1、 信阳涉外职业技术学院 题目： 防抱死制动系统的原理与故障诊断 学 院： 信阳涉外职业技术学院 专 业： 汽车检测与维修 学 号： 20140203002 学生姓名： 彭程 指导教师： * 日 期： 2016.10.16 摘 要 ABS 是一项在 80 年代末才兴起应用的新技术，现在已经成为一般轿车的必信阳涉外职业技术学院 - 2 - 装件了。 据统计，汽车突然遇到情况发刹车时，百分之 九十以上的驾驶者往往会一脚将刹车踏板踩到底来个急刹车，这时候的车子十分容易产生滑移并发生侧滑，即人们俗称的“甩尾”，这是一种非常容易造成车祸的现象。造成汽车侧滑的原因很多，例如行驶速度，地面状况，轮胎结构等都会
2、造成侧滑，但最根本的原因是汽车在紧急制动时车轮轮胎与地面的滚动摩擦会突然变为滑动摩擦，轮胎的抓地力几乎丧失，此时此刻驾驶者尽管扭动方向盘也会无济于事。针对这种产生侧滑现象的根本原因，汽车专家就研制出车用 ABS 这样一套防滑制动装置。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。 Abstract ABS is a in the 80 s the new technologies used to rise, has now become the car will pack a general. According to statistics, the
3、car suddenly meet situation hair brake, more than ninety percent of drivers tend to a foot on the brake pedal will end to a nasty brake, at this time the car is very easy to produce the slip and lateral spreads happened, that people commonly known as the “guy“, this is a very easy to cause the car a
4、ccident phenomenon. Lateral spreads for many reasons caused by car, such as speed, the ground condition, tire structure can cause lateral spreads, but the root causes for most cars in the emergency brake wheel tires and the surface when rolling friction will suddenly become sliding friction, tire gr
5、ip almost lost, and at this moment drivers although twist the steering wheel will also no Jackie Keys: ABS; Basic component; Working principle; Case analysis 关键词： 防抱死制动系统； ABS；基本组成；工作原理；案例分析。 1 车轮防抱死系统（ ABS） . - 3 - 1.1 车轮防抱死系统（ ABS）的技术介绍 . - 3 - 信阳涉外职业技术学院 - 3 - 2 车轮防抱死系统（ ABS）的组成与原理 . - 4 - 2.1 车轮
6、防抱死系统（ ABS）的结构组成 . - 4 - 2.2 制动系统工作过程： . - 6 - 2.3 车轮防抱死系统（ ABS）的作用 . - 7 - 2.4 车轮防抱死系统（ ABS）的控制原理 . - 7 - 3 电控防抱死制动系统（ ABS）的检修 . - 11 - 3.1 ABS 的某些工作现象与故障的区别 . - 11 - 3.2.ABS 检修时应注意的问题 . - 12 - 3.3.ABS 系统维修的基本内容 . - 12 - 3.4 ABS 系统故障自诊断 . - 13 - 结语 . - 14 - 致谢 . - 15 - 参考文献 . - 15 - 1 车轮防抱死系统（ ABS）
7、 1.1 车轮防抱死系统（ ABS）的技术介绍 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 信阳涉外职业技术学院 - 4 - 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，又使汽车取得最佳的制动效能。1.2 车轮防抱死系统（ ABS）的分类 电控防抱死制动系统（ A B S ）的分类 1.2.1 按控制方式分可分为单参数控制和双参数控制（ ABS） 1）单参数控制（ ABS） 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
