轿车防抱死控制系统的结构及其检修毕业论文.docx
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轿车防抱死控制系统的结构及其检修毕业论文
摘要
本文首先对制动系统进行了概述，即ABS制动系统与传统制动系统在结构和工作原理上的异同及ABS制动系统所具有的优点。
然后介绍了轿车防抱死制动系统在整车上的位置，分析了ABS制动系统的电路结构、控制继电器、轮速传感器及执行器，其中执行器是电液组件，结构复杂，既包含有液压元件，又有接受ECU控制的电器元件，能有效地控制各车轮制动分泵液压的增大、减小或保持，防止车轮制动时被抱死，使汽车获得最佳的制动效果。
ABS执行器实际上是受控于ECU的制动压力调节装置。
真空制动助力器和制动踏板总成的组成、检查、组装和调整进行了详述。
最后介绍了微型汽车制动系统常见的故障，并分析故障原因及处理方法。
关键词：
防抱死制动系统,ABS执行器,轮速传感器,驻车制动,故障检修
Abstract
Thispaperprovidesanoverviewofthebrakesystem,namely,ABSbrakingsystemwithconventionalbrakingsysteminthestructureandworkingprincipleofthesimilaritiesanddifferences,andABSbrakingsystemhasadvantages.Thenintroducedsedananti-lockbrakingsysteminthevehicle'slocation,analysisofthecircuitABSbrakingsystemstructure,controlrelays,wheelspeedsensorsandactuators,whereactuatorsareelectro-hydrauliccomponents,structure,complex,bothcontainhydrauliccomponents,havereceivedECUcontrolofelectricalcomponents,caneffectivelycontroleachwheelhydraulicbrakewheelcylindersincrease,reduceormaintain,topreventthewheelswhenbrakingHugging,makingthecargetthebestexcellentbrakingeffect.ABSactuatorisactuallycontrolledbytheECUofthebrakepressureregulatordevice.Thenonthedisc（drum）brakesystem,vacuumbrakeboosterandbrakepedalassemblycomposition,inspection,assemblyandadjustmentsofdetail.Finallythemicro-carbrakesystemcommonfailures,andanalyzethefailurecausesandtreatment.
Keywords:
Anti-lockbrakingsystem,ABSactuators,wheelspeedsensor,parkingbrake,faultrepair
1制动系统的概述
1.1制动系统概念
制动系统是保障汽车行车安全，充分发挥汽车速度，提高汽车运输效率的重要装备。
制动系的技术状况是否良好，直接关系到汽车的行车安全。
随着汽车的速度不断提高和对安全性的要求提高，对汽车制动性能的要求也越来越高。
制动系包括行车制动系统、驻车制动系统和辅助制动系统。
