汽车ABS常见保养与维修

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1、第7章 ABS的原理与检修,教学目标,1.制动系统工作的的基本原理 2.ABS系统的基本组成和工作原理 3.ABS工作过程分析 4.ABS系统主要零部件工作原理分析 5.ABS系统自诊断功能。,一，ABS系统结构特点,汽车制动系统工作性能的好坏对行车安全至关重要。 汽车电控ABS制动系统是制动系重要的一个种类。 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。,1) 地面制动力 汽车只有受到与行驶方向相反的外力时，才能使汽车制动减速直至停车。这个外力只能由地面和空气提供。由于空气阻力相对较小，为了分析方便，可以近似地认为实际上外力是由地面提供的，称之

2、为地面制动力。 地面制动力越大，制动加速度越大。,1. 汽车制动时车轮受力分析,2) 制动器制动力 在车轮周缘为克服制动器摩擦力矩所需加的力，称之为制动器制动力。,附着力是地面阻止车轮滑动所能提供切向反作用力的极限值。 在一般硬实路面上，轮胎与路面间的附着力可近似认为是轮胎与路面间的摩擦力。,3) 附着力,在汽车制动时，有纵向附着力和横向附着力。 纵向附着力决定汽车的纵向运动，影响汽车的制动距离。 横向附着力决定汽车的横向侧滑。,3) 附着力,4) 车轮滑移率 当汽车匀速行驶时，实际车速V (即车轮中心的纵向速度)与车轮速度Vw (即车轮滚动的圆周速度)相等，车轮在路面上的运动为纯滚动运动。

3、V =Vw时，纯滚动,当驾驶员踩下制动踏板时，由于地面制动力的作用，使车轮速度减小，车轮处在既滚动又滑动的状态，实际车速与车轮速度不再相等，人们将车速和车轮速度之间出现的差异称为滑移。,4) 车轮滑移率,轮胎滑移的程度用滑移率S来表示。车轮滑移率是指实际车速V与车轮速度Vw之差同实际车速V的比值。 滑移率是指在制动时，在车轮运动中滑动成分所占的比例，用s表示：,4) 车轮滑移率,式中：v 车轮中心的速度(m/s)； r 车轮不受地面制动力时的滚动半径(m)； 车轮角速度(rad/s)。,滑移率实际意义是车轮总制动距离内滑动距离占的比例大小。,当V =Vw时，滑移率S = 0，车轮自由滚动； 当

4、Vw =0时，滑移率S =100%，车轮完全抱死滑移； 当VVw时，滑移率0 S 100%，车轮既滚动又滑移。 滑移率越大，车轮滑移程度越大。, 汽车载客人数或载物量； 前、后轴的载荷分布情况； 轮胎种类及轮胎与道路的附着状况； 路面种类和路面状况； 制动力大小及其增长速率。 汽车纵向附着系数和侧向附着系数对滑移率有很大影响。,车轮滑移率的影响因素,5) 附着系数和滑移率的关系 在制动过程中，车轮抱死滑移的根本原因是制动器制动力大于轮胎-道路附着力。,横向附着系数越大，汽车制动时方向稳定性和保持转向控制能力越强。 当滑移率为零时，横向附着系数最大；随着滑移率的增加，横向附着系数越来越小。,当车

5、轮抱死时，横向附着系数几乎为零，汽车方向失控、稳定性差。前轮先抱死时，可能出现方向失控现象。后轮先抱死时，可能出现甩尾现象。 s10%25%时为最佳。,图1 附着系数与滑移率的关系 (虚线与实线标注的上下顺序一一对应) B纵向附着系数； S横向附着系数； S滑移率,由图可见： 附着系数取决于路面性质。 一般干燥路面附着系数大，潮湿路面 附着系数小，冰雪路面附着系数更小。 在各种路面上，附着系数都随滑移 率的变化而变化。 在各种路面上，当滑移率为20%左 右时，纵向附着系数最大，制动效 果最好。,当车轮抱死时，横向附着系数接近于零，汽车将失去方向稳定性和转向控制能力，其危害极大。 如果前轮抱死，

6、虽然汽车能沿直线向前行驶，但是失去转向控制能力。,如果后轮抱死，汽车的制动稳定性就会变差，抵抗横向外力的能力很弱，后轮稍有外力(如侧向风力或地面障碍物阻力)作用就会发生侧滑(甩尾)，甚至出现调头(即突然出现180转弯)等危险现象。,综上所述，为了获得最佳制动性能，应将滑移率控制在10%到25%范围内。 因此，通过采用ABS，使汽车在制动过程中自动调节车轮的制动力，防止车轮抱死滑移，从而缩短制动距离，提高方向稳定性，增强转向控制能力，减少交通事故的发生。,(1) 有效控制车轮滑移率。 在汽车制动过程中，当车轮滑移率超过稳定界限时，ABS将自动减小制动压力，以减小车轮制动器制动力，从而减小车轮滑移

