防抱死制动系统ABS

防抱死制动系统ABS第一页，共88页。主要内容1．ABS概述2．ABS的组成3．ABS主要元件的结构与工作原理4．典型ABS的结构组成和工作原理5．ABS的故障诊断与检修第二页，共88页。教学目标1.了解ABS的基础知识，包括ABS的功用、滑移率的概念、制动性能与防抱死的关系；2.掌握ABS的组成及各组成的结构、功用和工作原理；3.掌握典型ABS的结构组成和工作原理；4.掌握ABS的故障诊断与检修。第三页，共88页。1.制动性能与防抱死评价制动性能有两个指标：1)制动效能：制动距离、制动时间和制动减速度地面制动力附着力（纵向附着系数）滑移率SS=(v-ωr)/v×100%其中：v——车速（车身速度、车轮中心速度）

ω——车轮旋转角速度

r——车轮滚动半径S表明了车轮在运动过程中滑移成分的多少。概述第四页，共88页。S=0，纯滚动S=1，抱死脱滑0<S<1，边滚边滑2)制动时汽车方向稳定性指汽车在制动时仍能按指定的方向行驶，即不发生跑偏、侧滑和失去转向能力。侧滑和失去转向能力横向附着系数滑移率概述第五页，共88页。附着系数（地面制动力）与滑移率的关系：概述第六页，共88页。2.防抱死制动系统功用防抱死制动系统，缩写为ABS(Anti-lockBrakingSystem)功用：在制动过程中，通过调节制动器制动力，使滑移率始终控制在15－20%，获得最佳的制动效能和较好制动方向稳定性。3.ABS的应用1950年ABS首先用于飞机。目前，德国博士（Bosch）、德福斯（Teves）和美国的德尔科（Delco）、本迪克斯（Bendix）是世界著名的ABS研制和生产厂家。概述第七页，共88页。1.ABS的组成及功用ABS由传感器、电子控制元件（ECU）和执行器三部分组成。ABS的组成、控制及布置组成元件功用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轮速，给ECU提供轮速信号，各种控制方式均采用减速度传感器（G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，控制制动系统压力的增加、保持或降低ABS警告灯ABS系统出现故障时，ECU将其点亮，发出报警，并可由其闪烁读取故障码ECU接受车速、轮速、减速度等传感器的信号，计算出车速、轮速、滑移率和车轮减速度、加速度，并将这些信号加以分析、判断、放大，由输出级输出控制指令，控制各种执行器工作第八页，共88页。2.ABS的控制方案独立控制一同控制低选原则一同控制高选原则一同控制混合控制3.ABS的布置按控制通道和传感器数量分：4通道4传感器3通道4传感器3通道3传感器2通道2传感器1通道1传感器ABS的组成、控制及布置第九页，共88页。ABS结构原理简介第十页，共88页。ABS的结构原理简介第十一页，共88页。轮速传感器第十二页，共88页。1.外形轮速传感器第十三页，共88页。2.安装部位轮速传感器第十四页，共88页。轮速传感器第十五页，共88页。3.结构轮速传感器第十六页，共88页。4.原理轮速传感器第十七页，共88页。ECU第十八页，共88页。制动压力调节器第十九页，共88页。1.电磁阀的结构、原理一般采用三位三通阀。制动压力调节器第二十页，共88页。2.循环式制动压力调节器工作原理1)常规制动过程（升压）：ABS不工作，电磁阀中无电流制动压力调节器第二十一页，共88页。2)减压制动过程：ABS工作，电磁阀中通大电流（5A）制动压力调节器第二十二页，共88页。3)保压制动过程：ABS工作，电磁阀中通小电流（2A）制动压力调节器第二十三页，共88页。桑塔纳2000双电磁阀的ABS系统液压控制单元(N55)阀体内包括8个电磁阀，每个回路各一对，其中一个是常开进油阀，一个是常闭出油阀。它在制动主缸、制动轮缸和回油路之间建立联系，实现压力升高、压力保持和压力降低的功能，防止车轮抱死，其工作原理如下:第二十四页，共88页。(1)开始制动阶段（系统油压建立）开始制动时，驾驶员踩制动踏板，制动压力由制动主缸产生，经常开的不带电压的进油阀作用到车轮制动轮缸上，此时，不带电压的出油阀依然关闭，ABS系统没有参与控制，整个过程和常规液压制动系统相同，制动压力不断上升，

