车用防抱死系统ABS控制器故障诊断与维修Word文档格式.docx
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1前言
ABS（Anti-lockedBrakingSystem）防抱死制动系统，它是一种可以防止车轮在刹车时发生抱死的汽车安全控制系统，他可有效防止汽车在刹车过程中产生的侧滑使其具有更好的方向可控性。
在目前的汽车生产中ABS防抱死系统被大量而广泛的采用，他不但拥有普通制动系统的刹车制动功能，而且还具有普通系统不具有的防止车轮抱死功能。
这使得在制动时汽车仍有较好的可控制性，使得汽车更加安全可靠。
人们在汽车的日常使用中发现，在湿滑的路面上行驶，当施加的制动力过小时，会延长制动距离，降低行驶的安全性;
当施加的制动力过大时，车轮被抱死，不但不能有效地缩短制动距离，还可能造成汽车调头、侧滑、失去控制，从而降低了安全性；
只有对车轮施加合适的制动力，防止轮子抱死，才能提高制动的速度，缩短制动的距离，使汽车平稳停止。
汽车是利用地面与轮胎之间产生的摩擦力减速的。
制动时，车体的速度由于轮胎路面之间的摩擦力作用而减小，车轮的速度由于制动蹄与车轮鼓之间的摩擦力作用而减小。
由于路面、车速、车况、载重等因素的影响，轮速与车速的降低并不完全相同，总是存在一定的差值，这一差值就是我们平时见到的打滑，也称为滑移现象，即车轮已经停止转动，车体还在前进。
在科学计算中，这一现象的程度由滑移率来表示：
滑移率=（车速-轮速）÷
车速×
100%[1]
由上式可以看出，当车速等于轮速时，滑移率为零，为正常行驶。
汽车制动时，车速与轮速值差越大，滑移率越大。
停止之前，如果轮速是零，滑移动率等于100%，为滑行状态。
科学计算与实验证明，最佳制动状态不是在车轮抱死时出现，而是出现在车轮和地面维持20%左右滑移率时。
此时，汽车制动不会出现严重甩尾、侧滑和方向失控等危险情况。
世界上第一台ABS防抱死系统出现于十九世纪六十年代，当时它只是用在航空飞行器之上在其他方面很少应用，十九世纪七十年代后期人们才开始对ABS防抱死系统在汽车上的应用展开相关研究。
七十年代盘式制动器逐渐开始应用于汽车制动领域，这也促进了车用防抱死系统的发展。
十九世纪八十年代以后随着电子技术的发展电脑控制的ABS防抱死系统在西方发达国家的汽车制造领域广泛得到采用。
现在在日本、欧洲、美国和国内生产的一些高档汽车上全都采用了较高灵敏度、靠度的防抱死系统。
相关调查表明到二十世纪末在欧美国家的汽车上防抱死系统应用以达到50%，当前各国生产商生产的小型轿车中防抱死系统的应用率已达85%以上[2]。
在这短时期里的防抱死系统全部是使用了以模拟信号为主电子控制装置，但是因为此种控制方式存在着许多的缺点例如控制的精度相对较低、容易受到外部环境的干扰、从接受型号到系统响应有间隔。
这些缺点的综合作用使得防抱死系统的工作效果与理想状态有不小的差距，因此此种ABS系统在很短时间内就被淘汰了。
从20世纪初，人们就开始研究制动防抱死的技术。
开始时应用于飞机和铁路，直到50年代后期，ABS技术才开始用于汽车。
它的核心思想始终是避免使制动力像开关一样，只把液压制动力控制在零和最大之间，而是根据轮子的减速情况，阶段性的控制液压，使制动性能得到极大限度的改善。
首先由轮速传感器检测与车轮或驱动轴共同转动的传感齿轮的齿数，从而得到频率和车轮转速成正比的交流信号。
检测出的的交流信号输送进电子控制器，电子控制器计算出车轮的加、减速度和车轮滑移率、速度，接着电子控制器再将这些信号加以进行分析，然后把分析后的信号传至系统执行器使其动作。
