第1章防抱死制動系統(tǒng)(ABS)

第1章防抱死制動系統(tǒng)(ABS)第一頁，共61頁。

配套教材信息教材名稱：汽車底盤及車身電控系統(tǒng)維修教材主編：于京諾出版社：機械工業(yè)出版社出版時間/版次：2011年2月第1版國際標準書號（ISBN）：978-7-111-32432-4教材所屬系列：高職高專汽車類專業(yè)技能型教育規(guī)劃教材第二頁，共61頁。第1章防抱死制動系統(tǒng)（ABS）1.1概述

汽車防抱死制動系統(tǒng)（Anti-LockBrakeSystem）簡稱ABS1.1.1ABS的基礎(chǔ)理論1.汽車制動時的附著條件地面制動力只能小于或等于附著力

2.車輪滑移率滑移率是指車速與車輪速度的差值與車速之比?；坡蕇的表達式為：

第三頁，共61頁。3.附著系數(shù)與滑移率的關(guān)系1）路面性質(zhì)不同，附著系數(shù)不同。干燥路面附著系數(shù)大，潮濕路面附著系數(shù)小，冰雪路面附著系數(shù)更小。2）在同一種路面上，附著系數(shù)隨滑移率的變化而變化，并且除了雪地的縱向附著系數(shù)曲線以外，其他各種路面附著系數(shù)曲線的變化趨勢大致相同。圖1-1附著系數(shù)與滑移率的關(guān)系第四頁，共61頁。圖1-2干燥硬實路面附著系數(shù)與滑移率的關(guān)系第五頁，共61頁。從圖中可以看出，開始時隨著滑移率的增大，縱向附著系數(shù)迅速增大，當滑移率達到約20%時，縱向附著系數(shù)達到最大值，被稱為峰值附著系數(shù)，用表示。與峰值附著系數(shù)對應(yīng)的車輪滑移率稱為峰值附著系數(shù)滑移率，用sp表示。此后隨著滑移率的繼續(xù)增大，縱向附著系數(shù)逐漸減小，進入到制動非穩(wěn)定區(qū)。當滑移率達到100%，即車輪完全被抱死滑移時，其附著系數(shù)稱為滑動附著系數(shù)，用表示。通常情況下滑動附著系數(shù)總是小于峰值附著系數(shù)，在干燥硬實路面上一般比小10%～20%；在潮濕硬實路面上一般比小20%～30%。從圖中還可以看出，當滑移率為0時，橫向附著系數(shù)最大，隨著滑移率的增大，橫向附著系數(shù)逐漸減小，當滑移率達到100%時，橫向附著系數(shù)接近于零。第六頁，共61頁。4.汽車采用ABS的必要性

