第四章 电控防抱死制动系统(ABS)

天津交通职业学院教案首页第四章电控防抱死制动系统（ABS）一、教学目的和基本要求通过此章内容的教学，让学生了解电控防抱死制动系统（ABS）的理论基础、种类；掌握电控防抱死制动系统（ABS）的结构与工作原理及典型的ABS结构形式和工作过程；了解装用ABS的车辆容易出现的一些特殊现象；检修ABS时应注意的事项；ABS故障的一般检查方法以及制动液和制动液的更换。

二、教学内容及课时安排第一节概述理论教学：1学时。

第二节ABS的结构与工作原理理论教学：4学时。

第三节典型车型的ABS系统理论教学：1学时。

第四节ABS的使用与检修理论教学：2学时；ABS系统的拆检实践技能：4学时。

三、教学重点及难点重点：电控防抱死制动系统（ABS）的结构、原理；检修ABS 时应注意的事项；ABS故障的一般检查方法。

难点：电控防抱死制动系统（ABS）的结构、原理；ABS故障的一般检查方法。

四、教学基本方法和教学过程此内容采用理实一体化教学方法，在教学过程中ABS的结构原理授课先理论后实践；ABS故障的一般检查方法理论实践同步进行。

第四章电控防抱死制动系统（ABS）汽车防抱死制动系统即英文的Antilock Braking System，缩写为ABS。

第一节概述一、ABS的理论基础1.汽车的制动性——汽车在行驶过程中，强制地减速以至停车且维持行驶的方向稳定性的能力。

制动效能主要评价指标制动时的方向稳定性（1）制动效能——汽车在行驶中，强制减速以至停车的能力。

基本评价指标：制动距离、制动减速度、制动时间。

（2）制动时的方向稳定性——汽车在制动时仍能按指定方向的轨迹行驶，即不发生跑偏、侧滑、以及失去转向能力。

2.汽车制动时车轮受力分析Ｖ——车速ω——车轮旋转角速度Ｍ——惯性力矩ｊＭ——制动阻力矩μＷ——车轮法向载荷——地面法向反力ＦｚＴ——车轴对车轮的推力——地面制动力Ｆｘｒ——车轮半径ｒω——车轮切向速度，简称轮速（1）制动器制动力：制动蹄与制动鼓（盘）压紧时形成的摩擦力矩Mμ通过车轮作用于地面的切向力——Fμ（2）地面制动力制动时地面对车轮的切向反作用力——F X（3）地面制动力Fμ、制动器制动力F X及附着力Fφ之间的关系3.硬路面上附着系数φ与滑移率s的关系（1）制动过程中车轮的三种运动状态第一阶段：纯滚动，路面印痕与胎面花纹基本一致车速V=轮速Vω第二阶段：边滚边滑，路面印痕可以辨认出轮胎花纹，但花纹逐渐模糊。

车速V＞轮速Vω第三阶段：抱死拖滑，路面印痕粗黑。

轮速Vω=0若需增大F x，必须增大F F。

F F取决于附着系数φ，φ又受滑移率s的影响。

（2）滑移率S定义：s=[(V－Vω)/V]×100%=[(V－r.ω)/V]×100%分析结论：s ＜ 20%为制动稳定区域； s ＞ 20%为制动非稳定区域；将车轮滑移率 s 控制在20%左右，便可获取最大的纵向附着系数和较大的横向附着系数，是最理想的控制效果。