为了保证汽车能在安全的条件有高速行驶的能力，制动系一般有良好的制动性能和制动稳定性。
整车制动系统的构成有很多零件，其中包括助力泵、制动总泵、电控单元、车速传感器、四轮制动分泵、制动片、制动铜管、制动软管。
1.2ABS制动系统的概念
ABS制动系统与传统的制动系统有所不同，普通制动系统的液压装置一般包括制动助力器、双腔式制动主缸、储液室、制动轮缸和双液压管路等。
除了普通制动系统的液压部件外，ABS制动压力调节器通常由电动泵、储能器、主控制阀、电磁控制阀和一些控制开关等组成。
实质上，ABS系统就是通过电磁控制阀体上的控制阀控制分泵上的油压迅速变大或变小，从而实现了防抱死制动功能。
1.2.1ABS制动系统的作用
ABS（电子控制防抱死制动系统）系统是利用电子电路自动控制车轮制动力的装置，这种装置可以充分发挥制动器的效能，提高制动减速度，缩短制动距离，并具有制动时仍有转向能力、方向稳定性好等优点。
ABS系统在低速或轻微制动时是不工作的，当全力踩下制动踏板时，电控单元通过车速传感器传感来的信息对车辆的制动实施制动力分配，车速传感器检测到轮子即将要抱死时，电控单元马上对制动总泵传来的制动力实施调节，确保轮子不抱死而获得最大的制动力，刹车踏板也会随之而有明显的起伏震动感。
ABS系统能缩短制动距离。
这是因为在同样紧急制动的情况下，ABS系统可以将滑移率控制在20%左右，即可获得最大的纵向制动力的结果。
其次，增加了汽车制动时的稳定性。
汽车在制动时，四个轮子上的制动力是不一样的，如果汽车的前轮抱死，驾驶员就无法控制汽车的行驶方向，这是非常危险的；倘若汽车的后轮先抱死，则会出现侧滑、用尾，甚至使汽车整个调头等严重事故。
ABS系统可以防止四个轮子制动时被完全抱死，提高了汽车行驶的稳定性。
ABS系统改善了轮胎的磨损状况。
事实上，车轮抱死会造成轮胎杯型磨损，轮胎面磨耗也会不均匀，使轮胎磨损消耗费增加。
因此，装用ABS系统具有一定的经济效益。
1.2.2ABS制动系统的功能
ABS系统使用方便，工作可靠。
ABS系统的使用与普通制动系统的使用几乎没有区别。
制动时只要把脚踏在制动踏板上，ABS系统就会根据情况自动进入工作状态，如遇雨雪路滑，驾驶员也没有必要用一连串的点刹车方式进行制动，ABS系统会使制动状态保持在最佳点。
并且工作十分可靠，并有自诊断能力。
如果它发现系统内部有故障，就会自动记录，并点燃ABS故障指示灯，让普通制动系统波继续工作。
此时，维修人员可以根据记录的故障（以故障码的形式输出）进行修理。
2ABS系统基本组成及工作原理
2.1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。
2.2ABS执行器
以丰田车型ABS执行器的结构特点为例：
丰田轿车ABS是采用三通道四轮制动防抱死系统，其左右前轮有二个通道进行独立控制，占用了两个电磁阀，而两后轮共用一个通道控制，本只需一个电磁阀，但本执行器由四只三位三通电磁阀，二只柱塞式制动液电动泵（由一个电机控制）及二只储液器等组成。
这样设置的目的，在于形成两套制动分系统；左前轮右后轮为一个分系统，右前轮左后轮为另一分系统这种x型的结构型式，即使某一分系统出现故障失去制动功能，另一分系统仍有车轮的基本制动性能，并有效地防止侧滑现象，保证了制动安全可靠。
执行器的结构及工作原理：
三位三通电磁阀装于执行器内，四只电磁阀的特点在于阀内的滑块可有三种不同的位置。
电磁阀上有三管道分别接制动总泵、分泵及储液室，滑块上还带有两个单向阀，分别为分泵的进液阀和出液阀，滑块的移动是电磁线圈上的电流I决定的；常规时线圈不通电，I=0，滑块在下端位置，使进液阀A打开，出液阀B关闭；当I=5A为最大时，滑块受到最大的电磁力吸引，克服弹簧的弹力处于上端位置，进关出通；当I=2～2．5A时，滑块处于中问位置，使进出阀均关闭。
