ABS的设计与故障检修毕业设计.docx

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ABS的设计与故障检修毕业设计

毕业设计（论文）

（说明书）

题目：

ABS的设计与故障检修

姓名：

张书勇

编号：

平顶山工业职业技术学院

年月日

平顶山工业职业技术学院

毕业设计（论文）任务书

姓名张书勇

专业汽车运用技术

任务下达日期年月日

设计（论文）开始日期年月日

设计（论文）完成日期年月日

A·编制设计

B·设计专题（毕业论文）

指导教师王怀玲

系（部）主任张君

年月日

平顶山工业职业技术学院

毕业设计（论文）答辩委员会记录

机械工程系汽车运用技术专业，学生张书勇于年月日

进行了毕业设计（论文）答辩。

设计题目：

ABS的设计与故障检修

专题（论文）题目：

指导老师：

答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文）成绩为。

答辩委员会人,出席人

答辩委员会主任（签字）：

答辩委员会副主任（签字）：

答辩委员会委员：

，，,

，，，

平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语

第页

共页

学生姓名：

张书勇专业汽车运用技术年级2009级

毕业设计（论文）题目：

ABS的设计与故障检修

评阅人：

指导教师：

（签字）年月日

成绩：

系（科）主任：

（签字）年月日

毕业设计（论文）及答辩评语：

摘要

ABS是英文AntilockBrakingSystem的缩写，中文译为“防抱死刹车系统”，可分机械式和电子式两种。

它是汽车上的一种主动安全装置，其作用是在汽车制动时，防止车轮抱死在路面上滑拖，以提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离。

早在30年代，ABS就运用在铁路机车的制动中，其目的是防止列车制动时车轮抱死后在钢轨上滑行造成局部摩擦，致使车轮、钢轨早期损坏和车轮不能平稳旋转而产生噪声和振动。

40年代，为了防止飞机着陆时制动跑偏、甩尾和轮胎剧烈磨损，以及缩短滑行距离，在飞机上开始采用ABS，并很快成为飞机上的标准装备。

50年代被开发引用到汽车上。

进入70年代后，随着电子技术的进步，数字电子技术、大规模集成电路的发展和微机的运用，电子控制式ABS日趋成熟，成本不断降低，并且体积小、质量轻、控制精度高，其安全效能十分显著，普遍受到人们的欢迎和认可，为其迅速普及创造了条件。

80年代初，还仅在部分高级轿车上采用，进入90年代后，在欧洲、美国、日本和韩国等国家，ABS的装车率大幅度提高，加之法规的推动作用，ABS已成为汽车上标准装备或选择装备。

我国对ABS的研究始于80年代初，目前国内一些院校、科研单位和生产厂家，正在加快技术攻关和技术引进步伐。

上海汽车制动系统有限公司引进并合资生产的ABS产品已于1997年2月顺利投产，其他也有个别厂家小批量生产。

我国生产的奥迪、桑塔纳、捷达轿车部分装用ABS。

预计不久的将来，我国自己生产的汽车上都会装用ABS。

本文主要介绍ABS的结构原理和一些故障检修。

关键词：

汽车制动防抱死ABS

ABSTRACT

SummaryofAntilockBrakingSystemABSisEnglish,andChinesetranslationfor"anti-lockbrakingsystem"canbedividedintotwomechanicalandelectronic.

Itisatypeofautomobileactivesafetydevices,itsroleisinthecarwhenbraking,dragtheslidepreventingwheellockontheroadinordertoimprovethevehicleduringbrakingdirectionstability,steeringcontrolandshorterbrakingdistances.

Asearlyas30,ABSbrakeusedinrailwaylocomotives,itspurposeistopreventtrainbrakingwheellockcausedlocalfrictionslidingontheRailsafterthedeath,ledearlydamagedwheels,Railsandwheelnoiseandnotsmoothrotationandvibration.40,inordertopreventaircraftlandingbrakingdeviation,Driftingandtireseverewearandshortentheglidingdistance,introducedABSontheplane,andquicklybecamestandardequipmentontheplane.50aredevelopmentreferencetocar.Afterthe70's,withtheadvancesinelectronictechnology,digitalelectronics,VLSIdevelopmentandapplicationofcomputer,electronic-controlledABSmatures,costscontinuetodecrease,andsmallsize,lightweight,highcontrolprecision,thesecurityeffectivenessisverysignificant,generallywelcomedbythepeopleandrecognition,createtheconditionsforitsrapidspread.Theearly80's,alsoisonthepartoftheadvancedcaruse,afterthe90's,inEurope,theUnitedStates,andJapanandKoreaandothercountries,theloadingrateofABShassignificantlyimproved,combinedwithregulatoryroleinpromoting,ABShasbecomestandardequipmentoncarsorselectequipment.StudyonABSinChinabeganintheearly80's,atpresent,someuniversitiesandcolleges,researchinstitutesandmanufacturers,areacceleratingthepaceoftechnologyandtechnologytransfer.ShanghaiAutomotivebrakesystemsABSproductsintroducedandproductionjointventureinFebruary1997andputintoproduction,othershaveindividualmanufacturerstosmallbatchproduction.China'sproductionofAudi,SantanaandpartsusingABS.Expectedinthenearfuture,usingonourownproductionofautomobileABS.

