ABS在汽车上的应用.docx
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ABS在汽车上的应用
ABS在汽车上的应用
D
Abstract
Ananti-lockbrakesystemisacomputer-controlledbrakesystemthatpreventwheellockupduringbrakingappliedinvehicle.Whenwheellocks,itstopsrotatingandthetireskidsorslidesovertheroadsurface,thus,thevehiclerequiresagreaterdistancetostopsthanifthetirewerenotskidding.Inadditiontoagreaterdistance,thedriverlosesdirectionalcontrolofvehiclewhenitskids.Itisdangerous.Therefore,toshopvehicleintheshortestpossibledistanceandinasstraightalineaspossible,thewheelsmustbepreventedfromlocking.ABSsystemcanmaintaincontrolofthevehicle.Itworksbylimitingthepressuretoanywheel.thisallowsmaximumstoppingforcetobeappliedwithoutbrakelockup.Inoperation,thewheelspeedsensorsateachwheelsendelectronicpulsesignalsthevalvetothecontrolunit.Ifwheellockupisdetectedduringbrakeapplication,thecomputersignalsthevalveunittolimitthehydraulicpressuretothewheelcylinder.Itisapositivesafetysystemthatbenefitsyouintwoways,youwillstopfasterandyouwillbeabletosteervehicleyourself.
Keywords:
ABScontrolapplication
一、ABS技术的发展及应用现状
基于制动防抱理论的制动系统首先是应用于火车和飞机上。
1936年，德国博世公司（bosch）申请一项电液控制的abs装置专利，促进了abs技术在汽车上的应用。
汽车上开始使用abs始于1950年代中期福特汽车公司，1954年福特汽车公司在林肯车上装用法国航空公司的abs装置，这种abs装置控制部分采用机械式，结构复杂，功能相对单一，只有在特定车辆和工况下防抱死才有效，因此制动效果并不理想。
机械结构复杂使abs装置的可靠性差、控制精度低、价格偏高。
abs技术在汽车上的推广应用举步艰难。
直到70年代后期，由于电子技术迅猛发展，为abs技术在汽车上应用提供了可靠的技术支持。
abs控制部分采用了电子控制，其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高，制动效果也明显改善，同时其体积逐步变小，质量逐步减轻，控制与诊断功能不断增强，价格也逐渐降低。
这段时期许多家公司都相继研制了形式多样的abs装置。
进入90年代后，abs技术不断发展成熟，控制精度、控制功能不断完善。
现在发达国家已广泛采用abs技术，abs装置已成为汽车的必要装备。
北美和西欧的各类客车和轻型货车abs的装备率已达90％以上，轿车abs的装备率在60％左右，运送危险品的货车abs的装备率为100％。