具有压力调节功能的执行器制动分泵和制动总油泵之间，接收到控制器的指令以后，在压力调节器的控制下将实现制动压力的减小和增加，调节制动力矩的大小，使制动力矩和地面附着状况相适应防止制动车轮发生抱死。
电子控制器还对ABS的其它组件进行控制，当这些组件发生故障时，控制器令警报灯点亮，并使整个系统停止工作。
2防抱死系统（ABS）应用的发展及其分类
2.1车用防抱死系统（ABS）的发展及应用现状
目前生产ABS防抱死系统的厂家主要分布于美国、英国、德国、法国和日本更发达国家在国内主要是一些合资企业，防抱死系统的种类也主要分为两种一种是整体是一种是非整体式。
但是随着汽车工业的繁荣，型芯会有更多的厂家加入这个行列。
由于技术的发展防抱死系统的价格随之下降，在二十世纪九十年代后期汽车生产中加装车用防抱死系统的汽车的数量也开始飞速增加。
1990年德国著名的防抱死系统生产商博世公司的年终总销售量达到了350万套[3]。
1991年博世公司在车用防抱死系统的研究领域取得了突破性的成果，推出了新型的防抱死系统采用了合二为一的方法将驱动组与控制组整合到一起。
这是车用防抱死系统发展的一个里程碑。
他首次舍弃了连线复杂的集成电路采用了数据宽度为八位的微型电脑处理器来管理控制防抱死系统工作实现了系统的简化。
就在这一年德国奔驰汽车生产商公开宣布该公司旗下的所有车型将全部加装有汽车防抱死系统，第二年奥迪汽车的生产上也做出了同样的决定。
从1992年以后车用防抱死系统开始在各种车型中大量的普及使用，与此同时博世公司也开始对其生产的ABS系统进行升级优化推出了ABS6.0系统，这款防抱死系统具有很多之前系统不具备的优点，与以前的相比他所占的体积相对减小，它的整体重量也相对减小只有之前重量的3/4更加轻便。
此外在微型电脑处理器方面公司也进行了升级将之前八位数据带宽度升级为十六位速度得到较大提升。
就在这一年的年底博世公司成功的卖出了第10000000套防抱死系统。
汽车防抱死系统能够非常有效的减小停车距离与此同时也是的汽车能够保持较高的制动稳定性，防抱死系统的功用与安全气囊和安全带有所区别它的重要性无法用现实中交通事故的死亡数字来衡量，其作用在于防患于未然很难统计或计算出该系统将多少人从死亡的边缘拉回来。
不过在英国的汽车安全协会与相关组织一起做过一项研究，他们主要分析研究了交通事故中造成严重伤亡的原因。
最后结论显示，在所有的造成死亡的交通事故中有约70%是应为侧面撞击导致，因为突然转向行驶、超速和不正确的操作而引起的死亡交通事故约占20%—30%。
所以有充分的理由是我相信汽车防抱死系统及由其衍生出来的驱动轮防滑控制系统（ASR）通过提高刹车稳定性的同时将大大减小再发生紧急情况是车辆完全失去控制的概率。
英国汽车安全协会曾估计在2010年汽车防抱死系统拯救了大约20000名欧洲驾驶员的性命[4]。
对于绝大多数驾驶员来说他们都没遇到过紧急情况，但是却应该知道当面临紧急情况时应该怎样处理如何面对。
当在行车中遇到紧急情况制动踏板被踩下时汽车防抱死系统的制动油泵就将迅速的进入工作状态，制动踏板也将发生异常的抖动并伴随有较大的噪声这些都是车用防抱死系统运行过程中较为常见的现象在这个时候驾驶员应该不顾一切的用力踩住踏板。
与此同时车用防抱死系统还可以有效的防止在汽车紧急制动时各个轮子的抱死现象，因此车辆前轮仍然可以较为有效地控制车身的行驶方向。
紧急情况发生时操纵人员应该一边踩下刹车制动一边正确控制行车方向进行避让，例如当向右紧急回避路上的障碍物时，应该用力踩制动踏板同时快速将方向盘右打90度，然会在向回打180度，最后在将方向盘往右打90度。
