浅析ABS制动防抱死系统工作原理及故障诊断中存在的几个问题资料解读.docx
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浅析ABS制动防抱死系统工作原理及故障诊断中存在的几个问题资料解读
吉林大学交通学院
自考本科毕业论文
浅析ABS(制动防抱死)系统工作原理及故障诊断中存在的几个问题
学院名称:
吉林铁道职业技术学院
专业名称:
汽车电子技术
学生姓名:
李德政
指导教师:
乔国春
起止日期:
2013.3.10-2013.9.10
目录
第一部分绪论2
第二部分汽车ABS的简介3
2.1ABS功用3
2.2ABS的工作原理4
2.3ABS的两种控制方式5
第三部分汽车ABS的故障与检修7
3.1ABS的常见故障7
3.2ABS的检修8
3.3ABS系统的诊断与检查方法9
第四部分体会和收获14
参考文献15
致谢16
【摘要】ABS”中文译为“防锁死刹车系统”.它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统,由电子控制系统和液压控制系统两个子系统组成。
现代汽车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。
本论文主要简述ABS的制动性、稳定性,以大众车系帕萨特为代表,分析了轿车中ABS系统易出现的故障并排除。
【关键词】制动性稳定性故障与检修
第一部分绪论
以前消费者买车,都把有没有ABS作为一个重要指标。
随着技术的发展,目前,我国绝大部分轿车已经将ABS作为标准配置。
但对于ABS的认识以及如何正确使用,很多驾驶员还不是很清楚,甚至还出现了一些对ABS的误解。
一些驾驶员认为ABS就是缩短制动距离的装置,装备ABS的车辆在任何路面的制动距离肯定比未装备ABS的制动距离要短,甚至有人错误地认为在冰雪路面上的制动距离能与在沥青路面上的制动距离相当;还有一些驾驶员认为只要配备了ABS,即使在雨天或冰雪路面上高速行驶,也不会出现车辆失控现象。
ABS并不是如有些人所想的那样,大大提高汽车物理性能的极限。
严格来说,ABS的功能主要在物理极限的性能内,保证制动时车辆本身的操纵性及稳定性。
由汽车理论可知,当制动力大于轮胎-道路附着力(简称附着力)时,车轮就会抱死滑移。
只有汽车具有足够的制动器制动力,同时地面又能提供较大的附着力时,汽车才能获得较好的制动效果。
在汽车制动时,除车轮旋转平面的纵向附着力外,还有垂直于车轮旋转平面的横向附着力。
在汽车制动过程中,纵向附着力决定汽车纵向运动,影响汽车的制动距离;横向附着力则决定汽车的横向运动,影响汽车的方向稳定性和转向控制能力。
第二部分汽车ABS的简介
2.1ABS功用
ABS的主要作用是改善整车的制动性能,提高行车安全性,防止在制动过程中车轮抱死(即停止滚动),从而保证驾驶员在制动时还能控制方向,并防止后轴侧滑
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%一20%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。
2.2ABS的工作原理
ABS的种类可分机械式和电子式两种。
机械式ABS结构简单,主要利用其自身内部结构达到简单调节制动力的效果。
该装置工作原理简单,没有传感器来反馈路面摩擦力和轮速等信号,完全依靠预先设定的数据来工作,不管是积水路面、结冰路面或是泥泞路面和良好的水泥沥青路面,它的工作方式都是一样的。
严格地说,这种ABS只能叫做“高级制动系统(AdvancedBrakeSystem)”。
目前,国内只有一些低端的皮卡等车型仍在使用机械式ABS。
机械式ABS只是用部件的物理特性去机械的动作,而电子式ABS是运用电脑对各种数据进行分析运算从而得出结果的。
电子式ABS由轮速传感器、线束、电脑、ABS液压泵、指示灯等部件构成。
能根据每个车轮的轮速传感器的信号,电脑对每个车轮分别施加不同的制动力,从而达到科学合理分配制动力的效果。
最早的ABS系统为二轮系统。
所谓二轮系统就是将ABS装在汽车的两个后轮上。
由于两后轮公用一条制动液压管路和一个控制阀,所以又称做“单通道控制系统”。
这种系统是根据两个后车轮中附着力较小的车轮状态来选定制动压力,这被称为“低选原则”。
也就是说,采用低选原则的ABS车辆的一个后轮有抱死趋势时,系统只能给两个后轮同时泄压。
又由于前轮没有防抱死功能,因而,二轮系统难以达到最佳制动效果。
随着相关技术的发展,后来出现了“三通道控制系统”,该系统是在二轮系统基础上,将两前轮由两条单独的管路独立控制。
