汽车ABS系统故障检测和性能改进.doc
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汽车ABS系统故障检测和性能改进.doc
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常州信息职业技术学院
学生毕业设计(论文)报告
系别:
电子与电气学院
专业:
汽车电子
班号:
汽电091
学生姓名:
赵晓红
学生学号:
0905123144
设计(论文)题目汽车ABS系统故障检测和性能改进
指导教师:
陆孟雄
设计地点:
常州信息职业技术学院
起迄日期2011年9月20—2011年11月20
毕业设计(论文)任务书
专业汽车电子技术班级汽电091姓名赵晓红
一、课题名称:
汽车ABS系统故障检测和性能改进分析
二、主要研究内容:
1、汽车ABS系统的工作原理;2、汽车ABS系统故障检测方案;3、国内外汽车ABS系统的发展趋势;4、ABS系统制动性能的分析;5、ABS系统制动性能的改进方案
三、工作内容和要求:
1对ABS系统的工作原理清楚,并对各种传感器有一定的知识。
从控制器实际设计及实施的角度研究3种比较实用的ABS控制算法。
2改进后的ABS系统安全行驶性更高。
四、主要参考文献:
1、金加龙,宋麓明,等·汽车底盘构造与维修(第二版)[M]·北京:
电子工业大学出版社,2009
2、解福泉,周建平·汽车典型电控系统构造与维修[M]·北京:
人民交通出版社,2009
3、王世铮,覃娅娟·汽车故障诊断技术[M]·北京理工大学出版社,2009
4、蒲永峰·汽车检测、诊断与维修[M]·清华大学出版社,2008
5、ABS防抱死刹车系统[J]·百度百科
学生(签名)年月日
指导教师(签名)年月日
教研室主任(签名)年月日
系主任(签名)年月日
毕业设计(论文)开题报告
设计(论文)题目
汽车ABS系统故障检测和性能改进
一、选题的背景和意义:
随着汽车工业的发展,汽车保有量不断增加,人们对汽车的行车安全越来越重视,汽车防抱死制动系统ABS(anti-lockbrakesystem)是改善汽车制动安全性的新技术,其应用与研究对汽车行驶安全有着重要意义。
二、课题研究的主要内容:
1汽车ABS系统的工作原理
2汽车ABS系统故障检测方案
3国内外ABS技术的发展趋势
4典型故障案例分析
5ABS系统制动性能分析
6ABS系统制动性能改进设计方案
三、主要研究(设计)方法论述:
汽车制动时由于车轮速度与汽车速度之间存在着差异,因而会导致车轮与路面之间产生滑移,当车轮以纯滚动方式与路面接触时,其滑移率为零;当车轮抱死时其滑移率为100%。
当滑移率在8%~35%之间时,能传递最大的制动力。
ABS技术只是通过控制制动压力来避免车轮打滑,而不会提高路面的附着系数,必须了解车辆配备的ABS的工作原理,针对具体情况合理利用发动机制动,发挥ABS技术的优势。
四、设计(论文)进度安排:
时间(迄止日期)
工作内容
09.20—10.10
查资料
10.11—10.16
开题报告
10.17—10.25
中期检查
10.26—11.10
论文初稿
11.11—11.18
最后定稿
11.19—11.20
答辩
五、指导教师意见:
指导教师签名:
年月日
六、系部意见:
系主任签名:
年月日
目录
一、电控防抱死系统的发展及分类………………………………………………1
1、电控防抱死制动系统(ABS)的发展及应用现状…………………1
2、电控防抱死制动系统(ABS)的分类………………………………2
二、电控防抱死制动系统(ABS)的基本组成与工作原理…………………6
1、ABS的基本组成………………………………………………………6
2、传感器…………………………………………………………………7
3、电子控制单元(ECU)…………………………………………………8
4、执行器…………………………………………………………………11
5、ABS警示装置……………………………………………………………14
三、博世(BOSCH)ABS系统制动调节过程………………………………………14
1、常规制动(ABS不工作)时……………………………………………14
2、ABS工作时………………………………………………………………15
四、电控防抱死制动系统(ABS)的检修…………………………………………16
1、检修ABS的注意事项……………………………………………………16
2、ABS故障检修的一般步骤………………………………………………16
3、ABS主要部件的检修………………………………………………………17
五、典型故障案例分析…………………………………………………………19
1、故障案例一:
雷克萨斯RX300多功能车ABS故障…………………19
2、故障案例二:
桑塔纳2000GSI轿车ABS故障………………………19
3、故障案例三:
别克君威轿车ABS故障………………………………19
