ABS原理

第一章 ABS防抱死制动系统维修基础

第一节 ABS防抱死制动系统概述

一、ABS系统的优点及种类

以提高汽车行驶性能为目的而开发的各种ABS装置，其原理是充分利用轮胎和地面的附着系数，主要采用控制制动液压压力的方法，给各车轮施加最合适的制动力。其具有以下优点。

ABS系统的第一个优点是能缩短制动距离。这是因为在同样紧急制动的情况下，ABS系统可以将滑移率控制在20%左右，即可获得最大的纵向制动力的结果。

ABS系统的第二个优点是增加了汽车制动时的稳定性。汽车在制动时，四个轮子上的制动力是不一样的，如果汽车的前轮抱死，驾驶员就无法控制汽车的行驶方向，这是非常危险的；倘若汽车的后轮先抱死，则会出现侧滑、用尾，甚至使汽车整个调头等严重事故。ABS系统可以防止四个轮子制动时被完全抱死，提高了汽车行驶的稳定性。资料表明，装有ABS系统的车辆，可使因车轮侧滑引起的事故比例下降8%左右。

ABS系统的第三个优点是改善了轮胎的磨损状况。事实上，车轮抱死会造成轮胎杯型磨损，轮胎面磨耗也会不均匀，使轮胎磨损消耗费增加。经测定，汽车在紧急制动时，车轮抱死所造成的轮胎累加磨损费，已超过一套防抱死制动系统的造价。因此，装用ABS系统具有一定的经济效益。

ABS系统的最后一个优点是使用方便，工作可靠。ABS系统的使用与普通制动系统的使用几乎没有区别。制动时只要把脚踏在制动踏板上，ABS系统就会根据情况自动进入工作状态，如遇雨雪路滑，驾驶员也没有必要用一连串的点刹车方式进行制动，ABS系统会使制动状态保持在最佳点。注意：ABS系统工作时，驾驶员会感到制动踏板有颤动，并听到一点噪音，这些都属于正常现象。ABS系统工作十分可靠，并有自诊断能力。如果它发现系统内部有故障，就会自动记录，并点燃琥珀色（黄色）ABS故障指示灯，让普通制动系统波继续工作。此时，维修人员可以根据记录的故障（以故障码的形式输出）进行修理。

ABS系统从目前看可分为以下种类：波许（Bosch）ABS系统、坦孚（Teves）ABS系统、达科（Delco）ABS系统和本迪克斯（Bendix）ABS系统，这四种系统都是广泛应用的系统，而且还在不断发展、更新和换代。如果说还有其它种类的ABS系统，基本上也是上述四种系统中某一种的变型。

德国波许公司早在本世纪70年代末就将自已研究生产的波许ABS系统应用在梅赛德斯·奔驰系列车上；德国波许公司80年代末90年代初广泛应用于通用公司生产的各种系列车型上。

尽管不同公司产生的ABS系统的类型不同，但它们都有相同的基本组成和基本工作原理，它们的重要区别是电子控制单元及控制线路不同。

二、常用的ABS装置

现在实用化的四轮控制防抱死制动装置有波许、阿尔发列德·梯维斯（ATE）、本田4W-ALB、丰田的ESC和露卡斯·柯林的SCS。

1、控制通道

波许、梯维斯公司的防抱死制动系统与丰田的ESC是在各个前轮中分别独立装有传感器、执行元件的油压系的2通道控制方式，即前二轮独立控制方式。此外，还有后轮传感器安装在各个车轮中的2通道方式，或在驱动系中装设的单通道方式（这时，形成后二轮的平均车轮速度）；执行元件的油压系统也是有双通道与单通道二种方式。在使用后轮2通道传感器中，这是一般以易于锁止的车轮速度为基准进行控制的低选择方式。属于具备2通道的油压系并不是经常独立控制的方式，是与后二轮同时控制的一种方式。

