互联网 wujunyiwjy 汽车构造维修 2007-08-21
1. ABS概述
随着世界汽车工业的迅猛发展,安全性日益成为人们选购汽车的重要依据。目前广泛采用的防抱死制动系统ABS充分地满足了人们对安全性的要求。
汽车防抱死制动系统ABS(Anti-lock Braking System)采用电子按制方式防止车辆在紧急制动时车轮抱死的制动装置。可在汽车制动过程中对车轮的运动状态进行迅速、准确而又有效的控制,是车轮尽可能地处于最佳制动状况。即在汽车制动时使车轮的纵向处于附着系数的峰值,同时使其侧向也保持着较高的附着系数,从而使汽车具有良好的防侧滑能力和最短的制动距离,以提高车辆行驶的安全性。
1.1 ABS的发展
ABS技术在20世纪90年代初期就已成熟,近十年来没有突破性的发展,但在ABS技术进行的扩展,将ABS的内涵给予了很大的提升。ABS最初的扩展是防滑控制系统,它分为制动防滑(EDS)和驱动防滑(TCS)两部分,有时统称为ASR。在此基础上扩展了后轴制动力感载控制,即EBD功能,以及电子助力制动EBA,这些扩展仍是以ABS为主。90年代中期,ABS进入了一个全新的发展,ABS只是作为全新系统的一个子系统,而不是一个主要的系统,但它仍把ABS作为一个重要组成部分。
1.2 ABS的现状
目前,虽然ABS能大大提高汽车的制动性能,但是不同类型的ABS在制动中发挥的作用却不尽相同,驾驶员如果缺乏对各类ABS性能特点的了解,则可能在车辆紧急制动时得不到预想的制动效果,甚至会发生意外情况。
捷达轿车ABS系统也是如此,它是一种安全辅助系统的装置,根本则在于驾驶员的正确使用和车速的快慢。
2. 捷达轿车ABS的基本组成
2.1 ABS的基本组成
ABS系统能够防止车轮抱死,具有制动时方向稳定性好、制动时仍有转向能力、缩短制动距离等优点。捷达系列轿车采用的是MK20-Ⅰ型ABS系统,是三通道的ABS调节回路,前轮单独调节,后轮则以两轮中地面附着系数低的一侧为依据统一调节。ABS系统主要由ABS控制器 (包括电子控制单元、液压单元、液压泵等)、四个车轮转速传感器、ABS故障警告灯、制动警告灯等组成,如图2-1所示。
电子传感式ABS主要是通过电子传感器对车轮状态的感知来进行制动力调节的。由于设计上不同,这类ABS又可以分为:“三路三传感”、“三路四传感”。
“三路四传感”是在四个车轮上分别安装电子传感器,而两前轮为独立传感控制线路,两后轮则共用一条传感控制线路,因此动作效果与“三路三传感”基本一样。
2.2 ABS的功用
ABS可在汽车制动时根据车轮的运动养成自动调节车轮的制动压力,防止车轮抱死,其实质就是使传统的制动过程变为瞬间的控制过程,即在制动时使车轮与地面达到“抱而不死,死而不抱”的状态,其目的是使车轮与地面的摩擦力达到最大,同时又可以避免后轮侧滑和前轮丧失转向能力,以使汽车取得最佳的制动效能。
2.3 ABS的优点
(1)缩短制动距离。 ABS能保证汽车在雨后、冰雪及泥泞路面上获得较高的制动效能,防止汽车侧滑甩尾(松散的沙土和积雪很深的路面除外);
(2)保持汽车制动时的方向稳定性;
(3)保持汽车制动时的转向稳定性;
(5)减少驾驶员的疲劳强度(特别是汽车制动时的紧张情绪)。
3. 捷达轿车ABS的工作原理
3.1 ABS的工作原理
在普通制动模式(ABS不起作用)时,ABS电脑不发出指令,升压阀和止回阀关闭使来自助力控制阀的制动液不能进入制动轮缸,减压阀关闭使制动轮缸内的制动液不能流回储液箱,截止阀打开使各制动轮缸分别与制动主缸的第一二腔相通,这样制动轮缸内的制动压力随着制动主缸 内压力的变化而变化。