图1三位置电磁阀
1.增压模式：
当制动分泵的液压力需要增加时，ABSECU不再发出电流给电磁线圈，使电磁阀的A通道打开，B通道关闭，制动总泵中的制动液在三位置电磁阀中从通道C流向制动分泵，液压增加，实现制动。
2.保压模式：
当制动分泵的液压增加或减少，而车轮转速传感器送出的信号表示转速在目标范围内时，ABSECU发出2A的电流给电磁线圈，使制动分泵内的压力保持在现有水平，此时通道B关闭。
3.减压模式：
当车轮要抱死时，ABSECU发出5A的电流给电磁线圈，三位置电磁阀向上方移动，通道A关闭，通道B打开。
制动分泵的压力油从通道C流向通道B，进入储液室。
同时，ABSECU驱动电泵，把制动液从储液室中抽回到制动总泵，制动总泵中的制动液由于通道A关闭而不能流进三位置电磁阀，制动分泵的液压就下降，使车轮不至抱死。
2.3ABS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。
图2ABS系统的组成
2.4ABS系统工作原理
当点火开关接通（ON）时，ABS保护继电器的电磁线圈中就会有电流流过，系统进入自检状态。
经过短暂的自检后，如果发现系统中存在影响其正常工作的故障，会保持其自检时的工作状态，即关闭ABS系统。
此时压力调节器中各电磁阀的电磁线圈均不通电，各电磁阀均保持在制动压力增大状态，汽车恢复常规制动状态工作。
经过自检，未发现影响系统正常工作的故障，ABS就进入等待工作状态。
汽车行驶过程中，各轮速传感器连续地向ABS电脑输入各车轮的轮速信号。
当车速超过8km/h后，如果驾驶员踩下制动踏板进行制动时，制动灯开关闭合，蓄电池给ABS电脑一个电压信号。
ABS电脑收到蓄电池电压信号后，就判定汽车进入制动状态。
它将根据轮速传感器输入的信息，对四个车轮的运动状态进行分析判断。
制动过程中，ABS电控单元（ECU）3不断地从传感器1和5获取车轮速度信号，并加以处理，分析是否有车轮即将抱死拖滑。
如果没有车轮即将抱死拖滑，制动压力调节装置2不参与工作，制动主缸7和各制动轮缸9相通，制动轮缸中的压力继续增大，此即ABS制动过程中的增压状态。
如果电控单元判断出某个车轮（假设为左前轮）即将抱死拖滑，它即向制动压力调节装置发出命令，关闭制动主缸与左前制动轮缸的通道，使左前制动轮缸的压力不再增大，此即ABS制动过程中的保压状态。
若电控单元判断出左前轮仍趋于抱死拖滑状态，它即向制动压力调节装置发出命令，打开左前制动轮缸与储液室或储能器（图中未画出）的通道，使左前制动轮缸中的油压降低，此即ABS制动过程中的减压状态。
在制动过程中，各车轮制动未出现趋于抱死时，ABS不工作，此时制动过程与常规制动过程完全相同。
在制动过程中，当ABS电脑判定有车轮制动趋于抱死时，就开始对相应的控制通道进行防抱死控制，将车轮滑移率控制在最佳范围之间，直至汽车速度很低或停止。
在制动过程中，如果汽车为高速急转弯，当汽车的横向加速度达到一定值时，横向加速度开关中的一对触点就会断开，ABS电脑不再有蓄电池电压信号，ABS电脑由此判定汽车横向加速度已超过设定的界限值，就会对其防抱死控制过程进行修正，使ABS更为有效地工作。
ABS保护继电器，是用来防止蓄电池极性接反或蓄电池电压过高时损坏ABS电脑，起保护作用。
图3ABS控制电路
3ABS电路系统的检测及故障诊断
3.1前、后轮轮速传感器检测
1.断开轮速传感器接头，用电阻表测量轮速传感器电阻，前轮速传感器电阻应为920Ω～1200Ω，后轮速传感器电阻应为1050Ω～1450Ω。
2.用电阻表检查前、后轮速传感器各端子与传感器壳体之间应不导通，否则应更换传感器。
3.拆下扭力盘固定螺栓，卸下扭矩盘（带制动缸）和圆盘，观察传感器脉冲齿轮齿形。