4.理想的制动控制过程：制动开始时，制动压力骤升，使滑移率S 达到opt S 即B ϕ达最大值的时间最短。

当达到opt S 后，即适当降低制动压力，并使S 保持在opt S ，B ϕ保持最大值；同时，S ϕ也保持较大值。

5.ABS 的功用——控制实际制动过程接近于理想制动过程。

二、ABS 的基本组成与工作原理 传统制动系统的工作原理ABS 是在传统制动基础上，又增设如下装置：☆车轮轮速传感器☆电子控制单元ECU☆制动压力调节器☆ABS警告灯三、ABS的控制参数1）以车轮滑移率为控制参数的ABS 2）以车角加速度为控制参数的ABS第二节ABS的结构与工作原理一、ABS的控制方式（图4-4至图4-11）1.四传感器四通道/四轮独立控制2.四传感器四通道/前轮独立-后轮选择控制方式3.四传感器三通道/前轮独立-后轮低选控制方式4.三传感器三通道/前轮独立-后轮低选控制方式5.四传感器二通道/前轮独立控制方式6.四传感器二通道/前轮独立-后轮低选控制方式7.一传感器一通道/后轮近似低选控制系统制动方式二、ABS系统各组成部分的工作原理（一）车速传感器（图4-12）凿式极轴车速传感头传感器头柱式极轴车速传感头1.组成菱形极轴车速传感头齿圈（图4-14、图4-15）2.安装一般前轮传感器头被固定在车轮转向架上，齿圈安装在轮毂上与车轮同步转动；后轮上的传感器头被固定在后车轴支架上齿圈安装在驱动轴上与车轮同步转动。

3.工作原理齿圈随车轮转动时，轮齿与传感头之间的空气隙发生变化，使磁电传感器中磁路的磁通发生变化，从而切割线圈产生交流电，交流电的频率随齿圈转速的快慢而变化。

根据交流电的频率，ECU就能计算出车轮的转速。

有些新设计的ABS系统采用了加速度传感器（图4-17）——使制动时滑移率的计算更加精确。

（二）制动压力调节器功用：接收ECU的指令，通过电磁阀的动作来实现车轮制动器制动压力的自动调节。

组成：电磁阀、液压泵、储液器等。

压力调节器串联在主缸和轮缸之间，通过电磁阀直接或间接地控制轮缸的制动压力。

1.循环式制动压力调节器1）结构（图4-18）（1）电磁阀（图4-19）——由电磁阀直接控制轮缸的制动压力。

多采用三位三通电磁阀，在ECU控制下，使阀处于“升压”、“保压”、“减压”三种位置。

（2）回油泵（图4-20）——当电磁阀在减压过程中从制动轮缸流出的制动液经储能器由会油泵泵回制动主缸。

（3）储能器——当电磁阀在减压过程中，从轮缸流出的制动液由储能器暂时储存，然后由回油泵泵回主缸。

2）工作过程汽车在制动过程中，ECU控制流经制动压力调节器电磁线圈电流的大小，使ABS系统处于“升压”——（图4-22）“保压”——（图4-23）“减压”——（图4-24）2.可变容积式压力调节器组成：电磁阀、控制活塞、液压泵等（图4-28）。

工作过程：减压——保压——增压（图4-29、图4-30、图4-31）（三）电子控制器（ECU）——ABS的大脑，接收传感器的信号并进行分析，判断车轮是否抱死，然后向制动压力调节器发出制动压力控制指令。

一般由四个基本电路组成。

（图4-40）1.输入极电路2.运算电路3.输出极电路（电磁阀控制电路）4.安全保护电路第三节典型的ABS一、MK20-I型ABS——德国戴维斯（TEVES）公司研制。

★MK20-I型ABS的特点：1）有关硬件采用整体式模块结构，将泵的电动机、液压控制单元与电子控制单元集成于一体。

（图4-41）2）采用C语言编写的控制软件程序以模块方式加密固化在电子控制单元中。

3）液压阀体采用多复合孔技术，使得各液压部件的布置更加紧凑合理。

4）电磁阀线圈集成于电子控制单元内部，省去了电磁阀线圈与控制器之间的连接导线，采用大功率集成电路直接驱动电磁阀及泵电机，省去了电磁继电器。

5）电子控制单元中有故障存储器，有故障诊断接口，借助专用仪器可方便地进行故障诊断。

1.系统组成采用MK20-I型ABS的汽车一般采用液压对角线双回路制动系统。

MK20-I型ABS属于三通道四传感器系统，前轮独立-后轮低选控制方式。

（图4-43）MK20-I型ABS由车轮转速传感器、液压电子控制单元等组成。

（图4-42）（1）车轮转速传感器——磁脉冲式（2）控制器——液压控制单元、电子控制单元1）液压控制单元泵电动机——液压泵采用柱塞式结构，由四极四刷永磁直流电动机驱动。