8、制 动，其结构主要由轮速传感器、控制器 (电脑 )及电磁阀组成。 2）双参数控制（ ABS） 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 1 5 % 2 0 % 作比较，再通过电磁阀增减制动器的制动力。 3）控制通道 对能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。独立控制是指某个 车轮的制动压力占用一个 控制通道可以单独进行调节；一同控制是指两个车轮的 制动压力是一同进行调节的。高选原则一同控制是指保证附着力较大的车轮不发
9、生制动抱死或驱动防滑为原则进行制动压力调节；反之，称为低选原则一同控制。 按控制通道数分可以分为：四通道 ABS 系统、三通道 ABS 系统、双通道 ABS 系统与单通道 ABS 系统。 2 车轮防抱死系统（ ABS）的组成与原理 2.1 车轮防抱死系统（ ABS）的结构组成 普通行车制动系的结构原理大家都很清楚，下面仅介绍液压式行车制动系(如图 1)。 汽车正常行驶时 ,制动蹄 10 连同摩擦片 9 在弹簧 13 的拉 力下，与固定在车轮轮毂上制动鼓 8 之间保持有一定的间隙，使制动鼓能随车轮一同自由转动。欲信阳涉外职业技术学院 - 5 - 使行驶中的汽车减速或停车时，驾驶员只要踩下制动踏板
10、 1，就可使肌体的制动能源通过推杆 2 和制动主缸 4 中的活塞 3，使主缸内的制动液加压流入制动轮缸6，并通过两个轮缸活塞 7 推动两个制动蹄 10 连同摩擦片 9 绕支承销 12 转动，使摩擦片的外圆面压紧在制动鼓 8 的内圆面上。这样，固定不旋转地制动蹄摩擦片就对旋转着的制动鼓作用一个摩擦力矩 Mu，其方向与车轮旋转方向相反。制动鼓将该制动器制动力矩传到车轮后，由于车轮与路面的附着作用，车轮对路面作用 一个向前的周缘力，即制动器制动力 Fu。同时，路面也给车轮一个向后的反作用力，即路面制动力 Fb，这就是制动时迫使汽车减速行驶直至停车的外力。路面制动力愈大，汽车减速度也就愈大。当驾驶员松
11、开制动踏板时，回位弹簧13 即将制动蹄拉回原位，摩擦片的外圆面与制动鼓的内圆面之间恢复原有间隙，摩擦力矩 Mu 和制动力 Fb 解除，制动作用也就终止。 1-制动踏板 2-推杆 3-主缸活塞 4-制动主缸 5-油管 6-制动轮缸 7-轮缸活塞 8-制动鼓 9-摩擦片 10-制动蹄 11-制动底板 12-支承销 13-制动蹄回位弹簧 图 1 液压行车制动系的结构原理 综上所述不难看出，阻止汽车行驶的路面制动力 Fb 不仅取决于制动器制动信阳涉外职业技术学院 - 6 - 力 Fu 的大小，而且还受到轮胎与路面间附着条件的限制。也就是说，汽车制动系只有具备了足够的制动器制动力 Fu，同时路面又能提供
12、大的附着力 F1 时，才能获得较大的路面制动力 Fb。 2.2 制动系统工作过程： 1-前制动气室 2-直踏式制动阀 3-手制动阀 4-快放阀 5-气压警报开关 6-三通管 7 弹簧储能式制动室 8-感载储阀 9-后制动灯开关 10-储气筒 11-四回路保护 阀 12-气压表 13-三通管接头 14-空压机 15-气压调节器 16-湿处气筒 17-放气阀 18-安全阀 19-低压警报开关 20-双路阀 21-四通接头 22-前制动灯开关 汽车双管路制动系统 驻车制动。汽车驻车时，操纵手制动阀 3，放掉驻车制动三通管 6 和快放阀 4 中的压缩空气，使弹簧储能式后制动气室中的储能弹簧释放，推动后
13、轮鼓式制动器制动蹄片张开，摩擦片紧压在制动鼓的内圆面上，起驻车制动作用。在制动中，制动三通管中压缩空气已全部流失，仍有驻车制动。 解除驻车制动。 起动发动机，带动空气压缩机运转，使制动系统供气管路和两个储气筒中充满压缩空气，压缩空气的压力可由气压表 12 来指示。此时接在驻车制动供气管路中的快放阀 4 和气压警报开关 5 无气压，气压警报开关控制信阳涉外职业技术学院 - 7 - 警报器发响和警报灯亮，指示汽车处于驻车制动状态。操纵手制动阀 3 至解除制动位置，气压较低时，气压警报灯仍然灯亮，表示制动气压不足；制动气压足够时，驻车制动供气管路通过快放阀 4 和三通管接头使驻车制动气室供气，压缩后
