車用防抱死制動系統(tǒng)（ABS）控制器研究畢業(yè)論文

車用防抱死制動系統(tǒng)（ ABS）控制器研究 目錄 第一章、概述 . 5 第二章、 ABS 組成及工作原理 . 7 （一） ABS 的組成 . 7 （ 二 ） ABS 的調節(jié)過程 .10 （三） ABS 的主要部件結構工作原理 .10 第三章、 ECU 的結構與工作原理 .13 （一） ECU 的基本結構 . 13 （二） ECU 的工作原理 . 15 第四章、常見故障診斷分析 . 19 （一） 打開點火開關， ABS 故障燈常亮不滅 . 19 （二）行車中 ABS 故障燈亮起 . 20 （三） ABS 有時起作用，有時不起作用 . 21 (四 )、 ABS 的正確使用 與維修 .22 第五章、 結論與討論 . 23 參考文獻 . 24 致謝 .24 2 摘 要 本文主要 介紹汽車防抱死制動系統(tǒng)的定義、結構組成及工作原理分析，同時還介紹 ABS 系統(tǒng)的電子控制部分的組成和原理，輪速傳感器，液壓控制裝置的組成和原理；并能進行控制電路的分析。介紹 ABS防抱死控制系統(tǒng)原理，闡述其發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀；然后通過分析 ABS 工作原理和控制方法，構建 ABS專用模型庫；運用 VC 實現(xiàn)模塊的相關功能，對 ABS 控制系統(tǒng)進行建模；實現(xiàn)對控制器模塊、電磁閥及制動系統(tǒng)模塊、車輛運動仿真模塊等部分的抽象，使仿真的具體對象可替換，在 ABS 控制原理的基礎上不同模塊間可任意組合 關鍵詞： ABS 系統(tǒng) 、 組成 、 原理 、 控制 電路 ABS，模型庫，建模 3 第一章 . 概述 二三十年代 ABS 系統(tǒng)的發(fā)展可以追溯到上世紀初期，早在 1928 年制動防抱理論就被提出，在 30 年代機械式制動防抱系統(tǒng)就開始在火車和飛機上獲得應用，博世（ BOSCH）公司在 1936 年第一個獲得了用電磁式車輪轉速傳感器獲取車輪轉速的制動防抱系統(tǒng)的專利權。 五十年代 進入 50 年代，汽車制動防抱系統(tǒng)開始受到較為廣泛的關注。福特（ FORD）公司曾于 1954年將飛機的制動防抱系統(tǒng)移置在林肯（ LINCOIN）轎車上，凱爾塞海伊斯（ KELSEHAYES）公 司在 1957 年對稱為“ AUTOMATIC”的制動防抱系統(tǒng)進行了試驗研究，研究結果表明制動防抱系統(tǒng)確實可以在制動過程中防止汽車失去方向控制，并且能夠縮短制動距離；克萊斯勒（ CHRYSLER）公司在這一時期也對稱為“ SKIDCONTROL”的制動防抱系統(tǒng)進行了試驗研究。由于這一時期的各種制動防抱系統(tǒng)采用的都是機械式車輪轉速傳感器的機械式制動壓力調節(jié)裝置，因此，獲取的車輪轉速信號不夠精確，制動壓力調節(jié)的適時性和精確性也難于保證，控制效果并不理想。 六十年代 隨著電子技術的發(fā)展，電子控制制動防抱系統(tǒng)的發(fā)展成為 可能。 1964 年（也是集成電路誕生的一年） Bosch 公司再度開始 ABS 的研發(fā)計劃，最后有了“通過電子裝置控制來防止車輪抱死是可行的”結論，這是 ABS（ Antilock Braking System）名詞在歷史上第一次出現(xiàn)！世界上第一具 ABS 原型機于 1966 年出現(xiàn)，向世人證明“縮短剎車距離”并非不可能完成的任務。因為投入的資金過于龐大， ABS 初期的應用僅限于鐵路車輛或航空器。 在 60 年代后期，一些電子控制的制動防抱系統(tǒng)開始進入產品化階段。凱爾塞海伊斯公司在 1968 年研制生產了稱為“ SURETRACK”兩輪制 動防抱系統(tǒng)，該系統(tǒng)由電子控制裝置根據(jù)電磁式轉速傳感器輸入的后輪轉速信號，對制動過程中后輪的運動狀態(tài)進行判定，通過控制由真空驅動的制動壓力調節(jié)裝置對后制動輪缸的制動壓力進行調節(jié)，并在 1969 年被福特公司裝備在雷鳥（ THUNDERBIRD）和大陸馬克 III（ CONTINENTALMKIII）轎車上。 七十年代 Teldix GmbH 公司從 1970 年和奔馳車廠合作開發(fā)出第一具用于道路車輛的原型機 ABS 1， 該系統(tǒng)已具備量產基礎，但可靠性不足，而且控制單元內的組件超過 1000 個，不但成本過 4 高也很容易發(fā) 生故障。 克萊斯勒公司與本迪克斯（ BENDIX）公司合作研制的稱為“ SURE-TRACK”的能防止 4 個車輪被制動抱死的系統(tǒng)，在 1971 年開始裝備帝國（ IMPERIAL）轎車，其結構原理與凱爾塞海伊斯的“ SURE-TRACK”基本相同，兩者不同之處，只是在于兩個還是四個車輪有防抱制動。 別克（ BUICK）公司在 1971 年研制了由電子控制裝置自動中斷發(fā)動機點火，以減小發(fā)動機輸出轉矩，防止驅動車輪發(fā)生滑轉的驅動防抱轉系統(tǒng) . 1973 年 Bosch 公司購得 50%的Teldix GmbH 公司股權及 ABS 領域的研發(fā)成果 ，瓦布科（ WABCO）公司與奔馳（ BENZ）公司合作，在 1975 年首次將制動防抱系統(tǒng)裝備在氣壓制動的載貨汽車上。