7、率；而当车轮滑移率低于稳定界限时，又自动增加制动压力，以增大车轮制动器制动力，从而增大车轮滑移率。,2. ABS的特点,(2) 提高了制动稳定性。 防抱死制动系统避免了汽车制动时车轮抱死状态，保持了较大的侧向附着系数，消除了车轮抱死情况下出现的侧滑、甩尾甚至掉头等情况，并保证了紧急制动情况下良好的转向性能。,2. ABS的特点,(3) 具有故障自诊断能力。 在防抱死制动系统出现故障后，能自动停止工作，恢复普通制动装置的工作，并将故障以代码的形式显示出来。,1. ABS的基本组成,二， 系统分类与组成,除原有的制动系统(真空助力装置有些没有)外，另增加了液压调节器(带液压油泵)、车轮转速传感器、

8、电控单元(ECU)及电路，报警灯等装置。 液压调节器也称制动压力调节装置，主要由调压电磁阀总成、电动泵总成和储液器组成。,如图4所示是典型的ABS的组成图。,图4 典型的ABS系统结构图 1车轮转速传感器；2右前制动器；3制动主缸；4储液室；5真空助力器；6电子控制装置(ECU) ；7右后制动器；8左后制动器；9比例阀；10ABS警示灯；11储液器；12调压电磁阀总成；13电动泵总成；14左前制动器,图6-1 桑塔纳2000轿车的ABS组成及安装位置,图6-1为桑塔纳2000轿车上使用的ABS组成及其安装位置图，,图6-2 LS400 ABS布置形式,图6-2为LS400 ABS布置形式。,(

9、1) 按组成结构的不同，ABS可分为整体式和分体式。 整体式ABS的制动主缸、液压调节器和各控制阀制成一体，有些无真空助力元件。 分体式ABS的制动主缸和真空助力液压元件仍采用传统制动装置，制动主缸和调节器及各控制阀没有制成一体。,2. ABS的分类,(2) 按制动力源的不同， ABS可分为气压式、液压式和气顶液压式。,(3) 按控制回路的不同，ABS可分为四种：单通道控制回路(如图6-3所示)配有一个或两个传感器；双通道控制回路(如图6-4所示)配有二至四个传感器，通常为两前轮一起控制，两后轮一起控制；三通道控制回路(如图6-5所示)配有三个或四个传感器，两前轮单独控制，两后轮一起控制；四通

10、道控制回路，(如图6-6所示)配有四个传感器，四轮独立控制。,2. ABS的分类,图6-3 单通道控制回路,图6-4 双通道控制回路 (a) 双通道前轮独立-后轮低选择控制的ABS；(b) 双通道前轮独立控制的ABS,图6-5 三通道控制回路,(a) 三传感器三通道前轮独立-后轮低选择控制的ABS； (b) 四传感器三通道前轮独立-后轮低选择控制的ABS,(a) 四通道四轮独立控制的ABS；(b) 四通道前轮独立-后轮低速控制的ABS,图6-6 四通道控制回路,1. 车轮转速传感器 车轮转速传感器的作用是检测车轮的速度，并将速度信号输入ECU. 目前常用的车轮转速传感器有电磁感应式和霍尔式两种

11、。,三 结构与原理,1) 电磁感应式车轮转速传感器 它是通过线圈的磁通变化，感应出脉冲电压信号的装置。 电磁感应式车轮转速传感器。 由磁感应传感头和齿圈两部分组成。,三 结构与原理,传感头为静止部件，由永久磁铁、感应线圈和磁极(极轴)构成，安装在每个车轮的托架上，有两根引线(屏蔽线)接至电控单元。齿圈为运动部件，安装在轮毂或轮轴上，和车轮一起旋转。其齿数的多少与车型及电控单元有关，不同车型的ABS装置不通用。,图7-7 车轮转速传感器外形,(a) 驱动车轮 (b) 非驱动车轮 图13 车速转速传感头在车轮上的安装 1、8电磁感应式传感器；2半轴； 3悬架支承；4、7齿圈；5轮毂；6转向节,(a

