ABS大学本科方案设计书1.docx

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ABS大学本科方案设计书1

封面

作者：

PanHongliang

仅供个人学习

目录

第一章ABS系统的概述……………………………………………………………

第二章ABS系统的发展历程…………………………………………

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ABS系统的常见故障及分析…………………………………………

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…………………………………………

参考文献…………………………………………

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

第一章ABS系统的概述

防抱死制动系统是利用阀体内的一个橡胶气囊，在踩下刹车时，给予刹车油压力，充斥到ABS的阀体中，此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回，使车轮避过锁死点。

当车轮即将到达下一个锁死点时，刹车油的压力使得气囊重复作用，如此在一秒钟内可作用60~120次，相当于不停地刹车、放松，即相似于机械的“点刹’。

因此，ABS防抑死系统，能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑，使车轮在刹车时不被锁死，不让轮胎在一个点上与地面摩擦，从而加大摩擦力，使刹车效率达到90%以上，同时还能减少刹车消耗，延长刹车轮鼓、碟片和轮胎两倍的使用寿命。

装有ABS的车辆在干柏油路、雨天、雪天等路面防滑性能分别达到80%—90%、30%—10%、15%—20%。

　　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完全抱死。

　　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，使行车方向变得无法控制。

所以，ABS系统通过电子或机械的控制，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ABS系统的发展历程

第一台防抱死制动系统ABS（Anti-lockBrakeSystem），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，如西德的奔驰、宝马、雅迪、保时捷、欧宝等系列，英国的劳斯来斯、捷达、路华、宾利等系列，意大利的法拉利、的爱快、领先、快意等系列，法国的波尔舍系列，美国福特的TX3、30X、红彗星及克莱斯勒的帝王、纽约豪客、男爵、道奇、顺风等系列，日本的思域，凌志、豪华本田、奔跃、俊朗、淑女300Z等系列，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。

现今全世界已有本迪克斯、波许、摩根.戴维斯、海斯.凯尔西、苏麦汤姆、本田、日本无限等许多公司生产ABS，它们中又有整体和非整体之分。

预计随着轿车的迅速发展，将会有更多的厂家生产。

这一时期的各种ABS系统都是采用模拟式电子控制装置，由于模拟式电子控制装置存在着反应速慢、控制精度低、易受干扰等缺陷，致使各种ABS系统均末达到预期的控制效果，所以，这些防抱控制系统很快就不再被采用了。

随着ABS系统的单价逐渐降低，搭载ABS系统的新车数目于1988年突破了爆炸性成长的临界点，开始飞快成长，当年Bosch的ABS系统年度销售量首次突破300万套。

技术上的突破让Bosch在1989年推出的ABS2E系统首次将原先分离于引擎室（液压驱动组件）与中控台（电子控制组件）内，必须依赖复杂线路连接的设计更改为“两组件整合为一”设计！

ABS2E系统也是历史上第一个舍弃集成电路，改以一个8k字节运算速度的微处理器（CPU）负责所有控制工作的ABS系统，再度写下了新的里程碑。

该年保时捷车厂正式宣布全车系都已安装了ABS，3年后（1992年）奔驰车厂也决定紧跟保时捷的脚步。

1990年代前半期ABS系统逐渐开始普及于量产车款。

Bosch在1993年推出ABS2E的改良版：

ABS5.0系统，除了体积更小、重量更轻外，ABS5.0装置了运算速度加倍（16k字节）的处理器，该公司也在同年年中庆祝售出第1000万套ABS系统。

ABS系统大幅度提升刹车稳定性同时缩短刹车所需距离”RobertBoschGmbH（Bosch公司的全名）董事会成员WolfgangDrees说。

不像安全气囊与安全带（可以透过死亡数目除以车祸数目的比例来分析），属于“防患于未然”的ABS系统较难以真实数据佐证它将多少人从鬼门关前抢回？

但据德国保险业协会、汽车安全学会分析了导致严重伤亡交通事故的原因后的研究显示，60%的死亡交通事故是由于侧面撞车引起的，30%到40%是由于超速行驶、突然转向或操作不当引发的。

我们有理由相信ABS及其衍生的ASR与ESP系统大幅度降低紧急状况发生车辆失去控制的机率。

NHTSA（北美高速公路安全局）曾估计ABS系统拯救了14563名北美驾驶人的性命！

多数车主都没有遭遇过紧急状况（也希望永远不要），却不能不知道面临关键时刻要如何应对？

在紧急情况下踩下刹车时，ABS系统制动分泵会迅速作动，刹车踏板立刻产生异常震动与显著噪音（ABS系统运作中的正常现象），这时你应毫不犹豫地用力将刹车踩死（除非车上拥有EBD刹车力辅助装置，否则大多数驾驶者的刹车力量都不足），另外ABS能防止紧急刹车时的车轮抱死现象、所以前轮仍可控制车身方向。