六、改进设计与分析…………………………………………………………………20
1.ABS系统性能分析…………………………………………………………20
2.ABS系统制动性能改进设计方案…………………………………………20
3.制动性能详细设计………………………………………………………22
4.结论…………………………………………………………………………22
七、结束语…………………………………………………………………………23
八、参考文献………………………………………………………………………24
摘要
ABS是一项在80年代末才兴起应用的新技术,现在已经成为一般轿车的必装件了。
据统计,汽车突然遇到情况发刹车时,百分之九十以上的驾驶者往往会一脚将刹车踏板踩到底来个急刹车,这时候的车子十分容易产生滑移并发生侧滑,即人们俗称的“甩尾”,这是一种非常容易造成车祸的现象。
造成汽车侧滑的原因很多,例如行驶速度,地面状况,轮胎结构等都会造成侧滑,但最根本的原因是汽车在紧急制动时车轮轮胎与地面的滚动摩擦会突然变为滑动摩擦,轮胎的抓地力几乎丧失,此时此刻驾驶者尽管扭动方向盘也会无济于事。
针对这种产生侧滑现象的根本原因,汽车专家就研制出车用ABS这样一套防滑制动装置。
评价一辆汽车的制动性能最基本的指标是制动加速度、制动距离、制动时间及制动时方向的稳定性。
关键词:
防抱死制动系统;ABS;基本组成;工作原理;案例分析。
Abstract
ABSisainthe80sthenewtechnologiesusedtorise,hasnowbecomethecarwillpackageneral.......Accordingtostatistics,thecarsuddenlymeetsituationhairbrake,morethanninetypercentofdriverstendtoafootonthebrakepedalwillendtoanastybrake,atthistimethecarisveryeasytoproducetheslipandlateralspreadshappened,thatpeoplecommonlyknownasthe"guy",thisisaveryeasytocausethecaraccidentphenomenon.Lateralspreadsformanyreasonscausedbycar,suchasspeed,thegroundcondition,tirestructurecancauselateralspreads,buttherootcausesformostcarsintheemergencybrakewheeltiresandthesurfacewhenrollingfrictionwillsuddenlybecomeslidingfriction,tiregripalmostlost,andatthismomentdriversalthoughtwistthesteeringwheelwillalsonoJackie
Keys:
ABS;Basiccomponent;Workingprinciple;Caseanalysis
一、电控防抱死系统的发展及分类
1、电控防抱死制动系统(ABS)的发展及应用现状
基于制动防抱理论的制动系统首先是应用于火车和飞机上。
1936年,德国博世公司(BOSCH)申请一项电液控制的ABS装置专利,促进了ABS技术在汽车上的应用。
汽车上开始使用ABS始于1950年代中期福特汽车公司,1954年福特汽车公司在林肯车上装用法国航空公司的ABS装置,这种ABS装置控制部分采用机械式,结构复杂,功能相对单一,只有在特定车辆和工况下防抱死才有效,因此制动效果并不理想。
机械结构复杂使ABS装置的可靠性差、控制精度低、价格偏高。
ABS技术在汽车上的推广应用举步艰难。
直到70年代后期,由于电子技术迅猛发展,为ABS技术在汽车上应用提供了可靠的技术支持。
ABS控制部分采用了电子控制,其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高,制动效果也明显改善,同时其体积逐步变小,质量逐步减轻,控制与诊断功能不断增强,价格也逐渐降低。
这段时期许多家公司都相继研制了形式多样的ABS装置。
进入90年代后,ABS技术不断发展成熟,控制精度、控制功能不断完善。
现在发达国家已广泛采用ABS技术,ABS装置已成为汽车的必要装备。
北美和西欧的各类客车和轻型货车ABS的装备率已达90%以上,轿车ABS的装备率在60%左右,运送危险品的货车ABS的装备率为100%。
ABS装置制造商主要有:
德国博世公司(BOSCH),欧、美、日、韩国车采用最多;美国德科公司(DELCO),美国通用及韩国大宇汽车采用;美国本迪克斯公司(BENDIX),美国克莱斯勒汽车采用;还有德国戴维斯公司(TEVES)、德国瓦布科(WABCO)、美国凯尔西海斯公(KELSEYHAYES)等,这些公司的ABS产品都在广泛地应用,而且还在不断发展、更新和换代。