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绪论

近年来，随着汽车工业的发展，汽车速度的提高，汽车的制动性能越来越重要。

尤其是制动过程中的汽车方向稳定性和转向能力，已经成为人们关注的焦点。

目前在提高车辆制动性能的各种技术中，最有效的并且得到最广泛应用的是ABS。

ABS的主要是控制技术的发展，一方面是扩大控制范围、增加控制功能；另一方面采用最优控制理论，实施伺服控制和高精度控制。

目前，由于车轮滑移率很难测量，因此ABS控制率很少设计成直接控制滑移率，而轮速和车轮角加速度则是最常用到的控制变量。

在实用的ABS系统中普遍采用基于经验的逻辑门限控制方法，即根据车轮角加、减速度与估计的车轮滑移率来调节车轮制动力矩，达到防止车轮抱死的目的。

本文介绍了防抱死制动系统（ABS）的发展及分类，解释了系统基本组成与其工作原理，并对博世ABS系统的控制过程作了详细的阐述，在此基础上总结了检修ABS的一些注意事项，最后选取了日常维修工作中比较典型的几个故障案例进行评述，希望能为广大维修人员提供点帮助。

第一章ABS的基本组成

现代ABS尽管采用的控制方式、方法以及结构形式各不相同，但除原有的传统的常规制动装置外，一般ABS都是由传感器、电子控制器和执行器三大部分组成。

其中传感器主要是车轮转速传感器，执行器主要指制动压力调节器。

1.1车轮转速传感器

车轮转速传感器是ABS中最主要的一个传感器。

车轮转速传感器常简称为轮速传感器，其作用是对车轮的运动状态进行检测，获得车轮转速（速度）信号。

1.2电子控制器

ABS的电子控制器，常用ECU表示，简称ABS电脑。

它的主要作用是接收轮速传感器等输入信号，计算出轮速、参考车速、车轮减速度功、滑移率等，并进行判断、输出控制指令，控制制动压力调节器等进行工作。

另外，ABS电脑还有监测等功能，如有故障时会使ABS停止工作并将ABS警示灯点亮。

1.3制动压力调节器

制动压力调节器是ABS中的主要执行器。

其作用是接受ABS电脑的指令，驱动调节器中的电磁阀动作（或电机转动等），调节制动系的压力，使之增大、保持或减小，实现制动系压力的控制功能。

由于ABS是在原来传统制动系统基础上增加一套控制装置形成的，因此ABS也是建立在传统的常规制动过程的基础上进行工作的。

在制动过程中，车轮还没有趋于拖死时，其抱死时，ABS才会对趋于抱死的车轮的制动压力进行调节。

通常，ABS只有在汽车速度达到一定程度（如5km／h或8km／h）时，才会对制动过程中趋于抱死的车轮的制动压力进行调节。

当汽车速度降到一定程度时，因为车速很低，车轮制动抱死对汽车制动性能的不利影响很小，为了使汽车尽快制动停车，ABS就会自动终止防抱死制动压力调节，其车轮仍可能被制动抱死。

在制动过程中，如果常规制动系统发生故障，ABS会随之失去控制作用。

若只是ABS发生故障、常规制动系统正常时，汽车制动过程仍像常规制动过程一样照常进行，只是失去防抱死控制作用。

现代ABS一般都能对系统的工作情况进行监测，具有失效保护和自诊断功能，一旦发现影响ABS正常工作的故障时，将自动关掉ABS，恢复常规制动，并将ABS警示灯点亮，向驾驶员发出警示信号，提醒驾驶员及时进行修理。

第二章ABS的基础知识

为了对采用ABS的必要性有所了解，现介绍以下有关制动基础知识。

2.1汽车制动性能的主要评价指标

对汽车的制动性能有多方面的要求，因而有多方面的评价指标，一般常提到以下三个方面。

它们是：

2.1.1制动效能

制动效能主要指制动距离与制动减速度，通常实用中多指制动距离。

制动距离是指驾驶员开始踩制动踏板到汽车完全停车所行驶的距离。

制动距离越短，越有利于避免交通事故的发生，它是制动性能最基本的评价指标。

2.1.2制动时汽车的方向稳定性

制动时汽车的方向稳定性，一般是指制动过程中维持汽车直线行驶和按预定弯道行驶的能力。

如果汽车制动时发生侧滑、甩尾、严重时出现调头，都不可能维持原行驶方向，会使汽车失去方向稳定性；如果汽车在弯道行驶中制动时，汽车不再按原来弯道行驶，出现冲入其它车道或冲出路面，或者即使是直线行驶，也无法避开障碍物，操纵转向盘也不起作用，则为汽车失去转向控制能力（转向操纵性）。

