ABS防抱死制动系统
汽车在制动时,如果车轮抱死滑移,车轮与路面间的侧向附着力将完全消失。如果只是前轮(转向轮)制动到抱死滑移而后轮还在滚动,汽车将失去转向能力。如果只是后轮制动到抱死滑移而前轮还在滚动,即使受到不大的侧向干扰力,汽车也将产生侧滑(甩尾)现象。这些都极易造成严重的交通事故。因此,汽车在制动时不希望车轮制动到抱死滑移,而是希望车轮制动到边滚边滑的状态。由试验得知,汽车车轮的滑动率在15%~20%时,轮胎与路面间有最大的附着系数。所以为了充分发挥轮胎与路面间的这种潜在的附着能力,目前在大多数车辆上都装备了防抱死制动系统(Antilock Brake System),简称ABS。
一.ABS的组成和工作原理
通常,ABS是在普通制动系统的基础上加装车轮速度传感器、ABS电控单元、制动压力调节装置及制动控制电路等组成的,如下图1。
    制动过程中,ABS电控单元(ECU)3不断地从传感器1和5获取车轮速度信号,并加以处理,分析是否有车轮即将抱死拖滑。
    如果没有车轮即将抱死拖滑,制动压力调节装置2不参与工作,制动主缸7和各制动轮缸9相通,制动轮缸中的压力继续增大,此即ABS制动过程中的增压状态。
    如果电控单元判断出某个车轮(假设为左前轮)即将抱死拖滑,它即向制动压力调节装置发出命令,关闭制动主缸与左前制动轮缸的通道,使左前制动轮缸的压力不再增大,此即ABS制动过程中的保压状态。
    若电控单元判断出左前轮仍趋于抱死拖滑状态,它即向制动压力调节装置发出命令,打开左前制动轮缸与储液室或储能器(图中未画出)的通道,使左前制动轮缸中的油压降低,此即ABS制动过程中的减压状态。
二.ABS系统的布置形式
    ABS系统中,能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。
    如果对某车轮的制动压力可以进行单独调节,称这种控制方式为独立控制;如果对两个(或两以上)车轮的制动压力一同进行调节,则称这种控制方式为一同控制。在两个车轮的制动压力进行一同控制时,如果以保证附着力较大的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压
力调节,称这种控制方式为按高选原则一同控制;如果以保证附着力较小的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节,则称这种控制方式为按低选原则一同控制。
    按照控制通道数目的不同,ABS系统分为四通道、三通道、双通道和单通道四种形式,而其布置形式却多种多样。
1.四通道ABS
    对应于双制动管路的H型(前后)或X型(对角)两种布置形式,四通道ABS也有两种布置形式,见下图2。
为了对四个车轮的制动压力进行独立控制,在每个车轮上各安装一个转速传感器,并在通往各制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置(通道)
由于四通道ABS可以最大程度地利用每个车轮的附着力进行制动,因此汽车的制动效能最好。但在附着系数分离(两侧车轮的附着系数不相等)的路面上制动时,由于同一轴上的制动力不相等,使得汽车产生较大的偏转力矩而产生制动跑偏。因此,ABS通常不对四个车轮进行独立的制动压力调节。
2.三通道ABS
  四轮ABS大多为三通道系统,而三通道系统都是对两前轮的制动压力进行单独控制,对两后轮的制动压力按低选原则一同控制,其布置形式见下图3(c)、(d)、(e)。
图(c)所示的按对角布置的双管路制动系统中,虽然在通往四个制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置,但两个后制动压力调节分装置却是由电子控制装置一同控制的,实际上仍是三通道ABS。由于三通道ABS对两后轮进行一同控制,对于后轮驱动的汽车可以在变速器或主减速器中只设置一个转速传感器来检测两后轮的平均转速。