這一年 AEG、 Teldix 與 Bosch 達成協(xié)議，將 ABS 系統(tǒng)的開發(fā)計劃完全委托 Bosch 公司整合執(zhí)行?！?ABS 2”在 3 年的努力后誕生！有別于 ABS 1 采用模擬式電子組件， ABS 2 系統(tǒng)完全以數(shù)字式組件進行設計，不但控制單元內組件數(shù)目從 1000 個銳減到 140 個，而且有造價降低、可靠性大幅提升與運算速度明顯加快的三大優(yōu)勢。兩家德國車廠奔馳與寶馬于 1978 年底決定將 ABS 2 這項高科技系統(tǒng)裝置在 S 級 及 7 系列車款上。 進入 70 年代后期，數(shù)字式電子技術和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，為 ABS 系統(tǒng)向實用化發(fā)展奠定了技術基礎。博世公司在 1978 年首先推出了采用數(shù)字式電子控制裝置的制動防泡系統(tǒng) -博世 ABS2，并且裝置在奔馳轎車上，由此揭開了現(xiàn)代 ABS 系統(tǒng)發(fā)展的序幕。盡管博世ABS2 的電子控制裝置仍然是由分離元件組成的控制裝置，但由于數(shù)字式電子控制裝置與模擬式電子控制裝置相比，其反應速度、控制精度和可靠性都顯著提高，因此，博世 ABS2 的控制效果己相當理想。從此之后，歐、美、日的許多制動器專業(yè)公司和汽車公司相繼研制了 形式多詳?shù)腁BS 系統(tǒng)。 八十年代 1980 年后，電腦控制的 ABS 逐漸在歐洲、美國及亞洲日本的汽車上迅速擴大。 但是在誕生的前 3 年中， ABS 系統(tǒng)都苦于成本過于高昂而無法開拓市場。從 1978 到 1980 年底， Bosch 公司總共才售出 24000 套 ABS 系統(tǒng)。所幸第二年即成長到 76000 套。受到市場上的正面響應， Bosch開始 TCS 循跡控制系統(tǒng)的研發(fā)計劃。 1983 年推出的 ABS 2S 系統(tǒng)重量由 5.5 公斤減輕到 4.3 公斤，控制組件也減少到 70 個。到了 1985 年代中期，全球新出廠車輛安裝 ABS 系統(tǒng)的比例首次超過1%，通用車廠也決定把 ABS 列為旗下主力雪佛蘭車系的標準配備。 1986 年是另一個值得紀念的年份，除了 Bosch 公司慶祝售出第 100 萬套 ABS 系統(tǒng)外，更重要的是 Bosch 推出史上第一具供民用車使用的 TCS/ ASR 循跡控制系統(tǒng)。 TCS/ ASR 的作用是防止汽車起步與加速過程中發(fā)生驅動輪打滑，特別是防止車輛過彎時的驅動輪空轉，并將打滑控制在 10%到 20%范圍內。由于 ASR是通過調整驅動輪的扭矩來控制，因而又叫驅動力控制系統(tǒng)，在日本又稱之為 TRC 或 TRAC。 ASR和 ABS 的工作原理方面有許多共同之處，兩者合并使用 可形成更佳效果，構成具有防車輪抱死和驅動輪防打滑控制 (ABS /ASR)系統(tǒng)。這套系統(tǒng)主要由輪速傳感器、 ABS/ ASR ECU 控制器、 ABS驅動器、 ASR 驅動器、副節(jié)氣門控制器和主、副節(jié)氣門位置傳感器等組成。在汽車起步、加速及行進過程中，引擎 ECU 根據(jù)輪速傳感器輸入的信號，當判定驅動輪的打滑現(xiàn)象超過上限值時，就進入防空轉程序。首先由引擎 ECU 降低副節(jié)氣門以減少進油量，使引擎動力輸出扭矩減小。 5 當 ECU 判定需要對驅動輪進行介入時，會將信號傳送到 ASR 驅動器對驅動輪（一般是前輪）進行控制，以防止驅動輪打滑或使驅 動輪的打滑保持在安全范圍內。第一款搭載 ASR 系統(tǒng)的新車型在 1987 年出現(xiàn)，奔馳 S 級再度成為歷史的創(chuàng)造者。 隨著 ABS 系統(tǒng)的單價逐漸降低，搭載ABS 系統(tǒng)的新車數(shù)目于 1988 年突破了爆炸性成長的臨界點，開始飛快成長，當年 Bosch 的 ABS系統(tǒng)年度銷售量首次突破 300 萬套。技術上的突破讓 Bosch 在 1989 年推出的 ABS 2E 系統(tǒng)首次將原先分離于引擎室（液壓驅動組件）與中控臺（電子控制組件）內，必須依賴復雜線路連接的設計更改為“兩組件整合為一”設計！ ABS 2E 系統(tǒng)也是歷史上第一個舍棄集成電路，改以一個 8 k 字 節(jié)運算速度的微處理器（ CPU）負責所有控制工作的 ABS 系統(tǒng)，再度寫下了新的里程碑。該年保時捷車廠正式宣布全車系都已安裝了 ABS。 九十年代 1990年代前半期 ABS系統(tǒng)逐漸開始普及于量產車款。 Bosch在 1993年推出 ABS 2E的改良版： ABS 5.0系統(tǒng)，除了體積更小、重量更輕外， ABS 5.0 裝置了運算速度加倍（ 16 k 字節(jié)）的處理器，該公司也在同年年中慶祝售出第 1000 萬套 ABS 系統(tǒng)。 到 1993 年，美國在轎車上安裝 ABS 已達 46%， 延續(xù)過去 ABS與 ASR 誕生時的慣例，奔馳 S 級還是首先使用 ESP 系統(tǒng)的車型（ 1995 年）。 4 年后奔馳公司就正式宣布全車系都將 ESP 列為標準配備。