ABS的工作原理及過程?

【專家解說】：一、ABS防抱制動系統(tǒng)系統(tǒng)概述 隨著世界汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，舒適性日益成為人們選購汽車的重要依據(jù)。目前廣泛采用的防抱制動系統(tǒng)(ABS)使人們對安全性要求得以充分的滿足。 汽車制動防抱系統(tǒng)，簡稱為ABS，是提高汽車被動安全性的一個重要裝置。有人說制動防抱系統(tǒng)是汽車安全措施中繼安全帶之后的又一重大進展。汽車制動系統(tǒng)是汽車上關系到乘客安全性最重要的二個系統(tǒng)之一。隨著世界汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車的安全性越來越為人們重視。汽車制動防抱系統(tǒng)，是提高汽車制動安全性的又一重大進步。 ABS防抱制動系統(tǒng)由汽車微電腦控制，當車輛制動時，它能使車輪保持轉動，從而幫助駕駛員控制車輛達到安全的停車。這種防抱制動系統(tǒng)是用速度傳感器檢測車輪速度，然后把車輪速度信號傳送到微電腦里，微電腦根據(jù)輸入車輪速度，通過重復地減少或增加在輪子上的制動壓力來控制車輪的打滑率，保持車輪轉動。在制動過程中保持車輪轉動，不但可保證控制行駛方向的能力，而且，在大部分路面情況下，與抱死〔鎖死〕車輪相比，能提供更高的制動力量。 ABS與常規(guī)的液壓制動系統(tǒng)相比有三個顯著的擾點: 1.車輛控制--裝備有ABS的汽車駕駛員在緊急制動過程中，保持著很大程度的操縱控制。在緊急制動過程中，用標淮的液壓制動器產生的打滑使駕駛員失去對車輛的控制。ABS恢復穩(wěn)定性并使駕駛員恢復對車輛的控制。 2.減少浮滑現(xiàn)象--潮濕、光滑道路和抱死車輛縱使形成被稱為浮滑現(xiàn)象的狀態(tài)，當車輛駕駛員行駛在具有一層水和油薄模的路面之上時，出現(xiàn)與浮滑現(xiàn)象相仿。由于ABS減少了車輪抱死的機會，因此，也減少了制動過程中出現(xiàn)浮滑現(xiàn)象的機會。改善了輪胎的磨損--使用ABS防止車輪抱死，消除了在緊急制動過程中輪胎平斑的可能性。 二、ABS發(fā)展歷程 ABS系統(tǒng)的發(fā)展可以追溯到本世紀初期，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。 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"SKID CONTROL"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。 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。在60年代后期和70年代初期，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"SURE TRACK"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。 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。博世公司和泰威士(TEVES)公司在這一時期也都研制了各自第一代電子控制制動防抱系統(tǒng)，這兩種制動防抱系統(tǒng)都是由電子控制裝置對設置在制動管路中的電磁閥進行控制，直接對各制動輪以電子控制壓力進行調節(jié)。 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).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貸汽車上。 