电控发动机中汽车防抱死制动系统故障原因分析

钟权　岑文剑　赵天德

摘 要：本文通过分析电控发动机中汽车防抱死制动系统的工作原理、组成部分和功能，剖析了常见的硬件故障类型，包括电机故障、电路故障、执行机构故障等，并详细探讨了泵模块、排气阀、制动管路故障的成因及检修步骤。分析了ABS控制模块故障、ABS传感器故障以及ABS系统线路故障等方面的根源原因，阐述了各类故障对ABS系统性能的影响，以及相应的检测和修理方法。通过对防抱死制动系统故障成因的全面剖析，强调了深入研究系统故障原因的重要性。

关键词：电控发动机 汽车防抱死制动系统 故障原因 传感器故障

1 引言

汽车防抱死制动系统是现代汽车安全装置中的重要组成部分，提高制动效果和车辆的稳定性。然而，这一系统有时会遭遇故障，导致制动性能下降，危及行车安全。本文旨在对电控发动机中汽车防抱死制动系统故障原因进行详细分析，以帮助汽车制造商、技术专家和维修人员更好地了解系统故障的根源，从而提供有效的解决方案和预防措施。通过对系统故障原因的深入研究，可以提高防抱死制动系统的可靠性和性能，进一步提升汽车行驶安全性。

2 电控发动机中汽车防抱死制动系统概述

2.1 系统工作原理

汽车防抱死制动系统的工作原理基于车轮抱死现象。在紧急制动时，车轮因为过高的制动力而失去与路面的附着力，造成车轮的抱死现象，导致车辆失去稳定性。为了避免这种情况，ABS系统通过传感器感知车轮转速，实时监测车轮是否即将抱死。一旦监测到车轮即将抱死，系统会迅速调节制动力度，让车轮重新恢复附着力，保持制动效果和车辆的稳定性。

2.2 系统组成部分

传感器：防抱死制动系统依赖于车轮转速传感器、制动压力传感器等多个传感器来获取实时的车轮转速和制动压力数据。

控制单元：控制单元是防抱死制动系统的核心部件，它负责监测传感器信号，并根据实时数据做出调节制动力度的决策。

液压单元：液压单元包括制动液泵、电磁阀等组件，负责根据控制单元的指令来调节制动压力，确保制动系统的正常工作。

制动执行器：制动执行器是将液压力转化为机械制动力的装置，它通过压力传导系统传递制动力到车轮，实现制动操作。

2.3 主要功能

抱死控制：防抱死制动系统的主要功能是在制动时防止车轮抱死现象的发生。系统通过实时监测车轮转速，根据车轮抱死的趋势调节制动力度，确保车轮保持足够的附着力。

刹车距离缩短：由于系统能够避免车轮抱死，使制动效果更加稳定，车辆制动距离可以缩短，提高制动效率和安全性。

方向稳定性控制：防抱死制动系统还可以通过调节车轮的制动力度来改善车辆的方向稳定性，防止制动时出现车辆打滑或失控的情况。

非线性制动调节：系统可以根据车速、道路状态等因素调整制动力度，使制动力与车辆当前行驶状态相匹配，提供更加平稳的制动感觉。

3 硬件方面故障分析详细内容可包括

3.1 电机故障分析

（1）电机在防抱死制动系统中的主要作用有：

提供制动力：电机通过转矩产生制动力，实现车辆的减速和停车。

精确控制制动力：根据控制器的指令，电机可以实时调节转矩大小，实现精确的制动力控制。

快速响应：电机的响应速度远快于液压式制动系统，可以更快地提供所需的制动力。

可复用：当非制动时，电机也可以用来驱动其他系统组件。

可靠：当采用高质量电机及轴承时，工作寿命长，可靠性高。

总的来说，电机在防抱死制动系统中主要提供快速、精确和可靠的制动力，实现车辆安全停车。

电机可以根据对应的控制算法和力矩信号，实时控制转矩大小，实现介于无制动到最大制动力之间的任意制动力度。

3.2 剖析常見电机故障类型

常见电机故障类型主要有：

线圈绝缘破损：线圈短路：线圈绝缘破损导致线圈间短路，电机无法产生正常的转矩。线圈开路：线圈绝缘服务器，电流无法通过线圈，电机失效。

轴承磨损故障：轴承摩擦增大：轴承磨损导致摩擦系数升高，增加电机阻尼，影响转速响应。噪音增大：磨损的轴承会产生更多噪音。

环形齿轮松脱：电机转矩无法传递：环形齿轮齿间隙过大或松脱，电机转矩无法有效传递给制动器。

磁力损失：转矩下降：磁铁老化或变形导致磁场衰减，电机产生的转矩下降。

温度过高：绝缘损坏：线圈温度上升超过负载容许范围，导致绝缘损坏。功率损失：高温会降低电机效率。

电机线圈故障和轴承磨损故障较为常见，两者都会直接影响电机的性能和使用寿命。

3.3 电路故障分析

防抱死制动系统的电路主要包含两个部分：感应装置和制动器。

感应装置主要由电感线圈和电磁开关组成。电感线圈一般安装在后轮外侧，当车辆后轮向内侧侧滑时，线圈也随之偏转，发生电感作用。电感作用产生的感应电流进而激活控制着电磁开关。

