ABS是英文Auti-LOCkBrakingSystem的缩写,意为制动防抱死系统,通常简称ABS系统。
一、ABS系统的作用
汽车运行时,在踩下制动踏板使汽车制动的过程中,由于几个车轮接触的路面状况不同,各车轮与路面间附着力的变化,以及各车轮制动器的机械状况与调整的差异,使各车轮在踩下制动踏板后的制动状况不同,很容易出现有一个车轮较其它车轮提前抱死的情况。
在普通制动系统中,车辆制动时,尤其是雨天在光滑道路或泥泞道路上行驶时,车辆“刹死”是非常危险的。有经验的驾驶员此时往往采用“点刹”,即频繁地踩下及放松制动踏板,以避免车辆抱死而形成的车辆滑动。
因为车辆纯滑动时,在轮胎与地面间只有很小的滑动摩擦力,车辆的巨大前冲惯性无法得到有效控制。同时,车辆还伴生出跑偏、侧滑或转向失灵等现象,极易造成严重车祸。
由此可见,人为的点刹,由于受反应时间和制动系统的动作时间所限,尚不能可靠地防止车轮抱死,使车辆不能达到最佳的制动效果。
汽车正常动行时,轮胎在路面上滚动没有滑移,车轮的速度与汽车前进速度相同,当踩下制动踏板使汽车制动时,车轮转速降低,不再与车身速度一致,轮胎与路面之间出现滑移。制动时,车轮与路面之间的滚动与滑动的状态通常用滑移率S表示。汽车制动时,随滑移率增加,横向附着系数将会急剧下降,当车轮抱死时,滑移率S=100%,横向附着系数为0,即路面对车轮的侧向反作用力为O。
如果汽车制动时前轮提前抱死,后轮还在滚动,前轮与路面之间的侧向反作用力为0,将会使汽车丧失转向能力。
如果汽车制动时后轮提前抱死,前轮还在滚动,则后轮与路面之间侧向反作用力为0,制动过程中即使受到一个很小的侧向干扰力,也会使汽车绕它的垂直轴转动,产生甩尾甚至调头等现象,以至造成交通事故。
随制动时滑移率增加,汽车的纵向附着系数也降低,特别是在混柏油路和冰面上制动时由于附着系数下降,使汽车制动距离延长,从而导致制动性能变坏。
从附着力随滑移率变化的规律可以得知,当滑移率在10%~30%时,便可同时获得较大的纵向和横向附着系数。从实际情况来看,滑移率在15%~20%范围内为最佳,可达到最佳的制动效果,这是一般制动系统无法做到的,但采用电子制动防抱死系统(ABS)却很容易实现。
电子制动防抱死系统(ABS)的主要任务是'通过控制装置,对汽车制动过程车轮的状态进行监测和有效控制,不断地调节制动系统的制动力,使车轮尽可能处于最佳运动状态,从而使汽车具有良好的抗侧滑能力和最短的制动距离,以提高汽车制动的稳定性和安全性。
现代汽车上(尤其是轿车)大都将ABS系统作为标准配置安装在汽车上。神龙富康系列轿车上使用的是博世公司生产的BOSCH5.3ABS系统。
神龙富康系列轿车配装的ABS系统组成如下图所示,
主要由安装在车轮上的速度传感器、液压单元和控制单元等组成,它们之间的控制关系可用下图所示的方框图来表示。
1、车轮转速传感器 (1)结构特点:车轮速度传感器用来检测车轮转速,每个车轮安装一个,装在汽车车轴上,它完全密封在一个由不锈钢制成的外壳内传感器和连接电线都具有耐高温、耐震特性,保养时不需要取出传感器。
(2)组成;车轮转速传感器由带凸齿的转子、永久磁铁等构成,主要分为传感头与齿圈两部分。
传感头是一个静止部件,由永久磁铁、电磁线圈和磁极等组成。具有耐高温、抗震动、使用安全可靠等特点,一般安装在车轮上,并放置于安装孔的弹性衬套中。传感头磁极与齿圈的端面之间一般有约1mm的间隙。
齿圈一般安装在车轮的轮毂或后轿上。它的端面加工有若于凸齿(BOSCH公司的齿圈有100个凸齿),随车轮或传动装置一起旋转。
(3)原理:车轮速度传感器的任务是对车轮的运动状态进行检测。车轮转动时,在传感器中产生一交变电压信号,其频率与车轮转速成正比。根据该交变信号的频率,电子控制系统计算出车轮的运动速度,加速度或减速度以及车轮的滑移率。在汽车制动过程中,当车轮的减速度或滑移率超过或低于其极限值(或临界值)时,电子控制系统便以每秒10次的速度进行计算,并输出控制信号对制动压力进行调整,使其降低或保持,或提高制动总泵的液压以防车轮被制动抱死,保证制动系统处于最佳状态。