汽車制動時車輪抱死會使制動距離變長，方向穩(wěn)定性變差，失去轉(zhuǎn)向控制能力，因此制動時應(yīng)避免車輪抱死。汽車上采用ABS的目的就是避免制動時車輪抱死，將滑移率控制在10%～30%，在此范圍內(nèi)既有最大的縱向附著系數(shù)，使制動距離最短，又有較大的橫向附著系數(shù)，以獲得較好的橫向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向控制能力。第七頁，共61頁。1.1.2ABS的組成和工作過程圖1-3典型ABS系統(tǒng)的組成1-輪速傳感器2-右前制動器3-制動主缸4-制動液罐5-真空助力器6-電子控制單元（ECU）7-右后制動器8-左后制動器9-比例閥10-ABS警告燈11-儲液器12-電磁閥總成13-液壓泵總成14-左前制動器第八頁，共61頁。具有ABS的汽車并非只要制動ABS就起作用，當制動強度比較低時，ABS不起作用，只有當制動強度達到一定程度ABS才起作用。汽車行駛時，輪速傳感器會將每一個車輪的轉(zhuǎn)速信號送至ECU，汽車制動時，ECU通過監(jiān)測每一個車輪的輪速信號判斷車輪的運動狀態(tài)，如果制動強度比較低，ECU監(jiān)測到的車輪滑移率較小，ABS不起作用，此時的制動就是常規(guī)制動。隨著制動踏板的繼續(xù)踏下，制動強度增大，如果ECU監(jiān)測到某一車輪滑移率增大到一定程度，ECU將發(fā)出指令，控制制動壓力調(diào)節(jié)器，使該車輪的制動壓力降低或保持不變，防止該車輪滑移率的進一步增大，防止車輪抱死，將車輪滑移率控制在10～30%的理想范圍。第九頁，共61頁。1.1.3ABS的分類1.按總體結(jié)構(gòu)布置分類ABS按總體結(jié)構(gòu)布置分類可以分為整體式和分開式兩類。2.按控制通道和傳感器數(shù)目分類（1）四通道式四通道式ABS又可分為以下兩種形式：①四傳感器、四通道、前后管路布置②四傳感器、四通道、X管路布置圖1-4四通道ABSa)雙管路前后布置b)雙管路X布置1-制動壓力調(diào)節(jié)器2-輪速傳感器第十頁，共61頁。（2）三通道式三通道式ABS又可分為以下3種形式：①四傳感器、三通道、前后管路布置、前輪獨立控制、后輪低選控制②三傳感器、三通道、前后管路布置、前輪獨立控制、后輪低選控制（圖1-5b）。這種形式與前一種的區(qū)別僅在于省去了一個輪速傳感器，兩個后輪共用一個安裝在后橋主減速器上的輪速傳感器。③四傳感器、三通道、X管路布置、前輪獨立控制、后輪低選控制圖1-5三通道ABSa)四傳感器、三通道、前后管路布置、前輪獨立控制、后輪低選控制b)三傳感器、三通道、前后管路布置、前輪獨立控制、后輪低選控制c）四傳感器、三通道、X管路布置、前輪獨立控制、后輪低選控制第十一頁，共61頁。（3）二通道式二通道式ABS又可分為三傳感器二通道式、四傳感器二通道式和二傳感器二通道式3種形式圖1-6二通道ABSa)三傳感器二通道b)四傳感器二通道c）二傳感器二通道第十二頁，共61頁。（4）一通道式一通道ABS（圖1-7）在后輪制動管路中設(shè)置一個制動壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)兩后輪的制動壓力，在后橋主減速器上安裝一個輪速傳感器，或者在兩個后輪上各安裝一個輪速傳感器。圖1-7一通道ABS第十三頁，共61頁。1.1.4ABS的控制技術(shù)

1.ABS的控制方式目前ABS的控制方式有車輪滑移率控制方式、邏輯門限值控制方式、最優(yōu)化控制方式、滑模動態(tài)變結(jié)構(gòu)控制方式和模糊控制方式等。2.ABS的控制過程根據(jù)道路附著條件的不同，ABS的控制過程通常分為高附著系數(shù)路面控制、低附著系數(shù)路面控制和附著系數(shù)由高到低的路面控制情況。下面以圖1-8所示的高附著系數(shù)路面控制為例說明ABS的控制過程。第十四頁，共61頁。圖1-8高附著系數(shù)路面ABS的控制過程v-車速vref-參考車速S1-滑移率門限值vW-車輪速度+A、+a-車輪加速度門限值-a-車輪減速度門限值第十五頁，共61頁。1.2ABS主要部件的結(jié)構(gòu)和工作原理