這一時期的各種ABS系統(tǒng)都是采用模擬式電子控制裝置，由于模擬式電子控制裝置存在著反應速慢、控制精度低、易受干擾等缺陷，致使各種ABS系統(tǒng)均末達到預期的控制效果，所以，這些防抱控制系統(tǒng)很快就不再被采用了。 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)。 三、ABS的基本工作原理 控制裝置和ABS警示燈等組成，在不同的ABS系統(tǒng)中，制動壓力調節(jié)裝置的結構形式和工作原理往往不同，電子控制裝置的內部結構和控制邏輯也可能ABS通常都由車輪轉速傳感器、制動壓力調節(jié)裝置、電子不盡相同。 在常見的ABS系統(tǒng)中，每個車輪上各安裝一個轉速傳感器，將有關各車輪轉速的信號輸入電子控制裝置。電子控制裝置根據(jù)各車輪轉速傳感器輸入的信號對各個車輪的運動狀態(tài)進行監(jiān)測和判定，并形成相應的控制指令。制動壓力調節(jié)裝置主要由調壓電磁閥組成，電動泵組成和儲液器等組成一個獨立的整體，通過制動管路與制動主缸和各制動輪缸相連。制動壓力調節(jié)裝置受電子控制裝置的控制，對各制動輪缸的制動壓力進行調節(jié)。 ABS的工作過程可以分為常規(guī)制動，制動壓力保持制動壓力減小和制動壓力增大等階段。在常規(guī)制動階段，ABS并不介入制動壓力控制，調壓電磁閥總成中的各進液電磁閥均不通電而處于開啟狀態(tài)，各出液電磁閥均不通電而處于關閉狀態(tài)，電動泵也不通電運轉，制動主缸至各制動輪缸的制動管路均處于溝通狀態(tài)，而各制動輪缸至儲液器的制動管路均處于封閉狀態(tài)，各制動輪缸的制動壓力將隨制動主缸的輸出壓力而變化，此時的制動過程與常規(guī)制動系統(tǒng)的制動過程完全相同。 在制動過程中，電子控制裝置根據(jù)車輪轉速傳感器輸入的車輪轉速信號判定有車輪趨于抱死時，ABS就進入防抱制動壓力調節(jié)過程。例如，電子控制裝置判定右前輪趨于抱死時，電子控制裝置就使控制右前輪刮動壓力的進液電磁閥通電，使右前進液電磁閥轉入關閉狀態(tài)，制動主缸輸出的制動液不再進入右前制動輪缸，此時，右前出液電磁閥仍末通電而處于關閉狀態(tài)，右前制動輪缸中的制動液也不會流出，右前制動輪缸的刮動壓力就保持一定，而其它末趨于抱死車輪的制動壓力仍會隨制動主缸輸出壓力的增大而增大;如果在右前制動輪缸的制動壓力保持一定時，電子控制裝置判定右前輪仍然趨于抱死，電子控制裝置又使右前出液電磁閥也通電而轉入開啟狀態(tài)，右前制動輪缸中的部分制動波就會經過處于開啟狀態(tài)的出液電磁閥流回儲液器，使右前制動輪缸的制動壓力迅速減小右前輪的抱死趨勢將開始消除，隨著右前制動輪缸制動壓力的減小，右前輪會在汽車慣性力的作用下逐漸加速;當電子控制裝置根據(jù)車輪轉速傳感器輸入的信號判定右前輪的抱死趨勢已經完全消除時，電子控制裝置就使右前進液電磁閥和出液電磁閥都斷電，使進液電磁閥轉入開啟狀態(tài)，使出液電磁閥轉入關閉狀態(tài)，同時也使電動泵通電運轉，向制動輪缸泵輸送制動液，由制動主缸輸出的制動液經電磁閥進入右前制動輪缸，使右前制動輪缸的制動壓力迅速增大，右前輪又開抬減速轉動。 ABS通過使趨于抱死車輪的制動壓力循環(huán)往復而將趨于防抱車輪的滑動率控制，在峰值附著系數(shù)滑動率的附近范圍內，直至汽車速度減小至很低或者制動主缸的常出壓力不再使車輪趨于抱死時為止。制動壓力調節(jié)循環(huán)的頻率可達3~20HZ。在該ABS中對應于每個制動輪缸各有對進液和出液電磁閥，可由電子控制裝置分別進行控制，因此，各制動輪缸的制動壓力能夠被獨立地調節(jié)，從而使四個車輪都不發(fā)生制動抱死現(xiàn)象。 