abs装置制造商主要有：
德国博世公司（bosch），欧、美、日、韩国车采用最多；美国德科公司（delco），美国通用及韩国大宇汽车采用；美国本迪克斯公司（bendix），美国克莱斯勒汽车采用；还有德国戴维斯公司（teves）、德国瓦布科（wabco）、美国凯尔西海斯公（kelseyhayes）等，这些公司的abs产品都在广泛地应用，而且还在不断发展、更新和换代。
近年来，abs技术在我国也正在推广和应用，1999年我国制定的国家强制性标准gb12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》中已把装用abs作为强制性法规。
此后一汽大众、二汽富康、上海大众、重庆长安、上海通用等均开始采用abs技术，但这些abs装置我国均没有自主的知识产权。
国内研究abs主要有东风汽车公司、交通部重庆公路研究所、济南捷特汽车电子研究所、清华大学、西安交通大学、吉林大学、华南理工大学、合肥工业大学等单位，虽然起步较晚，也取得了一些成果。
在气压abs方面，国内企业包括东风电子科技股份有限公司、重庆聚能、广东科密等都已形成了一定的生产规模。
液压abs由于技术难度大，国外技术封锁严密，国内企业暂时不能独立生产，但在液压abs方面也在做自主研发，力图突破国外跨国公司的技术壁垒，已经取得了一些新的进展和突破。
如清华大学和浙江亚太等承担的汽车液压防抱死制动系统（abs）“九五”国家科技攻关课题，在abs控制理论与方法、电子控制单元、液压控制单元、开发装置和匹配方法等关键技术方面均取得了重大成果。
采用的耗散功率理论，避免了传统的逻辑门限值研究方法的局限性，取得了理论上的突破，研发abs成功且进入产业化、批量生产阶段。
其试样在南京iveco轻型客车上匹配使用全面达到了国家标准gb12676-1999和欧洲法规eecr13的要求。
这对振兴我国汽车工业与汽车零部件业具有划时代意义，标志着我国汽车液压abs国产化已迈出坚实的一步。
同时合肥工业大学也研制出国内具有自主知识产权的液压制动电子防抱系统，率先在hf6700轻型汽车上匹配使用获得成功。
国内液压abs技术含量与国外虽有一定的差距，但在政府的大力支持和国内丰富的人力资源配合下，相信国内可以在较短的时间内在abs技术某些领域赶超国际水平。
二、ABS优点
1．加强对车辆的控制。
装备有ABS的汽车，驾驶员在紧急制动过程中仍能保持着很大程度的操控性，可以及时调整方向，对前面的障碍或险情做出及时、必要的躲避。
而未配备ABS的车辆紧急制动时容易产生侧滑、甩尾等意外情况，使驾驶员失去对车辆的控制，增加危险性。
2．减少浮滑现象。
没有配备ABS的车辆在潮湿、光滑的道路上紧急制动，车轮抱死后会出现车辆在路面上保持惯性继续向前滑动的情况。
而ABS由于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的机会。
3．有效缩短制动距离。
在紧急制动状态下，ABS能使车轮处于既滚动又拖动的状况，拖动的比例占20％左右，这时轮胎与地面的摩擦力最大，即所谓的最佳制动点或区域。
普通的制动系统无法做到这一点。
4．减轻了轮胎的磨损。
使用ABS消除了在紧急制动过程中抱死的车轮使轮胎遭受不能修复的损伤，即在轮胎表面形成平斑的可能性。
大家留心就会发现，在道路上留下长长刹车痕迹的是未装备ABS的车辆，而装备了ABS的车辆，只会留下轻微的刹车痕迹，并且是一小段一小段的，明显减少了轮胎和地面的磨损程度。
三、ABS系统各组成部件的功能
1.传感器
（1）车速传感器
检测车速，给ECU提供车速信号，用于滑移率控制方式
（2）轮速传感器
检测车轮速度，给ECU提供轮速信号，各种控制方式均采用
（3）减速度传感器
检测制动时汽车的减速度，识别是否是冰雪等易滑路面，只用于四轮驱动控制系统