1.2.1傳感器

1.輪速傳感器輪速傳感器的作用是檢測車輪轉(zhuǎn)速，并將車輪轉(zhuǎn)速信號送入ABSECU。輪速傳感器一般都安裝在車輪處，但有些驅(qū)動車輪的輪速傳感器安裝在主減速器或變速器等傳動系統(tǒng)部件中。目前ABS輪速傳感器主要有電磁式和霍爾式兩種。（1）電磁式輪速傳感器圖1-9安裝在車輪處的輪速傳感器a）驅(qū)動輪b）從動輪1-電磁式輪速傳感器2-半軸3-懸架支承4-齒圈5-輪轂6-轉(zhuǎn)向節(jié)7-齒圈8-電磁式輪速傳感器第十六頁，共61頁。圖1-10安裝在傳動系統(tǒng)中的輪速傳感器a）主減速器b）變速器1-電磁式輪速傳感器2-主減速器從動齒輪3-齒圈4-變速器5-電磁式輪速傳感器第十七頁，共61頁。傳感器主要由永久磁鐵、鐵心和線圈組成，齒圈則是由磁阻較小的鐵磁性材料制成，傳感器和齒圈的結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。圖1-11電磁式輪速傳感器的基本結(jié)構(gòu)1-輪齒2-線圈3-永久磁鐵4-磁極5-磁通6-齒圈第十八頁，共61頁。圖1-12電磁式輪速傳感器的工作原理a）兩齒之間部分與磁極端部對正b）齒頂與磁極端部對正c）傳感器信號1-齒圈2-磁極端部3-線圈引線4-線圈5-永久磁鐵6-磁力線7-電磁式輪速傳感器殼體8-磁極9-輪齒第十九頁，共61頁。電磁式輪速傳感器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但存在以下缺點：1）電磁式輪速傳感器的信號電壓隨車速的變化而變化，信號電壓的幅值一般在1V～15V。當車速很低時，傳感器產(chǎn)生的信號電壓很低，ABS無法正常工作。2）電磁式輪速傳感器頻率響應(yīng)較低，當車輪轉(zhuǎn)速過高時，傳感器的高頻頻率響應(yīng)差，在高速時容易產(chǎn)生錯誤信號。3）電磁式輪速傳感器的抗電磁波干擾能力較差，尤其在輸出信號幅值較小時。第二十頁，共61頁。（2）霍爾式輪速傳感器霍爾式輪速傳感器也是由傳感器和齒圈組成。傳感器則由永久磁鐵、霍爾元件和集成電路等組成，霍爾式輪速傳感器的磁路如圖1-13所示。圖1-13霍爾式輪速傳感器的磁路a）霍爾元件磁場較弱b）霍爾元件磁場較強第二十一頁，共61頁。圖1-14霍爾式輪速傳感器集成電路框圖及各級波形a）霍爾式輪速傳感器集成電路框圖b）霍爾式輪速傳感器集成電路各級波形第二十二頁，共61頁?；魻柺捷喫賯鞲衅鞯膬?yōu)點是：1）輸出的信號電壓不隨轉(zhuǎn)速的變化而變化，在汽車電源電壓為12V的條件下，信號的幅值保持在11.5～12V，即使車速很低時也是如此。2）傳感器頻率響應(yīng)可達20kHZ，在ABS中相當于車速為1000km/h時所檢測的信號頻率，因此不會出現(xiàn)高速時頻率響應(yīng)差的問題。3）由于霍爾式輪速傳感器輸出的電壓信號強弱不隨轉(zhuǎn)速變化，且幅值較高，因此抗電磁干擾能力較強?；魻柺捷喫賯鞲衅鞯娜秉c是結(jié)構(gòu)復雜，成本較高，并且工作時需要有電源電壓。第二十三頁，共61頁。2.減速度傳感器減速度傳感器也稱G傳感器，目前主要用于四輪驅(qū)動汽車檢測制動時的減速度，以識別是否為冰、雪等易滑路面。（1）差動變壓器式減速度傳感器圖1-15所示為差動變壓器式減速度傳感器的結(jié)構(gòu)，圖1-16所示為這種傳感器的工作原理。圖1-15差動變壓器式減速度傳感器的結(jié)構(gòu)1-鐵心2-線圈3-差動變壓器4-印刷電路板5-片簧6-變壓器油

圖1-16差動變壓器式減速度傳感器的工作原理1-差動變壓器2-解調(diào)電路3-振蕩電路4-基礎(chǔ)電路第二十四頁，共61頁。（2）水銀開關(guān)式減速度傳感器圖1-17水銀開關(guān)式減速度傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理第二十五頁，共61頁。1.2.2電子控制單元ABS電子控制單元（ECU）主要用于接收輪速傳感器和其他傳感器的輸入信號，根據(jù)設(shè)定的控制邏輯，通過計算和邏輯分析、判斷后輸出控制指令，控制制動壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)制動壓力。