盡管各種ABS的結構形式和工作過程并不完全相同，但都是通過對趨于抱死車輪的制動壓力進行自適應循環(huán)調節(jié)，來防止被控制車輪發(fā)生制動抱死。 四、ABS系統(tǒng)的維護與檢修注意事項 (一).使用與維修中的一般性注意事項 目前，大多數(shù)ABS系統(tǒng)都具有很高的工作可靠性，通常無需對其進行定期的特別維護，但在使用、維護和檢修過程中，應在以下幾個方面特別注意: 1.在點火開關處于點火位置時，不要拆裝系統(tǒng)中的電器元件和線束插頭，以免損壞電子控制裝置。要拆裝系統(tǒng)中的電器元件和線束插頭，應先將點火開關斷開。 2.不可向電子控制裝置供給過高的電壓，否則容易損壞電子控制裝置，所以，切不可用充電機起動發(fā)動機，也不要在蓄電池與汽車電系連接的情況下，對蓄電池進行充電。 3.子控制裝置受到碰撞敲擊也極容易引起損環(huán)，因此，要注意使電子控制裝置免受碰撞和敲擊。 4.高溫環(huán)境也容易損壞電子控制裝置，所以，在對汽車進行烤漆作業(yè)時，應將電子控制裝置從車上拆下。另外，在對系統(tǒng)中的元件或線路迸行焊接時，也應將線束插頭從電子控制裝置上拆下。 5.不要讓油污沾染電子控制裝置，特別是電子控制裝置的瑞子更要注意;否則，會使線束插頭的瑞子接觸不良。 6.在續(xù)電池電壓低時，系統(tǒng)將不能進入工作狀態(tài)，因此，要注意對蓄電池的電壓進行檢查，特別是當汽車長時間停駛后初次啟動時更要注意。 7.不要使車輪轉速傳感器和傳感器齒圈沾染油污或其它臟物;否則，車輪轉速傳感器產生的車輪轉速信號就可能不夠準確。影響系統(tǒng)控制精度，甚至使系統(tǒng)無法正常工作。另外，不要敲擊轉速傳感器;否則，很容易導致傳感器發(fā)生消磁現(xiàn)象，從而影響系統(tǒng)的正常工作。 8.由于在很多具有防抱制動功能的制動系統(tǒng)中都有供給防抱制動壓力調節(jié)所蓄能量的蓄能器。所以，在對這類制動系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)進行維修作業(yè)時，應首先使蓄能器中的高壓制動液完全釋放。以免高壓制動液噴出傷人。在釋放蓄能器中的高壓制動液時，先將點火開關斷開，然后反復地踩下和放松制動踏板，直到制動踏板變得很硬時為止。另外，在制動液壓系統(tǒng)完全裝好以前，不能接通點火開關，以免電動泵通電運轉。 9.具有防抱控制功能的制動系統(tǒng)應佳用專用的富路因為制動系統(tǒng)往往具有很高的壓力，如果使用非專用的管路，極易造成損壞。 10.大多數(shù)防抱控制系統(tǒng)中的車輪轉速傳感器，電子控制裝置和制動壓力調節(jié)裝置都是不可修復的，如果發(fā)生損壞，應該進行整體更換。 11.在對制動液壓系統(tǒng)進行過維修以后，或者在使用過程中發(fā)覺制動踏板變軟時，應按照要求的方法和順序對制動系統(tǒng)進行空氣排除。 12.應盡量選用汽車生產廠推薦的輪胎，如要使用其它型號的輪胎，應該選用與原車所用輪始的外徑，附著性能和轉動慣量相近的輪胎，但不能混用不同規(guī)格的輪胎，因為這詳會影響防抱控制系統(tǒng)控制效果。 在防抱警示燈持續(xù)點亮情況下進行制動時，應注意控制制動強度，以免因制動防抱系統(tǒng)失效而使車輪過早發(fā)生制動抱死。 (二).制動液的選用、更換及補充 1.在具有防抱控制功能的制動系統(tǒng)中，制動液的通路更長，更曲折，致使制動液在流動過程中受到的阻力較大，另外，在具有防抱控制功能的制動系統(tǒng)中，運動零件更多、更精密、這些運動對潤滑的要求也更高，因此，具有防抱控制功能的制動系統(tǒng)所選用的制動液必須具有恰當?shù)恼扯取?.