在此同時， Bosch 于 1998 及 2001 年推出的 ABS 5.7、 ABS 8.0 系統(tǒng)仍精益求精，整套系統(tǒng)總重由 2.5 公斤降至 1.6 公斤，處理器的運算速度從 48 k 字節(jié)升級到 128 k 字節(jié)。 21 世紀 奔馳車廠主要競爭對手寶馬與奧迪也于 2001 年也宣布全車系都將 ESP 列為標準配備。 Bosch 車廠于2003 年慶祝售出超過一億套 ABS 系統(tǒng)及 1000 萬套 ESP 系統(tǒng)，根據(jù) ACEA（歐洲車輛制造協(xié)會）的調查，今天每一輛歐洲大陸境內所生產的 新車都搭載了 ABS 系統(tǒng)，全世界也有超過 75%的新車擁有此項裝置。 到目前為止，一些中高級豪華轎車，如西德的奔馳、寶馬、雅迪、保時捷、歐寶等系列，英國的勞斯來斯、捷達、路華、賓利等系列，意大利的法拉利、的愛快、領先、快意等系列，法國的波爾舍系列，美國福特的 TX3、 30X、紅彗星及克萊斯勒的帝王、紐約豪客、男爵、道奇、順風等系列，日本的思域，凌志、豪華本田、奔躍、俊朗、淑女 300Z 等系列，均采用了先進的 ABS。 在一些頂級的公司中，已有本迪克斯、波許、摩根 .戴維斯、海斯 .凱爾西、蘇麥湯姆、本田、日本無限等許多公 司生產 ABS，它們中又有整體和非整體之分。預計隨著轎車的迅速發(fā)展，將會有更多的廠家生產。 6 第二章、 ABS 組成及工作原理 （一） ABS 的組成 現(xiàn)在汽車上普遍采用的 ABS 防抱死制動系統(tǒng)是以控制車輪的角減速度為對象，控制車輪的制動力，實現(xiàn)防抱死制動的。 ABS 系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制裝置和執(zhí)行器三個部分組成 。 圖（ 1） 1.前輪車速傳感器 2.制動壓力調節(jié)裝置 3.ABS 電控單元 4.ABS 警告燈 5.后輪速度傳感器 6.停車燈開關 7.制動主缸 8.比例分配閥 9.制動輪缸 10.蓄電池 11.點火開關 ABS 系統(tǒng)能夠防止車輪抱死，具有制動時方向穩(wěn)定性好、制動時仍有轉向能力、縮短制動距離等優(yōu)點。桑塔納 2000Gsi 型和捷達系列轎車采用的是美國 ITT 公司 MK20-型 ABS 系統(tǒng)，是三通道的 ABS 調節(jié)回路，前輪單獨調節(jié)，后輪則以兩輪中地面附著系數(shù)低的一側為依據(jù)統(tǒng)一調節(jié)。 ABS 系統(tǒng)主要由 ABS 控制器 (包括電子控制單元、液壓單元、液壓泵等 )、四個車輪轉速傳感器、 ABS 故障警告燈、制動警告燈等組成，如圖（ 2）所示。 7 圖（ 2） ABS 系統(tǒng)組件在車上的安裝位 置 1-ABS 控制器 2-制動主缸和真空助力器 3-自診斷插 4-ABS 警告燈 (K47) 5-制動警告燈(K118) 6-后輪轉速傳感器 (G44/G46) 7-制動燈開關 (F)） 8-前輪轉速傳感器（ G45/G47） ABS 系統(tǒng)的基本工作原理是 : 由裝在車輪上的轉速傳感器采集 4 個車輪的轉速信號，送到電子控制單元計算出每個車輪的轉速，進而推算出車輛的減速度及車輪的滑移率。 ABS 電子控制單元根據(jù)計算出的參數(shù)，通過液壓控制單元調節(jié)制動過程的制動壓力，達到防止車輪抱死的目的。在 ABS 不起作用時，電子制動力分配系統(tǒng)仍可調節(jié)后輪制動力，保證后輪不會在先于前輪抱死，以保證車輛的安全。 汽車在制動過程中， 車輪轉速傳感器不斷把各個車輪的轉速信號及時輸送給 ABS 電子控制單元(ECU),ABS ECU 根據(jù)設定的控制邏輯對 4 個轉速傳感器輸入的信號進行處理，計算汽車的參考車速、各車輪速度和減速度，確定各車輪的滑移率。如果某個車輪的滑移率超過設定值， ABS ECU 就發(fā)出指令控制液壓控制單元，使該車輪制動輪缸中的制動壓力減小 ；如果某個車輪的滑移率還沒達到設定值，ABS ECU 就控制液壓單元，使該車輪 的制動壓力增大 ；如果某個車輪的滑移率接近于設定值時， ABS ECU就控制液壓控制單元，使該車輪制動壓力保持一定。從而使各個車輪的滑移率保持在理想的 范圍之內，防止 4 個車輪完全抱死。 在制動過程中，如果車輪沒有抱死趨勢， ABS 系統(tǒng)將不參與制動壓力控制，此時制動過程與常規(guī)制動系統(tǒng)相同。如果 ABS 出現(xiàn)故障，電子控制單元將不再對液壓單元進行控制，并將儀表板上的 ABS故障警告燈點亮，向駕駛員發(fā)出警告信號，此時 ABS 不起作用，制動過程將與沒有 ABS 的常規(guī)制動系統(tǒng)的工作相同 8 （二） ABS 的調節(jié)過程 車輪制 動壓力調節(jié)的控制過程如下： 1建壓階段制動時，通過助力器和總泵建立制動壓力。此時常開閥打開，常閉閥關閉，制動壓力進入車輪制動器，車輪轉速迅速降低，直到 ABS 電子控制單元通過轉速傳感器得到識別出車輪有抱死的傾向為止。 2保壓階段 ABS 電子控制單元通過轉速傳感器得到信號，識別出車輪有抱死的傾向時， ABS 電子控制單元即關閉常開閥，此時常閉閥仍然關閉。 3降壓階段 如果在保壓階段，車輪仍有抱死傾向，則 ABS 系統(tǒng)進入降壓階段。