圖1-18ABSECU電路框圖（四傳感器三通道）第二十六頁，共61頁。1.2.3制動壓力調(diào)節(jié)器按照制動壓力調(diào)節(jié)器調(diào)壓方式的不同，制動壓力調(diào)節(jié)器可以分為循環(huán)式和可變?nèi)莘e式。1.循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器的組成循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器主要由電磁閥、回油泵、儲液器等組成（圖1-19）。圖1-19循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器的組成1-回油泵2-單向閥3-制動主缸4-電磁閥5-制動輪缸6-儲液器第二十七頁，共61頁。圖1-20三位三通電磁閥的表示符號圖1-21三位三通電磁閥的結(jié)構(gòu)1-回液管2-濾芯3-銜鐵支承圈4-回液球閥5-進液球閥6-銜鐵7-電磁線圈8-進液口9-限壓閥10-凹槽11-閥座12-主彈簧13-壓板14-副彈簧15-出液口第二十八頁，共61頁。圖1-22三位三通電磁閥的工作過程a）電流為零b）通小電流c）通大電流第二十九頁，共61頁。（2）回油泵和儲液器圖1-23回油泵和儲液器a）柱塞上行b）柱塞下行第三十頁，共61頁。2.循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器的工作過程（1）常規(guī)制動過程圖1-24常規(guī)制動過程第三十一頁，共61頁。（2）保壓過程圖1-25保壓過程第三十二頁，共61頁。（3）減壓過程

圖1-26減壓過程第三十三頁，共61頁。（4）增壓過程圖1-27增壓過程第三十四頁，共61頁。3.可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器的工作過程可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器主要由電磁閥、控制活塞、液壓泵、儲液器和儲能器等組成。（1）常規(guī)制動過程圖1-28常規(guī)制動過程第三十五頁，共61頁。（2）保壓過程圖1-29保壓過程第三十六頁，共61頁。（3）減壓過程圖1-30減壓過程第三十七頁，共61頁。（4）增壓過程

圖1-31增壓過程第三十八頁，共61頁。1.3典型防抱死制動系統(tǒng)1.3.1MK20-1型ABSMK20-1型ABS用于上海桑塔納2000GSi，一汽大眾的捷達、都市先鋒，上海賽歐等汽車上。1.MK20-1型ABS的組成圖1-32ABS元件在車上的安裝位置1-ABS控制器2-制動主缸和真空助力器3-診斷插座4-ABS故障警告燈（K47）5-制動裝置警告燈（K118）6-后輪速傳感器（G44/G46）7-制動燈開關(guān)（F）8-前輪速傳感器（G45/G47）第三十九頁，共61頁。（1）輪速傳感器圖1-33前輪速傳感器（G45/G47）安裝位置1-齒圈2-前輪速傳感器圖1-34后輪速傳感器（G44/G46）安裝位置1-齒圈2-后輪速傳感器第四十頁，共61頁。（2）ABS控制器MK20-1型ABS將電子控制單元和制動壓力調(diào)節(jié)器組合在一起，形成了ABS控制器，主要包括ABS電子控制單元（J104）、液壓控制單元（N55）、液壓泵（V64）等。

圖1-35MK20-1型ABS的液壓管路系統(tǒng)第四十一頁，共61頁。（3）ABS故障警告燈和制動裝置警告燈ABS故障警告燈為黃色，用于指示ABS自診斷系統(tǒng)是否檢測到ABS有故障。制動裝置警告燈為紅色，用于指示制動液位過低或駐車制動裝置未解除。2.MK20-1型ABS的工作原理（1）常規(guī)制動過程圖1-36常規(guī)制動過程第四十二頁，共61頁。（2）保壓過程圖1-37保壓過程第四十三頁，共61頁。（3）減壓過程圖1-38減壓過程第四十四頁，共61頁。（4）增壓過程圖1-39增壓過程第四十五頁，共61頁。2.ABS故障自診斷檢測（1）讀取和清除故障碼故障碼的讀取和清除可以使用豐田手持式診斷儀進行，也可以通過人工方式進行。人工讀取和清除故障碼的步驟如下：1）將點火開關(guān)轉(zhuǎn)至ON位置，ABS故障警告燈應(yīng)點亮3s后熄滅。如果警告燈不亮，應(yīng)檢查警告燈及其線路。2）關(guān)閉點火開關(guān)，使用豐田專用連接工具SST09843-18040連接診斷插座端子TC與CG。3）將點火開關(guān)轉(zhuǎn)至ON位置，儀表板上的ABS故障警告燈將閃爍輸出故障碼。故障碼的顯示方式如圖1-45所示。故障碼見表1-7。4）在使用專用連接工具SST09843-18040將診斷插座端子TC與CG連接，且點火開關(guān)位于ON位置的情況下，在5s內(nèi)將制動踏板踩下不少于8次，即可清除故障碼。第四十六頁，共61頁。圖1-45故障碼顯示方式第四十七頁，共61頁。表1-7威馳汽車ABS故障碼表