第二十五页，共88页。(2)油压保持当驾驶员继续踩制动踏板，油压继续升高到车轮出现抱死趋势时，ABS电子控制单元发出指令使进油阀通电并关闭阀门，出油阀依然不带电压仍保持关闭，系统油压保持不变，第二十六页，共88页。

(3)油压降低若制动压力保持不变，车轮有抱死趋势时，ABSECU给出油阀通电打开出油阀，系统油压通过低压储液罐降低油压，此时进油阀继续通电保持关闭状态，有抱死趋势的车轮被释放，车轮转速开始上升。与此同时，电动液压泵开始起动，将制动液由低压储液罐送至制动主缸

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(4)油压增加为了使制动最优化，当车轮转速增加到一定值后，电子控制单元给出油阀断电，关闭此阀门，进油阀同样也不带电而打开，电动液压泵继续工作从低压储液罐中吸取制动液泵入液压制动系统。随着制动压力的增加，车轮转速又降低。这样反复循环地控制(工作频率为5～6次/s，将车轮的滑移率始终控制在20%左右。

第二十八页，共88页。第二十九页，共88页。3、故障警告灯ABS系统在仪表板及仪表板附加部件上装有两个故障警告灯，一个是ABS警告灯(K47)，另一个是制动装置警告灯(K118)。两个故障警告灯正常点亮的情况是:当点火开关打开起动至自检结束(大约2s);在拉紧驻车制动装置时警告灯(K118)点亮。如果上述情况灯不亮，说明故障警告灯本身或线路有故障。如果ABS故障灯常亮，说明ABS系统出现故障;如果制动装置警告灯常亮，说明制动液缺乏。第三十页，共88页。

三、ABS系统的检修注意事项

a.系统发生故障由ABS警告灯(K47)和制动装置警告灯(K118)指示。某些故障只能在车速超过20km/h后才能被检测到。

b.如果ABS警告灯(K47)和制动装置警告灯（K118)不亮，但尽管如此，制动效果仍不理想，则可能是系统放气不干净或在常规的制动系中存在故障。

c.对ABS修理前，为了检查故障所在，应先用V.A.G1552故障诊断仪查询故障代码。

d.拔ABS电气插头之前，必须关闭点火开关。第三十一页，共88页。

e.开始修理前，应关闭点火开关，从蓄电池上拆下接地线。

f.防抱死制动系统工作必须绝对清洁，决不要使用含矿物油的物质，例如机油或油脂。

g.拆卸前必须彻底清洁连接点和支承面，决不要使用像汽油、稀释剂等类似的清洁剂。

h.拆下的零件必须放在干净的地方，并且覆盖好。

i.把ABSECU和液压控制单元分开后，必须把液压控制单元放在专用支架上以免在搬运中碰坏阀体。第三十二页，共88页。j.拆下的元件如果不能立刻完成修理工作，必须小心地盖好或者用塞子封闭。

k.不要使用起毛的抹布。

l.配件要在安装前才从包装内取出。

m.必须使用原装配件。

n.系统打开后不要使用压缩空气，也不要移动车辆。第三十三页，共88页。o.注意不要让制动液流到线束插头内。

p.打开制动系统完成作业后，用专用工具VW1238A制动液充放机与V.A.G1552故障诊断仪配合使用，对系统进行放气。q.在试车中，至少进行一次紧急制动。当ABS正常工作时，会在制动踏板上感到有反弹，并可感觉到车速迅速降低而且平稳。第三十四页，共88页。ABS的基本元件制动压力调节器—变容式第三十五页，共88页。ABS的基本元件制动压力调节器—变容式制动主缸制动主缸2）紧急制动减压过程第三十六页，共88页。ABS的基本元件制动压力调节器—变容式保压过程增压过程第三十七页，共88页。ABS的整车控制技术第三十八页，共88页。ABS系统中，能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。四通道ABS由于四通道ABS可以最大程度地利用每个车轮的附着力进行制动，因此汽车的制动效能最好。但在附着系数分离(两侧车轮的附着系数不相等)的路面上制动时，由于同一轴上的制动力不相等，使得汽车产生较大的偏转力矩而产生制动跑偏。因此，ABS通常不对四个车轮进行独立的制动压力调节。第三十九页，共88页。三通道ABS可采用两前轮独立控制（轮控），按低选方式对后轮施加相等的制动力矩（轴控）。故称为四传感器三通道系统由于三通道ABS对两后轮进行一同控制，对于后轮驱动的汽车可以在变速器或主减速器中只设置一个转速传感器来检测两后轮的平均转速。