    汽车紧急制动时,会发生很大的轴荷转移(前轴荷增加,后轴荷减小),使得前轮的附着力比后轮的附着力大很多(前置前驱动汽车的前轮附着力约占汽车总附着力的70%—80%)。对前轮制动压力进行独立控制,可充分利用两前轮的附着力对汽车进行制动,有利于缩短制动距离,并且汽车的方向稳定性却得到很大改善。
3.双通道ABS
    图4(f)所示的双通道ABS在按前后布置的双管路制动系统的前后制动管路中各设置一个制动压力调节分装置,分别对两前轮和两后轮进行一同控制。两前轮可以根据附着条件进行高选和低选转换,两后轮则按低选原则一同控制。
    对于后轮驱动的汽车,可以在两前轮和传动系中各安装一个转速传感器。当在附着系数
分离的路面上进行紧急制动时,两前轮的制动力相差很大,为保持汽车的行驶方向,驾驶员会通过转动转向盘使前轮偏转,以求用转向轮产生的横向力与不平衡的制动力相抗衡,保持汽车行驶方向的稳定性。但是在两前轮从附着系数分离路面驶入附着系数均匀路面的瞬间,以前处于低附着系数路面而抱死的前轮的制动力因附着力突然增大而增大,由于驾驶员无法在瞬间将转向轮回正,转向轮上仍然存在的横向力将会使汽车向转向轮偏转方向行驶,这在高速行驶时是一种无法控制的危险状态。
图4
    图4(g)所示的双通道ABS多用于制动管路对角布置的汽车上,两前轮独立控制,制动液通过比例阀(P阀)按一定比例减压后传给对角后轮。
    对于采用此控制方式的前轮驱动汽车,如果在紧急制动时离合器没有及时分离,前轮在制动压力较小时就趋于抱死,而此时后轮的制动力还远未达到其附着力的水平,汽车的制动力会显著减小。而对于采用此控制方式的后轮驱动汽车,如果将比例阀调整到正常制动情况下前轮趋于抱死时,后轮的制动力接近其附着力,则紧急制动时由于离合器往往难以及时分离,导致后轮抱死,使汽车丧失方向稳定性。
    由于双通道ABS难以在方向稳定性、转向操纵能力和制动距离等方面得到兼顾,因此目前很少被采用。
4.单通道ABS
    所有单通道ABS都是在前后布置的双管路制动系统的后制动管路中设置一个制动压力调节装置,对于后轮驱动的汽车只需在传动系中安装一个转速传感器,如下图5。
图5
    单通道ABS一般对两后轮按低选原则一同控制,其主要作用是提高汽车制动时的方向稳定性。在附着系数分离的路面上进行制动时,两后轮的制动力都被限制在处于低附着系数路面上的后轮的附着力水平,制动距离会有所增加。由于前制动轮缸的制动压力未被控制,前轮仍然可能发生制动抱死,所以汽车制动时的转向操作能力得不到保障。
    但由于单通道ABS能够显著地提高汽车制动时的方向稳定性,又具有结构简单、成本低的优点,因此在轻型货车上得到广泛应用。
ABS防抱死制动系统故障与检修
一、 防抱死装置的组成部件
1)车轮转速传感器:它安装在每个车轮上,并随时将每个车轮的转速信号输入到系统计算机内。
汽车制动系统2)系统计算机:根据车轮转速传感器输入的信号,对各个车轮及整车运动状况进行检测和判断,计算后发出调节指令到制动压力调节装置。
3)制动压力调节装置:此装置包括凋压电磁阀总成、电动泵总成、储液器等。它是一个相对独立工作整体,当接收到系统计箅机传来的调节指令后,通过不同调压电磁阀的开、关,使制动管路与制动总泵和制动分泵接通和切断,实现对各车轮制动压力的调节。 
    二、 ABS 防抱死装置的简单工作原理
    1)制动分泵压力上升阶段。
当正常行驶的汽车遇有情况需要制动并刚刚踩下制动踏板后,制动分泵中的压力将随着作用在踏板上的力的增加而逐渐上升。制动分泵压力不大,车轮减速平稳,没有抱死倾向,故ABS系统所有部件处于不工作状态,仅是传统的液压制动系起作用,制动液压油从制动总泵压出经EVI常开电磁阀到车轮制动分泵。
    2)压力保持阶段。
当驾驶员踩下制动踏板,车轮制动分泵压力处于上升阶段后,还要进一步降低车速时,则
需要加大作用在制动踏板上的作用力,使制动分泵中的压力继续上升,制动力加大,车轮转速继续降低。此信息输入到计算机,计算机算出将会出现抱死趋势时则会发出指令,使ABS系统有关部件工作,保证制动系统内的压力不再增加,以防车轮抱死。
