汽車ABS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理及故障診斷

蘆榮

甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 甘肅省金昌市 737100

1 ABS的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用

ABS是制動防抱死系統(tǒng)（Antilock brake system）簡稱，ABS出現(xiàn)于上個世紀(jì)初，1954年被美國首用于林肯轎車，但已失敗告終。20世紀(jì)70年代，電子控制的ABS問世，開始了在汽車上的廣泛應(yīng)用和推廣。目前德國博世公司ABS2，戴維斯公司MKIIABS。美國德科爾公司德科爾ABSVI，本迪科公司生產(chǎn)的本迪科斯ABS已成為當(dāng)前ABS系統(tǒng)的主要生產(chǎn)商。目前國內(nèi)吉林東光制動器廠、北京汽車制動泵廠是國內(nèi)主要的ABS生產(chǎn)廠家。但都配套國內(nèi)自主品牌中的低端車型。外資品牌主導(dǎo)我國汽車ABS市場的配套與生產(chǎn)，在乘用車領(lǐng)域，外資品牌占有配套生產(chǎn)份額超過97%。

2 ABS組成及作用

2.1 ABS系統(tǒng)的組成

ABS系統(tǒng)主要由三部分組成如圖1所示。

2.1.1 輪速傳感器

檢測車輪的運動狀態(tài)，發(fā)出正弦交流信號，經(jīng)調(diào)制處理轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號傳送給ABSECU，用于對液壓調(diào)節(jié)器實施控制。

2.1.2 電子控制單元（ECU）

電子控制單元（ECU）具有接收輪速傳感器發(fā)出的輸入信號，然后計算出車輪的輪速、車速和滑移率等數(shù)據(jù)。據(jù)此對壓力調(diào)節(jié)裝置發(fā)出控制指令。

2.1.3 液壓調(diào)節(jié)器

根據(jù)電子控制單元（ECU）的控制指令，通過電磁閥的調(diào)整對車輪制動器壓力實施自動調(diào)節(jié)，以使車輪滑移率保持在最佳滑移率范圍內(nèi)。

2.2 ABS系統(tǒng)作用

（1）增加制動穩(wěn)定性，保證良好的轉(zhuǎn)向操縱性。

（2）可防止輪胎過度磨損產(chǎn)生爆胎，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）獲得最大的縱向制動力。充分發(fā)揮制動器的效能，縮短制動時間和距離。

（4）防止方向失控出現(xiàn)的側(cè)滑和甩尾、甚至翻車，保證良好的行駛穩(wěn)定性，減少事故比例。

3 ABS參數(shù)和控制方式

汽車從純滾動到抱死拖滑的制動過程是一個漸進(jìn)的過程，經(jīng)歷了純滾動、邊滾邊滑和純滑動三個階段。汽車制動，如果車輪線速度低于汽車行駛速度，滑移的程度常用滑移率S來表示，其計算公式如下：

S—車輪的滑移率；

r—車輪的自由滾動半徑，m；

ω—車輪的滾動角速度，rad/s；

ν0—車輪中心的縱向速度，m/s。

圖1 ABS系統(tǒng)組成圖

圖2 附著率φ與滑移率S關(guān)系圖

由圖2可知滑移率S與附著系數(shù)φ二者之間的變化關(guān)系，當(dāng)滑移率為S=100%時，縱向附著系數(shù)φx變小，φy的值幾乎為零；只有當(dāng)滑移率S在10%～20%的范圍穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)時，縱向附著系數(shù)φx和橫向附著系數(shù)φy的值都較大。縱向附著系數(shù)φx大，地面可以提供較大的附著力，保證汽車制動距離較短；橫向附著系數(shù)φy大，地面可以提供較大的側(cè)向力，保證汽車的制動方向穩(wěn)定性。

4 ABS系統(tǒng)工作原理

汽車制動時，ABS通過接收來自輪速傳感器傳來的數(shù)字信號來計算、判斷車輪的滑移狀態(tài)，電子控制單元（ECU）通過測算滑移率的變化來控制算液壓調(diào)節(jié)器的電磁閥通斷以實現(xiàn)對輪缸的增壓、保壓、減壓控制，這樣使車輪一直處于最佳滑移率（滑移率S為10%－20%）附近。電子控制單元（ECU）檢測到車輪有抱死的趨勢時，電子控制單元（ECU）控制制動系統(tǒng)減小制動輪缸壓力；當(dāng)輪速恢復(fù)并且地面摩擦力有減小趨勢時，電子控制單元（ECU）又控制制動系統(tǒng)增加制動輪缸壓力。這樣使車輪的制動狀態(tài)始終處于邊滾邊滑狀態(tài)，傳遞最大的制動力，可使制動效果達(dá)到最佳，從而保證安全穩(wěn)定的制動效果。

5 ABS系統(tǒng)故障診斷

當(dāng)確認(rèn)ABS出現(xiàn)故障ABS警示燈亮?xí)r，其故障診斷和檢查的一般方法如下：

5.1 直觀檢查

（1）檢查汽車駐車制動器是否完全解除，有沒有釋放到位；

（2）制動管路是否有滲漏，儲液筒制動液液面是否在正常的范圍內(nèi)；

（3）檢查ABS電控系統(tǒng)中的保險絲、繼電器、連接原件是否完好和可靠；

（4）檢查輪速傳感器頭與齒圈間的間隙是否在規(guī)定值范圍內(nèi)，齒圈是否有污損；

（5）檢查 ABSECU、液壓調(diào)節(jié)器等的接地線是否接觸可靠；

（6）檢查蓄電池電壓（ 通常不小于 11 V）是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，正、負(fù)極柱的導(dǎo)線連接是否接觸牢固。

5.2 讀取故障代碼

（1）連接ABSECU自診斷觸發(fā)電路，根據(jù)故障燈閃爍頻率對照故障碼表讀取相應(yīng)故障代碼；

（2）借助專用故障解碼器與車內(nèi)自診斷接口（OBD標(biāo)準(zhǔn)接口）相連讀取故障代碼；

（3）利用車內(nèi)多功能儀表盤上的信息顯示的故障信息讀取故障代碼。

6 結(jié)語

ABS系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用使得汽車的安全性有了明顯提高，汽車ABS系統(tǒng)隨著電子工業(yè)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，未來必將更加智能化。掌握汽車ABS系統(tǒng)的組成、控制原理和故障排除方法不但非常必要而且還能為我們科學(xué)維修和安全制動提供保障。