防抱死制动系统的原理与故障诊断文档格式.docx
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关键词：
防抱死制动系统；
ABS；
基本组成；
工作原理；
案例分析。
1车轮防抱死系统（ABS）-3-
1.1车轮防抱死系统（ABS）的技术介绍-3-
2车轮防抱死系统（ABS）的组成与原理-4-
2.1车轮防抱死系统（ABS）的结构组成-4-
2.2制动系统工作过程：
-6-
2.3车轮防抱死系统（ABS）的作用-7-
2.4车轮防抱死系统（ABS）的控制原理-7-
3电控防抱死制动系统（ABS）的检修-11-
3.1ABS的某些工作现象与故障的区别-11-
3.2.ABS检修时应注意的问题-12-
3.3.ABS系统维修的基本内容-12-
3.4ABS系统故障自诊断-13-
结语-14-
致谢-15-
参考文献-16-
1车轮防抱死系统（ABS）
1.1车轮防抱死系统（ABS）的技术介绍
在汽车制动时根据车轮的运动养成自动调节车轮压力，防止车轮抱死，
其实质就是是传统的制动过程变为瞬时的制动过程，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和前轮丧失转向功能，又使汽车取得最佳的制动效能。
1.2车轮防抱死系统（ABS）的分类
电控防抱死制动系统（ABS）的分类
1.2.1按控制方式分可分为单参数控制和双参数控制（ABS）
1）单参数控制（ABS）
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。
2）双参数控制（ABS）
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%—20%作比较，再通过电磁阀增减制动器的制动力。
3）控制通道
对能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。
独立控制是指某个
车轮的制动压力占用一个控制通道可以单独进行调节；
一同控制是指两个车轮的
制动压力是一同进行调节的。
高选原则一同控制是指保证附着力较大的车轮不发
生制动抱死或驱动防滑为原则进行制动压力调节；
反之，称为低选原则一同控制。
按控制通道数分可以分为：
四通道ABS系统、三通道ABS系统、双通道ABS系统与单通道ABS系统。
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。
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。
2.4车轮防抱死系统（ABS）的控制原理
现在轿车上所普及的ABS基本上都是电液一体式控制的。
也就是把机械的感应装置，控制装置全部变成了电子来控制。
总的原理就是通过车轮转速传感器来检测车轮的运转情况，然后把车轮转速传感器测得的转速信号通过放大以后传递给ECU车载电脑（有些车的ABS电脑是跟发动机管理电脑等集成在一起的）。
然后电脑通过传感器测得的数据判断车轮是否抱死，如果车轮运转不正常（有可能抱死或已经抱死）那么电脑会立即发出指令给电磁阀，让电磁阀处于减压状态，从而达到降低制动力的目的，直到抱死解除，如果此时驾驶员仍然在大力刹车，那么ABS解除控制后车轮又会回到抱死状态，那么ABS再次接入知道抱死再次解除。
这就是为什么我们在驾驶ABS车大力制动的时候刹车踏板会产生强烈的抖动，这就是ABS的三位电磁阀在工作，液压油路时而增压时而减压，所以造成刹车踏板的脉冲抖动现象。
通过电子设备接入以后ABS的控制能够更加精确，而且更加主动。
不过即便是电子控制的ABS根据其配置的不同种类也有很多。
首先从硬件配置来说主要分为：
1通道1传感器式，2通道2传感器式，3通道3传感器式，4通道4传感器式等四种。
对于第一种方式，可以说是最早最原始的ABS的控制方式。
同样是实现上文说的电脑控制一切，但无论是信息获取渠道（传感器）还是控制渠道（通道数）都只有一条。