4.检查传感器转子齿面，不应有刮痕、裂缝、变形或缺齿等现象，否则应予以更换。
5.装上脉冲齿轮和制动器总成，紧固扭矩为94N·M。
3.2转速传感器检测
当检查转速传感器诊断系统时，ABS不起作用，普通制动系统起作用。
1.确保蓄电池电压为12V，ABS警示灯正常。
2.从Ts端子上拆下橡皮帽。
3.把专用工具接到诊断接头端子Ts和E1之间。
4.设置驻车制动，启动发动机，不要踩下制动踏板。
5.警示灯应每秒钟闪烁4次。
6.松开驻车制动，在水平路上以3㎞/h～6km/h速度直线行驶，观察传感器信号波形，当警示灯熄灭时，不要突然加速、减速、制动和转向。
1s后，警示灯会亮。
加速至6km/h以上，如警示灯闪烁，则传感器功能正常。
如警示灯亮而不闪烁，应停车读出故障码。
7.松开驻车制动，在水平路面上以45㎞/h～55km/h速度直线行驶，观察传感器信号变化，当警示灯熄灭时，不要突然加速、减速、制动和转向。
1s后，警示灯会亮。
加速至55km/h以上，如警示灯闪烁，则传感器脉冲齿轮功能正常。
如警示灯亮而不闪烁，应停车读出故障码。
对2WD佳美车型，不要设置驻车制动或踩下制动踏板超过16次，或将电脑内的故障码清除。
测试完毕后，将点火开关置ON挡，再接上促动器接头。
3.3控制继电器检测
1.油泵电动机继电器
（1）检查油泵电动机继电器的导通性：
如图3所示，万用表电阻档测量油泵电动机继电器端子9与10之间导通，端子7与8之间不导通为正常，否则应更换继电器。
（2）检查油泵电动机继电器的工作状况：
将蓄电池正极与油泵电动机继电器端子10相连，负极与端子9相连，端子7与8之间应导通，否则应更换继电器。
2.电磁阀继电器
（1）检查电磁阀继电器的导通性：
如图2所示，用万用表电阻档测量电磁阀继电器端子1与9之间导通，端子5与6之间导通，端子2与5之间不导通为正常，否则更换继电器。
（2）将万用表的正表笔接电极5，负表笔接电极4，5与4之间应导通。
将正、负表笔反过来连接，4与5之间应不导通，否则应更换继电器。
（3）检查电磁阀继电器电路的工作状况：
将蓄电池正极接电极l，负极接电极9，用万用表检查电极2与5之间应导通，否则应更换继电器。
3.3前、后轮轮速传感器检测
1.断开轮速传感器接头，用电阻表测量轮速传感器电阻，前轮速传感器电阻应为920Ω～1200Ω，后轮速传感器电阻应为1050Ω～1450Ω。
2.用电阻表检查前、后轮速传感器各端子与传感器壳体之间应不导通，否则应更换传感器。
3.拆下扭力盘固定螺栓，卸下扭矩盘（带制动缸）和圆盘，观察传感器脉冲齿轮齿形。
4.检查传感器转子齿面，不应有刮痕、裂缝、变形或缺齿等现象，否则应予以更换。
5.装上脉冲齿轮和制动器总成，紧固扭矩为94N·M。
3.4ABS系统工况的判断
可用路试和观察ABS报警灯状况的方法判断ABS工作正常与否。
当汽车以大约每小时40km的速度行驶，制动时ABS能够防止车轮滑移，驾驶员能感到制动踏板有连续的跳动（反弹），并能听到对制动压力起调节作用的电磁阀发出“咯哒、咯哒”的工作声，表明系统工作正常。
若汽车在正常行驶中或制动时，ABS报警灯不正常点亮，或与上述正常状况不符时，说明系统存在故障。
3.5系统故障自诊断
接通点火开关后，ABS报警灯点亮，3s后或发动机起动后熄灭，这是正常的工作状况。
如果接通点火开关后ABS报警灯不亮，应检查灯泡和熔断丝是否烧断，如果灯泡和熔断丝完好，应检查线路。
如果接通点火开关后，ABS报警灯在3s后或发动机起动后仍不熄灭，表明白诊断系统探测到故障。
此时应读取故障代码。
3.5.1读取故障代码
1.接通点火开关，但不要起动发动机。
2.断开维修接口，从接诊断（检测）接头上拆下短接接头。
