09级汽车检测与维修专业毕业论文ABS系统检测维修解析.docx

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09级汽车检测与维修专业毕业论文ABS系统检测维修解析

陕西省交通高等专科学校

毕业设计文件

论文题目：

桑塔纳轿车防抱死制动系统及检修

系部汽车与物流系专业_汽车检测与维修专业_

完成期限：

2011年11月8日至2011年5月25日

摘要

本文主要介绍汽车防抱死制动系统的定义、结构组成及工作原理分析，同时还介绍ABS系统的电子控制部分的组成和原理，轮速传感器，液压控制装置的组成和原理；并能进行控制电路的分析。

Inthispaper,automobileanti-lockbrakingsystemdefinition,structure,compositionandworkingprincipleofanalysis,butalsointroducedtheABSelectroniccontrolsystempartofthecompositionandtheory,wheelspeedsensor,hydrauliccontroldeviceofthecompositionandtheory;andanalysisofcontrolcircuits.Explained.

关键词：

ABS系统、组成、原理、控制电路

（关键词英文）

一、概述

1906年ABS首次被授予专利，1936年博世注册了一项防止机动车辆车轮抱死的“机械”专利。

所有的早期设计都有着同样的问题：

因过于复杂而容易导致失败，并且它们运作太慢。

1947年世界上第一套ABS系统首次应用于B-47轰炸机上。

Teldix公司在1964年开始研究这个项目，其ABS研究很快被博世全部接管。

两年内，首批ABS测试车辆已具有缩短制动距离的功能。

转弯时车辆转向性和稳定性也被保证，但当时应用的大约1000个模拟部件和安全开关，这意味着被称为ABS1系统的电子控制单元的可靠性和耐久性还不能够满足大规模生产的要求，需要改进。

博世在电子发动机管理的发展过程中获得的技术，数字技术和集成电路（ICs）的到来使电子部件的数量降低到140个。

1968年ABS开始研究应用于汽车上。

1975年由于美国联邦机动车安全标准121款的通过，许多重型卡车和公共汽车装备了ABS，但由于制动系统的许多技术问题和卡车行业的反对，在1978年撤消了这一标准。

同年博世作为世界上首家推出电子控制功能的ABS系统的公司，将这套ABS2的系统开始安装作为选配配置，并装配在梅赛德斯-奔驰S级车上，然后很快又配备在了宝马7系列豪华轿车上。