前文介绍过，对于制动来说最危险的是后轮先抱死的情况。
而对于汽车的紧急制动特别是在湿滑路面上的紧急制动，后轮又是最容易抱死的。
如果后轮比前轮先抱死，而此时驾驶者又有转向意图的话，整个车会产生侧滑甩尾的危险。
所以对于单通道的ABS来说当然要优先后轮来防抱死。
所以这种ABS的传感器装在后差速器上，它用来感知后轮的抱死情况；
而电磁阀装在后制动液压管上，用来解除抱死危机。
由于只有一个传感器和一个电磁阀来控制后轮的制动力，所以电脑只能针对后轮整体抱死情况来处理危机。
如果左右两个后轮所处的路面摩擦系数不一致的话，那么这种系统就很难做到自动调节左右车轮的制动力大小。
对于2通道2传感器的ABS来说情况会好一些。
不过这种硬件配置可以分成两种解决方案。
第一种解决方案是把两个传感器和两个通道分别分配给前轮和后轮，这样只能防止前轮的整体抱死又能防止后轮的整体抱死，不过对于左右两侧车轮行驶在不同摩擦系数路面上的情况则无能为力；
另一种则是针对X配管方式的设置。
所谓X配管就是让制动液压成对角线分配。
也就是说从制动总泵出来的液压50%分配给左前轮和右后轮，另外50%则分配给右前轮和左后轮。
而仅有的两个通道则装配在左右车轮的总管上。
所以这种ABS能够在硬件条件有限的情况下部分解决前后车轮抱死和左右车轮抱死的情况。
不过对于3通道3传感器的硬件配备来说情况会好很多，这种ABS在前轮使用两个通道和两个传感器，在后轮使用一个通道和一个传感器（后轮的控制跟单通道单传感器的设计一样），所以它除了可以自动分配前后总体制动力，还能独立调节前轮的制动力。
不过这还不是最完美的ABS。
最完美的ABS是目前最为广泛采用的4通道4传感器ABS。
这种ABS在硬件上真正满足了对每个车轮进行制动力调节的要求。
所以无论是前轮先抱死还是后轮先抱死都能得到有效调节，而且即便四个车轮所处的路面摩擦系数都不同，ABS也能自动调节，让每个车轮都不会发生抱死。
所以这种4通道4传感器的ABS系统又多了一个附带的功能叫做EBD电子制动力自动分配。
其实在购买汽车时，如果厂家宣传此车配备了EBD电子制动力自动分配，那么就说明这个车的ABS为4通道4传感器的设计。
不过即便是4通道4传感器的ABS根据其电磁阀的不同性能上也是又差别的。
这种ABS的电磁阀主要分成两种：
一种是3位电磁阀，另一种是2位电磁阀。
同样是电磁阀，实现的功能却不相同。
3位电磁阀能够把制动液压控制成三种状态，分别是：
加压状态，减压状态和平衡状态。
而2位电磁阀则只能把制动液压控制成：
减压状态和平衡状态两种情况。
虽然少了一个加压功能但实现的性能则大不相同。
对于配备的是2位电磁阀的ABS来说，它仅仅只能起到防止刹车抱死的作用。
因为只能减小或保持制动液压，也就是说只有踩下了制动踏板以后他才能起作用。
所以即便是4传感器4个通道，最多也只能实现EBD电子制动力自动分配功能。
而对于配备了三位电磁阀的ABS来说，从硬件上它就满足了ESP电子稳定系统,TCS循迹控制系统和EDL电子差速制动的要求。
之所以叫3电磁阀，就是跟2位电磁阀相比增加了一个加压功能。
也就是说即使驾驶者没有踩下制动踏板，电脑也可以自动控制某一个车轮单独制动。
那么这样的硬件配备有什么好处呢？
我们先单纯从制动的功能来看。
如果电脑能够自动控制液压的增加，那么我们在高速大力制动的时候就会获得更安全的性能。
因为汽车在高速制动特别是高速紧急制动的时候，制动系统的负荷是很大的，制动碟由于高温会产生热衰减现象。
所谓热衰减其实就是由于刹车碟和刹车蹄片的温度过高，导致表面或局部濒临融化，工程强度降低，所以制动力会减弱。
同样的道理，当我们以时速120，甚至160的速度高速行驶是，如果需要紧急的把速度降到20甚至静止刹车系统的负荷是非常大的。
由于驾驶者的习惯是保持刹车踏板的形成不变所以卡钳提供的制动力是恒定不变的，那么当到了后阶段刹车由于高温开始衰减时，驾驶员往往很难发现制动力的减弱，所以并不会主动的继续加大刹车力度。