3.用故障诊断专用检查线或普通导线连接故障诊断插座内的Tc和El插孔，如表1示。
4.根据ABS报警灯的闪烁，可读出故障代码。
5.如系统工作正常，警示灯将每隔0.5s闪烁一次。
6.如存在一个以上的故障码，将首先显示较小的故障码。
故障代码
故障内容
故障部位
11
电磁阀继电器电路断路
电磁阀继电器及其线束
12
电磁阀继电器电路短路
13
油泵继电器电路断路
执行器内部线路、控制继电器、油泵继电器线路
14
油泵继电器电路短路
21
右前轮3位电磁阀电路断路或短路
执行器继电器、执行器继电器电路
22
左前轮3位电磁阀电路断路或短路
23
右后轮3位电磁阀电路断路或短路
24
左后轮3位电磁阀电路断路或短路
31
右前轮速传感器信号不正常
轮速传感器、轮速传感器转子、轮速传感器配线和连接器
32
左前轮速传感器信号不正常
33
右后轮速传感器信号不正常
34
左后轮速传感器信号不正常
35
左前或右后轮速度传感器断路
36
右前或左后轮速度传感器断路
41
蓄电池电压不正常
充电系统、蓄电池、交流发电机、电压调节器
51
执行器泵电机卡死或泵电机电路断路
泵电机、继电器、蓄电池、执行器、泵电机电路
常亮
ABSECU故障
ABSECU或ABSECU插接器
表1ABS系统故障代码
3.5.2清除故障代码
根据故障代码的提示排除了故障之后，应消除故障代码。
消除故障代码的方法是：
线连接故障诊断插座内的Tc和El插孔，置点火开关为ON位，在3s内连续踏下制动踏板8次以上，再将短接接头接到诊断（检测）接头上。
图4Tc和E1端子的连接
3.6故障诊断实例
1.故障现象：
有一台丰田凯美瑞，发动机ABS灯亮。
故障诊断：
按诊断接法，读取故障码，内容为右前轮转速信号不良。
拔开右前轮接头，测量正常阻值为1.170KΩ，顺着连接头检查，未发现有接触不良处，是否有似断非断处呢？
用万用表阻档监测电阻，拆下传感器顺着感应头根部逐渐用手左右摇动传感器导线至接头处，未见有电阻断路。
那么是什么原因造成ABS灯亮呢？
是否电脑产生误码？
为慎重起见，重新检查其他3个转速传感器未见有故障，看来故障应该是右前轮。
用手电筒观察齿圈，发现里面有尘土和铁屑；是否因为铁屑的缘故呢？
观察发现齿圈有磨损，为判断准确，拆下左右轮对比，左前轮齿圈确比右前轮高出许多。
2.修理措施：
更换右前伴轴试车，故障排除。
3.结构分析：
因齿圈磨损过多，致使ABS转速传感器信号变得微弱，导致判断右前轮转速传感器有故障，继而点亮ABS故障灯，前两次维修都是焊接ABS接头处，以为ABS接头连接不良、治标不治本。
此齿圈为什么会磨损呢？
是由于之前换半轴所致。
之所以点亮ABS故障灯不是故障，只要汽车行驶一段距离后ABS灯就会熄灭。
ABS转速传感器里面齿圈若太脏也会使ABS误动作，即慢踩刹车ABS也会起作用。
4ABS液压系统的检修
4.1真空制动助力器
4.1.1真空助力器的工作原理和检测
图5真空制动助力器的示图
工作原理：
如图5所示，在非工作的状态下，控制阀阀推杆回位弹簧将控制阀推杆推到右边的锁片锁定位置，真空单向阀口处于开启状态，控制阀弹簧使控制阀皮碗与空气阀座紧密接触，从而关闭了空气阀口。
此时真空助力器的真空气室和应用气室分别通过活塞体的真空气室通道与应用气室通道经控制阀腔处相通，并与外界大气相隔绝。
发动机起动后，发动机的进气歧管处的真空度上升，随之，真空助力器的真空气室、应用气室的真空度均上升，并处于随时工作的准备状态。
当进行制动时，踩下制动踏板，踏板力经杠杆放大后作用在控制阀推杆上。
首先，控制阀推杆回位弹簧被压缩，控制阀推杆连同空气阀柱往前移。
当控制阀推杆前移到控制阀皮碗与真空单向阀座相接触的位置时，真空单向阀口关闭。
助力器的真空气室、应用气室被隔开。
此时，空气阀柱端部刚好与反作用盘的表面相接触。
