毕业论文社会实践报告
帕萨特电子制动防抱死系统的工作原理检测与维修
一.ABS的概述
随着我国汽车工业的迅猛发展,安全性日益成为人们选购汽车的重要依据,目前广泛采用的防抱制动系统(ABS)使人们对安全性要求得以充分的满足。
汽车制动防抱系统(简称为ABS),是提高汽车被动安全性的一个重要装置。ABS防抱制动系统由汽车微电脑控制,当车辆制动时它能使车轮保持转动,从而帮助驾驶员控制车辆达到安全的停车。这种防抱制动系统是用速度传感器检测车轮速度,然后把车轮速度信号传送到微电脑里,微电脑根据输入车轮速度,通过重复地减少或增加在轮子上的制动压力来控制车轮的打滑率,保持车轮转动。在制动过程中保持车轮转动,不但可保证控制行驶方向的能力,而且在大部分路面情况下与抱死〔锁死〕车轮相比,能提供更高的制动力量。
(一)ABS的作用、组成
ABS的作用:它的作用就是防止在湿滑天气紧急制动造成的车轮抱死现象。
ABS的组成: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
(二)ABS全称、作用
ABS全称是Anti-lock Brake System。它的作用就是防止在湿滑天气紧急制动造成的车轮抱死现象。有人走入误区,认为制动时,把四个车轮刹死才能获得最大的制动力,这是错误的。根据物理中最大静摩擦力要大于滑动摩擦力的原理,理论上的最大制动力,应当出现在车轮达到最大静摩擦力的时候。也就是车轮即将抱死但未完全抱死的时候。为什么不能让车轮抱死呢?因为车轮抱死以后,方向会失灵;而且通常前置发动机前轮驱动的轿车由于前轮负载大,制动时重心前移,使得后轮附着力很小,一但接近制动极限,通常情况下是后轮先抱死,而前轮未抱死。如果此时汽车正在转弯,这就意味着前轮继续按规定转向角度转弯,后轮由于抱死,失去附着力而保持原由运动状态继续向前运动。这就会使前后轮对车身产生的力矩方向不一致,使车很容易在两个力矩的作用下侧滑,如果车速过快,甚至会失控冲出弯道。所以防止车轮抱死就显得非常重要了。不管是为了缩短制动距离提高制动性能,还是为了提高车身稳定性,提高主动安全性,我们都需要一套系统,能自动减小即将抱死车轮的制动力,从而达到防抱死的目的。
二.ABS的工作原理与各电子控制系统的原理
(一)ABS的工作原理
帕萨特车ABS通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子控制装置和ABS警示灯等组成,在不同的ABS系统中,制动压力调节装置的结构形式和工作原理往往不同,电子控制装置的内部结构和控制逻辑也可能不尽相同。
在帕萨特车的ABS系统中,每个车轮上各安装一个转速传感器,将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置。电子控制装置根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定,并形成相应的控制指令。制动压力调节装置主要由调压电磁阀组成,电动泵组成和储液器等组成一个独立的整体,通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连。制动压力调节装置受电子控制装置的控制,对各制动轮缸的制动压力进行调节。
帕萨特车的ABS工作过程可以分为常规制动,制动压力保持制动压力减小和制动压力增大等阶段。
在常规制动阶段,ABS并不介入制动压力控制,调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态,各出液电磁阀均不通电而处于关闭状态,电动泵也不通电运转,制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态,而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态,各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化,此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。
