汽车ABS系统结构原理及故障诊断

芦荣

甘肃有色冶金职业技术学院机电工程系 甘肃省金昌市 737100

1 ABS的发展现状及应用

ABS是制动防抱死系统（Antilock brake system）简称，ABS出现于上个世纪初，1954年被美国首用于林肯轿车，但已失败告终。20世纪70年代，电子控制的ABS问世，开始了在汽车上的广泛应用和推广。目前德国博世公司ABS2，戴维斯公司MKIIABS。美国德科尔公司德科尔ABSVI，本迪科公司生产的本迪科斯ABS已成为当前ABS系统的主要生产商。目前国内吉林东光制动器厂、北京汽车制动泵厂是国内主要的ABS生产厂家。但都配套国内自主品牌中的低端车型。外资品牌主导我国汽车ABS市场的配套与生产，在乘用车领域，外资品牌占有配套生产份额超过97%。

2 ABS组成及作用

2.1 ABS系统的组成

ABS系统主要由三部分组成如图1所示。

2.1.1 轮速传感器

检测车轮的运动状态，发出正弦交流信号，经调制处理转变为数字信号传送给ABSECU，用于对液压调节器实施控制。

2.1.2 电子控制单元（ECU）

电子控制单元（ECU）具有接收轮速传感器发出的输入信号，然后计算出车轮的轮速、车速和滑移率等数据。据此对压力调节装置发出控制指令。

2.1.3 液压调节器

根据电子控制单元（ECU）的控制指令，通过电磁阀的调整对车轮制动器压力实施自动调节，以使车轮滑移率保持在最佳滑移率范围内。

2.2 ABS系统作用

（1）增加制动稳定性，保证良好的转向操纵性。

（2）可防止轮胎过度磨损产生爆胎，具有一定的经济效益。

（3）获得最大的纵向制动力。充分发挥制动器的效能，缩短制动时间和距离。

（4）防止方向失控出现的侧滑和甩尾、甚至翻车，保证良好的行驶稳定性，减少事故比例。

3 ABS参数和控制方式

汽车从纯滚动到抱死拖滑的制动过程是一个渐进的过程，经历了纯滚动、边滚边滑和纯滑动三个阶段。汽车制动，如果车轮线速度低于汽车行驶速度，滑移的程度常用滑移率S来表示，其计算公式如下：

S—车轮的滑移率；

r—车轮的自由滚动半径，m；

ω—车轮的滚动角速度，rad/s；

ν0—车轮中心的纵向速度，m/s。

图1 ABS系统组成图

图2 附着率φ与滑移率S关系图

由图2可知滑移率S与附着系数φ二者之间的变化关系，当滑移率为S=100%时，纵向附着系数φx变小，φy的值几乎为零；只有当滑移率S在10%～20%的范围稳定区域内时，纵向附着系数φx和横向附着系数φy的值都较大。纵向附着系数φx大，地面可以提供较大的附着力，保证汽车制动距离较短；横向附着系数φy大，地面可以提供较大的侧向力，保证汽车的制动方向稳定性。

4 ABS系统工作原理

汽车制动时，ABS通过接收来自轮速传感器传来的数字信号来计算、判断车轮的滑移状态，电子控制单元（ECU）通过测算滑移率的变化来控制算液压调节器的电磁阀通断以实现对轮缸的增压、保压、减压控制，这样使车轮一直处于最佳滑移率（滑移率S为10%－20%）附近。电子控制单元（ECU）检测到车轮有抱死的趋势时，电子控制单元（ECU）控制制动系统减小制动轮缸压力；当轮速恢复并且地面摩擦力有减小趋势时，电子控制单元（ECU）又控制制动系统增加制动轮缸压力。这样使车轮的制动状态始终处于边滚边滑状态，传递最大的制动力，可使制动效果达到最佳，从而保证安全稳定的制动效果。

5 ABS系统故障诊断

当确认ABS出现故障ABS警示灯亮时，其故障诊断和检查的一般方法如下：

5.1 直观检查

（1）检查汽车驻车制动器是否完全解除，有没有释放到位；

（2）制动管路是否有渗漏，储液筒制动液液面是否在正常的范围内；

（3）检查ABS电控系统中的保险丝、继电器、连接原件是否完好和可靠；

（4）检查轮速传感器头与齿圈间的间隙是否在规定值范围内，齿圈是否有污损；

（5）检查 ABSECU、液压调节器等的接地线是否接触可靠；

（6）检查蓄电池电压（ 通常不小于 11 V）是否在规定的范围内，正、负极柱的导线连接是否接触牢固。

5.2 读取故障代码

（1）连接ABSECU自诊断触发电路，根据故障灯闪烁频率对照故障码表读取相应故障代码；

（2）借助专用故障解码器与车内自诊断接口（OBD标准接口）相连读取故障代码；

（3）利用车内多功能仪表盘上的信息显示的故障信息读取故障代码。

6 结语

ABS系统在汽车上的应用使得汽车的安全性有了明显提高，汽车ABS系统随着电子工业和信息技术的快速发展，未来必将更加智能化。掌握汽车ABS系统的组成、控制原理和故障排除方法不但非常必要而且还能为我们科学维修和安全制动提供保障。