虽然后轮还是采用“低选原则”,但由于实现了紧急制动时的转向功能及防止后轴侧滑的功能,所以这种系统具备了现代ABS的主要特点。
至今,市面上还有车辆采用这种三通道控制的ABS系统。
目前,装备在车辆上最常见的是四传感器四通道ABS系统,每个车轮都由独立的液压管路和电磁阀控制,可以对单个车轮实现独立控制。
这种结构能实现良好的防抱死功能。
2.3ABS的两种控制方式
(一)、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
(二)、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
轮速传感器由传感器和齿圈钢环组成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、控制器B、输出级,稳压与保护装置
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,成本低,故目前使用较广。
第三部分汽车ABS的故障与检修
3.1ABS的常见故障
由ABS系统的工作原理可知,在ABS系统工作过程中,会出现一些与传统经验相背离的情况,有些是ABS系统的正常反应,而不是故障现象,应加以区别,例如:
(一)发动机起动后,踩下制动踏板,制动踏板会有可能弹起,这表示ABS系统已发挥作用;反之,发动机熄火,踩下制动踏板,踏板会有轻微下沉现象,这表示ABS系统停止工作,这些都是正常现象。
(二)当踩下制动踏板后,同时转动转向盘,即可感到轻微的振动,这并非故障。
因为在车辆转向行驶时,ABS系统工作循环开始,会给车轮带来轻微的振动,继而传递到转向盘上形成振感。
(三)汽车行驶制动时,制动踏板不时地有轻微的下沉现象,这是因为道路表面附着系数变化而引起的正常现象,并非故障。
(四)高速行驶时,如果急转弯,或是在冰雪路面上行驶时,有时会出现ABS故障指示灯点亮的情况,这说明在上述工况中出现了车轮打滑现象,而ABS系统产生保护动作,这同样也不是故障现象。
ABS系统可能出现的故障有:
紧急制动时,车轮被抱死;在驾驶过程中,或者放开手制动器时,ABS操作故障操作指示灯点亮;制动效果不佳,或ABS操作不正常等。
3.2ABS的检修
ABS系统检修的基本内容包括故障诊断与检查、故障排除与修理、定期保养与维护。
根据ABS的特点,具有一些特殊的检查、诊断和修理方法。
(一)诊断和检查的基本内容
特定的诊断与检查可及时发现ABS系统中的故障,是维修中非常重要的部分。
对于不同的车型,甚至同一系列不同年代生产的车型,检查的方法和程序都会有所不同。
但是ABS系统基本诊断与检查方法的内容是不变的,它们一般包括如下4个步骤。
(1)初步检查
(2)故障自诊断
(3)快速检查
(4)故障指示灯诊断
通常情况下,只要按照上述4个步骤进行诊断与检查,就会迅速找到ABS系统的故障点。
故障自诊断是汽车装用电控单元后给修理人员提供的快速自动故障诊断法,在整个诊断与检查中占有极为重要的地位,在后面将介绍自诊断方法。
(二)修理的基本内容
通过诊断与检查后,一旦准确地判断出ABS系统中的故障部位,就可以进行调整、修复或换件,直到故障被排除为止。
修理的步骤通常如下。
(1)泄去ABS系统中的压力。
(2)对故障部位进行调整、拆卸、修理或换件,最后进行安装。
这一切必须按相应的规定进行。
(3)按规定步骤进行放气。
如果是车轮速度传感器或电控单元有故障,可以不进行第一和第三步骤,只需按规定进行传感器的调整、更换即可,ABS电控单元损坏只能更换。
3.3ABS系统的诊断与检查方法
(一)初步检查
初步检查是在ABS系统出现明显故障而不能正常工作时首先采取的检查方法,例如ABS故障指示灯亮着不熄,系统不能工作。
检查方法如下:
(1)检验驻车制动(手刹)是否完全释放。
(2)检查制动液液面是否在规定的范围之内。
(3)检查ABS电控单元导线插头、插座的连接是否良好,连接器及导线是否损坏。
(4)检查下列导线连接器(插头与插座)和导线的连接或接触是否良好:
①液压调节器上的电磁阀体连接器;
②液压调节器上的主控制阀连接器;
③连接压力警告开关和压力控制开关的连接器;
④制动液液面指示开关连接器;
⑤四轮车速传感器的连接器;
⑥电动泵连接器。
(5)检查所有的继电器、保险丝是否完好,插接是否牢固。
(6)检查蓄电池容量(测量电解液比重)和电压是否在规定的范围内;检查蓄电池正、负极导线的连接是否牢靠,连接处是否清洁。
(7)检查ABS电控单元、液压控制装置等的接地(搭铁)端的接触是否良好。
(8)检查车轮胎面纹槽的深度是否符合规定。
如果用上述方法不能确定故障位置,就可转入使用故障自诊断。
(二)ABS系统故障征兆模拟测试方法
在ABS系统故障检测与诊断中,若是单纯的元件不良,可运用电路检测方式诊断。
