ABS的基本工作原理與故障診斷

一、ABS防抱制動系統(tǒng)系統(tǒng)概述 
隨著世界汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，舒適性日益成為人們選購汽車的重要依據(jù)。目前廣泛采用的防抱制動系統(tǒng)（ABS）使人們對安全性要求得以充分的滿足。

汽車制動防抱系統(tǒng)，簡稱為ABS，是提高汽車被動安全性的一個重要裝置。有人說制動防抱系統(tǒng)是汽車安全措施中繼安全帶之后的又一重大進展。汽車制動系統(tǒng)是汽車上關(guān)系到乘客安全性最重要的二個系統(tǒng)之一。隨著世界汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車的安全性越來越為人們重視。汽車制動防抱系統(tǒng)，是提高汽車制動安全性的又一重大進步。

ABS防抱制動系統(tǒng)由汽車微電腦控制，當(dāng)車輛制動時，它能使車輪保持轉(zhuǎn)動，從而幫助駕駛員控制車輛達到安全的停車。這種防抱制動系統(tǒng)是用速度傳感器檢測車輪速度，然后把車輪速度信號傳送到微電腦里，微電腦根據(jù)輸入車輪速度，通過重復(fù)地減少或增加在輪子上的制動壓力來控制車輪的打滑率，保持車輪轉(zhuǎn)動。在制動過程中保持車輪轉(zhuǎn)動，不但可保證控制行駛方向的能力，而且，在大部分路面情況下，與抱死〔鎖死〕車輪相比，能提供更高的制動力量。

ABS與常規(guī)的液壓制動系統(tǒng)相比有三個顯著的擾點：

1.車輛控制--裝備有ABS的汽車駕駛員在緊急制動過程中，保持著很大程度的操縱控制。在緊急制動過程中，用標(biāo)淮的液壓制動器產(chǎn)生的打滑使駕駛員失去對車輛的控制。ABS恢復(fù)穩(wěn)定性并使駕駛員恢復(fù)對車輛的控制。

2.減少浮滑現(xiàn)象--潮濕、光滑道路和抱死車輛縱使形成被稱為浮滑現(xiàn)象的狀態(tài)，當(dāng)車輛駕駛員行駛在具有一層水和油薄模的路面之上時，出現(xiàn)與浮滑現(xiàn)象相仿。由于ABS減少了車輪抱死的機會，因此，也減少了制動過程中出現(xiàn)浮滑現(xiàn)象的機會。改善了輪胎的磨損--使用ABS防止車輪抱死，消除了在緊急制動過程中輪胎平斑的可能性。

二、ABS發(fā)展歷程

ABS系統(tǒng)的發(fā)展可以追溯到本世紀(jì)初期，早在1928年制動防抱理論就被提出，在30年代機械式制動防抱系統(tǒng)就開始在火車和飛機上獲得應(yīng)用，博世（BOSCH）公司在1936年第一個獲得了用電磁式車輪轉(zhuǎn)速傳感器獲取車輪轉(zhuǎn)速的制動防抱系統(tǒng)的專利權(quán)。