帕萨特车在制动过程中,电子控制装置根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时,ABS就进入防抱制动压力调节过程。例如,电子控制装置判定右前轮趋于抱死时,电子控制装置就使控制右前轮刮动压力的进液电磁阀通电,使右前进液电磁阀转入关闭状态,制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸,此时,右前出液电磁阀仍末通电而处于关闭状态,右前制动轮缸中的制动液也不会流出,右前制动轮缸的刮动压力就保持一定,而其它末趋于抱死车轮的制动压力仍会随制动主缸输出压力的增大而增大;如果在右前制动轮缸的制动压力保持一定时,电子控制装置判定右前轮仍然趋于抱死,电子控制装置又使右前出液电磁阀也通电而转入开启状态,右前制动轮缸中的部分制动波
就会经过处于开启状态的出液电磁阀流回储液器,使右前制动轮缸的制动压力迅速减小 右前轮的抱死趋势将开始消除,随着右前制动轮缸制动压力的减小,右前轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速;当电子控制装置根据车轮转速传感器输入的信号判定右前轮的抱死趋势已经完全消除时,电子控制装置就使右前进液电磁阀和出液电磁阀都断电,使进液电磁阀转入开启状态,使出液电磁阀转入关闭状态,同时也使电动泵通电运转,向制动轮缸泵输送制动液,由制动主缸输出的制动液经电磁阀进入右前制动轮缸,使右前制动轮缸的制动压力迅速增大,右前轮又开抬减速转动。
ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复而将趋于防抱车轮的滑动率控制,在峰值附着系数滑动率的附近范围内,如果四个车轮转速相同,证明车辆处于正常制动情况。如果检测到某个车轮转速比其他车轮低,电脑就会作出判断,认为该车轮发生了抱死,然后通知控制该车轮的电磁阀迅速降低制动液压直到抱死消失。这就是ABS系统总的控制方法。根据ABS方式的不同,性能也有很大区别。现在大部分轿车上装配的是4传感器4通道方式的ABS系统,这是性能最优良的ABS。之所以说4通道,是因为它有4个电磁阀,每个电磁阀负责控制一个车轮的制动液压。而且每个车轮也有专门的传感器收集数据,所以可以达到制动力自动分配的目的。也就是说可以精确到对某一个车轮进行单独制动。这就意味着,当某一侧的车轮或某一个车轮在摩擦系数低的路面行使时,照样可以防止该车轮的抱死。这种性能优良的4通道4传感器式的ABS已经被一个新名词EBD所代替,它的意义已经不仅仅只是防止抱死了,而是可以动态自动分布制动力。所以我们把它称作制动力自动分布系统。另外一种结构简单一点的ABS就是4传感器3通道系统(如下图):
从图中可以看出,这种方式是用两个电磁阀控制前轮,一个电磁阀控制后轮。所以,他可以对单个前轮的制动力做动态调节,但两后轮只能被一个电磁阀同时控制。因此这种
ABS制动系统的性能较前者更有限,早期的ABS就是用的这种方式,现在多用于越野车。 了解了ABS的控制原理以后,我们在日常驾驶装有ABS系统的车辆时就能更好的发挥ABS的制动性能。在雨天,我们可以放心大胆的大脚踩刹车而不用担心车辆会失控。这里要提醒大家一点,当ABS开始工作时,制动踏板会产生强烈的震动,这是因为三位电磁开始工作造成了制动液压力的变化。这种情况是正常的,不用担心,驾驶者需要做的就是把脚放在制动踏板上,信心十足的减速。
直至汽车速度减小至很低或者制动主缸的常出压力不再使车轮趋于抱死时为止。制动压力调节循环的频率可达3~20HZ。在该ABS中对应于每个制动轮缸各有对进液和出液电磁阀,可由电子控制装置分别进行控制,因此,各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节,从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。
尽管各种ABS的结构形式和工作过程并不完全相同,但都是通过对趋于抱死车轮的制动压力进行自适应循环调节,来防止被控制车轮发生制动抱死。
(二)电子控制系统原理
帕萨特车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。
ABS系统电控单元ECU概述:ECU由以下几个基本电路组成:车速传感器的输入放大电路,运算电路,电磁阀控制电路,稳压电源,电源监控电路、故障反馈电路和继电器驱动电路。
1. ECU的工作原理