此時，電子控制單元命令常閉閥打開，常開閥關閉，液壓泵開始工作，制動液從輪 缸經低壓蓄能器被送回到制動總泵，制動壓力降低，制動踏板出現(xiàn)抖動，車輪抱死程度降低，車輪轉速開始增加。 4升壓階段 為了達到最佳制動效果，當車輪達到一定轉速后， ABS 電子控制單元再次命令常開閥打開，常閉閥關閉。隨著制動壓力增加，車輪再次被制動和減速。 （三） ABS 的主要部件結構工作原理 1、車輪轉速傳感器 車輪轉速傳感器的作用是將車輪的轉速信號傳給 ABS 電子控制單元。 MK20-型 ABS 系統(tǒng)共有 4 個車輪轉速傳感器，前輪的齒圈 (43 齒 )安裝在傳動軸上，轉速傳感器安裝在轉向節(jié)上，如圖（ 3）所示。后輪的 齒圈 (43 齒 )安裝在后輪轂上，轉速傳感器則安裝在固定支架上，如圖（ 4）所示。 圖（ 3） 前車輪轉速傳感器（ G45/G47）安裝位置 1-齒圈 2-前輪轉速傳感器 傳感器由電磁感應式傳感頭和磁性齒圈組成。傳感頭由永久磁芯和感應線圈組成，齒圈由鐵磁性材 9 料制成。當齒圈旋轉時，齒頂與齒隙輪流交替對向磁芯，當齒圈轉到齒頂與傳感頭磁芯相對時，傳感頭磁芯與齒圈之間的間隙最小，由永久磁芯產生的磁力線就容易通過齒圈，感應線圈周圍的磁場就強，如圖（ 5） (a)所示 ；而當齒圈轉動到齒隙與傳感磁芯相對時，傳感頭磁芯與齒圈之間的間隙最大，由永久磁芯產生的磁力線就不容易通過齒圈，感應線圈周圍的磁場就弱，如圖（ 5） (b)所示。此時，磁通迅速交替變化，在感應線圈中就會產生交變電壓，交變電壓的頻率將隨車輪轉速成正比例變化。電子控制單元可以通過轉速傳感器輸入的電壓脈沖頻率進行處理來確定車輪的轉速、汽車的參考速度等。 圖（ 4） 后車輪轉速傳感器 (G44/G46)安裝位置 1-齒圈 2-后輪轉速傳感器 圖（ 5） 車輪轉速傳感器工作原理 (a)齒圈齒頂與傳 感器磁芯相對時 (b)齒圈齒隙與傳感器磁芯相對時 1-齒圈 2-磁芯端部齒 3-感應線圈端子 4-感應線圈 5-磁芯套 6-磁力線 7-磁場 8-磁芯 9-齒頂 2、 執(zhí)行器 制動壓力調節(jié)器 :接受 ECU 的指令，通過電磁閥的動作實現(xiàn)制動系統(tǒng)壓力的增加、保持和降低 10 液壓泵 :受 ECU 控制，在可變容積式制動壓力調節(jié)器的控制油路中建立控制油壓；在循環(huán)式制動壓力調節(jié)器調節(jié)壓力降低的過程中，將由輪缸流出的制動液經蓄能器泵回主缸，以防止 ABS 工作時制動踏板行程發(fā)生變化。 ABS 警告燈 :ABS 出現(xiàn)故障時，由 EUC 控制將其點亮，向駕駛員發(fā)出報警，并由 ECU 控制閃爍顯示故障代碼 ABS 系統(tǒng)在儀表板及儀表板附加部件上裝有兩個故障警告燈，一個是 ABS 警告燈 (K47)，另一個是制動裝置警告燈 (K118) 兩個故障警告燈正常點亮的情況是 :當點火開關打開起動至自檢結束 (大約 2s)；在拉緊駐車動裝置時警告燈 (K118)點亮。如果上述情況燈不亮，說明故障警告燈本身或線路有故障。 如果 ABS 故障燈常亮，說明 ABS 系統(tǒng)出現(xiàn)故障 ；如果制動裝置警告燈常亮，說明制動液缺乏 MK20- 型 ABS 系統(tǒng)的電路圖，如圖（ 6）所示 圖（ 6） MK20- 型 ABS 系統(tǒng)電路圖 A-蓄電池 B-在儀表內 +15 F-制動燈開關 F9-駐車制動指示燈開關 F34-制動液位報警信號開關 G44-右后輪速度傳感器 G45-右前輪速度傳感器 G46-左后輪速度傳感器 G47-左前輪速度傳感器 J104-ABS 及 EBV 的電子控制單元 K47-ABS 警告燈 K118-駐車制動、制動液位警告燈 M9-左制動燈 M10-右制動燈 N55-ABS 及 EBV 的液壓單元 N99-ABS 右前進油閥 N100-ABS右前出油閥 N101-ABS左前進油閥 N102-ABS左前出油閥 N133-ABS右后進油閥 N134-ABS 右后出油閥 N135-ABS 左后進油閥 N136-ABS 左后出油閥 S2-保險絲（ 10A） S12-保險絲（ 15A） S18-保險絲（ 10A） S123-液壓泵保險絲（ 30A） S124-電磁閥保險絲（ 30A） TV14-診斷插口 V64-ABS 液壓泵 3、 ABS 控制器 ABS 控制器由 ABS 電子控制單元 (J104)、液 壓控制單元 (N55)、液壓泵 (V64)等組成。 11 （ 1）電子控制單元 電子控制單元是 ABS 系統(tǒng)的控制中心，它實際上是一個微型計算機，所以又常稱為 ABS(ECU)電腦。ABS ECU 由輸入電路、數(shù)字控制器、輸出電路和警告電路組成。主要任務是連續(xù)監(jiān)測接受 4 個車輪轉速傳感器送來的脈沖信號，并進行測量比較、分析放大和判別處理，計算出車輪轉速、車輪減速度以及制動滑移率，再進行邏輯比較分析 4 個車輪的制動情況，一旦判斷出車輪將要抱死，它立刻進入防抱死控制狀態(tài)，通過電子控制單元向液壓單元發(fā)出指令，以控制制動輪缸油路上電磁閥 的通斷和液壓泵的工作來調節(jié)制動壓力，防止車輪抱死。 ABS ECU 還不斷地對自身工作進行監(jiān)控。由于 ABS ECU 中有兩個完全相同的微處理器，它們按照同樣的程序對輸入信號進行處理，并將其產生的中間結果與最終結果進行比較，一且發(fā)現(xiàn)結果不一致，即判定自身存在故障，它會自動關閉 ABS 系統(tǒng)。