在具有防抱控制功能的制動系統(tǒng)中，制動液反復經歷壓力增大和減小的循環(huán)，因而，制動液的工作溫度和壓力較常規(guī)制動系統(tǒng)中的制動液更高，這就要求制動液具有更強的抗氧化性能，以免制動液中形成膠質、沉積物和腐蝕性物質。 3.在具有防抱控制功能的制動系統(tǒng)中有更多的橡膠密封件和橡膠軟管，這就要求所選用的制動液不能對橡膠件產生較強的膨脹作用。 4.在具有防抱控制功能的制動系統(tǒng)中有更多、更為精密的金屬零件，因此，要求所選用的制動液對金屬的腐蝕性較弱。 由于具有防抱控制功能的制動系統(tǒng)在制動過程中會使制動液的溫度升高很快，這就要求所選用的制動液具有較高的沸點，以免因制動液發(fā)生汽化使制動系統(tǒng)產生氣阻。 根據(jù)以上特點,具有防抱控制功能都推薦選用DOT3或DOT4的制動液。盡管DOT5的制動液具有更高的沸點，但是，由于DOT5是硅基制動液，會對橡膠件產生較強的損害，因此，在具有防抱控制功能的制動系統(tǒng)中，一般不推薦選用DOT5的制動液。 由于DOT3和DOT4是醇基制動夜，具有較強的吸濕性，隨著使用時間的延長，其中的含水量會不漸增多。當制動液中含有較多的水分時，不僅會使制動壓力調節(jié)裝置中的精密零件發(fā)生銹蝕，還使制動液的粘度變大，影響制動系統(tǒng)中的流動，特別是在寒冷的氣侯條件下遲緩，導致制動距離的延長。另外，制動液中的含水量會對制動液的沸點產生非常明顯的影響。所以，隨著制動液中含水量的增多，制動系統(tǒng)就很容易發(fā)生氣阻象。DOT3和DOT4制動液一般經過12個月的使用以后，其中的含水量平均可達3%，因此，建議對具有防抱控制功能的制動系統(tǒng)每隔12個月更換一次制動液。 在對具有液壓動力或助力的制動系統(tǒng)進行制動液更換或補充時，由于蓄能器中可能蓄存有制動液，因此，在更換或補充制動液時應按如下程序進行: 1.將新制動液加到儲液室的最高液位標記處; 2.如果需要對制動系統(tǒng)中的空氣進行排除，應按規(guī)定的程序進行; 3.將點火開關置于點火位置，反復地踩下和放松制動踏板，直到電動泵開始運轉為止; 4.待電動泵停止運轉后，儲液室中的液位進行檢查; 5.如果儲液室中的制動液液位在最高液位標記以上，先不要泄放過多的制動液，而應重復上述的第3和第4步驟; 如儲液室中的制動液液位在最高液位標記以下，應向儲液室再次補充新的制動液，使儲液室中的制動液位達到最高標記處，但切不可將制動液加注到超過儲液室的最高液位標記，否則，當蓄能器的制動液排出時，制動液可能會溢出儲液室。 在具有防抱控制功能的制動系統(tǒng)中，防抱控制系統(tǒng)的電子控制裝制通常根據(jù)液位開關輸入的信號對儲液室的制動液液位進行監(jiān)測。當制動液液位過低時，防抱控制系統(tǒng)將會自動關閉，因此，應定期對儲液室中的制動液液位進行檢查，并及時補充制動液。 五、ABS故障診斷步驟 (一).ABS故障診斷儀器和工具 在多數(shù)防抱控制系統(tǒng)中，可以通過跨接診斷座串相應的端子，根據(jù)防抱警示(或電子控制裝置的發(fā)光二極管)的閃爍情況讀取故障代碼。所以，在故障代碼讀取時，往往需要合適的跨接線，跨接線是兩端帶有插接端子的一段導線，也有的跨接線在中間設有保險管。 故障代碼只是代表故障情況的一系列數(shù)碼，要確切地了解故障情況，還須根據(jù)維修手冊查對故障代碼所代表的故障情況。另外，要正確地對系統(tǒng)進行故障診斷的排除，也需要利用維修手冊作參考，因此，維修手冊是故障診斷和維修過程中最為重要的工具。 對防抱控制系統(tǒng)進行檢查時，萬用表是基本的測試工具，由于指針式萬用表能夠反應電參數(shù)的動態(tài)變化，所以更適合于是防抱控制系統(tǒng)的電路檢查。另外，也可以用一些更為專用的電參數(shù)測試器(如多蹤示波器等)，可更為方便和更為深入地對系統(tǒng)進行檢查。 