车用防抱死系统主要是靠安装于各个轮子上的轮速传感器来检测车轮是否发生抱死来进行工作的，所以车轮传感器表面要保持清洁，以防污物粘在其表面特别是具有磁性的污物，他们会影响传感器的精度是输入信号不稳定、错误，甚至是的传感器失效，从而使得防抱死系统无法正常工作。
在车辆行驶中要时常观察防抱死系统的故障指示灯的状态，要是故障指示灯一直亮着货时间断闪烁就表明防抱死系统可能发生故障（尤其是在系统运行早期），这时就要尽快到汽车修理厂进行故障诊断与排除。
防抱死技术最初仅应用于飞机之上，而目前应用却十分广泛在一些较高级别的小型轿车之上都装有防抱死系统，在某些特殊用途的大型车辆之上也有它的影子。
在雨天或者冰雪等容易发生打滑的路面上行驶时，若车辆上装有防抱死系统就可以直接制动并放心的控制方向盘进行转向。
车用防抱死系统不仅能够有效地降低轮胎的磨损量，还可以十分有效的预防交通事故的发生，多数情况下防抱死系统将使车的刹车制动距离有所减小。
从防抱死系统在各个车型当中的现实应用各国的研究方向表明，车用防抱死系统主要由以下几个方向：
1.在车用防抱死系统和驱动防滑控制系统基础上演化而来的ESP电子稳定控制系统（或者是VDC稳定动态控制系统）。
2.车用防抱死系统的主要目的是防止轮子在制动过程中被抱死，有效的预防轮子以地面间的滑移起到缓解制动的作用，而驱动防滑控制系统主要是加强制动。
因为两者在技术上十分接近，并且都能在附着系数比较低的地面上来发挥他们的作用，所已经年来出现了ASR驱动防滑系统与防抱死系统一体化的趋势。
3.为了使防抱死系统拥有更良好的控制效果，较短的反应时间间隔车用防抱死系统开始与一些比较新型的制动控制系统结合在一起，比如EBS机械电子控制制动系统，EHB液压电子控制制动系统。
如此一来是的车用防抱死系统更容易与别的电子控制系统结合。
4.EBD电子动力分配系统具有较高的运算速度可以在车的调节制动压力就计算车辆各个轮子与地面间的附着力的数值，从而协调各个轮的附着力与各个轮子状况相适应，这将使得汽车的制动稳定性有大大提高，与此同时车辆的制动距离也将有所减小。
所以车用防抱死系统与EBD的整合也成为近些年来的一种趋势。
5.ACC自动巡航系统和ABS车用防抱死系统或者ASR驱动防滑控制系统结合[5]。
6.整体重量更轻，总体体积更小。
2.2车用防抱死系统（ABS）的种类
2.2.1按照控制方法不同来分
按照防抱死系统控制方法的不同可将车用防抱死系统分为分可分为两个参数控制式的ABS防抱死系统与单一参数控制式的ABS防抱死系统。
1.两个参数控制式的ABS防抱死系统
两个参数控制式的ABS防抱死系统，这类防抱死系统的工作原理为车载电脑通过有轮速传感器与车速传感器传入的数据计算出车辆的实际滑移率，将它同理想状态下的数值进行对比，然后根据对比结果来控制电磁阀对出轮的制动力进行调节。
该种系统主要由执行机构、车载电脑、车速传感器与轮速传感器等部分构成。
2.单一参数控制式的ABS防抱死系统
单一参数控制式的ABS防抱死系统主要是由电磁阀、轮速传感器和车载电脑（控制器）构成，其控制参数为车辆轮子的角减速，通过调节制动力来控制车轮的抱死制动状况。
2.2.2按照控制通道的数量来分
控制通道是可以被称为制动管压力独立调节的通道。
统一控制就是一对轮子的压力同时施加调节的；
与他它相反当一个轮子的制动压力油所通过的管道能够进行独立调节时称其可独立控制。
统一控制中确保车轮与地面间的附着力较小的轮子不出现驱动打滑和刹车抱死的原则称作低选统一控制原则；
与其相反就称的叫做高选统一控制原则。
按照可进行独进行控制的通道的数分可以分为：
单个控制通道的车用防抱死系统、两个控制通道的防抱死系统、三个控制通道的防抱死系统与四个通道的车用防抱死系统。
1.如图2.1单个控制通道的防抱死制动系统
前轮后轮