ECU是ABS系统的控制中心,它的本质是微型数字计算机,一般是由两个微处理器和其它必要电路组成的、不可分解修理的整体单元,电控单元的基本输入信号是四个轮上传感器送来的轮速信号,输出信号是:给液压控制单元的控制信号、输出的自诊断信号和输出给ABS故障指示灯的信号。
ECU的防抱死控制功能:电控单元有连续监测四轮传感器速度信号的功能。电控单元连续地检测来自全部四个车轮传感器传来的脉冲电信号,并将它们处理、转换成和轮速成正比的数值,从这些数值中电控单元可区别哪个车轮速度快,哪个车轮速度慢。电控单元根据四个轮子的速度实施防抱死制动控制。电控单元以四个轮子的传感器传来的数据作为控制基础,一旦判断出车轮将要抱死,它立刻就进入防抱死控制状态,向液压调节器输出幅值为12V的脉冲控制电压,以控制分泵(轮缸)上油路的通、断,分泵上油压的变化就调节了轮上的制动力,使车轮不会因一直有较大的制动力而让车轮完全抱死(通与断的频率一般在3~12次/秒)。一般情况下,防抱死控制采用三通道的方式,即前轮分别有两条油路控电控单元可分别对左前轮和右前轮分别进行防抱死制动控制,后轮只有一条油路控制。电控单元只能对两个后轮进行集中控制(一旦有一个后轮将要抱死,电控单元同时对两个后轮进行防抱死控制)。
ECU的故障保护控制功能:ABS系统电控单元具有故障保护控制功能。如果系统出现故障或受到暂时的干扰,电控单元会自动关闭ABS系统,让普通制动系统继续工作。首先,电控单元能对自身的工作进行监控。由于电控单元中有两个微处理器,它们同时接收、处理相同的输入信号,用与系统中相关的状态——电控单元的内部信号和产生的外部信号进行比较,看它们是否相同,从而对电控单元本身进行校准。这种校准是连续的,如
果不能同步,就说明电控单元本身有问题,它会自动停止防抱死制动过程,而让普通制动制,系统照常工作。此时,修理人员必须对ABS系统(包括电控单元)进行检查,以及时找出故障原因。
2.车轮速度传感器的工作原理
帕萨特车轮速度传感器的工作原理是:传感头与齿圈紧挨着固定,当齿圈随车轮旋转时,在永久磁铁上的电磁感应线圈中就产生一交流信号(这是因为齿圈上齿峰与齿谷通过时引起磁场强弱变化的故障),交流信号的频率与车轮速度成正比,交流信号的振幅随轮速的变化而变化(达科ABS(VI)最低转速时电压为0.1V,最高时为9V)。ABS电控单元通过识别传感器发来交流信号的频率来确定车轮的转速,如果电控单元发现车轮的圆周减速度急剧增加,滑移率S达到20%时,它立刻给液压调节器发出指令,减小或停止车轮的制动力,以免车轮抱死。
3.ABS系统液压控制装置的组成
帕萨特车ABS液压控制总成是在普通制动系统的液压装置上经设计后加装ABS液压调节器而形成的。普通制动系统的液压装置是大家熟悉的,它一般包括真空助力器、双缸式制动总泵(主缸)、储油箱、制动分泵(轮缸)和双液压管路等。ABS液压调节器装在制动总泵与分泵之间,如果是与总泵装在一起的,我们称为整体式,否则是非整体式。整体式ABS液压控制装置,除了普通制动系统的液压部件外,ABS液压调节器通常由电动泵、蓄压器、主控制阀、电磁控制阀体(三对控制阀)和一些控制开关等组成。实质上ABS系统就是通过电磁控制阀体上的三对控制阀控制分泵上的油压迅速变大或变小,从而实现了防抱死制动功能。
三.ABS的故障诊断与检修
(一)ABS的故障处理方法
帕萨特车行驶中, ABS系统出现故障,警告灯点亮,须及时停车处理或修复。常见ABS系统的故障有以下几种处理方法:
1.ABS系统的泄压:一般ABS系统的泄压方法是:将点火开关关闭(置于OFF),然后反复踩制动踏板,踏板的次数在20次以上,当踏板力明显增加,即感觉不到踩踏板的液压助力时,ABS系统即泄压完毕。通常修理以下部件时需要泄压:液压控制单元中的任何装置、蓄压器、电动泵、电磁阀体、制动液油箱、压力警告和控制开关、后轮分配比例阀、后轮制动分泵、前轮制动分泵及高压制动液管路等。
2.ABS系统电脑的更换:用正常的电脑代替原车电脑,观察ABS系统的工作情况,通过对比来鉴别原车电脑有无故障。更换时,将点火开关关闭,拆下电脑上的线束插头,换上正常电脑,插上所有的线束插头,接通点火开关。然后启动发动机,红色制动灯和ABS灯应显示系统的正常状态。
3.车轮速度传感器的调整:传感器传感插头脏污,传感器的空气隙没有达到要求,都会引起传感器工作不良,应对其进行调整,以恢复正常工作状态。传感器的调整可用纸垫片贴紧传感头的端面来完成,当汽车运行时,随着传感器齿圈的旋转,纸垫片就会自然消失。