汽车紧急制动时，会发生很大的轴荷转移，使得前轮的附着力比后轮的附着力大很多(前置前驱动汽车的前轮附着力约占汽车总附着力的70%-80%)。故可充分利用两前轮的附着力对汽车进行制动，有利于缩短制动距离，并且汽车的方向稳定性却得到很大改善。

第四十页，共88页。双通道ABS两前轮可以根据附着条件进行高选和低选转换，两后轮则按低选原则一同控制。双通道ABS多用于制动管路对角布置的汽车上，两前轮独立控制，制动液通过比例阀(P阀)按一定比例减压后传给对角后轮。

由于双通道ABS难以在方向稳定性、转向操纵能力和制动距离等方面得到兼顾，因此目前很少被采用。比例阀低选阀高μ路面第四十一页，共88页。综述ABS总体性能与通道数和传感器数目有关，一般而言，传感器和通道数越多，则ABS性能越好。四传感器四通道ABS系统是最完备的布置方式，由于各个车轮均能任意设定其控制目标，因而可取得最佳效果。但所有车轮均采用独立控制，则会导致汽车在非对称路面失方向稳定性。因此，对四传感器四通道ABS系统，必须研究分析整车控制技术，使全部的控制通道在各种路况均能发挥它们的作用，以保证ABS总体性能最佳。从ABS系统的几种布置形式可以看出，ABS系统通常采用由二路独立的液压回路组成，并布置成前后或对角两种形式。第四十二页，共88页。采用驱动防滑控制（AccelerationSlipRegulation,ASR）技术对驱动轮进行控制，ASR的作用是防止汽车起步、加速过程中驱动轮打滑（空转），特别是防止汽车在非对称路面或转弯时驱动轮空转。ASR的作用第四十三页，共88页。ABS和ASR的组合使用由于ASR和ABS之间有许多共同之处，如都是对车轮滑移（转）率进行控制、都需要轮速传感器信号等，因而一般常将它们两者组合在一起，构成具有制动防抱死和驱动防滑转功能的防滑控制(ABS／ASR)系统。在我国目前进口的一些高级轿车上，如德国的奔驰、宝马，日本的丰田凌志LS300、LS400，美国的卡迪拉克、别克等轿车上，一般都装有防滑控制系统。第四十四页，共88页。EBD为英文缩写，全称“ElectricBrakeforceDistribution-”。其德文缩写为EBV。通常情况下，由于四只轮胎附着地面的条件不同，因此，汽车制动时，很容易因轮胎与地面的摩擦力不同，产生打滑、倾斜和侧翻等现象。EBD的功能就是在汽车制动的瞬间，分别计算出4个轮胎摩擦力数值，然后通过调整制动装置，达到制动力与摩擦力（牵引力）的匹配，以保证车辆的平稳和安全。EBD/EBV─制动力分配装置第四十五页，共88页。踩刹车时，EBD会依据车辆的重量分布和路面条件，有效分配制动力，以使4个车轮得到更接近理想化刹车力的分布。因此，ABS+EBD就是在ABS的基础上，平衡每一个轮的有效地面抓地力，改善刹车力的平衡，防止出现甩尾和侧移，使得汽车的安全性能更胜一筹。

EBD/EBV─制动力分配装置第四十六页，共88页。踩刹车时，EBD会依据车辆的重量分布和路面条件，有效分配制动力，以使4个车轮得到更接近理想化刹车力的分布。因此，ABS+EBD就是在ABS的基础上，平衡每一个轮的有效地面抓地力，改善刹车力的平衡，防止出现甩尾和侧移，使得汽车的安全性能更胜一筹。

EBD/EBV─制动力分配装置第四十七页，共88页。

ESP具有三大特点：实时监控：ESP能够实时监控驾驶者的操控动作、路面反应、汽车运动状态，并不断向发动机和制动系统发出指令。主动干预：ABS等安全技术主要是对驾驶者的动作起干预作用，但不能调控发动机。ESP则可以通过主动调控发动机的转速，并调整每个轮子的驱动力和制动力，来修正汽车的过度转向和转向不足。事先提醒：当驾驶者操作不当或路面异常时，ESP会用警告灯警示驾驶者。汽车电子稳定程序系统（ESP）第四十八页，共88页。二、ESP介绍1、ESP的定义：