那么由于三位电磁阀又控制制动油路加压的功能，所以它能自动增大刹车力度，让高速制动保持线性，即便到了制动末端又热衰减，也能把由于刹车力度不线性的安全风险降低。
不过这仅仅只是三位电磁阀对制动方面的贡献，其实三位电磁阀的贡献远不止于此。
它最大的作用就是可以实现电脑自动对单个车轮进行制动，这样ESP也好EDL也好才能得以实现。
我们知道ESP是BOSCH开发的一套电子稳定程序，要实现这样的电子稳定，必须要有4通道4传感器和3位电磁阀的硬件配备才行。
ESP之所以能够让前驱车减小转向不足，后驱车减小转向过度，就是因为它能对滑移率超过临界值的车轮（即将打滑的车轮）单独进行制动，从而摆脱失控的局面，这一切都不需要人为的介入，而是在很短的时间内通过电脑的控制来完成的。
简单的说，其原理就是电脑通过四个车轮转速传感器检测到每个车轮的转速值，然后通过安装在变速箱（或传动轴）上的汽车速度传感器以及转向角度传感器计算出某个车轮的理论转速。
如果四个车轮的实际转速与理论转速不匹配电脑则会判断该车轮有打滑失控的危险，那么ECU则会立即通知三位电磁阀给这个车轮进行制动，让他在制动力的限制下恢复到正常的转速。
所以他能在很大程度上提高汽车的主动安全性能，让汽车拥有更好的循迹性。
对于EDL，其工作原理跟ESP也很类似。
也是通过车轮转速传感器检测主动车轮的转速值，如果左右两个主动车轮的转速差在正常范围（通过转向角度传感器判断，因为在转弯的时候驱动轮产生转速差是正常的），那么ABS不工作；
如果检测到左右两个驱动轮的转速差过大，电脑则会判断出转速过高的车轮正在打滑，那么在三位电磁阀的作用下给这个正在打滑的车轮施加额外的制动力，让动力能够传递到没有打滑的车轮那边去，使得汽车仍然能够拥有正常牵引力。
当然，对于四轮驱动的汽车这种电子差速制动显得更加重要，因为它可以通过对单个车轮的制动来调节动力分配情况。
设置可以让动力对任何一个车轮从0%-100%的调节。
所以它在不需要增加其他硬件设备的情况下能够实现这样多的衍生功能。
也就是说4通道4传感器并且配备了4个三位电磁阀的ABS是目前市场上最高规格的ABS，只要程序支持，就能实现上面所说的所有功能。
了解了ABS的控制原理以后，我们在日常驾驶装有ABS系统的车辆时就能更好的发挥ABS的制动性能。
在雨天，我们可以放心大胆的大脚踩刹车而不用担心车辆会失控。
这里要提醒大家一点，当ABS开始工作时，制动踏板会产生强烈的震动，这是因为三位电磁开始工作造成了制动液压力的变化。
这种情况是正常的，不用担心，驾驶者需要做的就是把脚放在制动踏板上，信心十足的减速。
3电控防抱死制动系统（ABS）的检修
3.1ABS的某些工作现象与故障的区别
ABS正常起作用时，会有一些容易被认为有故障的现象，因此，在使用中
应注意辨别。
（1）制动踏板有升降
某些装有ABS的汽车，在发动机发动时，踩下的制动踏板会弹起，而在发
动机熄火时，制动踏板则会下沉，属ABS的正常反应，并非故障现象。
这是由
于这些ABS为变容积式制动压力调节器，其控制液压取自动力转向器液压系
统，在发动机熄火，动力转向油泵停止工作时，则会使制动踏板下沉。
（2）制动时方向盘振动
在制动时转动方向盘，会感到方向盘有轻微的振动。
这也是由于制动压力
调节器控制油压与动力转向器共用一个液压泵所引起的正常反应。
（3）制动时制动踏板下沉
在制动中有时会感到制动踏板有轻微下沉。
这是由于道路路面附着系数的
变化，ABS正常适应性反应所引起的，并非故障现象。
（4）制动时制动踏板振动
在制动时，感到制动踏板有轻微的振动。
这也是ABS起作用的正常现象。
（5）ABS灯偶尔亮起
高速行驶时急转弯，或滑冰路面上行驶时，有时会出现ABS警告灯亮起，
但过后又很快熄灭的现象。
这是汽车在上述行驶情况下出现了车轮打滑的现
象，ABS产生保护动作引起的，并非ABS电子控制系统有故障。
（6）车轮有完全抱死现象
在制动后期，会有车轮被抱死，地面留下拖滑的印痕。
这是因为在车速小