汽车制动过程中，失去方向稳定性和失去转向控制能力，都是造成交通事故的重要原因。

2.1.3制动效能的恒定性

制动效能的恒定性，主要指抗热衰退性能。

抗热衰退性能是指汽车在繁重工作条件下制动时（如下长坡时长时间连续制动），制动器温度升高后，其制动效能的保持程度。

它是设计制动器及选材中必须认真考虑的一个重要问题。

以上三项指标中，前两项指标采用ABS装置后，其性能都会有明显的改善和提高对避免交通事故的发生能起到很好的作用，因此ABS是汽车上十分重要的主动安全装置。

2.2ABS的优点

由上述分析可知，在汽车制动过程中，车轮抱死时危害较大，而且滑移率在20％左右时，车轮与路面间的纵向附着系数最大，可获得最大地面制动力，能最大程度地缩短制动距离；同时当滑移率在20％左右时，车轮与路面间横向附着系数也较大，使汽车制动时能较好地保持方向稳定性和转向控制能力。

为了确保行车安全，获得最佳制动性能，制动时防止车轮拖死，并将车轮滑移率控制在理想滑移率附近的狭小范围内，人们才大力进行开发、研制和推行防抱死制动系统即ABS。

ABS是在原来传统

制动系统的基础上，增加了一套防止车轮制动抱死的控制系统、该装置在制动过程中，当车轮趋于抱死，即车轮滑移率进入非稳定区时，会在理想滑移率的稳定区内，通过自动、高频率地对制动系的压力进行调节（其频率高达每秒十多次），使车轮滑移率保持在理想滑移率附近的狭小范围内，以达到充分利用车轮与路面间纵向峰值附着系数和较高的横向附着系数，实现防止车轮抱死和获得最佳制动性能。

应当指出的是，采用传统的制动系统进行制动时，尽管驾驶员也知道间歇性的踩、放制动踏板防止车轮抱死，但再有经验的驾驶员也无法精确地做到判断和控制，特别是在紧急制动时，都不可能将车轮滑移率控制在理想范围之内，往往会使车轮抱死，尤其是汽车在结冰、下雨打滑的路面上制动时，很容易产生侧滑、甩尾和失去转向控制能力，此时驾驶员往往产生一种紧张情绪，缺乏安全感。