在防抱死制动模式(ABS起作用)时,ABS电脑根据所接受的信号向执行机构发出指令,增大、减小或保持各制动轮缸内的制动压力,以使各车轮保持理想的制动状态。当ABS电脑检测到某一车轮的滑移率过大需“减压”时,串联在制动轮缸与制动主缸间的截止阀和串联在助力控制阀与制动轮缸间的升压阀均会接受电脑指令而关闭,串联在制动轮缸与储液器间的减压阀则接受电脑指令而打开,使制动轮缸内的制动液经减压阀流回储液器,从而减小该车轮上的制动压力,防止其抱死;当某一车轮滑移率过小而需“增压”时,用于控制该轮制动压力的截止阀和减压阀均关闭,而升压阀打开,使助力控制阀内的制动液经升压阀注入制动轮缸,从而使该轮上的制动压力增加:当需要“保持”某一制动轮缸内的制动压力时,则用于控制该轮制动压力的截止阀、减压阀和升压阀均关闭,使制动轮缸内的制动液既不能流出也不能注入,从而保持压力不变(如图4-1所示)。
图4-1 ABS工作原理图
3.2 捷达ABS的性能特点
捷达车采用的是三通道ABS装置。三通道ABS是对两前轮进行独立控制,两后轮按低选原则进行一同控制(即两个车轮由一个通道控制,以保证附着力较小的车轮不抱死为原则),也称混合控制。
性能特点:两后轮按低选原则进行同一控制时,可以保证汽车在各种条件下左右两后轮的制动力相等,即使两侧车轮的附着系数相差较大,两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水平,使两个后轮的制动力始终保持平衡,保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。当然,在两后轮按低选原则进行一同控制时,可能出现附着系数较大的一侧后轮附着力不能充分利用的问题,使汽车的总制动力减小。但应该看到,在紧急制动时,由于发生轴荷前移,在汽车的总制动力中,后轮制动力所占的比例减小,尤其是前轮驱动的小轿车,前轮的附着力比后轮的附着力大得多,通常后轮制动力只占总制动力的30%左右,后轮附着力未能充分利用的损失对汽车的总制动力影响不大。在对捷达车型进行的60 km/h紧急制动对比试验中,有ABS的车型比无ABS车型的制动距离只短1米,但是有ABS的车型始终都有方向,不会失去对方向的控制。
对两前轮进行独立控制,主要考虑小轿车,特别是前轮驱动的汽车,前轮的制动力在汽车总制动中所占的比例较大(可达70%左右),可以充分利用两前轮的附着力。一方面使汽车获得尽可能大的总制动力,利于缩短制动距离,另一方面可使制动中两前轮始终保持较大的横向附着力,使汽车保持良好转向能力。尽管两前轮独立控制可能导致两前轮制动力不平衡,但由于两前轮制动力不平衡对汽车行驶方向稳定性影响相对较小,而且可以通过驾驶员的转向操纵对由此产生的影响进行修正。因此,三通道ABS在小轿车上被普遍采用。
4. 捷达轿车ABS传感器、执行器的信号分析
捷达轿车ABS防抱死系统主要包括ABS控制器、前后轮转速传感器、总泵助力器、ABS警告灯和自诊断接口等组成。
4.1 ABS控制系统ECU
它接受并处理来自轮速传感器的电子信号,计算出车速、轮速、减速度和各个时刻的滑移率,与储存在存储元件的最佳滑移率进行比较,并依据比较的结果对执行机构发出指令,从而调节制动压力。它还对系统的主要部件、电子器件进行监控,当ABS发生故障时,一方面自动诊断故障并保存下故障码,另一方面发出报警信号,自动切断ABS电路,并将制动系统转换到常规制动方式。
4.2 轮速传感器