本田4W-ALB则采用前二轮同时、后二轮同时的2系统控制方式。前轮采用以较难锁止的车轮为基准进行控制的高选择方式；后轮则采用低选择方式。露卡斯·柯林的SCS则采用左前轮与右后轮同时控制，右前轮与左后轮同时控制的2系统控制方式。

2、执行元件方式

波许、梯维斯的防抱死制动系统、丰田的ND的ESC与本田4W-ALB都具有专用的电动泵；露卡斯·柯林的SCS则具有由驱动轴驱动的专用泵。以该泵为驱动波，使执行元件进行工作。驱动油是动力转向油。本田4W-ALB、露卡斯·柯林SCS、丰田-爱信ESC等采用使车轮分泵一侧的油压管路的容积增加或减压的间接控制方式，而波许、梯维斯的防抱死制动系统和丰田-ND的ESC则采用使车轮分泵油压直接循环进行减压的直接控制方式。

三、防抱死制动系统的发展越势 1、传感器等附加装置

现在许多防抱死制动系统只备有车轮速度传感器，只用这种信号进行控制，这很难确保不同车辆的防抱死制动性能。为了补偿控制的下降，在车辆上增加了检测前后或横向减速度的G传感器（减速度传感器），提高了发动机怠速升高功能。如果能确保可靠性，这是一项极其有效的措施，不仅能补偿控制功能的不足，而且可以提高整个装置的功能。

2、复合化

梯维斯（ATE）防抱死制动系统的动力源是电动泵。内装执行元件，该动力源被应用在油压增压器中，形成动力源、油压增压器、总泵、电磁阀为一体的集中系统。几乎相同的装置被应用在卡迪拉克·阿兰特轿车上，这就是波许公司的ABSIII型防抱死制动系统，奔驰汽车公司则采用在加速一侧利用ABS的电磁阀和节流阀来控制车轮滑移率的防侧滑系统（ABS）并装用在批量生产的车型中。

3、低成本化

防抱死制动装置已从高级轿车逐渐向中低挡轿车普及。今后，为了向普及型轿车和商用车普及，要求ABS小型化、低成本，特别要减少执行元件的数量和传感器的通道数，并简化结构。

4、将来动向

可以预计，今后最新的控制技术是推动传感器技术的高性能，所增加新功能的高级化，尽量向确保必要功能、简化结构以降低成本的二极化方向发展。

今后的汽车通过信息收集处理，在安全性、经济性诸方面，可向驾驶者提供尽量多的信息和最佳的适应方法，在这方面，防抱死制动系统担负着重要的使命。

第二节 ABS 系统的结组成及工作原理

ABS防抱死制动系统通常由电控单元ECU、液压控制单元（液压调节器）和车轮速度传感器等组成。

一、ABS系统电控单元ECU （一）概述

ABS系统电子控制部分可分为电子控制单元（ECU）、ABS模块、ABS计算机等，以下简称ECU。

70年代中期之前，电子控制单元正处于开发阶段，当时的ECU是由运算放大器、晶体管、电阻及电容等分立元件组成的模拟电路构成。模拟电路存在的问题较多，元件数量多、组织生产难度大、噪声难以控制、零点漂移大，集成度很低的分立式ECU的外形尺寸也很大。目前的ECU主要是由集成度、运算精度都很高的数字电路组成。由于ABS装置目前已从高级轿车开始逐步向家庭轿车普及，因此，需要在很短的时间内开发出适合各种车型的ABS装置。各种新开发的ABS几乎都是采用微型电子控制的ECU。

最初的模拟电路约由1000个电子元件组成，现在的ECU采用专用集成电路，混合集成电路，元件数量缩减到70个左右，大大减少了ECU的重量、体积和成本，提高了可靠性和生产率。随着生产技术及汽车电路可靠性的提高，从原来的穿体安装结构发展到表面安装结构，体积更小。