概括起来ABS的优点是：

1.制动时保持方向稳定性；

2.制动时保持转向控制能力；

3.缩短制动距离

4.减少轮胎磨损；

5.减少驾驶员紧张情绪。

第三章ABS原理

3.1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。

　　在常见的ABS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。

尽管各种ABS的结构形式和工作过程并不完全相同，但都是通过对趋于抱死车轮的制动压力进行自适应循环调节，来防止被控制车轮发生制动抱死。

ABS的功用

制动性能是汽车主要性能之一，它关系到行车安全性。

评价一辆汽车的制动性能最基本的指标是制动加速度、制动距离、制动时间及制动时方向的稳定性。

　　制动时方向的稳定性，是指汽车制动时仍能按指定的方向的轨迹行驶。

如果因为汽车的紧急制动（尤其是高速行驶时）而使车轮完全抱死，那是非常危险的。

若前轮抱死，将使汽车失去转向能力；若后轮抱死，将会出现甩尾或调头（跑偏、侧滑）尤其在路面湿滑的情况下，对行车安全造成极大的危害。

汽车的制动力取决于制动器的摩擦力，但能使汽车制动减速的制动力，还受地面附着系数的制约。

当制动器产生的制动力增大到一定值时，汽车轮胎将在地面上出现滑移。

其滑移率δ＝（Vt-Va）/Vt×100％

　　式中：

δ--滑移率；

Vt--汽车的理论速度；

Va--汽车的实际速度。

据试验证实，当车轮滑移率δ＝15％一20％时附着系数达到最大值，因此，为了取得最佳的制动效果，一定要控制其滑移率在15％～20％范围内。

ABS的功能即在车轮将要抱死时，降低制动力，而当车轮不会抱死时又增加制动力，如此反复动作，使制动效果最佳。

3.2ABS使用中注意的问题

1、在遇到紧急情况时，制动踏板一定要踩到底，才能激活ABS系统，这时制动踏板会有一些抖动，有时还会有一些声音，但也不能松开，这表明ABS系统开始起作用了。

2、更换制动器或更换液压制动系部件后，应排净制动管路中的空气，以免影响制动系统的正常工作。

3、装有ABS的汽车，每年应更换一次制动液。

否则，制动液吸湿性很强，含水后不仅会降低沸点，产生腐蚀，而且还会造成制动效能衰退。

1.前轮速度传感器2.制动压力调节器3.ABS电控单元4.ABS警告灯5.电控开关6.停车灯开关7.制动主缸8.比例分配阀9.制定轮缸10.蓄电池11.点火开关

图3-1ABS系统的组成（分置式）

图3-2ABS防抱死制动系统示意图

图3-3ABS防抱死制动系统组成结构

3.3常用的ABS系统

现在实用化的四轮ABS控制系统有博世、阿尔弗莱德·梯维斯（ATE）、本田4W—ALB、丰田的E5C和卢卡斯·柯林的SCS。

3.3.1控制通道

博世公司、梯维斯公司的ABS系统与丰田的R5C采用在各个前轮中分别独立装有传感器、执行元件，其油压系统为双通道控制方式，即前二轮独立控制方式。

后轮控制采用后轮传感器安装在各个车轮中的双通道控制方式，或在驱动系中装设单通道控制方式（这时，形成后二轮的平均车轮速度）。

执行元件的油压系统也有双通道控制与单通道控制二种方式。

后轮双通道传感器控制方式，是以易于锁止的车轮速度为基准进行控制的低选择方式（以速度较低的车轮为准）。

属于

具备双通道控制油压系的非独立控制方式，是对后二轮同时控制的一种方式。

本田4W—ALB则采用前二轮、后二轮同时控制的双通道控制方式。

前轮采用以较难锁止的车轮速度为基准进行控制的高选择方式；后轮则采用低选择方式。

卢卡斯·柯林的SCS则采用左前轮与右后轮同时控制，右前轮与左后轮同时控制的双通道控制方式。

3.3.2执行元件控制方式

博世、梯维斯的ABS系统、丰田—ND的E_q3与本田4W—ALB都具有专用的电动泵；卢卡斯·柯林的2国产轿车ABS系统检修手册SCS则具有由驱动轴驱动的专用泵，以该泵为驱动泵，使执行元件进行工作，驱动油是动力转向油。

本田4W—ALB、卢卡斯·柯林SCS、丰田—爱信ESC等采用使车轮轮缸一侧的油压管路的容积增加或减压的间接控制方式，而博世、梯维斯的ABS系统和丰田—ND的ESC则采用使车轮轮缸油压直接循环进行减压的直接撑制方式

3.3.3ABS系统的发展趋势

1．传感器等附加装置

现在许多ABS系统只备有车轮转速传感器（也称轮速传感器），只用这种信号进行控制，这很难确保不同车辆的ABS性能。

为了补偿控制功能的下降，在车辆上增加了检测前后轮或横向减速度的G传感器（减速度传感器），改善了发动机怠速升高功能。

如果能确保可靠性，这是一项极其有效的措施，不仅能补偿控制功能的不足，而且可以提高整个装置的功能。

2．复合化

梯维斯（ATE）防抱死制动系统的动力源是电动泵，内装执行元件。

该动力源被应用在油压增压器中，形成动力源、油压增压器、制动主缸、电磁阀为一体的

集中系统。

几乎相同的装置被应用在卡迪拉克·阿兰特轿车上，这就是博世公司的ABSⅢ型ABS系统，奔驰汽车公司则采用在加速一侧利用ABS系统的电磁阀和节流阀来控制车轮滑移率的防侧滑系统并装用在批量生产的车型中。

3．低成本化

ABS系统已从高级轿车逐渐向中低档轿车普及。

今后，为了向普及型轿车和商用车普及，要求ABS系统小型化、低成本，特别要减少执行元件的数量和传感器的通道数，并简化结构。

4．将来动向

可以预计，今后最新的控制技术是提高传感器技术的性能，增加新功能普及型ABS则尽量向确保必要功能、简化结构以降低成本的方向发展。

今后的汽车通过信息收集处理，在安全性、经济性诸方面，可向驾驶者提供尽量多的信息和最佳的适应方法，在这方面，ABS系统担负着重要的使命。

3.3.4ABS系统的分类

在ABS中，对能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。

ABS装置的控制通道分为四通道式、三通道式、二通道式和一通道式。

（1）四通道式四通道ABS有四个轮速传感器，在通往四个车轮制动分泵的管路中，各设一个制动压力调节器装置，进行独立控制，构成四通道控制形式。

广州本田即是使用四通道ABS装置。

 性能特点：

由于四通道