防滑控制系统的使用与维修论文设计.docx
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防滑控制系统的使用与维修论文设计
商丘工学院
毕业论文（设计）
题目防滑控制系统的使用与维修
院别机械工程学院
专业汽车检测与维修技术
学生姓名江鹏
成绩
指导教师曾庆祝
2013年1月
摘要
近几年来，随着道路的加宽和车辆行驶密度的增加。
汽车行驶安全问题越来越受到社会各界人士的高度关注。
与此同时一些有关提高汽车行驶安全的措施也被提出。
汽车防滑控制系统（ABS、ASR）就是在这种潮流中应运而生，并得到了很好的发展和很好的应用。
本文就是基于此种原因展开了对防滑控制系统的讨论。
本文分别从防滑控制系统的基本概念、基本工作理论、控制原理、重要组成部件的结构和工作原理、以及防滑控制系统在国内外的发展情况和发展趋势等方面对防滑控制系统进行了简单的阐述。
向大家说明了防滑控制系统在汽车安全方面所起到的重要作用。
希望能对大家的行车安全有所帮助。
关键词：
防滑控制;ABS;ASR;汽车;安全
目录
前言1
1防滑控制的概述2
1.1防滑控制系统的简介2
1.2对汽车行驶性能的影响2
2防滑控制系统的基本结构3
2.1ABS的基本组成3
2.1.2ABS的分类4
2.2ASR的基本组成5
2.2.1ASR的传感器5
2.2.2ASR的电控单元（ECU）6
2.2.3ASR的执行机构6
3防滑控制系统的工作原理7
3.1ABS的工作原理7
3.2ASR的工作原理7
3.2.1车轮转速传感器8
3.2.2制动压力调节装置9
3.2.3电子控制装置（ECU）11
4防滑控制系统的应用与检修13
4.1防滑控制系统的应用13
4.2防滑控制系统的故障检测与维修14
结论16
参考文献17
前言
改革开放几十年来，中国在经济上得到了很大的发展，在很多方面都取得了重大的成就，在工业上，汽车产业发展更是取得了令世界瞩目的成就。
特别是2001年12月中国正式加入WTO后，中国汽车工业国际化已经不可逆转。
随着社会经济的快速发展和人们消费理念的逐渐更新，汽车已成为现代社会中人们工作、生活不可缺少的一种重要交通工具。
然而，当我们在尽情享受现代汽车工业发展给我们生活带来种种便利的同时，我们也无法回避这么一个现实，那就是汽车随着行驶里程的增加和使用时间的延续，其技术状况将不断恶化。
因此，我们不仅要不断研制性能优良的汽车，也要借助维护和修理水平的提高来恢复其技术状况。
汽车防滑控制系统最初只是在制动过程中防止车轮被制动抱死，避免车轮在道路上做纯碎的滑移，提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离。
随着对汽车安全性能的不断提高，防滑控制系统也得到了进一步的发展。
不仅仅能在刹车过程中防止车轮抱死而且能够在驱动过程中（特别是起步、加速、转弯等过程中）防止驱动车轮发生滑转。
从而进一步提高汽车驱动过程中的方向稳定性，转向操纵能力和加速性能。
1防滑控制的概述
1.1防滑控制系统的简介
随着时代的发展社会的进步，汽车工业得到了它的外观、舒适度、动力性、速度等方面有了很大的进步。
同时汽车安全也得到了发展。
那么汽车防滑控制系统就是在这种发展潮流中应运而生，并得到了很快的发展和在汽车上很好应用。
防滑控制系统包括两方面的内容：
1、制动防抱死系统------ABS；2、驱动防滑控制系统------ASR；ABS是汽车制动防抱死系统的饿英文缩写，全称是Anti----LockBrackSystem其目的是防止汽车制动时车轮被抱死，在路面上做纯碎的滑移。