12、) 主减速器 (b) 变速器 图14 车轮转速传感器在传动系统中的安装位置 1、5传感器；2、3齿圈；4变速器,根据极轴的结构形式不同，电磁感应式转速传感器又分为凿式和柱式等。,图7-8 车轮转速传感器结构图 (a) 凿式极轴；(b) 柱式极轴,(b) 菱形极轴传感头(柱式极轴的一种) (c) 柱式极轴传感头 图17 电磁感应式车轮转速传感器的传感头与齿圈的相对安装方式,(a) 凿式极轴传感头,当齿圈随车轮旋转时，由于磁极及齿圈间的间隙发生变化(齿顶、齿根)，使得通过线圈的磁通发生变化，从而在线圈上感应出一交流电动势，其频率与车轮转速成正比，电动势的大小(振幅)也与转速成正比。,电磁感应式车轮

13、转速传感器工作原理,如达科(Delco)公司生产的ABS，其电磁感应式传感器在低速及高速时的电压信号变化为0.19 V电控单元依据此信号频率确定转速，并测算出瞬时制动减速度及制动滑移率，从而控制制动液压，防止车轮抱死。,电磁感应式车轮转速传感器工作原理,图7-9 电磁感应式转速传感器工作原理示意图 (a) 齿隙与磁芯端部相对时；(b) 齿顶与磁芯端部相对时；(c) 传感器输出电压,电磁感应式车轮转速传感器工作原理如图7-9所示,(a) 齿隙与磁心端部相对时 (b) 齿顶与磁心端部相对时 图4.15 电磁感应式车轮转速传感器的工作原理 1齿圈；2磁心端部；3感应线圈引线； 4感应线圈；5永久性磁

14、心；6磁力线； 7电磁感应式传感器；8磁极；9齿圈齿顶,霍尔式车轮转速传感器由传感头和齿圈两部分构成。 传感头由永磁体、霍尔元件和电子电路等组成。,2) 霍尔式车轮转速传感器,图7-10 霍尔式车轮转速传感器工作原理示意图 (a) 磁场较弱时；(b) 磁场较强时,霍尔式车轮转速传感器工作原理如图7-10所示。,(a) 霍尔元件磁场较弱 图18 霍尔式车轮转速传感器磁路,(b) 霍尔元件磁场较强 图18 霍尔式车轮转速传感器磁路,图7-10(a)中穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场较弱；图7-10(b)中则相反，磁场较强。这样齿圈随车轮转动时，使得穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化，从而产生霍尔电压(

15、毫伏级准正弦波电压)，此电压信号再由电子电路转换成标准的脉冲电压信号输入电控单元。,2) 霍尔式车轮转速传感器,2.制动压力调节装置,制动压力调节装置的作用是根据ECU的指令，调节各个车轮制动器的制动压力。 常用制动系统有液压式、机械式、气压式和空气液压复合式等。,液压循环式制动压力调节器 主要由一只电动泵、储能器、八个电磁阀等构成一个整体。八个电磁阀分别控制通往前后轮的四个管路的油压，每个管路中一对电磁阀中的一个是常开进油阀，另一个是常闭出油阀。八个电磁阀的开闭由电控单元控制。电动泵两端的进出油路上分别设置有一个吸入阀和压力阀。储能器和电动泵并联，用以存储从制动工作缸流回的制动液，并减轻油压

16、的脉动。,2. 制动压力调节器,图7-11 桑塔纳循环式制动压力调节器外形图,桑塔纳循环式制动压力调节器的外形如图7-11所示。,液压循环式制动压力调节器的压力调节可分为4个阶段。 (1) 制动油压建立(初始制动阶) (图7-12)。,图7-12 初始制动阶段,当驾驶员踩下制动踏板时，制动主缸产生的油压通过管路，并经不通电的进油阀进入制动工作缸，不通电的出油阀处于关闭状态，从而使车轮制动器产生制动力。随着驾驶员踩下制动踏板，制动压力逐渐上升，车轮转速逐渐下降。初始制动阶段ABS的电控单元不对制动液压进行控制，整个过程和传统制动系统相同。,(2) 制动压力保持阶段(图7-13),图7-13 制动压力保持阶段,随着制动压力升高和车轮转速下降到一定程度，车轮开始出现部分滑移现象。当车轮的滑移率达到10%20%左右时，ABS中的电控单元将输出控制信号给进油阀，使其通电而关闭油路，出油阀不通电仍处于关闭状态。此时，制动工作缸内油压将保持不变，即处于某一个稳定的油压状态下。,