图2.1单个控制通道单个传感器的ABS系统
该类防抱死控制系统应为存在转向可操纵性差、停车距离长、容易发生抱死等缺点目前基本以不再采用[6]。
2.如图2.2双控制通道的防抱死制动系统在图（a）中当两个前轮的附着力相差比较大的时候采用高选原则，反之相差较小时则采用低选原则。
在图（b）中后侧的制动管路中安装低选原则的液压阀或比例液压阀。
双控制通道防抱死系统有一些难以克服的缺点它在制动距离、方向稳定性转向的可操纵性之间难以全部实现最优，故现在这种形式采用较少。
图2.2双控制通道ABS系统
（a）双控制通道三传感器ABS系统（b）双控制通道四传感器ABS系统（c）双控制通道双传感器ABS系统（对角布置）（d）双控制通道双传感器ABS系统（前轮布置）
3.如图2.3三个控制通道的防抱死制动系统
（a）（b）（c）
图2.3三个控制通道ABS系统
（a）三个控制通道四传感器ABS系统（对角布置）（b）三个控制通道四传感器ABS系统（前后布置）（c）三个控制通道三传感器ABS系统
三个控制通道的四传感器防抱死系统主要有三个或四个轮速传感器作为测速元件[7]，通常情况下该种防抱死系统前面两个轮子是单独的进行控制的，后面的两个轮子是由低选原则进行的同一控制，所以该种ABS系统又叫做混合控制。
对于双管路控制系统按照对角设置或前轮驱动的汽车应按照（a）图所示的方式进行布置，这个系统后面两个轮子是按照低选原则进行统一控制，在通往各个轮子的管路中全都设有一个对制动压力进行分配调节的装置。
从本质上说这仍旧是一个三个控制通道的防抱死系统。
当车辆为后轮驱动时一般采用（b）或（c）的形式进行管路的布置仅安装了一个对压力进行分配调节的装置，这样有利于对后轮进行统一控制。
因为该形式的防抱死系统后轮为统一控制以这两个车轮作为驱动的车辆通常情况下可仅仅布置一个检测轮速的传感器，在得到两轮的平均转速后以近似的低选原则进行统一控制。
当车辆两侧的附着力有较大差距时，宜采用低选原则对两后轮进行统一控制这样可以使得在各种状况下两个后车轮的制动力始终相等，两驱动轮的附着力都限制在较小的水平从而使得一直保证制动力相等，如此一来车辆的方向稳定性都将保持在一个较好的状态。
我们应该知道当发生紧急情况进行紧急制动时后轮的制动力在总制动力中的比重比较小，这是因为制动时轴载荷将发生前移，此时前轮的制动力约占总制动力的70%左右[8]。
这种现象在体型较小的轿车当中表现更为突出，但是驱动力不能较为充分的得到利用对车辆整体的制动力也不会有太大的影响。
当采用利用前轮独立控制时，主要是从前轮的制动力在车辆紧急制动时占总驱动力的比例较大考虑的，尤其是对于采用前轮驱动的小轿车，这一方案利于充分的利用两个前轮与地面间的附着力。
既能使得前轮能在制动过程中获得相当大的横向附着力，又能使整个制动过程获得较大的总制动力。
虽然车辆采用前轮独立的前轮控制会使得前轮制动时的制动力不平衡，但是它对车辆的方向稳定性的影响很小并且操纵人员也可以手动的进行修正，所以小轿车上普遍采用三个控制通道的防抱死系统。
4.如图2.4四个控制通道的防抱死制动系统
四个控制通道的防抱死系统优点为对各个轮的附着力系数具有较高利用率他在制动的时候能够较为充分的利用每个轮子的附着力。
该类防抱死系统主要用于车辆的左侧
前轮后轮
（a）（b）
图2.4四个控制通道四传感器ABS系统
（a）双控制管路前后布置（b）双控制管路对角不布置
与右侧两边的对地附着力系数比较相近的情况，此时车辆能够得到较好的方向的可掌握性以及方向的稳定性，并且能使刹车距离减至最短。