14、轮制动气室储能弹簧，使后轮制动蹄片回位，后轮制动即处于非制动状态，气压警报灯熄灭，表示汽车制动气压足够，可以起步 。 行车制动。行车中在制动系统供气管路气压足够的情况下，踏下行车制动（脚制动）踏板，使直踏式制动阀 2 动作，压缩空气通过四通接头 21 供至前制动气室，使前轮制动，此时前制动灯开关 22 接通，制动灯亮；压缩空气按比例通过感载储阀 8 和三通管接头 6 供至后制动气室，使后轮制动，此时装在感载比例阀上的后制动灯开关 9 接通，制动灯亮。汽车制动强度是由直踏式制动阀通过踏板控制的，踏板行程大制动强；踏板行程小制动弱。当制动系统中气压不足时，装在湿储气筒 16 上的低压警报开关接通，
15、低压警报灯亮和警报器响，表示制动气压不足。 行车手 制动。行车中脚制动失灵或无气压时，可以操纵手制动阀至制动位置，可使后轮制动。 无气压解除驻车制动。汽车长期停放，可能处于无气压状态。此时汽车驻车制动。发动机不起动，想要将汽车拖走时，可用扳手旋转两个后轮的弹簧制动气室的解除制动螺栓，解除后轮驻车制动。要想恢复驻车制动，要旋回这个螺栓。 2.3 车轮防抱死系统（ ABS）的作用 车轮防抱死控制系统就是在汽车制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮滑移率 S 保持在 20%左右的状态运转，确保车轮与地面有良好的附着力，从而提高汽车制动的安全可靠性。 2.4 车轮防抱 死系统（ ABS）的控制原理
16、 现在轿车上所普及的 ABS 基本上都是电液一体式控制的。也就是把机械的感应装置，控制装置全部变成了电子来控制。总的原理就是通过车轮转速传感器来检测车轮的运转情况，然后把车轮转速传感器测得的转速信号通过放大以后传递给 ECU 车载电脑（有些车的 ABS 电脑是跟发动机管理电脑等集成在一起的）。然后电脑通过传感器测得的数据判断车轮是否抱死，如果车轮运转不正常（有可能信阳涉外职业技术学院 - 8 - 抱死或已经抱死）那么电脑会立即发出指令给电磁阀，让电磁阀处于减压状态，从而达到降低制动力的目的，直到抱死解除，如果此时驾驶员仍然在大 力刹车，那么 ABS 解除控制后车轮又会回到抱死状态，那么 ABS
17、 再次接入知道抱死再次解除。这就是为什么我们在驾驶 ABS 车大力制动的时候刹车踏板会产生强烈的抖动，这就是 ABS 的三位电磁阀在工作，液压油路时而增压时而减压，所以造成刹车踏板的脉冲抖动现象。 通过电子设备接入以后 ABS 的控制能够更加精确，而且更加主动。不过即便是电子控制的 ABS 根据其配置的不同种类也有很多。首先从硬件配置来说主要分为： 1 通道 1 传感器式 ， 2 通道 2 传感器式， 3 通道 3 传感器式 ， 4 通道 4 传感器式等四种。 对于第一种方式，可以说是最早最原 始的 ABS 的控制方式。同样是实现上文说的电脑控制一切，但无论是信息获取渠道（传感器）还是控制渠道
18、（通道数）都只有一条。前文介绍过，对于制动来说最危险的是后轮先抱死的情况。而对于汽车的紧急制动特别是在湿滑路面上的紧急制动，后轮又是最容易抱死的。如果后轮比前轮先抱死，而此时驾驶者又有转向意图的话，整个车会产生侧滑甩尾的危险。所以对于单通道的 ABS 来说当然要优先后轮来防抱死。所以这种 ABS 的传感器装在后差速器上，它用来感知后轮的抱死情况；而电磁阀装在后制动液压管上，用来解除抱死危机。由于只有一个传感器和一个电磁阀 来控制后轮的制动力，所以电脑只能针对后轮整体抱死情况来处理危机。如果左右两个后轮所处的路面摩擦系数不一致的话，那么这种系统就很难做到自动调节左右车轮的制动力大小。 对于 2
19、通道 2 传感器的 ABS 来说情况会好一些。不过这种硬件配置可以分成两种解决方案。第一种解决方案是把两个传感器和两个通道分别分配给前轮和后轮，这样只能防止前轮的整体抱死又能防止后轮的整体抱死，不过对于左右两侧车轮行驶在不同摩擦系数路面上的情况则无能为力；另一种则是针对 X 配管方式的设置。所谓 X 配管就是让制动液压成对角线分配。也就是说从制动总泵出来 的液压 50%分配给左前轮和右后轮，另外 50%则分配给右前轮和左后轮。而仅有的两个通道则装配在左右车轮的总管上。所以这种 ABS 能够在硬件条件有限的情况下部分解决前后车轮抱死和左右车轮抱死的情况。 信阳涉外职业技术学院 - 9 - 不过对
20、于 3 通道 3 传感器的硬件配备来说情况会好很多，这种 ABS 在前轮使用两个通道和两个传感器，在后轮使用一个通道和一个传感器（后轮的控制跟单通道单传感器的设计一样），所以它除了可以自动分配前后总体制动力，还能独立调节前轮的制动力。不过这还不是最完美的 ABS。最完美的 ABS 是目前最为广泛采用的 4 通道 4 传感器 ABS。这种 ABS 在硬件上真正满足了对每个车轮进行制动力调节的要求。所以无论是前轮先抱死还是后轮先抱死都能得到有效调节，而且即便四个车轮所处的路面摩擦系数都不同， ABS 也能自动调节，让每个车轮都不会发生抱死。所以这种 4 通道 4 传感器的 ABS 系统又多了一个附