车身稳定控制系统，车辆在行驶中，ESP系统提高车身行驶稳定性，转向侧向滑动、加速性等，通过控制ESP液压总成，施加刹车力并同时对发动机力矩及变速箱档位控制及时调整，使行驶平顺，增加安全性。第四十九页，共88页。ESP与只有ABS及ASR的汽车，它们之间的差别在于ABS及ASR只能被动地作出反应，而ESP则能够探测和分析车况并纠正驾驶的错误，防患于未然。ESP对过度转向或不足转向特别敏感，例如汽车在路滑时左拐过度转向（转弯太急）时会产生向右侧甩尾，传感器感觉到滑动就会迅速制动右前轮使其恢复附着力，产生一种相反的转矩而使汽车保持在原来的车道上。2004年，中国新车的ESP系统装备率还只有3％，而同期，欧盟地区的新车ESP装备率已达35％，随着人们对车辆安全性的要求日益提高，相信ESP将如同今日的ABS系统一样，成为车辆的标准装备。

汽车电子稳定程序系统（ESP）第五十页，共88页。由横摆率传感器负责测定汽车围绕纵轴的旋转运动（横摆率），其他传感器负责记录偏航角速度和横向加速度。ESP电脑计算出保持车身稳定的理论值，与偏航率传感器和横向加速度传感器测得的数据进行比较，以此判断汽车正常安全行驶和驾驶者操纵汽车意图的差距，自动纠正驾驶员的不足转向和过度转向。汽车电子稳定程序系统（ESP）第五十一页，共88页。电脑车辆稳定状态轮速转向横向旋转力矩制动第五十二页，共88页。ESP工作原理ESP在对危急驾驶情况作出反应前，必须获得两个问题的应答：从方向盘角度传感器（1）和轮速传感器（2）得到a问题答案。a、驾驶者想操纵车驶向哪里？b、车辆实际驶向哪里？从横摆率传感器（3）和侧向加速度传感器（4）得到b问题答案。ESP控制单元进行比较a≠b车辆出现危急行驶状况，需要ESP进行控制调整。a=b车辆行驶情况正常Ⅰ、当车辆出现不足转向，通过对内弧线后部车轮施加相应的制动，并对发动机和变速箱管理系统施加控制，ESP可以阻止车辆向外驶出弯道。Ⅱ、当车辆出现过度转向，通过对外弧线前部车轮施加相应的制动，并对发动机和变速箱管理系统施加控制，ESP可以阻止车辆向内滑移。第五十三页，共88页。不足转向ESP控制目标无ESP有ESP第五十四页，共88页。过度转向ESP控制目标无ESP有ESP第五十五页，共88页。第五十六页，共88页。2、转向过度的定义车辆在行驶中，由于外在意外造成转向过度，而使后轮打滑，车辆抛出车辆转弯曲线，这种现象称为转向过度。电脑如何防止出现转向过度：当电脑发现车辆处于转向过度，就会将前轮外侧车轮煞住，使方向回到预定的轨道上。第五十七页，共88页。3、转向不足转向不足的定义：当车辆行驶中，由于车辆转弯是发动机马力过大，导致前轮打滑，冲向转弯的轨道。电脑如何防止出现转向不足：减少发动机的扭力、变速箱升档、对内侧前轮制动。第五十八页，共88页。4、电脑如何知道车辆现在是否转向不足呢