2、电子控制盒 (1)作用:电子控制盒的作用是接收车轮速度传感器送来的信号,并对该信号进行比较、放大、分析、判别和处理,经计算以后得到车轮滑移率,车轮角加速度或角减速度的值,然后再将指令信号输出,送至压力调节装置,使其执行制动压力调节的功能。
(2)结构:神成富康系列轿车ABS电子控制盒内由制动液压控制单元和电子控制单元两部分共同构成,其内部电路结构如下图所示。
电子控制盒插件外形如下图所示,
其各引脚功能及正常数据如表1及表2所示。
引脚 | 功能说明 |
1 | 右后车轮转速传感器连接端 |
2 | |
3 | 右前车轮转速传感器连接端1 |
4 | 未使用 |
5 | 右前车轮转速传感器连接端2 |
6 | 左前车轮转速传感器连接端 |
7 | |
8 | 左后车轮转速传感器连接端 |
9 | |
10 | 未使用 |
11 | 诊断插接器连接端 |
12 | 未使用 |
13 | 未使用 |
14 | 制动灯开关信号连接端 |
15 | 点火开关控制后的电源电压输入 |
16 | ABS电控单元搭铁(接地)端 |
17 | 蓄电池供电电压输入端1 |
18 | 蓄电池供电电压输入端2 |
19 | 电控单元ECU搭铁端 |
20 | 未使用 |
21 | ABS报警灯控制信号输出端 |
22 | 未使用 |
23 | 未使用 |
24 | 未使用 |
25 | 未使用 |
26 | 未使用 |
测量的引脚间 | 检测项目及条件 | 正常数据 | 不正常时故障可能原因或部位 |
1与2脚间 | 不通电测量电阻 | 约1.8kΩ | 右后车轮转速传感器不良 |
测交流电压,转动右后车轮 | 0.1 5V(随转速变化) | 右后车轮转速传感器线路断 | |
1与搭铁间 | 不通电测量电阻 | 约20M Ω以上 | 右后车轮转速传感器线路异常或不良 |
2与搭铁间 | |||
3与5脚间 | 不通电测量电阻 | 约1 8kΩ | 右前车轮转速传感器不良 |
测交流电压,转动右前车轮 | 0.15V(随转速变化) | 右前车轮转速传感器线路断 | |
3与搭铁间 | 不通电测量电阻 | 约20MΩ以上 | 右前车轮转速传感器线路异常或不良 |
5与搭铁间 | |||
6与7脚间 | 不通电测量电阻 | 约1 8kΩ | 左前车轮转速传感器不良 |
测交流电压,转五力左前车轮 | 0.1 5V(随转速变化) | 左前轮转速传感器线路断 | |
6与搭铁间 | 不通电测量电阻 | 约20MΩ以上 | 左前车轮转速传感器线路异常或不良 |
7与搭铁间 | |||
8与9脚间 | 不通电测量电阻 | 约1 8kΩ | 左后车轮转速传感器不良 |
测交流电压,转动左后车轮 | 0.1 5V(随转速变化) | 左后车轮转速传感器线路断 | |
8与搭铁间 | 不通电测量电阻 | 约20MΩ以上 | 左后车轮转速传感器线异常或不良 |
9与搭铁间 | |||
14与搭铁间 | 测直流电压,不踩下制动踏板 | 0V | 制动灯开关不良或异常 |
测直流电压,踩下制动踏板 | 蓄电池电压 | 制动开关线路或F9熔丝有损坏 | |
1 5与搭铁间 | 测直流电压,接通点火开关 | 蓄电池电压 | 1 5端到点火开关间线路异常 |
15与21脚间 | 不通电测电阻,断开点火开关 | 约525Ω | ABS报警灯损坏;ABS报警灯及15端到点火开关间纬路异常F7熔断丝损坏 |
1 6与17脚间;18与19脚间 | 测直流电斥 | 蓄电池电压 | 连接1 7、18端脚的电源线路不良;连接16、19端脚的搭铁线路不良,ABS熔断器FU损坏 |
19脚与21脚间 | 不通电测电阻 | OΩ | 19与21脚之间的开关不良路不良,19与脚21之间 |