驾驶者应边刹车边打方向进行紧急避险，以向左侧避让路中障碍物为例，应大力踏下刹车踏板、迅速向左转动方向盘90度，向右回轮180度，最后再向左回90度。

最后要提的是ABS系统依赖精密的车轮速度传感器判断是否发生抱死情况？

平时要经常保持在各个车轮上的传感器的清洁，防止有泥污、油污特别是磁铁性物质粘附在其表面，这些都可能导致传感器失效或输入错误信号而影响ABS系统正常运作。

行车前应经常注意仪表板上的ABS故障指示灯，如发现闪烁或长亮，ABS系统可能已经故障（尤其是早期系统），应该尽快到维修厂排除故障。

ABS这种最初被应用于飞机上的技术，现在已经十分普及，在十万元以上级别的轿车上都可见到它的踪影，有些大客车上也装有ABS。

装有ABS的车辆在遇到积雪、冰冻或雨天等打滑路面时，可放心的操纵方向盘，进行制动。

它不仅有效的防止了事故的发生，还能减少对轮胎的摩损，但它并不能使汽车缩短制动距离，在某些情况下反而会有所增加。

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

1.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

3.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

1采用逻辑门限值控制的ABS

该方法在技术上已非常成熟目前获得广泛应用的ABS几乎全部采用逻辑门限值控制方法

2）采用现代控制方法

采用这种控制方法的ABS由于技术与经济方面的原因还处于研究阶段没有达到实用化的程度

4按控制通道分类

1）四通道系统

在每个车轮各设置一个转速传感器并在通往各制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节装置并对四个轮进行独立控制

2）三通道系统

三通道ABS对两个前轮进行独立控制对两个后轮按低选原则进行一同控制该布置有利于行驶稳定性目前大部分轿车采用该种布置方式

3）双通道系统

双通道系统主要用在摩托车上前后轮心分别安装传感器独立控制能够实现最佳控制方式

4）单通道系统

单通道系统一般对两后轮按低选原则一同控制主要作用是提高汽车的制动方向稳定性目前在轻型货车和轿车上应用广泛

5.按制动压力调节装置与制动主缸和制动助力器的结构关系分类

1）分离式ABS

分离式ABS的特点是压力调节装置与制动主缸制动助力装置在结构上是分开的

2）整体式ABS

整体式ABS的特点是压力调节装置与制动主缸制动助力装置成为一体结构紧凑目前大部分汽车上使用的ABS是整体式的

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

　　在多数防抱控制系统中，可以通过跨接诊断座串相应的端子，根据防抱警示（或电子控制装置的发光二极管）的闪烁情况读取故障代码。

所以，在故障代码读取时，往往需要合适的跨接线，跨接线是两端带有插接端子的一段导线，也有的跨接线在中间设有保险管。

　　故障代码只是代表故障情况的一系列数码，要确切地了解故障情况，还须根据维修手册查对故障代码所代表的故障情况。

另外，要正确地对系统进行故障诊断的排除，也需要利用维修手册作参考，因此，维修手册是故障诊断和维修过程中最为重要的工具。

　对防抱控制系统进行检查时，万用表是基本的测试工具，由于指针式万用表能够反应电参数的动态变化，所以更适合于是防抱控制系统的电路检查。

另外，也可以用一些更为专用的电参数测试器（如多踪示波器等），可更为方便和更为深入地对系统进行检查。

　　在大部分汽车上，防抱控制系统电子控制装置线束插头都不好接近，速成插头中的端子又没有标号，使确定所要测试的端子变得较为困难，特别是当向一些特定的端子加入电压时，如果电压加入有误，可能会损坏系统中的一些电气元件，另外，如果直接从线束插头的端子上对系统进行测试，不影响测试结果的准确性，可能还会使端子发生变形或破坏，为此，可以使用接线端子盒。

由于各种防抱控制系统线束插头中的端子数，端号排列、插头形式不尽相同，因此，所用的接线端子盒也就不同。

　　对防抱控制系统进行电路测试时，将系统的线束插头从电子控制装置上卸下,再将接线端子盒的线束插头与系统线束插头插接，这祥，接线端子盒子的端子标号就与系统线束端子标号相对应，通过对接线端子盒上端子的测试，就相当于求系统线束插头中相应端子进行测试。

　　在对防抱控制系统的液压装置进行检查时，有时需要使用压力表。

对防抱控制系统进行故障诊断时，也可以借助各种测试仪器，有些系统甚至只有用专用诊端测试仪才能进行故障诊断。

专用诊断测试仪器可分为两大类，其中一类可以替代系统的电子控制装置，对系统工作情况进行检查和模拟，这类仪器有博世ABS诊断测试器和丰田ABS诊断测试器。

另一类诊断测试器则需要系统的端子控制装置通过与系统的电子控制装置进行双向通讯。

既能读取系统工电子控制装置所存储记忆的故障代码，并将故障代码转换为故障情况后显示，部分地替代了维修手册的作用，又可向系统电子控制半装置传输控制指令，对系统进行工作模拟。

这类测试仪器有SNAP-ON红盒子扫描仪SCANNER及通用的TECH-L和克莱斯的ORB-LL等，这些诊断测试仪器因可