如果属于间歇性故障或是相关的机械性问题,则需要进行模拟测试以及动态测试。
1、模拟测试方法
(1)将汽车顶起,使4个车轮均悬空。
(2)起动发动机。
(3)将换挡操纵手柄拨到前进挡(D)位置,观察仪表板上的ABS故障指示灯是否点亮。
若ABS故障指示灯亮,表示后轮差速器的车速传感器不良。
(4)如果ABS故障指示灯不亮,则转动左前轮。
此时ABS故障指示灯若点亮,则表示左前轮车速传感器正常;反之,ABS故障指示灯若不亮,即表示左前轮车速传感器不良。
(5)右前轮车速传感器测试方法与左前轮车速传感器测试方法相同。
该模拟测试,系根据ABSECU中逻辑电路的车速信号差以及警示电路特性,便于检测车速传感器的故障而设置的。
2、动态测试方法
(1)使汽车在道路上行驶至少12km以上。
(2)测试车辆转弯(左转或右转)时,ABS故障指示灯是否会点亮。
若某一方向ABS故障指示灯会亮,则表示该方向的轮胎气压不足,也可能是轴承不良、转向拉杆球头磨损,减振器不良或车速传感器脉冲齿轮不良。
(3)将汽车驶回,在ABSECU侧的“ABS电源”和“电磁阀继电器”端子间接上测试线和万用表(置于电压档)。
(4)再进行道路行驶,在制动时注意观察“ABS电源”端和搭铁间的电压,应在11.7~13.5V之间;而“电磁阀继电器端子与搭铁间的电压,亦应在10.8V以上。
前者主要是观察蓄电池电源供应情况,后者主要是观察电磁阀继电器的接点好坏。
(三)ABS系统故障诊断表
1.在进行ABS系统故障检测与诊断时,应根据ABS系统的工作特性分析故障现象和特征,在故障征兆确认后,根据维修资料的说明有目的进行检测与诊断。
为便于检测与诊断查找ABS系统的故障,必须首先了解ABS系统各主要部件在车上的安装位置。
2、ABS系统故障诊断表
ABS系统各类常见故障的检查内容。
通过观察仪表板上ABS故障指示灯的闪烁规律,也可以对ABS系统发生的故障进行粗略的诊断。
ABS系统常见故障诊断表
故障类型检查内容及顺序故障位置及检查调整
紧急制动时,车轮被抱死ABS故障指示灯点亮按故障代码处理
拉起手制动杆,ABS故障指示灯不亮检查:
(1)手制动开关;
(2)制动开关;(3)ABS故障指示灯灯泡
查看故障代码显示器,有代码显示ECU的PL端子和ABS故障指示灯之间断路;
打开点火开关,3s后,检查电磁控制阀是否有响声(检查时不可踩下制动踏板)检查ECU的+B端子和车身之间是否有电压,没有电压则为电路故障,否则查看ECU的E1端子是否搭铁在正、负极之间电压低于12V蓄电池故障,更换或充电.
(四)ABS维修的注意事项
(1)ABS系统与普通制动系统是不可分的,普通制动系统一出现问题,ABS系统就不能正常工作。
因此,要将二者视为整体进行维修,不能只把注意力集中于传感器、电控单元和液压调节器上。
(2)ABS电控单元对过电压、静电非常敏感,如有不慎就会损坏电控单元中的芯片,造成整个ABS瘫痪。
因此,点火开关接通时不要插或拔电控单元上的连接器;在车上进行电焊之前,要戴好防静电器(也可用导线一头缠在手腕上,一头缠在车体上),拔下电控单元上的连接器后再进行电焊;给蓄电池进行专门充电时,要将电池从车上拆卸下来或摘下蓄电池电缆后再进行充电。
(3)维修车轮速度传感器时一定要十分小心。
卸时注意不要碰伤传感器头,不要用传感器齿圈当做撬面,以免损坏。
安装时应先涂覆防锈油,安装过程中不可敲击或用蛮力。
一般情况下,传感器气隙是可调的(也有不可调的),调整时应使用非磁性塞卡,如塑料或铜塞卡,当然也可使用纸片。
(4)维修ABS液压控制装置时,切记要首先进行泄压,然后再按规定进行修理。
例如制动主缸和液压调节器设计在一起的整体ABS,其蓄压器存储了高达18000kPa的压力,修理前要彻底泄去,以免高压油喷出伤人。
(5)制动液要至少每隔两年要换一次,最好是每年更换一次。
这是因为DOT3乙二醇型制动液的吸湿性很强,含水分的制动液不仅使制动系统内部产生腐蚀,而且会使制动效果明显下降,影响ABS的正常工作。
注意不要使用DOT5硅酮型制动液,更换和存储的制动液以及器皿要清洁,不要让污物、灰尘进入液压控制装置,制动液不要沾到ABS电控单元和导线上。
最后要按规定的方式进行放气(与普通制动系统的放气有所不同)。
(五)故障实例分析
例如帕萨特ABS灯亮了,ABS功能失效。
首先做基本检查,没发现异常。
用金奔腾彩圣检测ABS系统,为左右前轮传感器故障。
仔细检查前轮轴承间隙及底盘相关部位,拆下两前轮ABS传感器发现有些铁屑和黄油,用化油器清洗济清洗干净ABS传感器表面和半轴头上的感应齿圈后,装复ABS传感器,清除故障码,试车发现故障排除在更换前减振器时,前悬挂部位受到了震动,使一些锈渣脱落和黄油粘在了ABS传感器上,是传感器的间隙变小,失真,反馈给ABS的电脑错误信号,电脑不能正确工作,ABS故障灯亮报警。