在这一时期之后美国对ABS的进一步研究和设计工作减少了，可是欧洲和日本的制造厂家继续精心研制ABS。

进入20世纪80年代以后，由于进口美国的汽车装备有ABS，美国汽车制造厂对美国汽车市场上的ABS显示出新的兴趣。

随着微电子技术的飞速发展和人们对汽车行车安全的强烈要求，ABS装置在世界汽车行业进一步得到广泛应用。

1987年美国大约3%的汽车装备有非常可靠的ABS。

在随后的时间里，研发者集中于简化系统。

在1989年，博世的工程师成功地将一个混合的控制单元直接附在了液压模块上。

这样他们就无需连接控制单元和液压模块的线束，也无需接插件，所以显著地减轻了ABS2E的整体重量。

博世的工程师在1993年，使用新的电磁阀创造了ABS5.0，并且在后来的几年研发了5.3和5.7版。

新一代的ABS8的主要特性是再次极大地减轻了重量、减少了体积、增大了内存，同时增加了更多功能，如电子分配制动压力，从而取代了减轻后轴制动压力的机械机构。

当年有些汽车工业分析专家预言得到了证实：

到20世纪90年代中期以后，世界市场上的大多数汽车和卡车将装备ABS。

ASR和ABS的工作原理方面有许多共同之处，两者合并使用可形成更佳效果，构成具有防车轮抱死和驱动轮防打滑控制（ABS/ASR）系统。

这套系统主要由轮速传感器、ABS/ASRECU控制器、ABS驱动器、ASR驱动器、副节气门控制器和主、副节气门位置传感器等组成。

在汽车起步、加速及行进过程中，引擎ECU根据轮速传感器输入的信号，当判定驱动轮的打滑现象超过上限值时，就进入防空转程序。

首先由引擎ECU降低副节气门以减少进油量，使引擎动力输出扭矩减小。

当ECU判定需要对驱动轮进行介入时，会将信号传送到ASR驱动器对驱动轮（一般是前轮）进行控制，以防止驱动轮打滑或使驱动轮的打滑保持在安全范围内。

第一款搭载ASR系统的新车型在1987年出现，奔驰S级再度成为历史的创造者

二、ABS组成及工作原理

（一）ABS的组成

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。

图

（1）

1.前轮车速传感器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.制动轮缸10.蓄电池11.点火开关

ABS系统能够防止车轮抱死，具有制动时方向稳定性好、制动时仍有转向能力、缩短制动距离等优点。

桑塔纳2000Gsi型和捷达系列轿车采用的是美国ITT公司MK20-Ⅰ型ABS系统，是三通道的ABS调节回路，前轮单独调节，后轮则以两轮中地面附着系数低的一侧为依据统一调节。

ABS系统主要由ABS控制器（包括电子控制单元、液压单元、液压泵等）、四个车轮转速传感器、ABS故障警告灯、制动警告灯等组成，如图

（2）所示。

图

（2）ABS系统组件在车上的安装位置

1-ABS控制器2-制动主缸和真空助力器3-自诊断插□4-ABS警告灯（K47）5-制动警告灯（K118）6-后轮转速传感器（G44/G46）7-制动灯开关（F））8-前轮转速传感器（G45/G47）

ABS系统的基本工作原理是:

汽车在制动过程中，车轮转速传感器不断把各个车轮的转速信号及时输送给ABS电子控制单元（ECU）,ABSECU根据设定的控制逻辑对4个转速传感器输入的信号进行处理，计算汽车的参考车速、各车轮速度和减速度，确定各车轮的滑移率。

如果某个车轮的滑移率超过设定值，ABSECU就发出指令控制液压控制单元，使该车轮制动轮缸中的制动压力减小;如果某个车轮的滑移率还没达到设定值，ABSECU就控制液压单元，使该车轮的制动压力增大;如果某个车轮的滑移率接近于设定值时，ABSECU就控制液压控制单元，使该车轮制动压力保持一定。

从而使各个车轮的滑移率保持在理想的范围之内，防止4个车轮完全抱死。

在制动过程中，如果车轮没有抱死趋势，ABS系统将不参与制动压力控制，此时制动过程与常规制动系统相同。

如果ABS出现故障，电子控制单元将不再对液压单元进行控制，并将仪表板上的ABS故障警告灯点亮，向驾驶员发出警告信号，此时ABS不起作用，制动过程将与没有ABS的常规制动系统的工作相同

（二）ABS的主要部件结构工作原理

1、车轮转速传感器

车轮转速传感器的作用是将车轮的转速信号传给ABS电子控制单元。

MK20-Ⅰ型ABS系统共有4个车轮转速传感器，前轮的齿圈（43齿）安装在传动轴上，转速传感器安装在转向节上，如图（3）所示。

后轮的齿圈（43齿）安装在后轮毂上，转速传感器则安装在固定支架上，如图（4）所示。

图（3）前车轮转速传感器（G45/G47）安装位置

1-齿圈2-前轮转速传感器

传感器由电磁感应式传感头和磁性齿圈组成。

传感头由永久磁芯和感应线圈组成，齿圈由铁磁性材料制成。

当齿圈旋转时，齿顶与齿隙轮流交替对向磁芯，当齿圈转到齿顶与传感头磁芯相对时，传感头磁芯与齿圈之间的间隙最小，由永久磁芯产生的磁力线就容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场就强，如图（5）（a）所示;而当齿圈转动到齿隙与传感磁芯相对时，传感头磁芯与齿圈之间的间隙最大，由永久磁芯产生的磁力线就不容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场就弱，如图（5）（b）所示。

