汽车典型ABS的结构原理与故障分析副本 1.docx
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汽车典型ABS的结构原理与故障分析副本1
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汽车典型ABS的研究
RepresentativeABSofautomobileresearch
（申请学位）
专业：
汽车制造预装调技术
学生：
李鹏
指导教师：
副教授
长春汽车工业高等专科学校
二○一○年月
独创性声明
本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得长春汽车工业高等专科学校或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
论文作者签名：
李鹏签字日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本论文作者完全了解长春汽车工业高等专科学校有关保留、使用论文的规定。
特授权长春汽车工业高等专科学校可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
（保密的论文在解密后适用本授权说明）
论文作者签名：
李鹏导师签名：
签字日期：
年月日签字日期：
年月日
中文摘要
摘要：
在当代，安装ABS的车辆已经相当普遍，经济型车也安装有ABS并且随着对汽车安全性能的要求越来越高，一些更为先进的、保护范围更加广泛的安全装置相继问世了。
随着汽车技术的不断改进，ABS已逐渐成为汽车的标准配件，虽然ABS能大大提高汽车的制动性能，但是不同类型的ABS在制动中发挥的作用却不尽相同，驾驶员如果缺乏对各类ABS性能特点的了解，则可能在车辆紧急制动时得不到预想的制动效果，甚至会发生意外情况。
了解ABS这些技术对汽车制动系统的维修和故障诊断工作都是十分重要的。
本文主要介绍汽车ABS技术发展，ABS基本结构和工作原理，ABS系统的检修，并对典型ABS系统的车辆也作了简要介绍。
关键词：
ABS结构组成；ABS工作原理；故障检测
ABSTRACT
Installabsinthevehiclehasbeenfairlygeneral,therearealsoinstallabscarastothesafetyrequirementsarehigher,somemoresophisticated,moreextensivescopeofprotectionofsafetyequipmentweremade.asatechnologicalupgrading,absisbecomingastandardofthecar,althoughabscanvastlyimprovethebrakeperformances,butdifferenttypesofabsintheroleofthebrake,butnotidenticalIfthelackofabsfortheperformanceofunderstanding,mayintheemergencybrakeisnotanticipatedtheresultsareeven'llbeanaccident.thatabsthesetechnologiesisthebrakesystemmaintenanceandfailurediagnosisworkisveryimportant.thispapermainlyintroducestheabstechnologicaldevelopment,absbasicstructureandworkingmechanism,abssystem.thetypicalabssystemofcarsmadeabriefintroduction.
Keywords：
absconstructionworksofabs；；failuretodetect
目录
第一章：
绪论
1.1：
选题背景及研究意义
第二章：
汽车ABS技术发展
2.1：
:
ABS的作用
2.2：
ABS技术的发展及应用现状
2.3：
ABS的发展趋势
2.4：
结论
第三章：
ABS的结构组成和工作原理
3.1：
ABS的结构组成
3.2：
ABS的工作原理
3.3：
ABS的分类
第四章：
汽车ABS常见故障及分析
4.1：
.ABS故障诊断仪器和工具
4,2：
.故障诊断与排除的一般步骤
4.3：
常见故障及分析
第五章：
典型ABS系统的车辆的介绍
5.1奔驰YBL6120H型客车ABS基本结构与工作原理
5.2一汽捷达轿车ABS结构原理
参考文献
致谢
绪论1.1选题背景及研究意义ABS”（Anti-lockedBrakingSystem）中文译为“防抱死刹车系统”.它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。
ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。