对ABS系统进行全面检查，测量ABS控制单元的电源电压是否正常，确认各传感器信号是否准确可靠输入到控制单元，并检查从控制单元输出至泵模块、阀模块的控制线路是否工作正常。然后，通过专用扫描工具读取ABS故障码，初步判断故障原因。检查继电器、保险丝、控制单元内部电路元件是否存在故障。根据电路原理图，对比正常工作电压信号，通过逐步替换排除法找出故障点。更换故障元件，进行ABS系统自检与路测，确认故障获得彻底排除。通过这一系列电路检查、故障诊断和针对性的电路板修复，可实现ABS防抱死制动系统故障的快速定位与维修，保证汽车的制动安全性。

3.4 泵、阀、管路执行机构故障

汽车ABS系统中的泵模块、排气阀和制动管路作为执行机构，其故障会直接影响ABS的控制性能。这类执行机构故障的原因分析和检修步骤详述如下：

3.4.1 泵模块故障

ABS泵模块由电机、齿轮传动、活塞泵组成。其故障原因主要有：

（1）电机绕组开路或短路：由于电机使用环境恶劣，长期工作使绕组线圈老化断线或绕组间产生接触短路。

（2）转子卡阻：长期使用产生轴承磨损，使转子偏心摩擦卡阻。或者碎屑物堵入转子间隙内使转子楔卡。

（3）齿轮传动系统损坏：齿轮由于长期负荷工作疲劳断裂;或润滑不良产生间隙，导致啮合力不均匀。

（4）活塞泵堵塞：制动液长期沉积造成活塞环卡阻或堵塞。污染微粒落入泵腔内也会导致堵塞。

检修时首先检查电机绕组电压、电阻，判断绕组是否短路。拆解检视转子、齿轮传动情况。测试电机工作电流波形，判断异常。对活塞泵进行通气检查，排除堵塞。如经检修后故障仍无法排除，则需要更换新的泵模块。

3.4.2 排气阀故障

ABS排气阀故障主要有以下原因：

（1）线圈短路烧坏：长期通电造成线圈绝缘老化，发生相邻绕组间短路。

（2）阀芯卡阻：阀芯长期运动，导致表面粘连造成卡塞;或外部污染物进入阀体内淤积阻塞。

（3）关闭不严：弹簧疲劳造成回推力下降;阀座受腐蚀导致密封性变差。

检修时检查线圈电阻，拆解检查阀芯活动情况。检测阀门动作时间及流量变化，判断故障。如无法排除则需更换。

3.4.3 制动管路故障

制动管路泄漏、卡阻、腐蚀会导致液压力损失。检修需进行压力测试，气密处理接头。内窥镜检查管内异物。外观检查破损情况，判断是否需整体更换。

通过对根源原因的透彻分析，有助于找出ABS执行机构故障的本質，从而针对性地进行检测和维修，快速恢复ABS的正常工作性能。

4 ABS控制模块故障

控制模块内部电子元件损坏：ABS控制模块内部包含大量的电子元件如运算放大器、模数转换器、单片机等。如果这些元件由于过热、老化等原因发生损坏，将会影响控制模块的正常工作，ABS将部分或完全失效。这种情况下需要更换ABS控制模块。

控制模块软件故障：ABS控制模块内运行有ABS控制专用软件，它根据传感器信号计算出控制算法并发出控制指令。如果软件由于电磁干扰或兼容性问题出现故障，将会导致ABS系统失效或工作不正常。这种情况通常需要通过诊断仪更新ABS软件或进行软件重置来解决。

5 ABS传感器故障

ABS系统需要各种传感器来监测车辆运动状态和车轮转速，以提供控制模块计算防抱死控制算法所需的各项参数。如果这些传感器出现故障，将使ABS系统无法准确监测车辆状态，难以发挥防抱死作用。

车速传感器故障：车速传感器用于监测车辆行驶速度，并将速度信号发送给ABS控制模块。如果车速传感器发生故障，ABS将无法准确判断车辆速度而导致控制失效或出现异常。这种情况下，ABS指示灯可能会亮起，车辆制动时可能会产生“咯咯”噪声或振动。需要更换故障车速传感器。

轮速传感器故障：轮速传感器用于监测车轮转动速度，并将车轮速度信号反馈给ABS控制模块。如果轮速传感器发生故障，ABS将无法准确判断某个车轮的转速，很可能将误认为该车轮抱死并发出错误控制指令。这会导致车辆制动时出现单侧车轮抱死或车体猛烈摇晃等情况。需要更换故障轴速传感器。

传感器连接线路故障：ABS传感器通过连接线路将检测信号发送给ABS控制模块，如果连接线路存在短路、断路、生锈等问题，将导致传感器无法将信号准确传输，ABS系统将工作异常。这种情况下，除出现与传感器故障类似的症状外，还可能通过诊断检测出线路故障故障码。