此时，磁通迅速交替变化，在感应线圈中就会产生交变电压，交变电压的频率将随车轮转速成正比例变化。

电子控制单元可以通过转速传感器输入的电压脉冲频率进行处理来确定车轮的转速、汽车的参考速度等。

图（4）后车轮转速传感器（G44/G46）安装位置

1-齿圈2-后轮转速传感器

图（5）车轮转速传感器工作原理

（a）齿圈齿顶与传感器磁芯相对时（b）齿圈齿隙与传感器磁芯相对时

1-齿圈2-磁芯端部齿3-感应线圈端子4-感应线圈5-磁芯套6-磁力线7-磁场8-磁芯9-齿顶

2、执行器

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

液压泵:

受ECU控制，在可变容积式制动压力调节器的控制油路中建立控制油压；在循环式制动压力调节器调节压力降低的过程中，将由轮缸流出的制动液经蓄能器泵回主缸，以防止ABS工作时制动踏板行程发生变化。

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

ABS系统在仪表板及仪表板附加部件上装有两个故障警告灯，一个是ABS警告灯（K47），另一个是制动装置警告灯（K118）。

两个故障警告灯正常点亮的情况是:

当点火开关打开起动至自检结束（大约2s）;在拉紧驻车制动装置时警告灯（K118）点亮。

如果上述情况灯不亮，说明故障警告灯本身或线路有故障。

如果ABS故障灯常亮，说明ABS系统出现故障;如果制动装置警告灯常亮，说明制动液缺乏

MK20-Ⅰ型ABS系统的电路图，如图（6）所示

图（6） MK20-Ⅰ型ABS系统电路图

A-蓄电池 B-在仪表内+15 F-制动灯开关 F9-驻车制动指示灯开关 F34-制动液位报警信号开关 G44-右后轮速度传感器 G45-右前轮速度传感器 G46-左后轮速度传感器 G47-左前轮速度传感器 J104-ABS及EBV的电子控制单元 K47-ABS警告灯 K118-驻车制动、制动液位警告灯 M9-左制动灯 M10-右制动灯 N55-ABS及EBV的液压单元 N99-ABS右前进油阀 N100-ABS右前出油阀 N101-ABS左前进油阀 N102-ABS左前出油阀 N133-ABS右后进油阀 N134-ABS右后出油阀 N135-ABS左后进油阀 N136-ABS左后出油阀 S2-保险丝（10A） S12-保险丝（15A） S18-保险丝（10A） S123-液压泵保险丝（30A） S124-电磁阀保险丝（30A） TV14-诊断插口 V64-ABS液压泵

3、ABS控制器

ABS控制器由ABS电子控制单元（J104）、液压控制单元（N55）、液压泵（V64）等组成。

（1）电子控制单元

电子控制单元是ABS系统的控制中心，它实际上是一个微型计算机，所以又常称为ABS（ECU）电脑。

ABSECU由输入电路、数字控制器、输出电路和警告电路组成。

主要任务是连续监测接受4个车轮转速传感器送来的脉冲信号，并进行测量比较、分析放大和判别处理，计算出车轮转速、车轮减速度以及制动滑移率，再进行逻辑比较分析4个车轮的制动情况，一旦判断出车轮将要抱死，它立刻进入防抱死控制状态，通过电子控制单元向液压单元发出指令，以控制制动轮缸油路上电磁阀的通断和液压泵的工作来调节制动压力，防止车轮抱死。

ABSECU还不断地对自身工作进行监控。

由于ABSECU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，并将其产生的中间结果与最终结果进行比较，一且发现结果不一致，即判定自身存在故障，它会自动关闭ABS系统。

此外ABSECU还不断监视ABS系统中其他部件的工作情况，一旦ABS系统出现故障，如车轮速度信号消失，