故障碼診斷故障碼診斷C0200/31右前輪速傳感器信號故障C0273/13ABS電動機繼電器電路斷路C0205/32左前輪速傳感器信號故障C0274/14ABS電動機繼電器電路短路C0210/33右后輪速傳感器信號故障C0278/11ABS電磁閥繼電器電路斷路C0215/34左后輪速傳感器信號故障C0279/12ABS電磁閥繼電器電路短路C0226/21右前電磁閥故障C1241/41蓄電池電壓過低或過高C0236/22左前電磁閥故障C1249/49制動燈開關(guān)電路斷路C0246/23右后電磁閥故障C1251/51泵電動機鎖止C0256/24左后電磁閥故障故障燈常亮ABSECU故障第四十八頁，共61頁。（2）執(zhí)行器測試1）連接豐田手持式診斷儀。a.將豐田手持式診斷儀連接到診斷插座DLC3上。b.起動發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)，在診斷儀上選擇“ACTIVETEST（動作測試）”模式。2）測試執(zhí)行器電動機是否工作。a.操縱診斷儀，接通電動機繼電器，應(yīng)能聽到執(zhí)行器電動機工作的聲音。b.斷開電動機繼電器，踏下制動踏板并保持15s，制動踏板不應(yīng)下沉。c.接通電動機繼電器，檢查制動踏板不應(yīng)有脈動（連續(xù)接通電動機繼電器的時間不應(yīng)超過5s，兩次接通的時間間隔應(yīng)大于20s）。d.斷開電動機繼電器，放松制動踏板。第四十九頁，共61頁。3）測試右前輪動作。a.踏下制動踏板。b.同時接通右前輪進、出油電磁閥SFRH和SFRR，檢查制動踏板不應(yīng)下沉（連續(xù)接通電磁閥的時間不應(yīng)超過5s，兩次接通的時間間隔應(yīng)大于20s）。c.同時切斷右前輪進、出油電磁閥SFRH和SFRR，檢查制動踏板應(yīng)下沉。d.接通電動機繼電器，檢查制動踏板應(yīng)回升（連續(xù)接通電動機繼電器的時間不應(yīng)超過5s，兩次接通的時間間隔應(yīng)大于20s）。e.切斷電動機繼電器，放松制動踏板。4）按照相同的方法測試其他車輪電磁閥。第五十頁，共61頁。3.ABS電路檢測（1）輪速傳感器及其電路檢測1）關(guān)閉點火開關(guān)，拔下ABSECU插接器。2）使用萬用表測量ECU插接器（圖1-46）端子13和端子26（左前輪速傳感器）、端子27和端子28（右前輪速傳感器）、端子6和端子7（左后輪速傳感器）、端子4和端子5（右后輪速傳感器）之間的電阻（參見圖1-44），前輪速傳感器的電阻值應(yīng)為1.4～1.8kΩ，后輪速傳感器的電阻值應(yīng)不大于2.2kΩ。3）如果檢測到某一傳感器的電阻值與上述值不符，拔下該輪速傳感器插接器，直接檢測該傳感器兩端子之間的電阻，以判斷故障在傳感器還是在線路。第五十一頁，共61頁。圖1-46ABSECU插接器4）如果檢測到的傳感器電阻值正常，但仍懷疑傳感器工作不正常，可以使用示波器檢測輪速信號波形，將示波器連接到ABSECU線束插接器被檢測的傳感器端子之間，駕駛車輛以20km/h的車速行駛。如果波形異常，說明齒圈損壞、傳感器與齒圈之間的間隙變化過大或者傳感器與齒圈之間有鐵屑等雜質(zhì)。