6 ABS执行机构故障

ABS执行机构主要包括液压阀门、液压泵以及它们的连接线路。这些机构负责根据ABS控制模块的控制信号对制动液压进行调节，对各车轮的制动力进行控制以达到防抱死目的。如果执行机构发生故障，将导致ABS系统丧失控制能力，车辆发生制动失效事故。

液压阀门故障：ABS液压阀门可以改变制动液在阀门两端的压力，从而控制制动压力。如果液压阀门出现强度不足、漏液或卡阻等故障，将导致ABS无法准确控制制动压力，出现制动失灵或抱死等情况。

液压泵故障：ABS液压泵可以提供不同压力的制动液以满足ABS液压阀门的需要。如果液压泵出现无输出、输出压力过高/过低或噪音过大等故障，将同样导致ABS控制失效。

执行机构连接线路故障：ABS执行机构通过高压软管与硬管相连，并通过电连接线与ABS控制模块连接。如果出现管路破裂、软管老化、电线断裂等情况，将导致液压阀门或液压泵与控制模块失去连接，ABS系统工作异常。

7 ABS系统线路故障

ABS系统中各功能部件需要通过控制线路和高压液压管路相互连接，以传输控制信号和制动液压。如果这些连接线路出现故障，将导致ABS系统无法正常工作。

控制模块与传感器连接线路故障：ABS控制模块需要通过电连接线与各传感器连接，接收来自传感器的信号以判断车辆运动状态。如果电线出现断裂、短路或接头松动等问题，将导致控制模块无法正确接收传感器信号，ABS系统工作异常。这种情况通常会导致ABS指示灯亮起，并可能通过诊断读取到线路故障码。

控制模块与执行机构连接线路故障：ABS控制模块需要通过高压软管、硬管和电线与液压阀门及液压泵相连，以输出控制压力和电控信号。如果软硬管路或电线出现破裂、断裂、老化或漏液等问题，将导致控制模块无法正常输出控制信号和制动压力，ABS系统工作异常或失效。这同样会导致ABS指示灯亮起和诊断故障码出现。

传感器与执行机构连接线路故障：在某些ABS系统中，车轮速传感器也需要通过高压软管与轴速传感器或制动钳相连。如果管路出现故障，将导致车轮速传感器无法正确监测车轮转速，ABS系统工作异常。这种故障同样会导致ABS指示灯亮起和相应故障码出现。

ABS系统线路故障是导致ABS工作异常的常见原因之一。正确排查线路故障需要对线路进行全面检测，通过操作和测试各连接件、管路与接头，查找破损、老化、松动或漏液等问题，进行修复或更换。在修理过程中要确保管路系统的密封性与各功能部件的正常连接，制动液无外泄。只有在排除线路故障后，ABS才能恢复正常工作，确保车辆的行驶安全。

8 结语

在现代汽车中，制动系统的重要性不言而喻。作为保证行车安全的关键组成部分，汽车制动系统的正常运行至关重要。然而，由于多种因素的影响，制动系统可能会出现故障。综上所述，本文对电控发动机中汽车防抱死制动系统故障的成因进行了详细分析与总结。通过研究发现，系统故障的根源涉及软硬件故障、外部環境影响以及电源供应等多个方面，其中系统部件故障和线路连接故障是导致ABS工作异常的主要因素。防抱死制动系统作为确保车辆行驶安全的关键装置，其运行稳定性对人们生命财产安全至关重要。因此，深入理解系统故障成因，对潜在问题加强监测与预防，提高系统可靠性与性能，是汽车制造企业和相关技术人员需要高度重视的内容。通过开展对防抱死制动系统故障原因的持续研究，不仅有利于相关技术的进一步发展，也可以为系统可靠性与安全性的提高提供理论基础与技术支撑。同时，也有助于汽车电子技术人员更加全面和深入地理解防抱死制动系统，为系统优化与故障排除提供参考依据。总的来说，防抱死制动系统故障成因的深入探究对驾驶人员生命安全至关重要。只有在理解系统工作原理与潜在故障根源的基础上，才能对系统故障加强监测，采取有效的预防措施，确保其高效与稳定运行，不断提高汽车安全性与可靠性，更好地保护人民生命财产安全。

基金项目：2023年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目 课题名称：电控发动机中汽车制动防抱死系统故障原因分析 课题编号：2023KY1540。

参考文献：

[1]朴振华.汽车防抱死制动系统故障案例分析[J].湖北农机化，2020（13）：137-138.

[2]张晶.汽车防抱死制动系统故障分析与维修[J].湖北农机化，2020（02）：92.

[3]王飞.基于汽车防抱死制动系统故障检测研究[J].微型电脑应用，2019，35（07）：115-117.

[4]汪文忠.汽车防抱死制动系统故障检测分析[J].汽车维修，2018（10）：12-13.

[5]朱枫.论如何诊断和维修汽车防抱死制动系统故障[J].汽车与驾驶维修（维修版），2017（06）：90+92.