现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。
普通制动系统在湿滑路面上制动，或在紧急制动的时候，车轮容易因制动力超过轮胎与地面的摩擦力而安全抱死。
近年来由于汽车消费者对安全的日益重视，大部分的车都已将ABS列为标准配备。
如果没有ABS，紧急制动通常会造成轮胎抱死，这时，滚动摩擦变成滑动摩擦，制动力大大下降。
而且如果前轮抱死，车辆就失去了转向能力；如果后轮先抱死，车辆容易产生侧滑，使车行方向变得无法控制。
所以，ABS系统通过电子机械的控制，以非常快的速度精密的控制制动液压力的收放，来达到防止车轮抱死，确保轮胎的最大制动力以及制动过程中的转向能力，使车辆在紧急制动时也具有躲避障碍的能力。
随着世界汽车工业的迅猛发展，安全性日益成为人们选购汽车的重要依据。
目前广泛采用的防抱制动系统（ABS）使人们对安全性要求得以充分的满足。
汽车制动防抱系统，简称为ABS，是提高汽车被动安全性的一个重要装置。
有人说制动防抱系统是汽车安全措施中继安全带之后的又一重大进展。
汽车制动系统是汽车上关系到乘客安全性最重要的二个系统之一。
随着世界汽车工业的迅猛发展，汽车的安全性越来越为人们重视。
汽车制动防抱系统，是提高汽车制动安全性的又一重大进步。
ABS防抱制动系统由汽车微电脑控制，当车辆制动时，它能使车轮保持转动，从而帮助驾驶员控制车辆达到安全的停车。
这种防抱制动系统是用速度传感器检测车轮速度，然后把车轮速度信号传送到微电脑里，微电脑根据输入车轮速度，通过重复地减少或增加在轮子上的制动压力来控制车轮的打滑率，保持车轮转动。
在制动过程中保持车轮转动，不但可保证控制行驶方向的能力，而且，在大部分路面情况下，与抱死〔锁死〕车轮相比，能提供更高的制动力量。
：
第二章汽车ABS技术发展
2.1:
ABS的作用
ABS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，一是汽车取得最佳的制动效能。
因此，ABS具有以下优点：
1：
缩短制动距离。
ABS能保证汽车在雨后，冰雪及泥泞路面上获得较高的制动效能，防止汽车侧滑甩尾（松散的沙土和积雪很深的路面除外）2保持汽车制动方向稳定性3保持汽车制动时转向稳定性4减少汽车制动时露台的磨损。
ABS能防止在制动时过程中产生的拖痕，提高轮胎的使用寿命;5极少驾驶员的疲劳（特别是汽车制动时的紧张情绪）6监狱防抱死系统（ABS）具有以上的优越性，所以该系统的装车率逐年上升。
2.2：
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。
2.3：
ABS的发展趋势
：
ABS技术虽然在20世纪90年代初期就已成熟，但随着电子技术和汽车技术的快速发展，ABS技术也得到了不断完善。
今后，ABS技术将沿以下几个方面继续发展。
采用现代控制理论和方法完善ABS技术性能。
目前得到广泛应用的是采用门限值控制方法的ABS，有一定局限性。
研究适应ABS这种变工况、非线性系统的控制方法，完善ABS技术性能将是今后ABS研究的热点。
近几年出现的增益调度PID控制、变结构控制和模糊控制等方法，是以滑移率为目标的连续控制，使制动过程中保持最佳、稳定的滑移率，理论上是理想的防抱死制动控制系统。
提高ABS的可靠性、自适应性。
ABS是加装在汽车上的辅助安全装置，它要求高可靠性，否则会导致人身伤亡及车辆损坏。
为了提高ABS的可靠性，ABS电控部分应向集成化方向发展，制作专用的ABS芯片；机械部分则通过优化结构设计、采用新材料、提高制造工艺等。
ABS软件部分则采用补偿方法（针对测量、计算误差）和自适应控制算法来提高ABS的可靠性和自适应性。
提高系统的集成度，减小体积，减轻质量。
现代汽车的安装空间都非常紧凑，而ABS又是提高汽车安全性能的附加装置，预留的空间非常有限，因此，要求ABS控制器体积尽量小。
此外新增加的装置必然增加整车质量，对整车经济性、动力性不利，要求ABS质量轻。
因此ABS装置必须高度集成化，这样既可减小体积，又可减轻质量，同时还可以降低成本。
增强ABS控制器的功能，扩大使用范围。
随着现代电子技术的飞速发展，ABS技术也在不断地成熟和发展，很多ABS控制器已经选用功能强、速度快、集成度高的16位或32位微处理器，甚至做成专用芯片，为ABS进一步完善和扩展构建了一个良好的平台。
目前对汽车进行安全控制的装置不断地被加入这个平台，由最初的防滑控制系统（ASR），到现在的电子制动力分配装置（EBD）、电子助力制动装置（EBA），电子行驶稳定性控制系统（ESP）、车辆动力学控制系统（VDC）、电子控制制动系统（EBS）、车速记录仪（VSR）等。
ABS技术已进入全新的发展时期，ABS作为制动控制系统的一个子系统，其控制功能和使用范围正在不断扩大。
提高总线技术在ABS系统上的应用。
随着电控单元在汽车中的应用越来越多，车载电子设备问的数据通信变得越来越重要，以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。
大量数据的快速交换、高可靠性及廉价性是对汽车电子网络系统的要求。