近年来,ABS技术在我国也正在推广和应用,1999年我国制定的国家强制性标准GB12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》中已把装用ABS作为强制性法规。
此后一汽大众、二汽富康、上海大众、重庆长安、上海通用等均开始采用ABS技术,但这些ABS装置我国均没有自主的知识产权。
国内液压ABS技术含量与国外虽有一定的差距,但在政府的大力支持和国内丰富的人力资源配合下,相信国内可以在较短的时间内在ABS技术某些领域赶超国际水平。
根据国内外的一些研究动态和高档轿车的实际应用表明,ABS技术将沿着以下几个方面继续发展:
1)ABS和驱动防滑控制装置ASR一体化。
ABS以防止车轮抱死为目的,ASR是防止车轮过分滑转,ABS是为了缓解制动,ASR是为了施加制动。
由于二者技术上较接近,且都能在低附着地面上充分体现它们的作用,所以将二者有机的结合起来。
2)动态稳定控制系统VDC(或电子稳定控制ESP)。
VDC主要在ABS/ASR基础上解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。
3)ABS/ASR与自动巡航系统(ACC)集成。
4)减小体积,降低重量。
5)随着ABS与新一代制动系统的结合,如电子液压制动EHB、电子机械制动EMB,使得ABS有了更快的的响应速度,更好的控制效果,而且更容易与其它电子系统集成。
6)在ABS系统中嵌入电子制动力分配装置(EBD)构成了ABS+EBD系统。
EBD的功能就是在汽车开始制动压力调节之前,高速计算出汽车四个轮胎与路面间的附着力大小,然后调节车轮与附着力的匹配,进一步提高车辆制动时的稳定性,同时尽可能地缩短制动距离。
2、电控防抱死制动系统(ABS)的分类
1)按控制方式分可分为单参数控制和双参数控制(ABS)
(1)单参数控制(ABS)
它以控制车轮的角减速度为对象,控制车轮的制动力,实现防抱死制动,其结构主要由轮速传感器、控制器(电脑)及电磁阀组成。
(2)双参数控制(ABS)
双参数控制的ABS,由车速传感器(测速雷达)、轮速传感器、控制装置(电脑)和执行机构组成。
其工作原理是车速传感器和轮速传感器,分别将车速和轮速信号输入电脑,由电脑计算出实际滑移率,并与理想滑移率15%—20%作比较,再通过电磁阀增减制动器的制动力。
2)控制通道
对能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。
独立控制是指某个车轮的制动压力占用一个控制通道可以单独进行调节;一同控制是指两个车轮的制动压力是一同进行调节的。
高选原则一同控制是指保证附着力较大的车轮不发生制动抱死或驱动防滑为原则进行制动压力调节;反之,称为低选原则一同控制。
按控制通道数分可以分为:
四通道ABS系统、三通道ABS系统、双通道ABS系统与单通道ABS系统。
(1)四通道ABS系统(如图1)
图1-1四通道四传感器ABS
(a)双制动管路前后布置(b)双制动管路对角布置
①组成:
四个轮速传感器,在通往四个车轮制动分泵的管路中,各设一个制动压力调节分装置,分别对各个车轮进行独立控制。
②优点:
附着系数利用率高,制动时可以最大限度地利用每个车轮的最大附着力。
③适用:
汽车左右两侧车轮附着系数相近的路面,不仅可以获得良好的方向稳定性和方向操纵能力,而且可以得到最短的制动距离。
④缺点:
如果汽车左右轮附着力相差较大,如:
行驶在附着系数对分的路面上或汽车两侧垂直载荷相差较大时,制动时两个车轮的地面制动力就相差较大,因此会产生横摆力矩,使车身向制动力较大的一侧跑偏,不能保持汽车按预定方向行驶,会影响汽车的方向稳定性,一般驾驶员修正有些困难。
⑤结论:
在具有驱动防滑转(ASR)功能时采用四通道式。
(2)三通道ABS系统(如图2)
图1-2三通道ABS
(a)三通道四传感器ABS(对角布置)(b)三通道四传感器ABS(前后布置)(c)三通道三传感器ABS
①结构:
四个轮速传感器或三个轮速传感器。
一般三通道ABS是对两前轮进行独立控制,两后轮按低选原则进行一同控制,也称它为混合控制。
②图2-(a)所示适用前轮驱动汽车及按对角布置的双管路制动系统。
该系统中虽然在通往四个车轮制动分泵(轮缸)的制动管路中,各设置一制动压力调节分装置,但两个后轮制动压力调节分装置却是由电子控制器按低选原则一同控制的,因此,实际上仍然是三通道ABS。
③图2-(b)(c)所示适用后轮驱动汽车及按前后布置的双管路制动系统。
在通往两后轮制动分泵(轮缸)的制动总管路中,只设置一个制动压力调节分装置,以便对两后轮制动分泵的制动压力进行一同控制。
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,也可以在传动系统中(如主减速器或变速器中)只设置一个轮速传感器,感测两后轮的平均转速,实现近似低选原则的一同控制。