此外 ABS ECU 還不斷監(jiān)視 ABS 系統(tǒng)中其他部件的工作情況，一旦 ABS 系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如車輪速度信號消失，液壓壓力降低等， ABS ECU 會發(fā)出指令而關閉ABS 系統(tǒng)，并使常規(guī)制動系統(tǒng)工作，同時將故障信息存儲記憶，并將儀表板上的 ABS 故障燈點亮，向駕駛員發(fā)出警示信號，此時應及時檢查修理。 當點火開關接通時， ABS ECU 就開始進行自檢程序，對系統(tǒng)進行自檢，此時 ABS 故障燈點亮。如果自檢以后發(fā)現(xiàn) ABS 系統(tǒng)存在影響其正常工作的故障，它將關閉 ABS 系統(tǒng)，恢復常規(guī)制動系統(tǒng)，儀表板上 ABS 故障燈一直點亮，警告駕駛員 ABS 系統(tǒng)存在故障。自檢結束后， ABS 故障燈就熄滅，表明系統(tǒng)工作正常。由于自檢過程大約需要 2s，因此在正常情況下，當點火開關接通時， ABS 故障燈點亮 2s，然后再自動熄滅，是正常的。反之如果點火開關接通時， ABS 故障燈不亮，說明 ABS 故障 燈或其線路存在故障，應對其進行檢修。 （ 2） 電子控制模塊（電腦）的結構與工作原理 ABS 系統(tǒng)電子控制部分可分為電子控制器（ ECU）、 ABS 控制模塊、 ABS 計算機等，以下簡稱 ECU。 ECU :接受車速、輪速、減速等傳感器的信號，計算出車速、輪速、滑移率和車輪的減速度、加速度，并將這些信號加以分析、判別、放大，由輸出級輸出控制指令，控制各種執(zhí)行器工作 第三章 ECU 的結構與工作原理 （ 一 ） ECU 的基本結構 （ 1） ECU 由以下幾個基本電路組成： （ 1）輪速傳感器的輸入放大電路。安裝在各車輪上的輪速傳感 器根據(jù)輪速輸出交流信號，輸入放大電路將交流信號放大成矩形波并整形后送往運算電路。 不同的 ABS 系統(tǒng)中輪速傳感器的數(shù)量是不一樣 的。每個車輪都裝輪速傳感器時，需要四個傳感器，輸入放大電路也就要求有四個。當只在左右前輪 12 和后軸差速器安裝輪速傳感器時，只需要三個傳感器，輸入放大電路也就成了三個。但是，要把后輪的一個信號當作左、右后輪的兩個信號送往運算電路。 （ 2）運算電路。初始速度、滑移率及加減速度運算電路把瞬間輪速加以積分，計算出初始速度，再把初始速度和瞬時線速度進行比較運算，則得出滑移率及加減速度。電磁閥 開啟控制運算電路根據(jù)滑移率和加減速度控制信號，對電磁閥控制電路輸出減壓、保壓或增壓的信號。 （ 3）電磁閥控制電路。接受來自運算電路的減壓、保壓或增壓信號，控制通往電磁閥的電流。 （ 4）穩(wěn)壓電源、電源監(jiān)控電路、故障反饋電路和繼電器驅動電路。 在蓄電池供給 ECU 內部所有 5V 穩(wěn)壓電壓的同時，上述電路監(jiān)控著 12V 和 5V 電壓是否在規(guī)定范圍內，并對輪速傳感器輸入放大器、運算電路和電磁閥控制電路的故障信號進行監(jiān)視，控制著電磁閥電動機和電磁閥。出現(xiàn)故障信號時，關閉電磁閥，停止 ABS 工作，返回常規(guī)制動狀態(tài)，同時儀表板上 的 ABS警報燈點亮，讓駕駛員知道有故障情況發(fā)生。 2）接通電源時的初始檢查 接通點火開關、 ECU 電源接通時，將檢查下列項目。 （ 1）微處理機功能檢查 使監(jiān)視器產生錯誤信息，讓微處理機識別。 檢查 ROM 區(qū)的數(shù)據(jù)，確認未發(fā)生變化。 對 RAM 區(qū)進行數(shù)據(jù)輸入和輸出，判斷工作是否正常。 檢查 A/D 轉換的輸入，判斷是否正常。 檢查微處理機間的信號傳遞，判斷是否正常。 （ 2）電磁閥動作檢查 （ 3）故障反饋電路功能檢查 3）汽車起步時的檢查 汽車起步時對重要的外圍電路進行檢查，若檢查結果正 常， ABS 開始工作。 （ 1）電磁閥功能檢查 讓電磁閥工作，判斷是否正常。 比較各電磁閥的開、關電阻，判斷電磁閥是否工作正常。 （ 2）電動機動作檢查 使電動機運轉，判斷是否正常。 （ 3）輪速傳感器及輸入放大電路的信號確認。 確認所有的輪速傳感器信號都能輸入到微處理機。 4）行駛中的定時檢查 13 （ 1） 12V（載貨車為 24V）、 5V 電壓監(jiān)視 識別供給的 12V 電壓和 5V 內部電壓是否為規(guī)定電壓值。監(jiān)視 12V 電壓，并考慮 ABS 工作過程中電壓瞬間下降和電動機起動時電壓瞬間下降的情況，然后加以分析識別 。 （ 2）電磁閥動作監(jiān)視 ABS 系統(tǒng)工作過程中，電磁閥必定動作， ECU 隨時監(jiān)視電磁閥的工作情況。 （ 3）運算電路中運算結果的對比檢查 ECU 內部通常設有二套運算電路，同時進行運算和傳輸數(shù)據(jù)，利用各自的運算結果相互比較、互相監(jiān)視，能夠確保可靠性，及早發(fā)現(xiàn)異常情況。 另外，各種速度信號和輸入、輸出信號也在運算電路中相互比較，這些結果必須相同。 （ 4）微處理機失控檢查 由監(jiān)視電路判斷微處理機工作是否正常。 （ 5）脈沖信號的監(jiān)視 微處理機時鐘信號的脈沖頻率不能降低。 （ 6） ROM 數(shù)字的確定 計 算 ROM 數(shù)據(jù)之和，確認程序工作正常。 5）自行診斷顯示 如果安全保護電路檢查出有異常情況，則停止 ABS 系統(tǒng)的工作，返回原有的常規(guī)制動方式（不使用ABS），且 ECU 呈現(xiàn)故障狀態(tài)。這時 ECU 內的發(fā)光二極管、 ABS 警報燈或專用診斷裝置發(fā)出故障信號，ECU 根據(jù)這些信號顯示出故障碼。 汽車生產廠、汽車型號或 ABS 系統(tǒng)不同時，故障碼也不一樣。 （二） ECU 的工作原理 ECU 是 ABS 系統(tǒng)的控制中心，它的本質是微型數(shù)字計算機，一般是由兩個微處理器和其他必要電路組成的、不可分解修理的整體單元，電腦的基本輸入信號是 四個輪速傳感器送來的輪速信號，輸出信號是：給液壓控制單元的控制信號、輸出的自診斷信號和輸出給 ABS 故障指示燈的信號。 (1)ECU 的防抱死控制功能 電子控制模塊（電腦）有連續(xù)監(jiān)測四個輪速傳感器速度信號的功能。電腦連續(xù)地檢測來自全部四個輪速傳感器傳來的脈沖電信號，并將它們處理、轉換成和輪速成正比的數(shù)值，從這些數(shù)值中電腦可區(qū)別哪個車輪速度快，哪個車輪速度慢。電腦根據(jù)四個輪子的速度實施防抱死制動控制。電腦以四個輪子的傳感器傳來的數(shù)據(jù)作為控制基礎，一旦判斷出車輪將要抱死，它立刻就進入防抱死控制狀態(tài)，向液壓調節(jié)器 輸出幅值為 12V 的脈沖控制電壓，以控制輪缸上油路的通、斷。輪缸上油壓的變化就調節(jié)了車輪上的制動力，使車輪不會因一直有較大的制動力而讓車輪完全抱死（通與斷的頻率一般在 3 12 次 /秒）。 14 (2)ECU 的故障保護控制功能 首先，電腦能對自身的工作進行監(jiān)控。由于電腦中有兩個微處理器，它們同時接受、處理相同的輸入信號，用與系統(tǒng)中相關的狀態(tài) 電腦的內部信號和產生的外部信號進行比較，看它們是否相同，從而對電腦本身進行校準。這種校準是連續(xù)的，如果不能同步，就說明電腦本身有問題，它會自動停止防抱死制動過程，而讓普通制動 系統(tǒng)照常工作。此時，修理人員必須對 ABS 系統(tǒng)（包括電腦）進行檢測，以及時找出故障原因。 ABS 系統(tǒng)電腦不僅能監(jiān)視自己內部的工作過程，而且還能監(jiān)視 ABS 系統(tǒng)中其他部件的工作情況。它可按程序向液壓調節(jié)器的電路系統(tǒng)及電磁閥輸送脈沖檢查信號，在沒有任何機械動作的情況下完成功能是否正常的檢查。在 ABS 系統(tǒng)工作的過程中，電腦還能監(jiān)視、判斷輪速傳感器送來的輪速信號是否正常。 ABS 系統(tǒng)出現(xiàn)故障，例如制動液損失、液壓壓力降低或車輪速度信號消失，電腦都會自動發(fā)出指令，讓普通制動系統(tǒng)進入工作，而 ABS 系統(tǒng)停止工作。對某個車 輪速度傳感器損壞產生的信號輸出，只要它在可接受的極限范圍內，或由于較強的無線電高頻干擾而使傳感器發(fā)出超出極限的信號，電腦根據(jù)情況可能停止 ABS 系統(tǒng)的工作或讓 ABS 系統(tǒng)繼續(xù)工作。 這里要強調的是，任何時候琥珀（黃）色 ABS 系統(tǒng)故障指示燈點亮不滅，就說明電腦已停止 ABS 系統(tǒng)的工作或檢測到了系統(tǒng)的故障，駕駛員或用戶一定要進行檢修，如果處理不了，應及時送修理廠。 (3)ABS 故障指示燈 當有下列的異?，F(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)時， ABS 控制電腦會使 ABS 故障指示燈點亮： 泵油電動機作用的時間超過一定的時間。 車輛已 經行走超過 30S，而忘記放開駐車制動。 未收到四輪中任何一輪的傳感器信號。 電磁閥作用超過一定的時間或是檢測到電磁閥斷路。 發(fā)動機已經開始動作，或是車輛已經開動，未接收到電磁閥輸出訊號。 當點火開關打開在 I 段時， ABS 故障指示燈會點亮，如果沒有異常現(xiàn)象，發(fā)動機起動后故障指示燈就會熄滅。 ABS 系統(tǒng)有兩個故障指示燈，一個是紅色制動故障指示燈，另一個是琥珀色或黃色 ABS 故障指示燈。兩個故障指示燈正常閃亮的情況為：當點火開關接通時，紅色指示燈與琥珀色指示燈幾乎同時點亮，紅色指示燈亮的時間 較短，琥珀色指示燈亮的時間較長一些（約 3S）；發(fā)動機起動后，儲能器要建立系統(tǒng)壓力，兩燈會再次點亮，時間可達十幾秒鐘；駐車制動時，紅色指示燈也應亮。如果在上述情況下燈不亮，說明故障指示燈本身或線路有故障。 紅色指示燈故障常亮，說明制動液不足或儲能器中的壓力不足（低于 14MPa），此時普通制動系統(tǒng)和ABS 系統(tǒng)均不能正常工作；琥珀色 ABS 故障指示燈常亮，說明電控單元發(fā)現(xiàn) ABS 系統(tǒng)有故障。 15 （ 4）、液壓控制系統(tǒng) 液壓控制單元裝在制動主缸與制動輪缸之間，采用整體式結構 (如圖 7 所示 )。主要任務是轉換執(zhí)行ABS ECU 的指令，自動調節(jié)制動器中的液壓壓力。 圖（ 7） 液壓控制單元結構 1-帶低壓儲液罐的電動液壓泵 2-液壓單元 低壓儲液罐與電動液壓泵合為一體裝于液壓控制單元上。