2.电子控制器
ABS的电子控制器（ElectronicControlUnit），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、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。
ECU由以下几个基本电路组成：
1）轮速传感器的输入放大电路
安装在各车轮上的轮速传感器根据轮速输出交流信号，输入放大电路将交流信号放大成矩形波并整形后送往运算电路。
不同的ABS系统中轮速传感器的数量是不一样的。
每个车轮都装轮速传感器时，需要四个传感器，输入放大电路也就要求有四个。
当只在左右前轮和后轴差速器安装轮速传感器时，只需要三个传感器，输入放大电路也就成了三个。
但是，要把后轮的一个信号当作左、右后轮的两个信号送往运算电路。
2）运算电路
运算电路主要进行车轮线速度、初始速度、滑移率、加减速度的运算，以及电磁阀的开启控制运算和监控运算。
初始速度、滑移率及加减速度运算电路把瞬间轮速加以积分，计算出初始速度，再把初始速度和瞬时线速度进行比较运算，则得出滑移率及加减速度。
电磁阀开启控制运算电路根据滑移率和加减速度控制信号，对电磁阀控制电路输出减压、保压或增压的信号。
ECU内部通常设有二套运算电路，同时进行运算和传输数据，利用各自的运算结果相互比较、互相监视，能够确保可靠性，及早发现异常情况。
3）电磁阀控制电路
接受来自运算电路的减压、保压或增压信号，控制通往电磁阀的电流。
4）稳压电源、电源监控电路、故障反馈电路和继电器驱动电路
在蓄电池供给ECU内部所有5V稳压电压的同时，上述电路监控着12V和5V电压是否在规定范围内，并对轮速传感器输入放大器、运算电路和电磁阀控制电路的故障信号进行监视，控制着电磁阀电动机和电磁阀。
出现故障信号时，关闭电磁阀，停止ABS工作，返回常规制动状态，同时仪表板上的ABS警报灯点亮，让驾驶员知道有故障情况发生。
ABS系统电脑不仅能监视自己内部的工作过程，而且还能监视ABS系统中其他部件的工作情况。
它可按程序向液压调节器的电路系统及电磁阀输送脉冲检查信号，在没有任何机械动作的情况下完成功能是否正常的检查。
在ABS系统工作的过程中，电脑还能监视、判断轮速传感器送来的轮速信号是否正常。
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。
4.ABS故障指示灯
当ABS系统出现故障时ABS控制电脑会使ABS故障指示灯点亮。
ABS故障指示灯会在以下情况下点亮:
①泵油电动机作用的时间超过一定的时间。
②车辆已经行走超过30S，而忘记放开驻车制动。
③未收到四轮中任何一轮的传感器信号。
④电磁阀作用超过一定的时间或是检测到电磁阀断路。
⑤发动机已经开始动作，或是车辆已经开动，未接收到电磁阀输出信号。
⑥当点火开关打开在I段时，ABS故障指示灯会点亮，如果没有异常现象，发动机起动后ABS故障指示灯就会熄灭。
ABS系统有两个故障指示灯，一个是红色制动故障指示灯，另一个是琥珀色或黄色ABS故障指示灯，两个故障指示灯正常闪亮的情况为：
当点火开关接通时，红色指示灯与琥珀色指示灯几乎同时点亮，红色指示灯亮的时间较短，琥珀色指示灯亮的时间较长一些（约3S）；发动机起动后，储能器要建立系统压力，两灯会再次点亮，时间可达十几秒钟；驻车制动时，红色指示灯也应亮。
如果在上述情况下灯不亮，说明故障指示灯本身或线路有故障。
四、ABS的类型
按照控制通道可分以下方式：
（1）四通道ABS
采用此方案，四个车轮各配有一个车速传感器和一个独立的电磁阀。
在这种配置下，控制器分别对各个车轮进行监视，以确保各个车轮均获得最大制动力。
（2）三通道ABS
配备有四轮ABS的轻型卡车通常采用此方案。
采用此方案，每个前轮各配有一个车速传感器和一个电磁阀，两个后轮共用一个传感器和一个电磁阀。