ASR是汽车驱动防滑控制系统的英文缩写，全称是AccelerationSlipRegulation起目的是防止车轮在驱动过程中做纯碎的滑转。
防滑控制系统的发展历程大体可以分为三个阶段：
第一阶段重点在于解决控制方面的技术难题。
第二阶段则侧重于提高系统的安全性和可靠性。
第三阶段更注重于降低成本，以达到防滑控制系统在汽车上日益普及的目的。
1.2对汽车行驶性能的影响
由于汽车防滑控制系统能够使被控制的车辆在制动和驱动、加速等过程中，获得较大的横向作用力和纵向作用力，从而大大改善了汽车的行驶性能。
1.提高汽车行驶的方向稳定性；2.保持汽车的转向操纵能力；3.缩短汽车懂得制动距离；4.提高汽车的加速性能和爬坡能力。
2防滑控制系统的基本结构
防滑控制系统在汽车安全方面是不可或缺的。
它的存在可以让驾驶员放心的驾驶。
无论在制动或启动时都不必过渡紧张。
对行车安全是一个很大的保障。
那么防滑控制系统到底有那几部分组成的呢？
下面让我们简单了解一下。
2.1ABS的基本组成
ABS通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子控制单元和ABS指示灯等组成。
（图2—1）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不尽相同。
2.1.1车轮转速传感器
为了检测车轮的转速，在前后左右各车轮上都安装一个轮速传感器。
这种布置方法被称为传感器布置方式。
在前轮驱动汽车上，可使用3传感器方式，即在前差速器前部安装一个车轮转传感器，然后在左右后轮各安装一个车轮转速传感器。
齿轮脉冲信号发生器装在车轮上，齿轮脉冲信号发生器产生的脉冲数和车轮的转速成正比。
1.制动压力调节装置
一般汽车的制动系统分为三个独立的液压系统，即左前轮、右前轮和左右后轮。
制动压力调节装置按照电子控制装置中电脑的指令，通过增压、保持油压、调压来调节上述三个系统4个车轮的制动油压。
制动压力调节装置附有专用的电动泵，如果需要提高油压，驱动电动机提高油压。
2.电子控制装置
基于各车轮传感器送来的信号，利用电子控制装置的电脑，按预先确定好的判断程序计算各车轮的制动力。
根据计算结果，如果需要加大制动力，就打开进油电磁阀，如果需要解除制动就打开泄油电磁阀。
图2—1（ABS的基本组成）
2.1.2ABS的分类
1.按机械式、电子式分类,两者有以下不同
（1）电子式ABS是根据不同的车型所设计的，它的安装需要专业的技术，如果换装至另一辆车就必须改变它的线路设计和电瓶容量，没有通用性；机械式ABS的通用性强，只要是液压刹车装置的车辆都可使用，可以从一辆车换装到另一辆车上，而且安装只要30分钟。
（2）电子式ABS的体积大，而成品车不一定有足够的空间安装电子ABS，相比之下，机械式的ABS的体积较小，占用空间少。
四通道式、特点：
附着系数利用率高，制动时可以最大程度的利用每个车轮的最大附着力。
但是如果汽车左右两个车轮的附着系数相差较大（如路面部分积水或结冰），会影响汽车的制动方向稳定性。
广州本田即是使用四通道ABS装置。
三通道式、特点：
汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。
三通道ABS在小轿车上被普遍采用。
二通道式、特点：
二通道式ABS难以在方向稳定性、转向控制性和制动效能各方面得到兼顾，目前采用很少
一通道式、特点：
结构简单，成本低等，在轻型载货车上广泛应用。
另外ABS按照传感器可以分为：
四传感器（4S）、三传感器（3S）、两传感器（2S）和单传感器（1S）等几种系统，这里就不做重点介绍。
2.2ASR的基本组成
ECU：