4.液压控制装置的检修:在检修液压控制装置之前,要按一般方法泄压。拆卸液压控制装置时,拔下电磁阀,取下O形环,用干净的制动液润滑电磁阀O形环,装用性能
完好的电磁阀,用4~5N·m力矩交替拧紧固定螺栓,固定好电磁阀,插好接线插头。
5.ABS系统更换:ABS线束接头接触不良,线束腐蚀、断裂及外部屏蔽损坏等,都会导致防抱死制动系统无法正常工作,须对其进行更换。线束插头通常与线束一同更换,个别线束插头损坏时,可更换新插头,地线与屏蔽线要焊接牢田,线束插头是塑料的,一般只能与线束一同更换。线束插头必须插牢,以防接触不良,接头插接后,将卡销插好。
6.ABS系统的放气;ABS系统中如有空气,会严重干扰制动压力的调节,而使ABS系统功能丧失,工作不正常。尤其对ABS进行维修之后,要按“维修手册”规定进行放气。
7.液压元件泄漏检查:检查液压元件泄漏时,接通点火开关,直至液压泵停止运转,接着再等3min,使整个液压系统处于稳定状态。查看压力表,若5min内系统压力下降,表明液压系统有泄漏之处。再检查是液压元件本身泄漏,还是其外部系统泄漏,分别修复,必要时更换磨损部件或总成。
(二)帕萨特车维修注意事项
1.帕萨特车系统发生故障由ABS警告灯和制动警告灯显示。某些故障只能在车速超过2Okm后,才可被检测到。
2.如果帕萨特车ABS警告灯和制动警告灯不亮,但制动效果仍不理想,则可能是系统放气不干净或在常规的制动系中存在故障。
3.对帕萨特车ABS修理前,为了检查毛病,先用V.A.G1552询问故障存储。
4.帕萨特车拔ABS电气插头之前,必须关闭点火开关。
5.帕萨特车开始修理前,关闭点火开关,从蓄电池上拆下接地线。
6.帕萨特车防抱制动系统工作必须绝对清洁,决不要使用含矿物油的物质。
7.拆卸前必须彻底清洁连接点和支承面,决不要使用象机油、稀释剂等类似的清洁剂。
8.帕萨特车把控制单元和液压单元分开后,必须把液压单元放在专用支架上以免在搬运中碰坏阀体。
9.配件要安装前才从包装内取出。
10.必须使用原装配件。
11.系统打开后不要使用压缩空气,也不要移动车辆。
12.注意不要让制动液流到线束插头内。
13.打开制动系统完成作业后,用SVW1238A液充放机与A.V.G1552故障阅读仪配合使用,对系统进行放气。
14.在试车中,至少进行一次紧急制动。当ABS系统正常工作时,会在制动踏板上感到有反弹,并可感觉到车速迅速降低而平稳。
(三)故障诊断与排除故障
当帕萨特车防抱控制系统警示灯持续点亮时,或感觉防抱控制系统工作不正常时,应及时对系统进行故障诊断和排除。在故障诊断和排除时应该按照一定的步骤进行,才能取得良好的效果。故障诊断与排除的一般步骤如下:
帕萨特车确认故障情况和故障症状:首先对系统进行直观检查,检查是否有的制动液泻漏`导线破损、插头松脱、制动液液位过低等现象。读解故障代码,既可以用解码器直接
读解,也可以通过警示灯读取故障代码后,再根据维修手册查找故障代码所代表的故障情况。根据读解的故障情况,利用必要的工具和仪器对故障部位进行深入检查,确诊故障部位和故障原因。
故障排除:清除故障代码,检查警示灯是否仍然持续点亮,如果警示灯仍然持续点亮,可能是系统中仍有故障存在,也有可能是故障己经排除,而故障代码未被清除。警示灯不再电亮后,进行路试,确认系统是否恢复工作。
在故障诊断和维修过程中,应当注意,不仅不同型号的汽车所装备的防抱系统可能不同,而且即使是同一型号的汽车,由于生产年份不同其装备的防抱控制系统也可能不同。
防抱控制系统的故障大多是由于系统内的接线插头松脱或接触不良、导线断路或短路、电磁阀线圈断路或短路、电动泵电路断路或短路、车轮转速传感器电磁线断路或短路、续电器内部断路或短路,以及制动开关、液位开关和压力开关等不能正常工作引起的。另外,蓄电池电压过低、车轮转速传感器与齿圈之间的间隙过大或受到泥污沾染、储液室液位过低等也会影响系统的正常工作。
随着我国汽车工业的迅猛发展,ABS在汽车的广泛应用。我们修理人员必须不断的提高自己的专业水平和技术水平,才能跟上时代发展和科技进步,所以我们在修理过程中不但要掌握修理方法还要掌握其中的工作原理,才能出色的完成工作。
参考文献
1.丁卫东. 汽车电器与电子控制系统 机械工业出版社,2004.5.10
2.李春明 电器系统使用与维修 机械工业出版社2003.7.5
3. 帕萨特ABS制动系统维修手册
4.帕萨特ABS系统自学手册
5.帕萨特维修手册
6.上海大众车系底盘ABS自诊断