它也有缺点倘若车辆的两边的车轮与地面间的附着力差别太大，比如当车辆左右两边的竖直方向载荷差距很大的时候，若这时进行制动两边的制动力就会有较大的差距，这将使车辆向制动力比较大的一边偏斜因为此时制动时将会有促使车身摆动的力矩产生。
车辆的方向稳定性将直接受到影响，对操作人员来说也难以修正。
只有车辆装有可以防止滑转的驱动防滑控制装置才采用该种形式的防抱死系统。
3车用防抱死系统（ABS）工作原理与组成结构
车用ABS防抱死制动系统与一般的制动系统的区别在于其在一般制动系统添加了电子控制单元、执行器、测速传感器等模块，使之形成一个新的制动系统。
它的制动控制方法与具体结构形式因车而异，但是其基本结构大致相同。
3.1车用防抱死系统（ABS）警示装置
车用防抱死制动系统警示装置的主要作用是通过报警灯的状态来显示整个系统的自诊断报警与工作状况。
红色的报警灯亮时表示存在危险性较大的故障，比如系统中油液位置高低的信号接收故障、油液的压力信号、驻车制动开关信号等等。
当发生此类故障时应就近停车进行检查与修理[9]。
警示装置中的黄灯主要用来指示防抱死系统的故障状态，诸如系统干路继电器、各个制动泵的继电器、几个阀及传感器的故障等，此类故障发生时车辆的正常制动并不受影响，只是防抱死系统已停止工作。
3.2车用防抱死系统（ABS）的执行器
车用防抱死的执行器主要是调节制动压力的调节器、管路中的储能器及其液压泵。
前者的作用通过电子控制单元传输的信号指令来调节各个分泵的压力，泵及储能器则是为整个系统提供压力。
设在分泵与主泵之间的调节器是系统中最为关键的执行机构。
根据不同的分类方式分为变容型压力调节器和流通型压力调节器，整体型压力调节器和分离型压力调节器，气压型压力调节器和液压型压力调节器。
变容型压力调节器是通过改变内腔的体积来实现压力的增减的，而流通型压力调节器通过一个方向阀实现了总泵与制动分泵的隔离通过控制油液的流向来实现保压、增压与减压。
载重车辆与大客车上常常采用气压型调节器，在小型货车与轿车上液压型的调节器较为常见。
3.3车用防抱死系（ABS）统电子控制单元（车载电脑）
电子控制单元式防抱死系统的中心控制元件它主要接受处理各类信号，从而判断系统的运行状况车轮是否发生抱死，在必要时它会发出指令信号来调节各轮的制动压力，在此基础上还有一些辅助更能如诊断功能、故障报警功能、储存记忆功能等[10]。
图3.1所示为控制单元的控制原理图。
ABS控制电脑调压器
车
轮
传
感
器
图3.1ABS控制原理图
3.4车用防抱死系统（ABS）的传感器
ABS车用防抱死系统的传感器主要有三种：
检测车辆加速度的加速度传感器，检测车辆速度的车速传感器和检测车轮转速的轮速传感器。
传感器的主要作用是收集各类信号来帮助电子控制单元来判断路况、车的滑移率。
图3.2所示为轮速传感器的结构。
轮速传感器通常情况下都安装于轮子上直接测出轮子的转速，有时也装在传动系统中减速器的轴上间接测出转速。
加速度传感器只在车辆制动时才工作它检测得的加速度值（也称减速度）输送到电子控制单元，ECU通过数值的大小来判断路面状况。
从而运用相适应的制动压力，尽可能大的增强车辆段的制动性能。
因此在绝大多数四轮驱动的汽车上都装有加速度传感器。
图3.2轮速传感器的外形与基本结构
（a）轮速传感器外形（b）轮速传感器的基本结构
4车用防抱死系统（ABS）的制动调节过程
4.1车用防抱死系统（ABS）工作时
4.1.1减小制动压力的过程
车辆在制动过程中倘若车载电脑发现左后轮在制动时有抱死的趋势则左后轮的制动压力调节阀将开始工作使得左后轮的出液阀口打开，左后轮的制动分泵中的油液将通过阀口流出来回到干路中去，由于制动压力
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