ASR电控单元
执行器：
制动压力调节器
节气门驱动装置
传感器：
车轮轮速传感器
节气门开度传感器
图2—2（ASR的基本组成）
2.2.1ASR的传感器
1．车轮轮速传感器：
与ABS系统共享。
2．节气门开度传感器：
与发动机电控系统共享。
3．ASR选择开关：
ASR专用的信号输入装置。
ASR选择开关关闭时ASR不起作用。
2.2.2ASR的电控单元（ECU）
1.ASR的ECU也是以微处理器为核心，配以输入输出电路及电源等组成。
2.ASR与ABS的一些信号输入和处理是相同的，为减少电子器件的应用数量，ASR控制器与ABS电控单元常组合在一起。
2.2.3ASR的执行机构
单独方式的制动压力调节装置——与ABS制动压力调节装置在结构上各自独立。
2.3ABS与ASR的比较
1.ASR和ABS都是控制车轮和路面的滑移率，以使车轮与地面的附着力不下降，因此两系统采用的是相同的技术，它们密切相关，常结合在一起使用，共享许多电子组件和共同的系统部件来控制车轮的运动，构成行驶安全系统。
ASR系统与ABS系统的不同主要在于：
（1）ABS系统是防止制动时车轮抱死滑移，提高制动效果，确保制动安全；ASR系统（TRC）则是防止驱动车轮原地不动而不停的滑转，提高汽车起步、加速及滑溜路面行驶时的牵引力，确保行驶稳定性。
（2）ABS系统对所有车轮起作用，控制其滑移率；而ASR系统只对驱动车轮起制动控制作用。
3防滑控制系统的工作原理
通过对上一章的简单了解，我们对防滑控制系统（ABS/ASR）的基本结构有了初步的认识。
那么防滑控制系统的各个组成单元有是怎样相互配合工作的呢？
下面让我们简单了解一下防滑控制系统的工作原理。
3.1ABS的工作原理
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。
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。
3.2ASR的工作原理
ASR的工作原理与ABS的工作原理有很大的相似之处，其基本工作原理是基本相同的。
车速传感器将行驶汽车驱动车轮转速及非驱动车轮转速转变为电信号，输送给电控单元ECU。
ECU根据车速传感器的信号计算驱动车轮的滑移率，若滑移率超限，控制器再综合考虑节气门开度信号、发动机转速信号、转向信号等因素确定控制方式，输出控制信号，使相应的执行器动作，使驱动车轮的滑移率控制在目标范围之内。
3.2.1车轮转速传感器
轮速传感器的功用是检测车轮的速度，并将速度信号输入ABS/ASR的电控单元（ECU）。
目前，用于ABS/ASR系统的速度的速度传感器主要有电磁式和霍尔式两种。
1.电磁式转速传感器结构
传感头的结构如下图（3—1）所示，它由永磁体2、极轴5和感应线圈4等组成,极轴头部结构有凿式和柱式两种。
1.电缆2.永磁铁3.外壳4.感应线圈5.极轴6.齿圈
图3—1（电磁式传感头结构）
齿圈6旋转时，齿顶和齿隙交替对向极轴。
在齿圈旋转过程中，感应线圈内部的磁通量交替变化从而产生感应电动势，此信号通过感应线圈末端的电缆1输入ABS/ASR的电控单元。
当齿圈的转速发生变化时，感应电动势的频率也变化。
ABS/ASR电控单元通过检测感应电动势的频率来检测车轮转速。
电磁式轮速传感器结构简单、成本低，但存在下述缺点：
一是其输出信号的幅值随转速的变化而变化。
若车速过慢，其输出信号低于1V，电控单元就无法检测；二是响应频率不高。
当转速过高时，传感器的频率响应跟不上；三是抗电磁波干扰能力差。
目前，国内外ABS系统的控制速度范围一般为15～160km/h，今后要求控制速度范围扩大到8～260km/h以至更大，显然电磁感应式轮速传感器很难适应。