在该网络系统中，各处理机独立运行，控制改善汽车某一方面的性能，同时在其他处理机需要时提供数据服务。
汽车内部网络的构成主要依靠总线传输技术。
汽车总线传输是通过某种通讯协议将汽车中各种电控单元（发动机、ABS、自动变速器等）、智能传感器、智能仪表等联接起来，从而构成的汽车内部网络。
其优点有：
减少了线束的数量和线束的容积，提高了电子系统的可靠性和可维护性采用通用传感器，达到数据共享的目的；改善了系统的灵活性，即通过系统的软件可以实现系统功能的变化。
2.4结论
随着汽车技术的不断发展和人们对安全需求的不断增长，ABS逐渐成为汽车上的标准配置。
提高和改善ABS的性能一直是科研工作者追求的目标。
随着新理论、新材料、新技术等的不断应用，结构更简化、性能更强、成本更低的ABS产品将不断推出，汽车安全性也将因此得到进一步的改善和提高
第三章：
汽车ABS的结构组成和工作原理
3.1.ABS的基本结构
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。
组成元件和功能
传感器
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
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
减速传感器
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
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
ECU
接受车速、轮速、减速等传感器的信号，计算出车速、轮速、滑移率和车轮的减速度、加速度，并将这些信号加以分析、判别、放大，由输出级输出控制指令，控制各种执行器工作
3.2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。
ABS的两种控制方式
1、双参数控制
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％一20％作比较，再通过电磁阀增减制动器的制动力。
这种曳速传感器常用多普勒测速雷达。
当汽车行驶时，多普勒雷达天线以一定频率不断向地面发射电磁波，同时又接收反射回来的电磁波，测量汽车雷达发射与接收的差值，便可以准确计算出汽车车速。
而轮速传感器装在变速器外壳，由变速器输出轴驱动，它是一个脉冲电机，所产生的频率与轮速成正比。
执行机构由电磁阀及继电器等组成。
电磁阀调整制动力，以便保持理想的滑移率。
这种ABS可保证滑移率的理想控制，防抱制动性能好，但由于增加了一个测速雷达，因此结构较复杂，成本也较高。
2、单参数控制
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。
为了准确无误地测量轮速，传感头与车轮齿圈间应留有1mm间隙。
为避免水、泥、灰尘对传感器的影响，安装前应将传感器加注黄油。
电磁阀用于车轮制动器的压力调节。
对于四通道制动系统，一个车轮圈有一个电磁阀；三通道制动系统，每个前轮拥有一个，两个后轮共用一个。
电磁阀有三个液压孔，分别与制动主缸与车轮制动分缸相连，并能实现压力升高、压力保持、压力降低的调压功能。
工作原理如下。
1）升压在电磁阀不工作时，制动主缸接口和各制动分缸接口直通。
由于主弹簧强度大，使进油阀开启，制动器压力增加。
2）压力保持当车轮的制动分缸中的压力增长到一定值时，进油阀切断关闭。
支架就保持在中间状态，三个孔间相互密封，保持制动压力。
3）降压当电磁阀工作时，支架克服两个弹簧的弹力，打开卸荷肉使制动分缸压力降低。
压力一旦降低，电磁阀就转换到压力保持状态，或升压的准备状态。
控制装置ECU的主要任务是把各车轮的传感器传回来的信号进行计算、分析、放大和判别，再由输出级将指令信号输出到电磁阀，去执行制动压力调节任务。
电子控制装置，由四大部分组成，输入级A、控制器B、输出级C，稳压与保护装置D。
电子控制器以4一101tz的频率驱动电磁阀，这是驾驶员无法做到的。
这种单参数控制方式的ABS，由于结构简单、成本低，故目前使用较广。
在美国克莱斯勒型高级轿车中大多配备了这种单参数控制方式的ABS。
它在轿车的四个轮上都装有轮速传感器。
在车轮轴上安装有45齿或100齿的齿圈，轮速传感器的传感头装在齿圈的顶上。
当车轮转动时，使传感器不断产生电压信号，并输入电脑，与RoM中理想速度比较，算出车轮的增速或减速，向电磁阀发出升压或卸压的指令，以控制制动分缸制动力。
3.3汽车ABS的分类
.按结构分类
1机械式ABS
机械式ABS的特点是结构紧凑价格低缺点是控制不够精确性
能不高该类ABS在轿车和摩托车上都有应用其中最著名的是英国格林公司生产的
SCS型机械式防抱装置
2机电一体化的ABS
这是目前广泛使用的ABS由车速传感器电子控制器压力调节器等组成控
制性能好可靠性高
2.按控制方法分类.
电子式ABS按控制方法的不同可分为以下两类
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