当再次清洗干净后间隙恢复正常,故障也就排除了。
还有时会出现ABS功能工作不正常,或不工作,但是ABS灯并不报警,排除故障时可能会有些棘手,但是通过路试中读取的四轮的车速数据流可正确发现是哪个轮的ABS传感器信号不良,将其清洗后重装故障即可排除。
在其他大众车上也有类似现象,一样处理即可。
第四部分体会和收获
经过几个月的准备,论文终于顺利完成,虽然我选择的车型不是高档轿车,而是经济型的大众系列,但我选择了最为常见的技术-------ABS系统。
希望能把此项技术能够简单明了的呈现出来,中我也是在不懂到半懂的状态的中完成的,这既是自我学习的过程,也是自我努力的结果
成长是每个人的必经之路,无论憧憬也好,排斥也罢,我们都迟早要面对。
所以我的建议是,与其逃避,不如勇敢面对。
作为学生,要充分利用在校的课余时间,保证学业的同时,尽可能的多参加社会实践,为自己创造机会接触外面的社会。
我始终坚信,做和不做是不一样的!
付出总会有收获,并且一个小的成功是下一个成功的必要准备,机会总是垂青那些有准备的人。
我们每个人所能做的,不是抱怨与成功人士的差距,而是争取机会奋起直追,成功的得来不是靠运气,而是凭借一朝一夕积累的能力。
所以我坚信我的人生因为有了这一段不同寻常的经历而会变的更加美好。
参考文献
1.邯郸北方学校.“怎样维修汽车ABS.ASR和SRS系统”.北京:
机械工业出版社,2007
2.孙志刚、董大伟.“汽车检测与诊断技术”.北京:
理工出版社,2008
3张子波.汽车发动机构造与维修。
北京:
高等教育出版社,2005
4鲁民巧.汽车构造.北京:
高等教育出版社,2008
5黄虎等.现代汽车维修.上海:
上海交通大学出版社,2001
致谢
在论文完成之际首先感谢乔国春老师的热情指导与督促,他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样;他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。
在毕业设计期间乔老师提供了参考资料和建议,给予我莫大的支持和启迪。
对于老师的帮助,我再次表示衷心的感谢。
感谢我的室友们,从遥远的家来到这个陌生的城市里,是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情,维系着寝室那份家的融洽。
以及感谢大学三年所有的授课老师的信息教导
感谢我的学校三年的青春岁月里,她给予我的不仅仅是知识,更多的是让我领略到人生的大学时永无止境的。
所谓无知也无畏,我也因为如此,我就爱那个会沿着自己的路一直走下去。
感谢我的家人,他们以最平凡的双手供我上大学,使我得以顺利完成学业。
焉得谖草,言树之背,养育之恩,无以回报,你们永远健康快乐是我最大的心愿。
在论文即将完成之际,我的心情无法平静,从开始进入课题到论文的顺利完成,有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我诚挚的感谢。
读书的好处
1、行万里路,读万卷书。
2、书山有路勤为径,学海无涯苦作舟。
3、读书破万卷,下笔如有神。
4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。
——达尔文
5、少壮不努力,老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早,白首方悔读书迟。
——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来。
8、读书要三到:
心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器,人不学、不知义。
10、一日无书,百事荒废。
——陈寿
11、书是人类进步的阶梯。
12、一日不读口生,一日不写手生。
13、我扑在书上,就像饥饿的人扑在面包上。
——高尔基
14、书到用时方恨少、事非经过不知难。
——陆游
15、读一本好书,就如同和一个高尚的人在交谈——歌德
16、读一切好书,就是和许多高尚的人谈话。
——笛卡儿
17、学习永远不晚。
——高尔基
18、少而好学,如日出之阳;壮而好学,如日中之光;志而好学,如炳烛之光。
——刘向
19、学而不思则惘,思而不学则殆。
——孔子
20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。
——培根
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