于7-10km/h时，ABS将不起作用，属正常现象。
但是，ABS紧急制动时留下
的短而淡淡的印痕与普通制动器紧急制动留下的长拖印是截然不同的
3.2.ABS检修时应注意的问题
当装备ABS的汽车出现了紧急制动时车轮被抱死、制动效果不良、制动警
告灯亮起故障时，应注意以下几点：
（1）当ABS系统工作不正常时，应先检查制动油路和制动泵及制动控制
阀等有无漏损破裂、蓄电池是否亏电等。
这些影响ABS正常工作的因素容易出
现，而检查方法又很简单，先对其进行检查，有利于迅速排除故障。
（2）当汽车出现制动不良故障时，应先区分是普通制动系统（制动器、
制动总泵或分泵、制动管路等）不良还是ABS电子控制系统有故障。
辨别的方
法是：
拆下ABS继电器线束插接器或ABS制动压力调节器电磁阀线束插接器，
使ABS制动压力调节器电磁阀不能通电工作，让汽车以普通制动器工作方式制
动，如果制动不良故障消失，则说明是ABS电子控制系统有故障。
否则，为普
通制动系统有故障。
（3）拆卸车轮转速传感器时，不要碰撞或敲击传感器头，也不要以传感
器齿轮当撬面，以免损坏传感器。
3.3.ABS系统维修的基本内容
1.诊断与检查的基本内容
特定的诊断与检查可及时发现ABS系统中的故障，是维修中非常重要的部
分。
对于不同的车型，甚至同一系列不同年代生产的车型，诊断与检查的方法
和程序都会有所不同，这一点只要比较相应的维修手册便可知道。
但是ABS
系统基本诊断与检查方法的内容是不变的，它们一般四个步骤：
（1）初步检查。
（2）故障自诊断。
（3）快速检查。
（4）故障指示灯诊断。
2.修理的基本内容
通过诊断与检查后，一旦准确地判断出ABS系统中的故障部位，就可以进
行调整、修复或换件，直到故障被排除为止。
修理的步骤通常如下：
（1）泻去
ABS系统中的压力。
（2）对故障部位进行调整、拆卸、修理或换件，最后进行
安装。
这一切必须按相应的规定进行。
（3）按规定步骤进行制动系统放气。
如果是轮速传感器或电脑有故障，可以不进行第一和第三步骤，只需要按
规定进行传感器的调整、更换即可，ABS电脑损坏只能更换。
3.4ABS系统故障自诊断
1.ABS系统的自检
当点火开关接通后，ABSECU就立即对其外部电路进行自检。
这时，ABS
警告灯亮起，一般3秒后熄灭。
如果灯不亮或一直亮均说明ABS电路中有故障，
应对其进行检查。
ABSECU对制动压力调节器电磁阀的检查是通过控制阀的开
闭循环实现。
发动机发动后，车辆第一次达到60km/h时，ABS系统自检完成。
如果在上述自检过程中ABSECU发现异常，或在制动过程中ABS工作失
常，ECU就会停止使用ABS，这时，ABS警告灯亮起，并储存故障码。
2.制动警告灯
汽车仪表板上的ABS警告灯通常是一个黄色灯（标ABS），而另一个红色
制动警告灯（标BRAKE）由制动压力开关和制动液液面开关及手制动灯开关
控制。
当红色制动警告灯常亮时，可能是制动液不足、手制动器开关有问题等。
这时，ABS防抱死控制和普通制动系均不能正常工作，应立即停车检查故障原
因，及时排除故障。
如果只是黄色的ABS灯常亮，则说明ABS电脑已发现防
抱死电子控制系统有故障，这时汽车制动时将无防抱死功能，因此也要及时检
修。
3.ABS系统故障码的显示方式
在检修ABS系统故障时，应先调出ABS电脑储存的故障码，以便得到故
障部位提示，准确、迅速地排除故障。
不同的车型，都有其自己的故障码的显
示方式，大致有这几种形式：
（1）在ABS有故障时，仪表板上的ABS警告灯
就会闪烁。
（2）将诊断插座或ABS电脑盒上的有关插孔跨接，仪表板上的ABS
灯闪烁来显示故障码。
（3）采用专用的故障检测仪器读取故障码。
（四）ABS系统主要部件的故障检修。
1.车轮转速传感器故障的检查
轮速传感器的可能故障有：
轮速传感器感应线圈有短路、断路或接触不良
等；
齿圈齿有缺损或
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