    压力保持阶段计算机指挥EVI常开电磁阀通电工作,使阀心吸下将电磁阀EVI关闭。制动总泵与车轮制动分泵之间因常开电磁阀EVI的关闭而相互不受影响。车轮制动分泵的压力将保持原有的不升、不降,驾驶员再用力踩踏板只会加大制动总泵至EVI阀之间的压力,而制动分泵压力不变,防止了因压力再加大而导致抱死的危险。此时,单向阀同样也能保证车轮制动分泵压力保持不变。
    3)压力下降阶段。
随着制动过程的进行,车轮转速和车速都将逐渐降低,并且这些信息都不断地被输入到计算机内,当计算机计算出将要出现抱死情况时 (表明车轮制动分泵压力过大),就会发出指令,使压力相应下降以保证车轮不出现抱死状态,这一过程就称为压力下降阶段。
    在这下降阶段,计算机指挥常闭电磁阀EV2通电吸引阀心开启,车轮制动分泵的压力油液将流向储液器、吸入单向阀等。同时电动泵开始工作,将多余的制动液通过排出单向阀返回到制动总泵中,从而减少了车轮制动分泵内压力,使车轮转速上升。
    ABS系统就是根据车轮转速传感器、车速传感器输入的信号计算出是否有车轮抱死的趋势、抱死现象,然后向制动压力调节装置发出指令,使其在压力的上升、保持和下降三个阶段进行车轮制动分泵的压力调节,实现车轮既制动可靠,又不会被抱死的合理制动状况。
    四、 ABS 的故障检修与诊断
    1. 一般性检修 一般性检修有如下内容:
1)防抱死警告灯:检查汽车上通-断开关和警告灯的工作情况,并起动发动机,让其保持怠速。当发动机处于怠速状态时,警告灯就会灭掉,若不是这样,就应接驾驶室的防抱死开关。若在行驶中,防抱死警告灯亮了,就说明系统出了故障。
2)运转检查:接通点火开关,防抱死警告灯应闪动,然后起动防抱死制动器系统,并使汽车运行6km以上,警告灯不应闪动,此时表明防抱死控制装置工作正常。
3)电磁干扰:若遇有极强电磁干扰的环境,应及时切断ABS电源线,终止其工作。
4)机械故障:调节器是制动管路中一个阀类件。当其不通电时,应保证由总泵 (制动阀)至分泵(制动气室 )的管路畅通。
5)检查蓄电池的电压,看其是否在规定范围内,电压不足将引起 ABS 警告灯工作异常点亮;
检查正负极柱电缆线连接是否清洁、牢固。
6)检查制动总泵液面高度、油液质量、制动液储液器和制动总泵有无泄漏现象以及真空助力装置的技术状况是否良好。
7)检查驻车制动是否完全解除。
8)检查ABS系统熔丝、熔断器接触是否良好,电路和各插接器有无松动或损坏。
9)检查 ABS各部分导线连接可靠性,与车身的搭铁处是否良好可靠。
10)检查各车轮能否转动灵活、制动器响应性程度,检查车轮轮毂轴承和车轮转动是否有颤动。对于前轮驱动的汽车,还要检查前轮等角速万向节的技术状况,看看有无松旷或无间隙。
11)检查轮胎磨损是否超过规定要求、轮胎规格与车型是否相符。
12)检查电子控制器(ECU)导线插接器接触是否良好,导线是否有断路或短路,控制器(ECU)和压力调节器等的搭铁处是否连接可靠,轮速传感器连线是否良好。
13)对自卸举升汽车,应检查整个液压制动设备,包括系统的组件技术状况是否良好的检查。
14)检查电动液压泵插接器、车轮速度传感器插接器、液面高度指示开关插接器、压力警告
灯开关、压力控制开关插接器和主控制阀插接器的连接是否良好。
    2.自我诊断
ABS系统具有故障自诊断功能,它可以将系统不正常的工作信号用某种符号形式记录在存储器中。当人们对其检修时,只要按照一定的操作程序操作,故障码就会显示出来。
1)故障码及其含义:故障码通常由阿拉伯数字、英语字母或英语字母与阿拉伯数字的组合等三种形式组成的。故障码的含义随车型不同而有所差异,检修人员可在随车维修手册中查到。
2)故障码的读取:▲采用指示灯读取。即按照规定电路通过仪表板上的ABS故障警告灯的闪烁规定来读取。▲采用专用扫描仪读取。将专用的扫描仪和ABS系统的读取接口相连接,然后按规定的程序起动和操作,扫描仪显示器即会显示出故障码。▲从车上显示器读取。有些车型带有中心计算机系统并附设有显示器,检修人员按照一定程序操作,显示器就能显示不同系统的故障码。
3)仪表快速检测:仪表快速检测是在上述自诊断基本明确故障范围后,用万用表等测试仪表在ABS系统电路相应的连接点进行检测,快速出故障产生的部位。与故障相对应的测试部位和数据可从维修手册中查到。