進入50年代，汽車制動防抱系統(tǒng)開始受到較為廣泛的關(guān)注。福特（FORD）公司曾于1954年將飛機的制動防抱系統(tǒng)移置在林肯（LINCOIN）轎車上，凱爾塞·海伊斯（KELSEHAYES）公司在1957年對稱為"AUTOMATIC"的制動防抱系統(tǒng)進行了試驗研究，研究結(jié)果表明制動防抱系統(tǒng)確實可以在制動過程中防止汽車失去方向控制，并且能夠縮短制動距離；克萊斯勒（CHRYSLER）公司在這一時期也對稱為"SKID CONTROL"的制動防抱系統(tǒng)進行了試驗研究。由于這一時期的各種制動防抱系統(tǒng)采用的都是機械式車輪轉(zhuǎn)速傳感器的機械式制動壓力調(diào)節(jié)裝置，因此，獲取的車輪轉(zhuǎn)速信號不夠精確，制動壓力調(diào)節(jié)的適時性和精確性也難于保證，控制效果并不理想。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子控制制動防抱系統(tǒng)的發(fā)展成為可能。在60年代后期和70年代初期，一些電子控制的制動防抱系統(tǒng)開始進入產(chǎn)品化階段。凱爾塞·海伊斯公司在1968年研制生產(chǎn)了稱為"SURE TRACK"兩輪制動防抱系統(tǒng),該系統(tǒng)由電子控制裝置根據(jù)電磁式轉(zhuǎn)速傳感器輸入的后輪轉(zhuǎn)速信號，對制動過程中后輪的運動狀態(tài)進行判定，通過控制由真空驅(qū)動的制動壓力調(diào)節(jié)裝置對后制動輪缸的制動壓力進行調(diào)節(jié)，并在1969年被福特公司裝備在雷鳥（THUNDERBIRD）和大陸·馬克III（CONTINENTALMKIII）轎車上。

克萊斯勒公司與本迪克斯（BENDIX）公司合作研制的稱為"SURE-TRACK"的能防止4個車輪被制動抱死的系統(tǒng)，在1971年開始裝備帝國（IMPERIAL）轎車，其結(jié)構(gòu)原理與凱爾塞·海伊斯的"SURE-TRACK"基本相同，兩者不同之處，只是在于兩個還是四個車輪有防抱制動。博世公司和泰威士（TEVES）公司在這一時期也都研制了各自第一代電子控制制動防抱系統(tǒng)，這兩種制動防抱系統(tǒng)都是由電子控制裝置對設(shè)置在制動管路中的電磁閥進行控制，直接對各制動輪以電子控制壓力進行調(diào)節(jié)。

別克（BUICK）公司在1971年研制了由電子控制裝置自動中斷發(fā)動機點火，以減小發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩，防止驅(qū)動車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動防抱轉(zhuǎn)系統(tǒng).

瓦布科（WABCO）公司與奔馳（BENZ）公司合作，在1975年首次將制動防抱系統(tǒng)裝備在氣壓制動的載貸汽車上。

這一時期的各種ABS系統(tǒng)都是采用模擬式電子控制裝置，由于模擬式電子控制裝置存在著反應(yīng)速慢、控制精度低、易受干擾等缺陷，致使各種ABS系統(tǒng)均末達到預(yù)期的控制效果，所以，這些防抱控制系統(tǒng)很快就不再被采用了。

進入70年代后期，數(shù)字式電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，為ABS系統(tǒng)向?qū)嵱没�發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。博世公司在1978年首先推出了采用數(shù)字式電子控制裝置的制動防泡系統(tǒng)--博世ABS2，并且裝置在奔馳轎車上，由此揭開了現(xiàn)代ABS系統(tǒng)發(fā)展的序幕。盡管博世ABS2的電子控制裝置仍然是由分離元件組成的控制裝置，但由于數(shù)字式電子控制裝置與模擬式電子控制裝置相比，其反應(yīng)速度、控制精度和可靠性都顯著提高，因此，博世ABS2的控制效果己相當(dāng)理想。從此之后，歐、美、日的許多制動器專業(yè)公司和汽車公司相繼研制了形式多詳?shù)腁BS系統(tǒng)。

三、ABS的基本工作原理

控制裝置和ABS警示燈等組成，在不同的ABS系統(tǒng)中，制動壓力調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)形式和工作原理往往不同，電子控制裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制邏輯也可能ABS通常都由車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)裝置、電子不盡相同。