2.霍尔轮速传感器
霍尔轮速传感器也是由传感头和齿圈组成。
传感头由永磁体，霍尔元件和电子电路等组成，永磁体的磁力线穿过霍尔元件通向齿轮，如下图所示。
1.磁铁2.霍尔元件3.齿圈
图3—2（霍尔式传感头结构）
当齿轮位于图中（a）所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场相对较弱；而当齿轮位于图中（b）所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线集中，磁场相对较强。
齿轮转动时，使得穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化，因而引起霍尔电压的变化，霍尔元件将输出一个毫伏级的准正弦波电压。
此信号还需由电子电路转换成标准的脉冲电压。
霍尔轮速传感器具有以下优点：
其一是输出信号电压幅值不受转速的影响。
；其二是频率响应高。
其响应频率高达20kHz，相当于车速为1000km/h时所检测的信号频率；其三是抗电磁波干扰能力强。
因此，霍尔传感器不仅广泛应用于ABS/ASR轮速检测，也广泛应用于其控制系统的转速检测。
3.2.2制动压力调节装置
制动压力调节器串接在制动主缸与轮缸之间，通过电磁阀直接或间接地控制轮缸的制动压力。
通常，把电磁阀直接控制轮缸制动压力的制动压力调节器称作循环式调节器，把间接控制制动压力的制动压力调节器称作可变容积式调节器。
1.循环式制动压力调节器
此种形式的制动压力调节器是在制动总缸与轮缸之间串联一电磁阀，直接控制轮缸的制动压力。
这种压力调节系统的特点是制动压力油路和ABS控制压力油路相通。
该系统的工作原理如下：
（1）常规制动
常规制动过程中，ABS系统不工作。
电磁线圈中无电流通过，电磁阀处于“升压”位置，此时制动主缸与轮缸直通，由制动主缸来的制动液直接进入轮缸，轮缸压力随主缸压力而增减。
此时回油泵也不需工作。
（2）保压过程
当轮速传感器发出抱死危险信号时，ECU向电磁线圈通入一个较小的保持电流（约为最大电流的1/2）时，电磁阀处于“保压”位置。
此时主缸、轮缸和回油孔相互隔离密封，轮缸中的制动压力保持一定。
图3—3
（3）减压过程
如果在“保持压力”命令发出后，仍有车轮抱死信号，ECU即向电磁线圈通入一个最大电流，电磁阀处于“减压”位置，此时电磁阀将轮缸与回油通道或储液室接通，轮缸中制动液经电磁阀流入储液室，轮缸压力下降。
图3—4
（4）增压过程
当压力下降后车轮加速太快时，ECU便切断通往电磁阀的电流，主缸和轮缸再次相通，主缸中的高压制动液再次进入轮缸，使制动压力增加。
图3—5
3.2.3电子控制装置（ECU）
防滑控制系统的电子控制装置（ECU）是以微处理器为控制核心，配有输入和输出电路及电源组成。
ASR与ABS的一些信号输入和处理是相同的，为减少电子器件的应用数量，ASR控制器与ABS电控单元常组合在一起。
ECU由以下几个电路组成：
1.车速传感器的输入放大电路。
安装在各车轮上的车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。
2.运算电路。
运算电路主要运行车轮线速度、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。
3.电磁阀控制电路。
接受来自运算电路的减压、保持和增压信号，控制电磁阀的电流。
4.稳压电源、电源监控系统故障反馈电路和继电器驱动电路。