随着控制阀推杆的继续前移，空气阀口将开启。
外界空气经过滤气后通过打开的空气阀口及通往应用气室的通道，进入到助力器的应用气室（右气室），伺服力产生。
由于反作用盘的材质（橡胶件）有受力表面各处的单位压强相等的物理属性要求，使得伺服力随着控制阀推杆输入力的逐渐增加而成固定比例（伺服力比）增长。
由于伺服力资源的有限性，当达到最大伺服力时，即应用气室的真空度为零时（即一个标准大气压），伺服力将成为一个常量，不再发生变化。
此时，助力器的输入力与输出力将等量增长；取消制动时，随着输入力的减小，控制阀推杆后移，真空单向阀口开启后，助力器的真空气室、应用气室相通，伺服力减小，活塞体后移。
就这样随着输入力的逐渐减小，伺服力也将成固定比例（伺服力比）的减少，直至制动被完全解除。
工作性能检查：
将点火开关置于ON位，在发动机熄火时，踩几下制动踏板，确保制动踏板行程没变化。
然后踩下制动踏板，启动发动机，如制动踏板缓缓下降，则说明制动助力器正常工作。
气密性检查：
起动发动机，大约2min后熄火，缓缓踩几下制动踏板。
如第一次踩下最深，但第二次和第三次渐渐升高，则说明助力器气密性良好；另外，发动机运转时，踩下制动踏板不放，然后关闭发动机。
保持踏板踩下30s，如踏板行程没有变化，也可助力器气密性良好。
图6制动助力器分解图
4.1.2真空助力器的维修
拆卸：
对带安全气囊的车型，硬解除安全气囊的作用（对无安全气囊的车型，拆下蓄电池搭铁电缆）。
其次，对所有车型，卸下主缸，并拿开碳罐以方便工作。
然后，拆下踏板复位弹簧、夹子、U型环销和U型环锁止螺母，从左前制动软管上拆下制动管，再从车轮罩板上卸下制动管索环。
拆下制动助力器螺母，拉出助力器和垫圈。
真空制动助力器的安装：
1.调整助力器推杆的长度，方法如下：
（1）将垫圈装在主缸上。
（2）将制动助力器推杆或类似工具装到垫片上。
（3）放低探头，直到其尖端轻轻触及活塞。
（4）反转测量工具，并置于助力器上。
（5）测量助力器推杆和工具探头的端部之间的间隙。
（6）调整助力器推杆的长度，直到推杆轻轻触及探头的端部。
2.装上助力器和垫圈，把U型环装到控制杆上。
3.把U型销装进U型环和制动踏板，再把夹子装到U型销上。
4.连接制动管与左前制动软管。
装上主缸，给制动系统加注制动液并放气。
5.检查和调整制动踏板高度和自由行程。
制动系统工作正常后，装上安全气囊系统。
4.2制动踏板总成的调整
松开制动灯开关和U型环锁止螺母，转动推杆，调整踏板高度。
然后，拧紧锁止螺母，把制动灯开关调到离踏板限位器0.5mm～mm处，踩下几次制动踏板，放掉真空。
踩踏板直到感觉有阻力为止，如有必要，转动推杆，调整自由行程。
4.3制动主缸的检修
4.3.1制动主缸的分解与组装
制动主缸分解示图，如图7。
1.制动主缸的拆卸
（1）拆主缸卸防尘罩，再拆卸储液箱，从储液箱上拆下盖子和滤网。
（2）卸下两个橡胶密封圈，卸下主缸。
把活塞推入，卸下限位螺钉。
（3）再把活塞推入，卸下弹性挡圈，然后用手小心的拆下1号活塞。
（4）把主缸置于两木块之间，敲击缸体，使2号活塞掉出来。
图7制动主缸分解图
（5）制动主缸的组装
首先用压缩空气清洁零件，检查主缸腔内有无生锈或划痕，还要检查是否磨损或破坏，必要时进行更换。
然后装上两只橡胶密封圈。
再装上储液箱，并向下压储液箱，装上定位螺钉，最后装上主缸防护罩和主缸。
4.4制动蹄的维修
制动总成分解图，如图8。
1.支撑好汽车后部，拆下车轮，再依次卸下后制动钳、制动盘和制动蹄复位弹簧。
2.用撑杆拆卸器拆下制动蹄撑杆和弹簧，然后从制动蹄压紧弹簧下面脱出前制动蹄，再卸下制动蹄调整螺钉，张紧弹簧和制动
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