液压储能器——弹簧活塞式结构。

电磁阀——每个车轮制动器的制动力由一组二位二通常开阀和常闭阀控制，电磁阀线圈集成于电子控制器内。

2）电子控制单元（插入图4-44）一个16位和一个8位的微处理器组成“计算中心”，以不对称冗余方式协同工作。

两个处理器与其他控制元件之间采用内部串行总线进行通讯。

经过处理的传感器信号还可用于汽车的其他系统。

（3）ABS警告灯2.工作原理（图4-45、图4-46、图4-47）二、丰田车系ABS丰田车系凌志LS400的ABS采用四传感器三通道/前轮独立控制-后轮选择控制方式。

（图4-48）三、本田车系ABS本田车系ABS采用四传感器四通道/前轮独立控制-后轮选择控制方式。

（图4-50）第四节ABS的使用与检修一、装备ABS的车辆容易出现的一些特殊现象1）某些装有ABS的汽车在发动机起动时，踏下制动踏板会弹起，而在发动机熄火时，制动踏板会下沉。

2）制动时转动转向盘，会感到转向盘有轻微的振动。

3）制动时有时会感到制动踏板有轻微下沉。

4）制动时制动踏板会有轻微振动。

5）高速行驶急转弯时，或冰滑路面上行驶时，有时会出现制动警告灯亮起的现象。

6）制动时ABS继电器不断地动作。

7）装有ABS的汽车在制动后期，会有车轮被抱死，地面留下托滑的印痕的现象。

以上现象属于ABS的正常反映。

二、检修ABS时应注意的事项ABS常见故障有：紧急制动时，车轮被抱死；制动效果不良；警告灯亮起；ABS出现不正常现象。

具体检修时应注意以下几点：1）应首先对ABS的外观进行检查，以排除由于油电路连接松动引起的故障。

2）遇制动不良时，应先区分是机械故障还是电控系统故障。

鉴别方法：拆下ABS继电器线束插接器或ABS制动压力调节器电磁阀线束插接器，使ABS制动压力调节器电磁阀不能通电工作，让汽车以常规制动方式工作，如制动不良故障消失，则说明故障在电控系统，否则，为机械故障。

3）不要轻易拆检ECU和制动压力调节器，不应漏检保险器。

4）在拆检ABS液压控制器件时，应先进行卸压，以免高压油喷出伤人。

卸压方法：关掉点火开关，反复踩制动踏板20次以上，直到感觉踩制动踏板力明显增加时为止。

通常在检修如下部件时需要卸压：制动压力调节器个部件、制动分泵、蓄压器、后轮分配比例阀、电动油泵、制动液管路、压力警告和控制开关。

三、ABS的故障自诊断1.ABS的自检1）点火开关一接通，ECU就立即对其外部电路进行自检。

这时，制动警告灯亮起，一般3秒后熄灭。

如果灯不亮或一直亮均说明ABS 电路有故障。

2）ECU对制动压力调节器电磁阀的检查通过控制阀的开闭循环实现。

3）发动机发动后，车速第一次达到60km/h，ABS系统完成自检。

在自检过程中，发现异常或在工作中ABS工作失常，ECU就停止使用ABS，同时制动警告灯亮起，并储存故障代码。

2.故障码的显示方式各种车型，都有自己的故障码显示方式，大致有如下几种：1）仪表板上的警告灯闪烁，或ECU盒上的发光二极管闪烁直接显示故障码。

2）将检查插接器或ECU机盒上的有关插孔跨接，使仪表板上的ABS灯闪烁显示故障码。

3）使用专用故障检测仪器读取故障码。

3.MK20-I型ABS故障码的调取与清除连接故障阅读器V.A.G1551或V.A.G1552后，在快速数据传递模式下选择地址码03便进入了“电子制动系统”，在此地址下可进行各种功能选择，见表4-3。