在蓄电池供给ECU内部所用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电路、运算电路和电磁阀控制电路的故障信号进行监视，控制着继动电动机和继动阀门。
出现故障信号时，关闭继动阀门，停止ABS工作，返回常规制动状态，同时仪表盘上的ABS警报灯变亮，让驾驶员知道有异常情况发生。
ECU的工作原理：
ECU是ABS系统的控制中心，它的本质是微型数字计算机，一般是由两个微处理器和其它必要电路组成的、不可分解修理的整体单元，电控单元的基本输入信号是四个轮上传感器送来的轮速信号，输出信号是：
给液压控制单元的控制信号、输出的自诊断信号和输出给ABS故障指示灯的信号。
电控单元有连续监测四轮传感器速度信号的功能。
电控单元连续地检测来自全部四个车轮传感器传来的脉冲电信号，并将它们处理、转换成和轮速成正比的数值，从这些数值中电控单元可区别哪个车轮速度快，哪个车轮速度慢。
电控单元根据四个轮子的速度实施防抱死制动控制。
电控单元以四个轮子的传感器传来的数据作为控制基础，一旦判断出车轮将要抱死，它立刻就进入防抱死控制状态，向液压调节器输出幅值为12V的脉冲控制电压，以控制分泵（轮缸）上油路的通、断，分泵上油压的变化就调节了轮上的制动力，使车轮不会因一直有较大的制动力而让车轮完全抱死（通与断的频率一般在3～12次/秒）。
4防滑控制系统的应用与检修
4.1防滑控制系统的应用
第一台防抱死制动系统ABS（Ant-ilockBrakeSystem）,在1950年问世，首先被应用在航空领域的飞机上，1968年开始研究在汽车上应用。
70年代，由于欧美七国生产的新型轿车的前轮或前后轮开始采用盘式制动器，促使了ABS在汽车上的应用。
1980年后，电脑控制的ABS逐渐在欧洲、美国及亚洲日本的汽车上迅速扩大。
到目前为止，一些中高级豪华轿车，均采用了先进的ABS。
到1993年，美国在轿车上安装ABS已达46%，现今在世界各国生产的轿车中有近75%的轿车应用ABS。
现以丰田凌志LS400型轿车为例。
防滑控制系统在丰田轿车上称为ABS/TRC防滑控制系统，它具有防抱死制动和驱动防滑功能。
在车辆紧急制动时，通过采用四通道、流通调压方式，对四个车轮进行防抱死制动控制；在驱动过程中，通过调节节气门的开度来控制发动机的输出转矩以及通过驱动轮介入制动的方式对两个驱动后轮进行防滑转控制。
1.主要组成
主要由轮速传感器，ASR/TRC，ECU，ABS执行器（制动压力调节器），TRC制动执行器（隔离电磁阀总成和制动供能总成），副节气门位置传感器等组成。
2.工作过程
（1）未进入工作状态时，在ABS/TRC未进入防抱死制动和驱动防滑转控制时，制动压力调节器以及TRC隔离电磁阀总成中的各个电磁阀都不通电，各电磁阀处于状态，制动总泵至各车轮制动分泵的制动液油路都处于流通状态。
蓄能器中制动液的压力保持在一定的范围内，控制副节气门是步进电动机不通电，副节气门处于全开位置。
（2）常规制动时，当驾驶员踩下制动踏板进行制动时，制动总泵中的制动液通过个调压电磁阀进入制动总泵，各制动分泵的制动压力随制动总泵输出的制动液压力而变化。
（3）ABS工作时，在制动过程中，若ECU根据转速传感器输入的信号判断出有车轮趋于抱死时，ABS/TRC系统就进入防抱死制动的减压→保压→增压的循环过程。
（4）驱动轮滑转时，在汽车起步、加速和行驶过程中，ECU根据轮速传感器输入的信号，判定驱动轮（LS400为后轮）的滑移率超过门限值时，就进入驱动防滑转控制过程。
ECU首先使控制副节气门的步进电动机通电运转，减小节气门的开度来减小进入发动机的进气量，使发动机的输出转矩减小。
当ECU判定需要对驱动车轮进行制动介入时，就将TRC隔离电磁阀总成中的三个隔离电磁阀通电，使制动总泵隔离电磁阀处于关闭状态，使蓄能器隔离电磁阀和储液器隔离电磁阀处于流通状态。