在大部分汽車上，防抱控制系統(tǒng)電子控制裝置線束插頭都不好接近，速成插頭中的端子又沒有標號，使確定所要測試的端子變得較為困難，特別是當向一些特定的端子加入電壓時，如果電壓加入有誤，可能會損壞系統(tǒng)中的一些電氣元件，另外，如果直接從線束插頭的端子上對系統(tǒng)進行測試，不影響測試結果的準確性，可能還會使端子發(fā)生變形或破壞，為此，可以使用接線端子盒。由于各種防抱控制系統(tǒng)線束插頭中的端子數(shù)，端號排列、插頭形式不盡相同，因此，所用的接線端子盒也就不同。 對防抱控制系統(tǒng)進行電路測試時，將系統(tǒng)的線束插頭從電子控制裝置上卸下,再將接線端子盒的線束插頭與系統(tǒng)線束插頭插接，這祥，接線端子盒子的端子標號就與系統(tǒng)線束端子標號相對應，通過對接線端子盒上端子的測試，就相當于求系統(tǒng)線束插頭中相應端子進行測試。 在對防抱控制系統(tǒng)的液壓裝置進行檢查時，有時需要使用壓力表。對防抱控制系統(tǒng)進行故障診斷時，也可以借助各種測試儀器，有些系統(tǒng)甚至只有用專用診端測試儀才能進行故障診斷。專用診斷測試儀器可分為兩大類，其中一類可以替代系統(tǒng)的電子控制裝置，對系統(tǒng)工作情況進行檢查和模擬，這類儀器有博世ABS診斷測試器和豐田ABS診斷測試器。另一類診斷測試器則需要系統(tǒng)的端子控制裝置通過與系統(tǒng)的電子控制裝置進行雙向通訊。既能讀取系統(tǒng)工電子控制裝置所存儲記憶的故障代碼，并將故障代碼轉換為故障情況后顯示，部分地替代了維修手冊的作用，又可向系統(tǒng)電子控制半裝置傳輸控制指令，對系統(tǒng)進行工作模擬。這類測試儀器有SNAP-ON紅盒子掃描儀SCANNER及通用的TECH-L和克萊斯的ORB-LL等，這些診斷測試儀器因可以讀解故障代碼，一般稱為解碼器。解碼器不僅可以對防抱控制系統(tǒng)進行故障診斷，而且還可以對汽車的其它一些電控制系統(tǒng)進行診斷測試，只是需要選擇相應的軟件而已。 (二).故障診斷與排除的一般步驟 當防抱控制系統(tǒng)警示燈持續(xù)點亮時，或感覺防抱控制系統(tǒng)工作不正常時，應及時對系統(tǒng)進行故障診斷和排除。在故障診斷和排除。在故障診斷和排除時應該按照一定的步驟進行，才能取得良好的效果。故障診斷與排除的一般步驟如下: 1.確認故障情況和故障癥狀; 2.對系統(tǒng)進行直觀檢查，檢查是否有的制動液瀉漏`導線破損、插頭松脫、制動液液位過低等現(xiàn)象; 3.讀解故障代碼，既可以用解碼器直接讀解，也可以通過警示燈讀取故障代碼后，再根據(jù)維修手冊查找故障代碼所代表的故障情況。 4.根據(jù)讀解的故障情況，利用必要的工具和儀器對故障部位進行深入檢查，確診故障部位和故障原因; 5.故障排除; 6.清除故障代碼; 7.檢查警示燈是否仍然持續(xù)點亮，如果警示燈仍然持續(xù)點亮，可能是系統(tǒng)中仍有故障存在，也有可能是故障己經排除，而故障代碼未被清除; 警示燈不再電亮后，進行路試，確認系統(tǒng)是否恢復工作。 在故障診斷和維修過程中，應當注意，不僅不同型號的汽車所裝備的防抱系統(tǒng)可能不同，而且即使是同一型號的汽車，由于生產年份不同其裝備的防抱控制系統(tǒng)也可能不同。 防抱控制系統(tǒng)的故障大多是由于系統(tǒng)內的接線插頭松脫或接觸不良、導線斷路或短路、電磁閥線圈斷路或短路、電動泵電路斷路或短路、車輪轉速傳感器電磁線斷路或短路、續(xù)電器內部斷路或短路，以及制動開關、液位開關和壓力開關等不能正常工作引起的。另外，蓄電池電壓過低、車輪轉速傳感器與齒圈之間的間隙過大或受到泥污沾染、儲液室液位過低等也會影響系統(tǒng)的正常工作