第五十二頁，共61頁。1.4ABS的故障診斷與維修1.4.1使用與檢修注意事項1）裝備ABS的汽車在制動時切忌反復踩、放制動踏板，而應(yīng)保持制動踏板持續(xù)踏下。2）ABS起作用時會產(chǎn)生液壓噪聲，制動踏板會震顫，這屬于正常現(xiàn)象，應(yīng)繼續(xù)保持制動踏板踏下。3）應(yīng)使用汽車生產(chǎn)廠家推薦的規(guī)格和型號的輪胎，不能混用不同規(guī)格的輪胎。輪胎的氣壓應(yīng)符合廠家要求。4）應(yīng)及時補充制動液，并按照汽車生產(chǎn)廠家要求的間隔更換廠家推薦型號的制動液。第五十三頁，共61頁。5）更換制動液后，或者使用中發(fā)現(xiàn)制動踏板發(fā)軟，應(yīng)及時對制動系統(tǒng)進行排氣。6）ABS是以常規(guī)制動為基礎(chǔ)，如果常規(guī)制動系統(tǒng)有故障，ABS就不能正常工作。因此在檢查ABS故障之前，應(yīng)先確認常規(guī)制動系統(tǒng)工作正常。7）如果需要拆卸制動液壓系統(tǒng)有關(guān)的部件或管路，應(yīng)首先對系統(tǒng)進行泄壓。泄壓的方法是：關(guān)閉點火開關(guān)，反復踩制動踏板，直至感覺制動踏板阻力明顯增大為止。另外，在制動液壓系統(tǒng)沒有安裝好之前，不要接通點火開關(guān)，以免電動泵工作泵油。第五十四頁，共61頁。詢問用戶直觀檢查判斷是常規(guī)制動系統(tǒng)故障還是ABS故障讀取故障碼檢修常規(guī)制動系統(tǒng)常規(guī)制動系統(tǒng)故障ABS故障根據(jù)故障碼確定檢測內(nèi)容有故障碼ABS故障征兆診斷電路檢測對故障部位進行維修行駛檢查結(jié)束正常不正常電氣故障其他故障無故障碼圖1-47ABS故障檢修的一般程序1.4.2ABS故障檢修的一般程序第五十五頁，共61頁。（1）詢問用戶詢問故障現(xiàn)象、故障發(fā)生的條件，是否檢修過，檢修過哪些部位等，并且最好駕駛車輛對用戶敘述的故障現(xiàn)象進行驗證，以便對故障原因進行綜合判斷。（2）直觀檢查包括制動液壓系統(tǒng)是否泄漏，制動液質(zhì)量以及液位，ABS部件以及線束和插接器外觀是否完整，連接是否可靠。（3）判斷是常規(guī)制動系統(tǒng)故障還是ABS故障接通點火開關(guān)后如果ABS故障警告燈不亮、常亮或者在汽車行駛過程中點亮，則為ABS故障。如果ABS故障警告燈工作正常，則根據(jù)故障現(xiàn)象判斷是否為常規(guī)制動系統(tǒng)故障，如果不是常規(guī)制動系統(tǒng)故障，則應(yīng)檢測ABS。（4）讀取故障碼根據(jù)不同車型，按照相應(yīng)的方法讀取故障碼，如果有故障碼，應(yīng)根據(jù)故障碼表（例如MK20-1型ABS的故障碼表1-3）確定需要進一步檢查的內(nèi)容。第五十六頁，共61頁。（5）ABS故障征兆診斷有故障現(xiàn)象，但沒有讀取到故障碼時，可以按照故障征兆診斷表（見表1-8）確定需要檢查的內(nèi)容。如果需要檢查的是電氣故障，則應(yīng)進行電路檢測；如果是其他故障，則直接對故障進行處理。（6）電路檢測無