能力。

如果汽车制动时后轮提前抱死，前轮还在滚动，则后轮与路面之间侧向反作用力为0，制动过程中即使受到一个很小的侧向干扰力，也会使汽车绕它的垂直轴转动，产生甩尾甚至调头等现象，以至造成交通事故。

随制动时滑移率增加，汽车的纵向附着系数也降低，特别是在湿柏油路和冰面上制动时由于附着系数下降，使汽车制动距离延长，从而导致制动性能变坏。

从附着力随滑移率变化的规律可以得知，当滑移率在10％～30％时，便可同时获得较大的纵向和横向附着系数。

从实际情况来看，滑移率在15％～20％范围内为最佳，可达到最佳的制动效果，这是一般制动系统无法做到的，但采用电子制动防抱死系统（ABS）却很容易实现。

电子制动防抱死系统（ABS）的主要任务是通过控制装置，对汽车制动过程车轮的状态进行监测和有效控制，不断地调节制动系统的制动力，使车轮尽可能处于最佳运动状态，从而使汽车具有良好的抗侧滑能力和最短的制动距离，以提高汽车制动的稳定性和安全性。

1.3帕萨特B5ABS系统的优点

帕萨特B5ABS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

帕萨特B5ABS系统与常规的液压制动系统相比有三个显著的优点：

①车辆控制--装备有ABS的汽车驾驶员在紧急制动过程中，保持着很大程度的操纵控制。

在紧急制动过程中，用标淮的液压制动器产生的打滑使驾驶员失去对车辆的控制。

ABS恢复稳定性并使驾驶员恢复对车辆的控制。

②减少浮滑现象--潮湿、光滑道路和抱死车辆纵使形成被称为浮滑现象的状态，当车辆驾驶员行驶在具有一层水和油薄模的路面之上时，出现与浮滑现象相仿。

由于ABS系统减少了车轮抱死的机会，因此，也减少了制动过程中出现浮滑现象的机会。

改善了轮胎的磨损--使用ABS防止车轮抱死，消除了在紧急制动过程中轮胎平斑的可能性。

第2章帕萨特B5ABS系统的结构与工作原理

2.1帕萨特B5ABS系统的结构组成

帕萨特B5ABS系统主要由传感器、执行器和电子控制装置三个部分组成。

其组成结构如图2-1所示。

图2-1帕萨特B5ABS系统是结构组成

1-ABS的液压单元（N55）2-ABS控制单元（J104）3-ABS/EDS或具有ASR的ABS/EDS液压单元（N55）4-ABS/EDS或具有ASR的ABS/EDS控制单元（J104）5-ASR的信号灯（K86）6-制动装置的信号灯（K118）7-ABS的信号灯（K47）8-制动灯开关（F）9-诊断接口10-前左、前右传感器齿圈11-前右/左转速传感器（G45/G47）12-后右/左转速传感器（G44/G46）13-后右和左转速传感器齿圈

2.1.1传感器

传感器是指能感受规定的物理量，并按一定规律转换成可以输入信号的器件或装置。

帕萨特B5ABS系统中由前右/左转速传感器、后右/左转速传感器检测车轮速度，向ECU提供车速信号。

此转速传感器是转动式磁电传感器（图2-2a）。

图2-2轮速传感器及其安装位置

（a）车轮传感器（b）传感器安装示意图

车轮转速传感器由磁头、齿顶、齿轮、感应线圈等组成。

车轮速度传感器的任务是对车轮的运动状态进行检测。

车轮转动时，在传感器中产生一交变电压信号，其频率与车轮转速成正比。

根据该交变信号的频率，电子控制系统计算出车轮的运动速度，加速度或减速度以及车轮的滑移率。

在汽车制动过程中，当车轮的减速度或滑移率超过或低于其极限值（或临界值）时，电子控制系统便以每秒10次的速度进行计算，并输出控制信号对制动压力进行调整，使其降低或保持，或提高制动总泵的液压以防车轮被制动抱死，保证制动系统处于最佳状态。

图2-2b为转速传感器在汽车上的安装位置。

2.1.2执行器

执行器是直接驱动受控对象的部件。

帕萨特B5ABS系统的执行器主要是指ABS液压单元。

ABS液压单元主要由储液室、液压油泵、轮缸、主缸等部件组成（如图2-3）。

①储液室

储液室里储放制动系统中所需的制动液，一般将前、后轮制动的油路分开供给，储液室上有四个孔，分别接车轮制动油路、液压油泵、总泵回油管、轮制动回油管。

②液压油泵

油泵由电动机、转子、滚子、活塞、凸轮环等组成。

当开关一开，电动机即以逆时针方向来带动转子及活塞在凸轮环内运动，由于滚子作用，引导活塞往复运动，靠近吸油侧时进油口开，将制动液吸入压出。

③轮缸

轮缸的功用是将液压转变为使蹄张开（或压紧）的机械促动力。

轮缸为精度高而光洁的直筒。

④主缸

制动主缸多为铸铁或铝合金制成，有的与储液室铸为一体，为整体式主缸；

也有将两者分开，再用油管连接，为分为开式主缸。

图2-3ABS系统的液压单元

2.1.3电子控制装置

ABS系统电子控制装置的主要任务是连续监测接受四轮速度传感器送来的脉冲信号，并进行测量和比较、分析放大和判别处理，计算出轮速、车速及制动滑移率，再进行逻辑比较分析四轮的制动情况，一旦判别出车轮将要抱死，它立刻进入防抱死控制状态吗，通过电子控制装置的输出级向液压调节装置发出指令，以控制分泵油路上的电磁阀的通断和液压泵的工作来调节制动压力，防止车里抱死。

电子控制装置还不断地对自身工作进行监控。

由于电子控制装置中有两个完全相同的微处理器，它们按照同样的程序对输入信号进行处理，并将其生产的中间结果与最终结果进行比较，一旦发现结果不一致，即判断自身存在故障，，它会自动关闭ABS系统。

此外，电子控制装置还不断监视ABS系统中其它部件的工作情况，一旦ABS系统出现状况，如车轮速度信号消失，液压压力降低等，电子控制装置会发出指令而关闭ABS系统，让普通系统进入工作，同时将故障信息存储记忆，并将仪表板的ABS故障灯点亮，向驾驶员发出警示信号，应及时检查。

当点火开关接通时，电子控制装置就开始运行自检程序，对系统进行自检，此时ABS故障灯点亮。

如果自检以后发现ABS系统存在影响其正常工作的故障，它将关闭ABS系统，恢复常规制动系统，仪表板上ABS故障灯一直亮，警示驾驶员ABS系统存在故障而处于关闭状态，应及时检修；

如果自检以后发现ABS系统不存在影响其正常工作的故障，自检结束后，ABS故障灯就熄灭，向驾驶员暗示，ABS系统自检结束，系统工作正常。

由于自检过程大约3至5秒，因此在正常情况下，当点火开关接通时，ABS故障灯不亮，3至5秒，然后再自动熄灭，是正常的。

反之入股点火开关接通时，ABS故障灯不亮，说明ABS故障灯或其线路存在故障，应对其进行修理。

2.2帕萨特B5ABS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。

在帕萨特B5ABS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系统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系统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系统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系统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系统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。

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