此时，蓄能器中被加压是制动液会通过蓄能器隔离电磁阀、后轮三位三通调压电磁阀进入后轮的制动分泵，使后轮制动分泵中的制动压力增大。
4.2防滑控制系统的故障检测与维修
防滑控制系统大都具有自诊断和故障保险功能，当点火开关处于点火位置时，电子控制装置会自动对车轮转速传感器、制动压力调节装置中的电气元件（如电磁阀、电动机）、继电器等进行静态测试。
在此期间，防抱死警告灯、防滑转警告灯会自动点亮，由此可以检查防抱死警告灯及其线路是否存在故障。
系统静态自检持续的时间很短。
自检过程中，如果电子控制装置未发现系统中有故障存在，在自检过程结束以后，防抱死警告灯将会自动熄灭。
1.故障诊断与排除
当防滑控制系统的警告灯持续点亮或感觉防滑控制系统工作不正常时，应及时对系统进行故障诊断与排除。
在对系统进行故障诊断和排除时，应按一定的步骤进行，才能取得良好的效果。
一般的诊断步骤如下：
①确认故障情况和故障症状；
②对系统进行直观检查，检查是否有制动液渗漏、导线破损、插头松脱、制动液液位低等现象；
③读解故障代码，既可以用解码器直接读解，也可以通过警告灯读取故障代码，然后根据维修手册查找故障代码所代表的故障情况；
接触不良、导线断路或短路、电磁阀电磁线圈断路或短路、电动泵电路断路或短路、车轮转速传感器电磁线圈断路或短路、继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．故障代码的读取与消除
具有自诊断功能的防滑控制系统将故障代码存储在非易失存储器中，即使将点火开关断开，甚至拆下蓄电池，故障代码也不会自动消除。
大多数具有自诊断功能的防滑控制系统可以通过跨接诊断插座中相应的端子，然后根据仪表板上的警告灯或电子控制装置上的发光二极管的闪烁情况来读取故障代码。
读取代码后可从维修手册中查找故障代码所代表的故障情况，也可利用解码器直接读解故障代码。
3.制动管路的排气
在对液压制动系统进行修理以后，必须对液压制动系统进行排气。
由于具有防滑控制的制动系统比常规的制动系统更为复杂，将空气从液压制动系统中完全排除也就更为困难，特别是当制动压力调节装置中有空气存留时，往往需要依照特定的程序，并借助专用的工具或仪器，才能将其中的空气完全排除。
在进行排气以前，应先排除制动系统中存在的故障，并检查液压制动系统中的管路及其接头，如发现管路破裂或接头松动应进行修理。
另外，还应检查储液室中的液位情况，如果发现液位过低，应先向储液室补充制动液。
结论
本文从防滑控制系统的概念、基本结构、基本工作原理、控制原理、应用与检修等几个方面对防滑控制系统进行了简单的介绍和论述。
主要是为了阐述防滑控制系统优越和实用性。
让更多的人对防滑控制系统有更多的了解，并能更好的使用它。
在汽车快速发展的情况下，行车安全已经成为一个越来越重要的话题。
防滑控制系统正是在此潮流中应运而生并得到了很好的应用和发展。
防滑控制系统通过自身调节车轮制动力或驱动力，防止车轮在制动过程中被制动抱死或防止驱动车轮在驱动过程中发生滑转。
从而提高汽车行驶的安全性。
防滑控制系统的产生和应用在汽车安全史上留下了光辉的一页，拯救了数以万记驾驶员的宝贵生命。
但是我们在看到其优越性的同时也要发现它的不足之处，并对其进行改进。
我国在此方面的研究与国外相比还有一定的差距。
我们不仅要了解、使用防滑控制系统同时我们也要在此讨论中去探讨、去创新。
争取能在此方面有所成就，为我国乃至整个汽车工业的发展做出贡献。
参考文献
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