ESP电脑通过横向加速度及方向盘转向角度、车速，会计算出车辆理想的转弯半径R理；ESP电脑接收到一个称为旋转传感器（Yawsensor）,也会计算出车辆实际的转弯半径R实，当R实小于R理，ESP电脑就认为车辆处于转向不足状态，降低发动机的扭力和前轮内侧施加制动力。第五十九页，共88页。4、ESP组成车速传感器，转向角度传感器、横向加速传感器、旋转加速传感器、ESP刹车压力传感器、手刹开关及刹车开关，ESP开关、发动机电脑、变速箱电脑ESP高压泵、电磁阀、液压调节器、ESP指示灯。第六十页，共88页。5、ESP系统不良可能出现的现象在制动时出现车轮抱死，因而甩尾，在加速时，驱动轮打滑，因而车身发飘，在高速变道时，车辆不能驶入预定的车道，在高速转向时，车辆冲入到其它车道。第六十一页，共88页。四、ABS、BAS、ETS、ESP的区别ABS工作时机：紧急制动措施：对抱死的车轮泄压BAS工作时机：紧急制动措施：增加制动踏板升程ETS工作时机：起步或加速，紧急制动措施：对空转的车轮制动ESP工作时机：起步，行驶，加速，紧急制动措施：对相关的前轮进行制动。第六十二页，共88页。第六十三页，共88页。故障诊断流程见文档第六十四页，共88页。第六十五页，共88页。第六十六页，共88页。第六十七页，共88页。第六十八页，共88页。3.变容积式制动压力调节器工作原理1)常规制动过程（升压）制动压力调节器第六十九页，共88页。2)减压制动过程制动压力调节器第七十页，共88页。制动压力调节器3)保压制动过程第七十一页，共88页。1.元件位置图凌志LS400ABS系统组成及控制电路第七十二页，共88页。2.布置形式凌志LS400ABS系统组成及控制电路第七十三页，共88页。3.液压系统图凌志LS400ABS系统组成及控制电路第七十四页，共88页。4.控制电路图凌志LS400ABS系统组成及控制电路第七十五页，共88页。以凌志LS400为例。1.故障码的读取把点火开关置于“ON”，检查ABS警告灯，应点亮3秒钟。如果不正常，应检查ABS警告灯电路并排除故障。

ABS故障诊断与检修第七十六页，共88页。脱开发动机室内的维修连接器。ABS故障诊断与检修第七十七页，共88页。跨接驾驶室内TDCL或发动机室内检查连接器的TC和E1端子。

ABS故障诊断与检修第七十八页，共88页。从ABS警告灯的闪烁读取故障码。如果有多个故障，数字较小的故障码先显示。11：ABS电磁阀继电器断路。21：右前轮三位三通电磁阀电路断路或短路。ABS故障诊断与检修第七十九页，共88页。故障码故障内容故障原因及检查部位11ABS电磁阀继电器断路电磁阀继电器线圈断路电磁阀继电器与ECU连线断路12ABS电磁阀继电器短路电磁阀继电器线圈短路电磁阀继电器与ECU连线短路13油泵电机继电器断路油泵电机继电器线圈断路油泵电机继电器与ECU连线断路14油泵电机继电器短路油泵电机继电器线圈短路油泵电机继电器与ECU连线短路21右前轮三位三通电磁阀电路断路或短路电磁阀线圈断路或短路电磁阀与ECU连线断路或短路22左前轮三位三通电磁阀电路断路或短路23右后轮三位三通电磁阀电路断路或短路24左后轮三位三通电磁阀电路断路或短路31右前轮轮速传感器信号错误轮速传感器故障轮速传感器与ECU连线断路或短路32左前轮轮速传感器信号错误33右后轮轮速传感器信号错误34左后轮轮速传感器信号错误35左前或右后轮速传感器断路轮速传感器故障轮速传感器与ECU连线断路36右前或左后轮速传感器断路37前轮速传感器齿圈故障前轮速传感器齿圈未装或装错41蓄电池电压过低或过高发电机故障电压调节器故障电源线路故障43TRC系统失灵TRC系统51油泵卡死油泵转子卡死油泵电机电路常亮ECU失灵第八十页，共88页。2.故障码的清除跨接驾驶室内TDCL或发动机室内检查连接器的TC和E1端子。在3秒钟内踩下制动踏板8次或8次以上，即可清除存储在ECU中的故障码。从TDCL或检查连接器上拆下。接上维修连接器。ABS故障诊断与检修第八十一页，共88页。3.电路检查以故障码11和21为例。1)11——ABS制动压力调节器电磁阀继电器电路断路检查1、2端子之间的电压，应为蓄电池电压；否则应检查线束；检查6、7端子之间是否导通；检查1、11端子之间是否导通；检查2、11端子之间是否不导通；在6、7端子之间加蓄电池电压，检查检查1、11端子之间是否不导通；检查2、11端子之间是否导通；ABS故障诊断与检修第八十二页，共8