车轮转速传感器的作用是将车轮的转速信号传给ABS电子控制单元。MK20-Ⅰ型ABS系统共有4个车轮转速传感器,前轮的齿圈(43齿)安装在传动轴上,转速传感器安装在转向节上,如图4-2所示。后轮的齿圈(43齿)安装在后轮毂上,转速传感器则安装在固定支架上,如图4-3所示。
4.3 液压控制单元和液压泵
液压控制单元装在制动主缸与制动轮缸之间,采用整体式结构 (如图4-5所示)。主要任务是转换执行ABS ECU的指令,自动调节制动器中的液压压力。
低压储液罐与电动液压泵合为一体装于液压控制单元上。低压储油罐的作用是用于暂时存储从轮缸中流出的制动液,以缓和制动液从制动轮缸中流出时产生的脉动。
(2)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,如图4-7所示。
(3)油压降低 若制动压力保持不变,车轮有抱死趋势时,ABS ECU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,如图4-8所示。
如果ABS系统出现故障,进油阀始终常开,出油阀始终常闭,使常规液压制动系统继续工作而ABS系统不工作,直到ABS系统故障排除为止。
5. 捷达轿车ABS故障诊断
5.1 故障诊断注意事项:
ABS是由电子元件控制的,因此下表所列的现象发生时,ABS系统是在正常工作的情况,并非不正常。
ABS工作时的声音
(1)ABS液压单元内电动机的声音
(2)与制动踏板振动一起产生的声音。
(3) ABS工作时,因制动而引起悬架碰击声或轮胎与地面接触发出吱嘎声.
注:ABS正常工作时,轮胎仍有可能发生吱嘎声。
在积雪或是砂石路面上,有ABS的车辆的制动距离有时候会比没有ABS车辆的距离长。因此须提醒驾驶人在上述路面行驶时应加倍小心。
5.2 故障实例:
(1)故障现象:捷达轿车ABS故障灯在行车时偶尔点亮。
故障诊断:首先用故障检测仪V.A.G1551读取故障码,故障码为“00287”,“右后转速传感器信号不良”,于是做了常规保养,清洗了一下转速传感器,试车,故障灯依然是偶尔点亮。于是检查传感器自身电阻,测得1000KΩ左右符合标准数据。顶起车轮,传动有交流信号输出,再拔下ABS控制单元插头,此插头有25个针脚。1号、17号是右后转速传感器信号线,测量电阻1000KΩ左右,符合标准值,说明传感器线路正常。既然都正常,查看动态数据流,于是接上诊断仪进入数据流001组,有四组数值,分别是:左前转速、右前转速、左后转速、右后转速的实际数值。驾车在不同的车速时查看4个转速显示值,发现右后转速信号数据与其它3个数值偶尔不同步,把左边的转速型号接到右边试车,正常。说明右后转速传感器信号不良,最后更换一个转速传感器,试车,一切正常。
(2)故障现象:制动效果不良
故障诊断:遇到制动不良故障时,应先区分是ABS机械部分(制动器、制动总泵、制动管路等)不良还是ABS电子控制系统的故障。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,让汽车以普通制动器工作方式制动,如果制动不良故障消失,则说明是ABS电子控制系统有故障,否则为ABS机械部分的故障。
结论
随着汽车工业的迅速发展和人民生活水平的日益提高,汽车已经开始走进千家万户。当今汽车的行驶速度也越来越快,由此导致交通事故频繁发生,因此,人们已经开始越来越注重汽车的安全性和行驶可靠性,其中防抱死系统(ABS)就是电子技术在汽车上的新应用。它们在改善汽车制动性能、确保行车安全和减少正面碰撞时造成的驾驶员和乘客的伤害等方面起了重要的作用。
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