在常見的ABS系統(tǒng)中，每個車輪上各安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器，將有關(guān)各車輪轉(zhuǎn)速的信號輸入電子控制裝置。電子控制裝置根據(jù)各車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號對各個車輪的運動狀態(tài)進行監(jiān)測和判定，并形成相應(yīng)的控制指令。制動壓力調(diào)節(jié)裝置主要由調(diào)壓電磁閥組成，電動泵組成和儲液器等組成一個獨立的整體，通過制動管路與制動主缸和各制動輪缸相連。制動壓力調(diào)節(jié)裝置受電子控制裝置的控制，對各制動輪缸的制動壓力進行調(diào)節(jié)。

ABS的工作過程可以分為常規(guī)制動，制動壓力保持制動壓力減小和制動壓力增大等階段。在常規(guī)制動階段，ABS并不介入制動壓力控制，調(diào)壓電磁閥總成中的各進液電磁閥均不通電而處于開啟狀態(tài)，各出液電磁閥均不通電而處于關(guān)閉狀態(tài)，電動泵也不通電運轉(zhuǎn)，制動主缸至各制動輪缸的制動管路均處于溝通狀態(tài)，而各制動輪缸至儲液器的制動管路均處于封閉狀態(tài)，各制動輪缸的制動壓力將隨制動主缸的輸出壓力而變化，此時的制動過程與常規(guī)制動系統(tǒng)的制動過程完全相同。

在制動過程中，電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的車輪轉(zhuǎn)速信號判定有車輪趨于抱死時，ABS就進入防抱制動壓力調(diào)節(jié)過程。例如，電子控制裝置判定右前輪趨于抱死時，電子控制裝置就使控制右前輪刮動壓力的進液電磁閥通電，使右前進液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)，制動主缸輸出的制動液不再進入右前制動輪缸，此時，右前出液電磁閥仍末通電而處于關(guān)閉狀態(tài)，右前制動輪缸中的制動液也不會流出，右前制動輪缸的刮動壓力就保持一定，而其它末趨于抱死車輪的制動壓力仍會隨制動主缸輸出壓力的增大而增大；如果在右前制動輪缸的制動壓力保持一定時，電子控制裝置判定右前輪仍然趨于抱死，電子控制裝置又使右前出液電磁閥也通電而轉(zhuǎn)入開啟狀態(tài)，右前制動輪缸中的部分制動波就會經(jīng)過處于開啟狀態(tài)的出液電磁閥流回儲液器，使右前制動輪缸的制動壓力迅速減小右前輪的抱死趨勢將開始消除，隨著右前制動輪缸制動壓力的減小，右前輪會在汽車慣性力的作用下逐漸加速；當(dāng)電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號判定右前輪的抱死趨勢已經(jīng)完全消除時，電子控制裝置就使右前進液電磁閥和出液電磁閥都斷電，使進液電磁閥轉(zhuǎn)入開啟狀態(tài)，使出液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)，同時也使電動泵通電運轉(zhuǎn)，向制動輪缸泵輸送制動液，由制動主缸輸出的制動液經(jīng)電磁閥進入右前制動輪缸，使右前制動輪缸的制動壓力迅速增大，右前輪又開抬減速轉(zhuǎn)動。 

ABS通過使趨于抱死車輪的制動壓力循環(huán)往復(fù)而將趨于防抱車輪的滑動率控制，在峰值附著系數(shù)滑動率的附近范圍內(nèi)，直至汽車速度減小至很低或者制動主缸的常出壓力不再使車輪趨于抱死時為止。制動壓力調(diào)節(jié)循環(huán)的頻率可達3~20HZ。在該ABS中對應(yīng)于每個制動輪缸各有對進液和出液電磁閥，可由電子控制裝置分別進行控制，因此，各制動輪缸的制動壓力能夠被獨立地調(diào)節(jié)，從而使四個車輪都不發(fā)生制動抱死現(xiàn)象。

盡管各種ABS的結(jié)構(gòu)形式和工作過程并不完全相同，但都是通過對趨于抱死車輪的制動壓力進行自適應(yīng)循環(huán)調(diào)節(jié)，來防止被控制車輪發(fā)生制動抱死。