21、带的功能叫做EBD 电子制动力自动分配。其实在购买汽车时，如果厂家宣传此车配备了 EBD 电子制动力自动分配，那么就说明这个车的 ABS 为 4 通道 4 传感器的设计。不过即便是 4 通道 4 传感器的 ABS 根据其电磁阀的不同性能上也是又差别的。这种 ABS的电磁阀主要分成两种：一种是 3 位电磁阀 ，另一种是 2 位电磁阀。同样是电磁阀，实现的功能却不相同。 3 位电磁阀能够把制动液压控制成三种状态，分别是：加压状态，减压状态和平衡状态。而 2 位电磁阀则只能把制动液压控制成：减压状态和平衡状态两种情况。虽然少了一个加压功能但实现的性能则大不相同。 对于配备的是 2位电磁阀的 ABS来
22、说，它仅仅只能起到防止刹车抱死的作用。因为只能减小或保持制动液压，也就是说只有踩下了制动踏板以后他才能起作用。所以即便是 4 传感器 4 个通道，最多也只能实现 EBD 电子制动力自动分配功能。而对于配备了三位电磁阀的 ABS 来说，从硬件上它就满足了 ESP 电子稳定系统 ,TCS 循迹控制系统和 EDL 电子差速制动的要求。之所以叫 3 电磁阀，就是跟 2位电磁阀相比增加了一个加压功能。也就是说即使驾驶者没有踩下制动踏板，电脑也可以自动控制某一个车轮单独制动。那么这样的硬件配备有什么好处呢？我们先单纯从制动的功能来看。如果电脑能够自动控制液压的增加，那么我们在高速大力制动的时候就会获得更安
23、全的性能。因为汽车在高速制动特别是高速紧急制动的时候，制动系统的负荷是很大的，制动碟由于高温会产生热衰减现象。所谓热衰减其实就是由于刹车碟和刹车蹄片的温度过高，导致表面或局部濒临融化 ，工程强度降低，所以制动力会减弱。同样的道理，当我们以时速 120，甚至160 的速度高速行驶是，如果需要紧急的把速度降到 20 甚至静止刹车系统的负荷是非常大的。由于驾驶者的习惯是保持刹车踏板的形成不变所以卡钳提供的制信阳涉外职业技术学院 - 10 - 动力是恒定不变的，那么当到了后阶段刹车由于高温开始衰减时，驾驶员往往很难发现制动力的减弱，所以并不会主动的继续加大刹车力度。那么由于三位电磁阀又控制制动油路加压
24、的功能，所以它能自动增大刹车力度，让高速制动保持线性，即便到了制动末端又热衰减，也能把由于刹车力度不线性的安全风险降低。不过这仅仅只是三位电 磁阀对制动方面的贡献，其实三位电磁阀的贡献远不止于此。它最大的作用就是可以实现电脑自动对单个车轮进行制动，这样 ESP 也好EDL 也好才能得以实现。 我们知道 ESP 是 BOSCH 开发的一套电子稳定程序，要实现这样的电子稳定，必须要有 4 通道 4 传感器和 3 位电磁阀的硬件配备才行。 ESP 之所以能够让前驱车减小转向不足，后驱车减小转向过度，就是因为它能对滑移率超过临界值的车轮（即将打滑的车轮）单独进行制动，从而摆脱失控的局面，这一切都不需要
25、人为的介入，而是在很短的时间内通过电脑的控制来完成的。简单的说，其原理就是电脑通过 四个车轮转速传感器检测到每个车轮的转速值，然后通过安装在变速箱（或传动轴）上的汽车速度传感器以及转向角度传感器计算出某个车轮的理论转速。如果四个车轮的实际转速与理论转速不匹配电脑则会判断该车轮有打滑失控的危险，那么 ECU 则会立即通知三位电磁阀给这个车轮进行制动，让他在制动力的限制下恢复到正常的转速。所以他能在很大程度上提高汽车的主动安全性能，让汽车拥有更好的循迹性。 对于 EDL，其工作原理跟 ESP 也很类似。也是通过车轮转速传感器检测主动车轮的转速值，如果左右两个主动车轮的转速差在正常范围（通过转向角度
26、传感器判断，因为在转弯的时候驱动轮产生转速差是正常的），那么 ABS 不工作；如果检测到左右两个驱动轮的转速差过大，电脑则会判断出转速过高的车轮正在打滑，那么在三位电磁阀的作用下给这个正在打滑的车轮施加额外的制动力，让动力能够传递到没有打滑的车轮那边去，使得汽车仍然能够拥有正常牵引力。当然，对于四轮驱动的汽车这种电子差速制动显得更加重要，因为它可以通过对单个车轮的制动来调节动力分配情况。设置可以让动力对任何一个车轮从 0%-100%的调节。所以它在不需要增加其他硬件设备的情况下能够实现这样多的衍生功能。也就是说 4通道 4传感器并且配备了 4个三位电磁阀的 ABS是目前市场上最高规格的 ABS，只要程序支持，就能实现上面所说的所有功能。