后轮的车速传感器位于后轴中。
这种ABS系统可以单独控制每个前轮，因此每个前轮都可获得最大制动力。
因为对两个后轮一起监测，因此，只有当两个后轮同时临近抱死时，后轮ABS装置才会启动。
使用这种系统，在停车过程中可能会出现一个后轮抱死，从而降低制动效果的情况。
（3）两通道ABS
两个前轮和两个后轮分别独立控制。
（4）单通道ABS
配备了后轮ABS装置的轻型卡车通常采用这种系统。
它由一个同时控制两个后轮的电磁阀和一个安装在后轴中的车速传感器组成。
此系统的工作原理与三通道ABS系统后部的工作原理相同。
它同时监测两个后轮，只有当两个后轮同时临近抱死时，ABS才会启动。
使用这种系统，在停车过程中也可能会发生一个后轮抱死而降低制动效果的情况。
这类系统很容易识别。
因为这种系统中通常有一个制动管路通过一个T字形装置连接到两个后轮。
通过后轴箱上差速器附近的电气连接，即可顺藤摸瓜地找到车速传感器。
五、ABS的工作原理及调节过程
1.工作原理
汽车制动时由于车轮速度与汽车速度之间存在着差异，因而会导致车轮与路面之间产生滑移，当车轮以纯滚动方式与路面接触时，其滑移率为零；当车轮抱死时其滑移率为100％。
当滑移率在8％～35％之间时，能传递最大的制动力。
制动防抱死的基本原理就是依据上述的研究成果，通过控制调节制动力，使制动过程中车轮滑移率控制在合适的范围内，以取得最佳的制动效果。
ABS系统硬件构成主要由传感器（包括轮速传感器、减速度传感器和车速传感器）、电子控制装置、制动压力调节器三大部分组成，形成一个以滑移率为目标的自动控制系统。
传感器测量车轮转速并将这一数据传送至电子控制装置上，控制装置是一个微处理器，它根据车轮转速传感器信号来计算车速。
在制动过程中，车轮转速可与控制装置中预先编制的理想减速度的特性曲线相比较。
如果控制装置判断出车轮减速度太快和车轮即将抱死时，它就发出信号给液压调节器，液压调节器可根据来自控制装置的信号对制动器的卡钳或轮泵的油压进行控制（作用、保持、释放、重新作用）。
这一动作，每秒钟能出现10次以上。
2.调节过程
（1）建压阶段
制动时，通过助力器和总泵建立制动压力。
此时常开阀打开，常闭阀关闭，制动压力进入车轮制动器，车轮转速迅速降低，直到ABS电子控制单元通过转速传感器得到识别出车轮有抱死的倾向为止，如图2和图3所示。
（2）保压阶段
ABS电子控制单元通过转速传感器得到信号，识别出车轮有抱死的倾向时，ABS电子控制单元即关闭常开阀，此时常闭阀仍然关闭，如图4和图5所示。
（3）降压阶段
如果在保压阶段，车轮仍有抱死倾向，则ABS系统进入降压阶段。
此时，电子控制单元命令常闭阀打开，常开阀关闭，液压泵开始工作，制动液从轮缸经低压蓄能器被送回到制动总泵，制动压力降低，制动踏板出现抖动，车轮抱死程度降低，车轮转速开始增加，如图6和图7所示。
（4）升压阶段
为了达到最佳制动效果，当车轮达到一定转速后，ABS电子控制单元再次命令常开阀打开，常闭阀关闭。
随着制动压力增加，车轮再次被制动和减速，如图8和图9所示。
3.在制动过程中ABS三位三通电磁阀的工作状态
（1）增压状态：
（2）保压状态：
（3）降压状态：
六、ABS的故障诊断方法及实例
（1）诊断的一般步骤:
当防抱控制系统警示灯持续点亮时，或感觉防抱控制系统工作不正常时，应及时对系统进行故障诊断和排除。
在故障诊断和排除。
在故障诊断和排除时应该按照一定的步骤进行，才能取得良好的效果。
故障诊断与排除的一般步骤如下：
1.确认故障情况和故障症状；
2.对系统进行直观检查，检查是否有的制动液泻漏`导线破损、插头松脱、制动液液位过低等现象；
3.读解故障代码，既可以用解码器直接读解，也可以通过警示灯读取故障代码后，再根据维修手册查找故障代码所代表的故障情况；
4.根据读解的故障情况，利用必要的工具和仪器对故障部位进行深入检查，确诊故障部位和故障原因；