④两后轮按低选原则进行一同控制时,可以保证汽车在各种条件下左右两后轮的制动力相等,即使两侧车轮的附着力相差较大,两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水平,使两个后轮的制动力始终保持平衡,保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。
但也可能出现附着系数大的一侧后轮的附着力不能充分利用的问题,使汽车的总制动力有所减小。
应该看到,在紧急制动时,由于发生轴荷前移,在汽车的总制动力中,后轮的制动力所占的比重较小,尤其是小轿车,使前轮的附着力比后轮的附着力大得多,通常后轮制动力只占总制动力的30%左右,因此,后轮附着力未能充分利用的损失对汽车的总制动力影响不大。
⑤对两前轮进行独立控制,主要考虑到小轿车,特别是前轮驱动的汽车,前轮的制动力在汽车总制动中所占的比例较大(可达70%左右),可以充分利用两前轮的附着力。
一方面使汽车获得尽可能大的总制动力,利于缩短制动距离,另一方面更重要的能在制动中使两前轮始终保持较大的横向附着力,使汽车保持良好转向控制能力。
尽管两前轮独立控制可能导致两前轮制动力不平衡,但由于两前轮制动力不平衡对汽车行驶方向稳定性影响相对较小,而且可以通过驾驶员的转向操纵对由此造成的影响进行修正。
因此,三通道ABS在小轿车上被普遍采用。
(3)双通道ABS系统(如图3)
图1-3双通道ABS
(a)二通道三传感器ABS(b)二通道四传感器ABS(c)二通道二传感器ABS(d)二通道二传感器ABS
①(a)图中,前轮附着力相差较大时,高选。
②(d)图中,在后制动管路中设置比例阀或低选择阀。
③双通道式:
难以在方向稳定性、转向操纵性和制动距离各方面得到兼顾,目前采用很少。
(4)单通道ABS系统(如图4)
图1-4一通道一传感器ABS
由于前轮无控制,故易抱死,转向操纵性差,制动距离较长。
二、电控防抱死制动系统(ABS)的基本组成与工作原理
1、ABS的基本组成
ABS是在普通制动系统的基础上,加装ABSECU、传感器、执行器等装置而形成的制动系统,其基本构成如图2-5。
其结构形式和控制方法因车而异。
图2-5制动防抱死系统(ABS)的基本组成
2、传感器
1)轮速传感器
(1)作用:
检测车轮运动状态,获得车轮转速信号,并将车轮的减速度(或加速度)信号送给ECU。
典型轮速传感器外形与基本结构如图2-6。
(2)安装:
一般在车轮处,但也有设置在主减速器或变速器中。
图2-6轮速传感器的外形与基本结构
(a)轮速传感器外形(b)轮速传感器的基本结构
2)车速传感器
作用:
检测车速,给ECU提供车速信号,用于滑移率控制方式。
3)减速度传感器
作用:
在汽车制动时,获得汽车减速度信号。
因为汽车在高附着系数路面上制动时,汽车减速度大,在低附着系数路面上制动时,汽车减速度小,因而该信号送入ECU后,可以对路面进行区别,判断路面附着系数高低情况。
当判定汽车行驶在雪地、结冰路等易打滑的路面上时,采取相应控制措施,以提高制动性能。
多用于四轮驱动控制系统
3、电子控制单元(ECU)
接收轮速、车速信号、发动机转速信号、制动信号、液位等信号,分析判定车轮制动状态,需要时发出调节指令,并具有报警、记忆、存储、自诊断和保护功能。
ECU控制原理如图2-77。
图2-7ABS控制电脑原理图
4、执行器
1)油泵及储能器
作用:
产生控制油压,使制动压力调节装置工作。
2)制动压力调节器
制动压力调节器是ABS系统中最主要的执行器,一般都设在制动总泵(主缸)与车轮制动分泵(轮缸)之间。
(1)作用:
根据ECU的控制指令,自动调节制动分泵(轮缸)的制动压力。
(2)分类
①根据动力来源分可以分为:
气压式与液压式。
气压式:
主要用在大型客车和载重汽车上。
液压式:
主要用在小轿车和一些轻型载重汽车上。
②根据结构关系分可以分为:
分离式与整体式。
分离式:
制动压力调节器自成一体,通过制动管路与制动总泵相连。
图2-8分离式液压调节器组件整体式ABS系统总成
整体式:
制动压力调节器与制动总泵构成一个整体。
如图2-8。
③根据调压方式分可以分为:
流通式与变容式。
流通式:
在制动总泵和制动分泵之间串联一个或两个电磁阀,由电磁阀根据ECU的指令,通过控制,使制动分泵的制动液回到制动总泵(或储液器),或使制动总泵(或储能器)的制动液流入制动分泵,或者使制动分泵的制动液既不流入也不流出,以实现制动分泵压力的减小、增大或保持。
变容式:
如图2-9。
在原制动管路中,并联一套液压装置,该装置中有一个类似活塞的装置。
工作时根据ECU的指令,该装置首先将制动分泵和总泵隔离,然后通过电磁阀的开闭或电动机的转动等不同方式,控制活塞在调压缸中运动,使调压缸工作室至制动分泵的容积发生变化。
容积增大,实现制动
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- 汽车 ABS 系统故障 检测 性能 改进