接通点火开关,看ABS灯是否亮 | ABS灯可点亮 | ABS报警灯及其线的开关异常 |
表2
在制动液压控制单元中,安装有8个开关式电磁阀,每2个电磁阀控制一个车轮,这2个电磁阀中一个为常闭型,另一个为常开型,8个开关式电磁阀用于控制4个车轮制动分泵的制动液压。
制动液压控制单元中还设置了2个储液器和2个缓冲器(属机械部件,图3中未画出),用于制动液压的储存、卸压和减震作用。
制动液压控制单元中设置的液压泵(电动机),用于将储液器中的制动液泵入制动总泵中。
电子控制盒中的电控单元ECU用来接收车轮转速传感器的信号,输出控制信号去执行元件,这些执行元件包括电磁阀继电器、液压泵电动机继电器等。
(3)监测电路(即自诊断系统):该电路包括故障探测器和故障信号指示器。前老在电控单元ECU内部,后者即为21脚(见图3)连接的ABS报警灯。当ECU电路出现故障被故障探测器检测到后,该电路立即输出一个控制信号给相关保护电路,使ABS系统被保护性关闭。同时,被检测的信号也被转换为代码的方式储存起来,并使电控单元ECU的21脚变为低电平(0V),ABS报警灯点亮,以示系统有故障,ECU及ABS整个系统将被关闭。但是,ABS系统关闭后,汽车原来的基本制动系统并不受影响,油压制动系统可以照常起制动作用。
神龙富康系列轿车ABS系统的原理
可用车轮的制动力调节过程来加以归纳说明。
汽车运行时,ABS系统的电子控制单元ECU一接收到制动灯开关(连接在电控单元ECU的14脚上,见图3所示)接通的信号后,就开始检测车轮速度传感器信号,判断车轮是否有抱死的趋势。若发现哪一个车轮有抱死的的趋势,电控单元ECIJ立即发出信号对电磁阀继电器、液压泵电动机继电器及制动液压调节电磁阀进行控制,调节作用于车轮制动器的制动压力,以防止车轮抱死。
1、ABS系统正常工作典型特征
ABS系统工作受制动踏板的控制,并且ABS系统投入工作时,在制动踏板上会产生一种液压脉动效应,而使踏板连续跳动,同时还能听到ABS执行器电磁阀动作时产生的“咔嗒、咔嗒“声。
制动时,有时会感到制动踏板有轻微下沉。这是由于道路路面附着系数变化,ABS正常反应引起的,这不是故障。
ABS系统的工作与车速有关。当汽车加速和车速达到10km/h左右时,ABS系统投入工作;当汽车减速且车速降至5kmn/h以下时,ABS系统停止工作。因此,制动后期有车轮被抱死,地面留下淡淡的拖滑的印痕。这就是由于车速小于ABS起作用的转速时,制动力完全由制动踏板力控制而使车轮抱死引起的,这也是正常现象。
汽车高速行驶中急转弯或在冰滑路面上行驶时,有时会出现ABS报警点亮,尔后又熄灭现象。这是由于车轮出现了打滑现象,ABS产生保护动作引起的,并非有故障。
2、ABS系统有故障的典型特征ABS系统工作状态是否正常,可采用路试和观察ABS警告灯的方法进行判断。
当汽车以40km/h左右的速度行驶时实施制动,如果车轮不滑移,并感到制动踏板在连续跳动,说明ABS系统工作正常。
如果汽车正常行驶时ABS警告灯点亮,或紧急制动时ABS不起作用,则说明ABS系统有故障。
如果在启动发动机之前,将点火开关旋至0N(接通)位置,ABS警告灯不亮,或者将点火开关旋至ON位置(接通状态),ABS警告灯点亮3秒后不熄灭,也表明ABS系统有故障。
3、维护保养提示使用中,如果ABS系统出现故障,用户可首先进行下述检查,以排除一些小毛病,并确认是否需要送修。
检查图3中的各个保险丝、蓄电池、继电器是否有明显的损坏现象,安装是否可靠,接触是否良好。
检查ABS电子控制盒、ABS执行器以及各传感器、电磁阀线束连接器连接是否可靠,接触是否良好。
如果经上述检查未发现异常,则说明故障并非接触不良等原因引起的,ABS系统本身确有故障,应及时送修。有动手能力的用户,也可依据表2所提供的数据来查找故障原因和最终排除故障。