5.故障排除；
6.清除故障代码；
7.检查警示灯是否仍然持续点亮，如果警示灯仍然持续点亮，可能是系统中仍有故障存在，也有可能是故障己经排除，而故障代码未被清除；警示灯不再电亮后，进行路试，确认系统是否恢复工作。
在故障诊断和维修过程中，应当注意，不仅不同型号的汽车所装备的防抱系统可能不同，而且即使是同一型号的汽车，由于生产年份不同其装备的防抱控制系统也可能不同。
防抱控制系统的故障大多是由于系统内的接线插头松脱或接触不良、导线断路或短路、电磁阀线圈断路或短路、电动泵电路断路或短路、车轮转速传感器电磁线断路或短路、续电器内部断路或短路，以及制动开关、液位开关和压力开关等不能正常工作引起的。
另外，蓄电池电压过低、车轮转速传感器与齿圈之间的间隙过大或受到泥污沾染、储液室液位过低等也会影响系统的正常工作。
（2）实例及诊断
实例一：
故障现象：
奔驰ML5OO汽车ABS故障灯报警，维修工诊断为ABS电控液压单元故障，更换后故障依旧。
故障的解决：
该车来维修时是ABS报警，维修工用STAR诊断后显示C1024的故障码，该故障码的内容是ABS液压泵M47信号对正极开路，由于奔驰车的ABS电控液压单元故障较多，所以维修工没有多想，就更换了ABS电控液压单元，但是ABS故障灯依然报警，而且还有C1024的故障码。
奔驰ABS系统有两个30A的保险，在中央继电器盒上方横置，其中一个单独给ABS液压泵M47供电，这个故障是不是保险断了呢？
检查中央继电器盒上方30A的保险，有一个没插好，将一个保险插上后，再用STAR清除故障记忆，ABS故障灯熄灭了，故障排除。
故障总结：
排除故障时要由浅入深。
实例二：
故障现象：
一辆奔驰C200轿车，行驶70000多千米。
该车ABS故障灯亮起，车主到我服务站来维修车辆。
故障诊断：
首先用STAR读取故障码，显示C1037，为右后轮速传感器故障。
一般这种故障由以下情况所导致：
●当车速超过10km／h时，没有转速信号传递给ABS控制单元
●当车速大于40km／h时．转速信号超过标准值
●传感器存在可识别的断路或对正极、搭铁线短路故障。
所以应该重点对以下项目检测：
●轮速传感器与ABS控制单元的线路连接情况
●轮速传感器和齿圈的安装有间隙，安装位置以及灰尘或杂质污染的情况
●传感器本身的故障。
在该车故障排除过程中，首先没有急于检查转速数据。
发动机怠速运转，选择阅读数据。
后将车辆用举升机升起，再观察显示数据。
车轮在静止的时候，各显示区均显示0km／h，用手转动右后轮，第二显示区显示8km／h。
又转动别的车轮，观察相对应的显示区,发现基本一致。
放下车辆，用STAR清除故障码，ABS灯熄灭，路试一切正常。
用STAR读取数据，进入显示组第二显示区右后轮速度，无论在加速、减速、制动时，其数据与其他3个轮基本一致。
ABS灯没有亮起，制动时也能感觉到ABS系统作动，故障没有出现。
就在我们准备回厂时，故障灯再次亮起，调出故障码为右后轮偶发性故障。
根据该车诊断的状况，只有一种可能，那就是右后轮轮速传感器与ABS控制单元之间产生瞬间短路或断路。
根据电路图检查发现，ABS控制单元在24针插头中的第8针有轻微的腐蚀。
清理修复，清除故障码，试车，一切正常。
故障总结：
询问车主得知，清洗车辆后，用高压水枪清洗发动机舱，原因可想而知，是水溅入ABS控制单元，导致瞬间有断路的情况发生。
这再次提醒我们，在诊断此类故障时，先咨询一下车主最近车的状况，免得走弯路。
七、ABS在使用中的注意事项
1.在点火开关处于点火位置时，不要拆装系统中的电器元件和线束插头，以免损坏电子控制装置。
要拆装系统中的电器元件和线束插头，应先将点火开关断开。
2.不可向电子控制装置供给过高的电压，否则容易损坏电子控制装置，所以切不可用充电机起动发动机，也不要在蓄电池与汽车电系连接的情况下，对蓄电池进行充电。