（二）ECU的基本结构

ECU由以下几个基本电路组成： ①车速传感器的输入放大电路。 ②运算电路。

③电磁阀控制电路。

④稳压电源、电源监控电路、故障反馈电路和继电器驱动电路。 各电路的联接方式如图1-1～图1-3所示。

图1-1 四传感器二通道系统ECU模块图

图1-2 四传感器三通道系统ECU模块图

图1-3 四传感器四通道系统ECU模块图 1、车速传感器的输入放大电路

安装在各车轮上的车速传感器根据轮速输出交流信号，输入放大电路将交流信号放大成矩形波并整形后送往运算电路。

不同的ABS系统中轮速传感器的数量是不一样的。每个车轮都装轮速传感器时，需要四个，输入放大电路也就要求有四个。当只在左右前轮和后轴差速器安装轮速传感器时，只需要三个，输入放大电路也就成了三个。但是，要把后轮的一个信号当作左、右轮的两个信号

送往运算电路。

2、运算电路

运算电路主要进行车轮线速度、初始速度、滑移率、加减速度的运算，以及电磁阀的开启控制运算和监控运算。

安装在车轮上的传感器齿圈随着车轮旋转，轮速传感器便输出信号，车轮线速度运算电路接受信号并计算出车轮的瞬时线速度。

初始速度、滑移率及加减速度运算电路把瞬间轮速加以积分，计算出初始速度，再把初始速度和瞬时线速度进行比较运算，则得出滑移率及加减速度。电磁阀开启控制运算电路和根据滑移率和加减速度控制信号，对电磁阀控制电路输出减压、保压或增压的信号。

3、电磁阀控制电路

接受来自运算电路的减压、保证或增压信号，控制电磁阀的电流。 4、稳压电源、电源监控电路、故障反馈电路和继电器驱动电路 在蓄电池供给ECU内部所用5V稳压电压的同时，上述电路监控着12V和5V电压是否在规定范围内，并对轮速传感器输入放大电路、运算电路和电磁阀控制电路的故障信号进行监视，控制着继动电动机和继动阀门。出现故障信号时，关闭继动阀门，停止ABS工作，返回常规制动状态，同时仪表盘上的ABS警报灯变亮，让驾驶员知道有异常情况发生。

（三）安装保护电路

接通电源（点火开关处于开的位置）时或汽车开始行驶后达到一定的车速时，ECU将对规定的部位进行检测，正常行驶中也有监视功能。

ECU的安全保护电路具有故障状态外部显示功能。系统发生故障时，首先停止ABS工作，恢复常规制动状态，使仪表盘上的ABS警报灯发亮，提示整个系统处于故障状态。现在故障显示方法通过ECU内部的发光二极管（LED）的闪烁、仪表盘上的ABS警报灯的闪烁、或专用的诊断装置加以表示。关闭点火开关后故障显示内容消失，重新打开点火开关时若未发现故障，则认为系统正常，ABS可进行正常控制。具有专用诊断装置的ABS系统能够记忆故障内容，并能根据专用诊断装置的指令将记忆的故障编码，进行显示或消除。

1、接通电源时的初始检查

打开点火开关、ECU电源接通时，将检查下列项目。 （1）微处理机功能检查

①使监视器产生错误信息，让微处理机识别。 ②检查ROM区的数据，确认未发生变化。

③对RAM区进行数据输入和输出，判断工作是否正常。 ④检查A/D转换的输入，判断是否正常。

⑤检查微处理机间的信号传递，判断是否正常。 （2）继动阀动作检查

使继动阀产生动作，判断是否正常工作。 （3）故障反馈电路功能检查

由微处理机来识别故障反馈电路工作是否正常。 2、汽车起步时的检查

汽车起步时对重要的外围电路进行检查，若检查结果正常，ABS开始工作。 （1）电磁阀功能检查

①让电磁阀工作，判断是否正常。

②比较各电磁阀的开、关电阻，判断电磁阀是否工作正常。 （2）电动机动作检查

使电动机旋转，判断是否正常。

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