低壓儲油罐的作用是用于暫時存儲從輪缸中流出的制動液，以緩和制動液從制動輪缸中流出時產生的脈動 。電動液壓泵的作用是將在制動壓力階段流入低壓儲液罐中的制動液及時送至制動主缸，同時在施加壓力階段，從低壓儲液罐中吸取剩余制動力，泵入制動循環(huán)系統(tǒng)，給液壓系統(tǒng)以壓力支持 ,增加制動效能。電動液壓泵的運轉是由電子控制單元控制的。 典型循環(huán)式制動壓力調節(jié)器的工作原理 此種形式的制動壓力調節(jié)器在制動主缸與輪缸之間串聯(lián)一電磁閥，直接控制輪缸的制動壓力。這種壓力調節(jié)系統(tǒng)的特點是制動壓力油路和 ABS 控制壓力油路相通，如圖 8 所示。圖中的儲能器的功能是在減壓過程中將從輪缸流經電磁閥的制動液暫時儲存起來?；赜鸵簤罕靡步凶鲈傺h(huán) 泵，其作用是將減壓過程中從制動輪缸流進儲能器的制動液泵回主缸。該系統(tǒng)的工作原理詳述如下。 （ 1）常規(guī)制動狀態(tài) 在常規(guī)制動過程中， ABS 系統(tǒng)不工作，電磁線圈中無電流通過，電磁閥處與“升壓”位置。此由制動主缸來的制動液直接進入輪缸，輪缸壓力隨主缸壓力而增減。此時回油液壓泵也不工作。如圖 (8)所示。 16 圖 (8) 常規(guī)制動 （ 2）保壓狀態(tài) 當轉速傳感器發(fā)出抱死危險信號時，電控單元向電磁線圈輸入一個較小的保持電流（約為最大工作電流的 1/2），電磁閥處于“保持壓力”位置，此時主缸、輪缸和回油孔相互隔離密封， 輪缸中的制動壓力保持一定。如圖 (9)所示。 圖 (9) 保壓狀態(tài) （ 3）減壓狀態(tài) 如果在電控單元“保持壓力”命令發(fā)出后，車輪仍有抱死的傾向，電控單元即向電磁線圈輸入一最大工作電流，使電磁閥處于“減壓”位置，此時電磁閥將輪缸與回油通道或儲液室接通，輪缸中制動液經電磁閥流入儲液室，輪缸壓力下降。如圖 (10)所示。 17 圖 (10) 減壓狀態(tài) （ 4）增壓狀態(tài) 當壓力下降后車輪轉速太快時，電控單元便切斷通往電磁閥的電流，主缸和輪缸再次相通，主缸中的高壓制動液再次進入輪缸，使制動壓力增加。制動時，上述過程反 復進行，直到解除制動為止。如圖 (11)所示。 圖 (11) 增壓狀態(tài) 第四章 、常見故障診斷分析 （一）打開點火開關， ABS 故障燈 常 亮 不滅 故障現(xiàn)象： 一輛桑塔納 2000GSI 轎車，行駛 8 萬，該車裝備 MK20型防抱死制動系統(tǒng)，此車 ABS 故障燈亮起，車主開到修理廠進行檢修。 故障分析： 首先，用元征電眼睛故障診斷儀讀取故障碼，對 ABS 系統(tǒng)進行檢測，顯示“ 00290”，為左后輪轉速傳感器 G46 故障。一般情況下，以下三種情況將會導致 ABS 系統(tǒng)出現(xiàn)這種故障： 18 （）當車速超過 10km/h 時，沒有轉速信號 傳遞給 ABS 控制單元。 （）當車速大于 40km/h 時候，轉速信號超出公差值。 （）傳感器存在可識別的斷路或對正極、接地短路故障。 根據(jù)經驗，應該重點檢查以下項目： （）輪速傳感器與 ABS 控制單元的線路連接情況。 （）輪速傳感器和齒圈的安裝間隙、安裝位置以及受灰塵或雜質污染的情況。 （）車輪軸承間隙是否過大。 （）傳感器本身故障。 在該車故障排除過程中，首先并沒有急于檢查輪速數(shù)據(jù)。將發(fā)動機怠速運轉，選擇閱讀數(shù)據(jù)塊功能，進入 001 顯示組，用舉升機將車升起來，觀察各顯示數(shù)據(jù)。 車輪靜止時候，各顯示區(qū)均顯示 0km/h。用手轉動左后輪，第 3 顯示區(qū)顯示 9km/h。又轉動別的車輪，觀察相對應的顯示區(qū)，發(fā)現(xiàn)基本一致。放下車輛，用故障診斷儀清除故障碼。 ABS 警示燈隨之熄滅，路試一切正常。 用診斷儀讀取測量數(shù)據(jù)塊功能，進入顯示組 002，觀察第 3 顯示區(qū)左后輪速度。無論在加速、減速、制動、低速還是高速時，其數(shù)值都與其他 3 個輪速基本一致。 ABS 警示燈沒有亮起，制動 時也能感覺到 ABS 系統(tǒng)在起作用，故障也沒有出現(xiàn)。因為再沒有發(fā)現(xiàn)故障，就準備讓車主將車 接走。 就在這時，故障再次出現(xiàn)了。在車輛怠速著車靜止不動的時候，故障警示燈亮了。調碼發(fā)現(xiàn)又產生左后輪的偶發(fā)性故障碼。根據(jù)該車檢查狀況，只有一種可能，那就是左后輪轉速傳感器與 ABS 控制單元之間產生瞬間短路或斷路。 根據(jù)電路圖進行檢查時，發(fā)現(xiàn) ABS 控制單元的 25 針插頭第 10 針有輕微腐蝕。清理修復插頭之后，清除故障碼。車主駕車 2000 多也沒有出現(xiàn)原來的故障。 經詢問車主得知，清洗車輛的時候，經常用高壓水沖洗發(fā)動機艙，由于高壓水濺入控制單元的連接點， 25 針插頭第 10 針被腐蝕，導致有瞬間 開路的情況發(fā)生。此故障屬于軟性故障，故障出現(xiàn)的機率具有很大的隨機性，一般用萬用表不易測出，也只有在故障出現(xiàn)時，才能發(fā)現(xiàn)故障原因，找到病根，對癥下藥，將故障排除。 （二）行車中 ABS 故障燈亮起 故障現(xiàn)象 : 一輛上海桑塔納 2000GSi 事故車，修復后路試發(fā)現(xiàn)該車 ABS 系統(tǒng)故障指示燈常亮，而且急剎車 19 時四輪全部抱死，也就是說 ABS 系統(tǒng)根本不起作用。 故障診斷分析及處理 : 該車是因為車速太快，撞在一個拉鋼管的農用車上，由于鋼管穿透了大燈和電瓶而且損壞了電瓶后的 ABS 總泵和 ABS 電控模塊。修理時已經更 換了 ABS 總泵及 ABS 電腦總成。線路和插頭都已經仔細檢查，沒有任何虛接和破損之處 對于大眾系列車型 ABS 系統(tǒng)的檢測，用傳統(tǒng)手工調取故障碼是不可能的，只能借助專用電腦檢測設備。用金奔騰大眾 /奧迪 -中文 1552 汽車電腦解碼器對該車 ABS 系統(tǒng)進行故障檢測，發(fā)現(xiàn)有好多故障碼存儲，但是大多是屬于 “ 軟 ” 故障碼，用儀器清除掉后不再顯示。只有 00283 號故障碼 (左前速度傳感器 G47)沒有清除。于是舉起汽車，拆下左前輪的輪速傳感器，發(fā)現(xiàn)表面很臟，而且傳感器的觸發(fā)葉輪上有很多泥垢。原來是由于傳感器過臟所以觸發(fā)信號不能 正確傳送給 ABS 電腦而使電腦記錄了故障。清理干凈并裝復傳感器后，故障碼不再出現(xiàn)，而且 ABS 故障指示燈也不再常亮了。 滿以為該車故障已經解決，但是上路試車發(fā)現(xiàn) ABS 系統(tǒng)仍然不工作，緊急制動時四輪都拖滯。這是什么原因呢？再次接上儀器沒有發(fā)現(xiàn)故障碼存儲。懷疑剎車系統(tǒng)的液壓管路有氣泡沒有排干凈，又仔細按步驟進行排氣，結果還是不行。百思不得其解的情況下懷疑新買來的 ABS 電腦有問題，所以進入“ 讀取電腦版本號 ” 功能看電腦的版本號是否正確。就在這里發(fā)現(xiàn)了新問題， ABS 電腦的內部編碼是00000，這肯定不正常。又繼 續(xù)查找另外一個正常的 “ 時代超人 ” 的 ABS 電腦內部編碼為 04505。所以利用儀器的 “ 控制單元編碼 ” 功能給該車的 ABS 電腦進行正確的編碼 04505。然后路試汽車，故障徹底排除。 （ 三 ） ABS 有時起作用，有時不起作用 故障現(xiàn)象 ： ABS 警告燈常亮， 20km/h 制動會抱死 故障 分析 ： 出現(xiàn)此故障的原因有以下 3 種： 1） ECU 故障， 2）機械部分， 3）輪速傳感器 故障排除 ： 用“車博仕 A2600 解碼器”檢測，顯示故障編碼為 00290，經查閱資料，為左后輪故障。為了判斷準確，重復路試一次，再使用故障檢測儀檢測，故障編碼不變，由此 可以判斷此故障在左后輪。該車裝配的是 MK 型 ABS，屬于四輪單獨控制，其工作原理是通過輪速傳感器將信號傳給 ECU， ECU 指令液壓調節(jié)器來控制制動系統(tǒng)工作。雖然該車 ABS 出現(xiàn)的是一種時隱時現(xiàn)的故障，有時起作用，有時不起作用，認為，出現(xiàn)經檢查 ECU 工作正常，機械部分也未發(fā)現(xiàn)異常，進一步檢查左后輪的輪速傳感器，先從外觀開始檢查，左后輪的插接器不松動，也沒有脫落的現(xiàn)象，但傳感器內塞滿了泥土和雜質。把左后輪的傳感器拆下并清洗，重新插接安裝，在安裝時，輪速傳感器的鐵芯與車輪軸承要有 0.05 左右的間 20 隙，然后轉動左后輪，用數(shù) 字萬用表毫伏檔測量傳感器的輸出電壓為 280 毫伏，在標準范圍內。安裝完畢后進行路試， ABS 警告燈熄滅，說明 ABS 功能恢復正常。 故障 總結 ： 事后經過了解，該車曾在農村的土路上行駛過，由于下雨路滑，兩個后輪陷在泥坑中，駕駛員想加大油門沖出來，不但沒有沖出來，反而車的左后輪越陷越深，很多泥土和雜質甩到輪速傳感器上，由于左后輪傳感器堵塞，傳感器的輸出信號無法傳遞給 ECU，液壓調節(jié)器得不到 ECU 的指令， ABS的警告燈就一直亮。有時受顛簸的影響，輪速傳感器偶爾也會發(fā)出輸出信號，這時候 ABS 燈就熄滅了。 四、 ABS 的正確使 用與維修 不可采用多踩幾腳制動踏板的方法來增加制動力。在常規(guī)制動系統(tǒng)中，多踩幾腳制動踏板可使更多的制動液流至分泵，增強制動效果。但對裝有 ABS 的汽車，只需踩緊制動踏板，汽車就會自動進行制動防抱的工作，而不需要人工干預。多踩幾腳制動踏板，反而會使 ABS 電腦得不到正確的制動信號，導致制動效果不良。 不可隨意增大輪胎的直 統(tǒng)的穩(wěn)定性，但不能防止車輪在所有的情況下都不發(fā)生滑移。在積雪結冰或濕滑的路面上行駛時，汽車穩(wěn)定性仍較差，此時應減慢車速，小心駕駛。 ABS 不能減少駕駛員腳踩制動踏板的時間，因此，超速行駛，特別 是在彎道、積水濕滑地方或太 *近前車時，同樣存在車禍的幾率，需盡量避免。 但可以在保持原廠輪胎直徑不變的前提下增大輪胎的寬度。因為 ABS 的車速信號是從車輪取得的，如果不按照此規(guī)定，就會導致車輪轉速的數(shù)據(jù)不準確，而使得 ABS 判斷錯誤，嚴重時還會造成事故。 點火開關在“ ON”的位置時，儀表板上的“ ABS”指示燈會亮。多數(shù)汽車在發(fā)動機發(fā)動后幾秒鐘后熄滅。在蓄電池電壓低于 10V 時， ABS 恢復正常工作。若 ABS 指示燈亮后一直不再熄滅，表示系統(tǒng)有故障。此時系統(tǒng)仍能保證一般的制動功能，但無防抱死的能力，應盡快小心駕駛至修理 廠檢修。 制動時，可感覺到制動踏