3.子控制装置受到碰撞敲击也极容易引起损环，因此，要注意使电子控制装置免受碰撞和敲击。
4.高温环境也容易损坏电子控制装置，所以在对汽车进行烤漆作业时，应将电子控制装置从车上拆下。
另外在对系统中的元件或线路并行焊接时，也应将线束插头从电子控制装置上拆下。
5.不要让油污沾染电子控制装置，特别是电子控制装置的端子更要注意；否则，会使线束插头的端子接触不良。
6.在蓄电池电压低时，系统将不能进入工作状态，因此，要注意对蓄电池的电压进行检查，特别是当汽车长时间停驶后初次启动时更要注意。
7.不要使车轮转速传感器和传感器齿圈沾染油污或其它脏物；否则，车轮转速传感器产生的车轮转速信号就可能不够准确。
影响系统控制精度，甚至使系统无法正常工作。
另外，不要敲击转速传感器；否则，很容易导致传感器发生消磁现象，从而影响系统的正常工作。
8.由于在很多具有防抱制动功能的制动系统中都有供给防抱制动压力调节所蓄能量的蓄能器。
所以，在对这类制动系统的液压系统进行维修作业时，应首先使蓄能器中的高压制动液完全释放。
以免高压制动液喷出伤人。
在释放蓄能器中的高压制动液时，先将点火开关断开，然后反复地踩下和放松制动踏板，直到制动踏板变得很硬时为止。
另外，在制动液压系统完全装好以前，不能接通点火开关，以免电动泵通电运转。
9.具有防抱控制功能的制动系统应用专用的管路因为制动系统往往具有很高的压力，如果使用非专用的管路，极易造成损坏。
10.大多数防抱控制系统中的车轮转速传感器，电子控制装置和制动压力调节装置都是不可修复的，如果发生损坏，应该进行整体更换。
11.在对制动液压系统进行过维修以后，或者在使用过程中发觉制动踏板变软时，应按照要求的方法和顺序对制动系统进行空气排除。
12.应尽量选用汽车生产厂推荐的轮胎，如要使用其它型号的轮胎，应该选用与原车所用轮胎的外径，附着性能和转动惯量相近的轮胎，但不能混用不同规格的轮胎，因为这详会影响防抱控制系统控制效果。
13．不要采用“点刹”制动。
未装有ABS的车辆在湿滑路面及车速较高情况下实施制动时，需要采用“点刹”的办法达到安全制动的目的。
而装上ABS后，由于ABS能自动调整制动力，因此在实施紧急制动时，可一脚将踏板踩到底而不松开，不要担心车轮抱死打滑，否则将大大延长制动距离。
14．不要被ABS的抖动吓住。
ABS在起作用时，会听到它发出的噪音，该噪音是由液压控制系统中的电磁阀和液压泵工作时产生的，不要以为制动系统出了毛病而惊慌失措，更不可将脚从制动踏板上移开，这时仍然要将制动踏板踩死而不去管它。
15．不可忽视ABS指示灯的检查。
正常情况下，按通点火开关后，此灯应亮；大约3秒后自动熄灭。
这一过程，实质上是电子控制装置在按自检程序对车轮传感器、液压调节器的控制阀进行通电检查，若此灯一直不亮，说明ABS有故障。
ABS指示灯不熄灭时不必恐慌。
当行车中ABS出现故障时，防抱死制动系统自动将原制动系统的油路接通，汽车上的原制动系统仍然工作，只是没有了ABS，注意检修就可以了。
16．应定期对储液室中的制动液液位进行检查，并及时补充制动液。
且制动液不要混用。
参考文献
1.《轿车ABS/ASR系统检修培训教程》张西振惠有利主编机械工业出版社2002
2.《汽车电子技术》迟瑞娟李世雄主编国防工业出版社2008
3.《汽车专业英语》李晗张义主编中国人民大学出版社2009
4.《奥迪.奔驰.宝马车系维修经验集锦》谭本忠主编机械工业出版社2007
Englishmaterial
Themostefficientbrakingpressuretakesplacejustbeforeeachwheellocksup.Whenyouslamonthebrakesinapanic
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