谈浅防抱死系统--本科毕业设计.doc
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1、咸阳职业技术学院机电工程系毕业设计浅谈防抱死系统姓名 王 计 学号 1021060126 专业名称 汽车检测与维修 班级 1001 指导教师 章振亚 摘 要科技在发展,时代在进步,人们的生活水平得到很大提高,与此同时人们对汽车的安全性和舒适性更加关注,ABS应运而生,在汽车安全制动过程中发挥着举足轻重的地位汽车制动车轮防抱死技术是一项比较成熟的技术。装用车轮防抱死系统(ABS)的汽车在各种行驶条件下制动时,特别是紧急制动工况,不仅能较好利用轮胎与路面之间的潜在附着力,提高骑着抗滑的方向稳定性,保持转向操作性,而且能充分发挥制动效能,缩短制动距离,提高整车的安全性能本文主要介绍汽车车轮防抱死系统
2、(ABS)的定义、结构组成及工作原理分析,和ABS系统的电子控制部分的组成和原理,轮速传感器,液压控制装置的组成和原理。在当代,安装ABS的车辆已经相当普遍,经济型车也安装有ABS并且随着对汽车安全性能的要求越来越高,一些更为先进的、保护范围更加广泛的安全装置相继问世了。 随着汽车技术的不断改进,ABS已逐渐成为汽车的标准配件,虽然ABS能大大提高汽车的制动性能,但是不同类型的ABS在制动中发挥的作用却不尽相同,驾驶员如果缺乏对各类ABS性能特点的了解,则可能在车辆紧急制动时得不到预想的制动效果,甚至会发生意外情况。关键词:ABS的分类;ABS的结构组成;ABS的工作原理;ABS的检修目 录1
3、 汽车轮防抱死系统. 1.1汽车防抱死系统的概述. 1.2汽车防抱死系统发展及应用 . 1.3汽车防抱死系统的技术介绍. 1.4汽车防抱死的技术要求及评价方法.1.5 汽车防抱死系统的分类.2 汽车防抱死系统的组成与原理 . 2.1汽车防抱死系统的结构组成 . 2.2制动系统工作过程 . 2.3汽车防抱死系统的工作原理 . 2.4 汽车防抱死系统的控制原理 . 3 上海桑塔纳2000GSi轿车ABS.4 ABS的使用与检修.4.1 ABS使用与检修中的一般注意事项.4.2故障诊断和检查的一般方法和步骤.结语 .致谢 .参考文献 .浅谈汽车防抱死系统1 汽车防抱死系统11 汽车防抱死系统的概述
4、汽车防抱死制动系统,简称ABS(Anti-Lock Brake System)。ABS是现代汽车制动系的关键部件之一,它是用来在汽车制动过程中,防止车轮完全抱死,提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力,缩短制动距离的一种安全装置。 防抱死制动系统是利用阀体内的一个橡胶气囊,在踩下刹车时,给予刹车油压力,充斥到ABS的阀体中,此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回,使车轮避过锁死点。当车轮即将到达下一个锁死点时,刹车油的压力使得气囊重复作用,如此在一秒钟内可作用60120次,相当于不停地刹车、放松,即相似于机械的“点刹。因此,ABS防抑死系统,能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑,使车轮在
5、刹车时不被锁死,不让轮胎在一个点上与地面摩擦,从而加大摩擦力,使刹车效率达到90%以上,同时还能减少刹车消耗,延长刹车轮鼓、碟片和轮胎两倍的使用寿命。装有ABS的车辆在干柏油路、雨天、雪天等路面防滑性能分别达到80%90%、30%10%、15%20%。 普通制动系统在湿滑路面上制动,或在紧急制动的时候,车轮容易因制动力超过轮胎与地面的摩擦力而完全抱死。 近年来由于汽车消费者对安全的日益重视,大部分的车都已将ABS列为标准配备。如果没有ABS,紧急制动通常会造成轮胎抱死,这时,滚动摩擦变成滑动摩擦,制动力大大下降。而且如果前轮抱死,车辆就失去了转向能力;如果后轮先抱死,车辆容易产生侧滑,使行车方
6、向变得无法控制。所以,ABS系统通过电子或机械的控制,以非常快的速度精密的控制制动液压力的收放,来达到防止车轮抱死,确保轮胎的最大制动力以及制动过程中的转向能力,使车辆在紧急制动时也具有躲避障碍的能力。 随着世界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。有人说制动防抱系统是汽车安全措施中继安全带之后的又一重大进展。汽车制动系统是汽车上关系到乘客安全性最重要的二个系统之一。随着世界汽车工业的迅猛发展,汽车的安全性越来越为人们重视。汽车制动防抱
7、系统,是提高汽车制动安全性的又一重大进步。 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。1.2汽车防抱死系统发展及应用充分发挥轮胎与路面间的潜在附着力、最大限度地改善汽车的制动性能,以满足行车安全的需要,一直是人们追求的目标。虽然ABS的
8、理论基础确立较早,但鉴于相关工业,如电子技术水平的限制,使用可靠性、价格效益比成为ABS发展道路上的两大障碍。进入20世纪70年代以来,由于电子技术的发展,使得ABS的可靠性显著改善,功能也得以完善。加之汽车行驶速度的提高,致使制动时车轮抱死滑移成为行车安全的重大隐患之一,这也促使了ABS使用日益广泛。随着电子技术和高速数字通信技术的发展,ABS已逐步由单一的系统正在向汽车多种控制一体化方向发展。目前制动防抱死技术的发展趋势是:1.减小体积和质量,提高集成度以降低成本和销售价格,并简化安装。2.开发一种可以使一种系统适应多种车型的回流泵系统。3.改进电磁阀的磁路设计和结构设计,提高电磁阀的响应
9、速度。4.ABS的控制单元(ECU)普遍采用16位CPU芯片,12KB以上的ROM,12MHz以上的主频。软件则重视改进算法,提高运算速度。5.逐渐推广应用ABS+TC(ASR)相结合的系统。6.采用计算机进行ABS与汽车的匹配、标定技术,同时加强道路试验,提高在各种不同路面上的适应能力。 另外,ABS与电子主动控制悬架或半主动控制悬架、电控四轮转向、电控自动变速器、主动制动器等相结合的组合装置是未来ABS研究的方向。1.3 汽车防抱死系统的技术介绍人们在汽车的使用中发现,在湿滑的路面上行驶时,施加的制动力过小,会延长制动距离,降低行驶的安全性;施加的制动力过大,车轮被抱死,不仅不能有效地缩短
10、制动距离,还会造成汽车侧滑、调头、失去控制,同时降低了安全性;只有对车轮施加适当的制动力 ,防止车轮抱死,才能提高制动速度,缩短制动距离,使汽车平稳停止。汽车是利用地面和轮胎之间产生的摩擦力减速的。制动时,车体速度因为轮胎路面之间的摩擦力作用而减小,车轮速度因为制动蹄与车轮鼓之间的摩擦力作用而减小。由于车速、载重、路面、车况等因素的影响,车速和轮速的降低并不完全相同,总是存有一定的差值,这一差值就是我们经常见到的打滑,也称为滑移现象,即车轮已经停止转动,车体还在前行。在科学计算中,这一现象的程度用滑移率来表示:滑移率=(车速-轮速)车速100%从上式可以看出,当车速等于轮速时,滑移率等于零,为
11、正常行驶;汽车制动时,车速和轮速值差越大,滑移率越大;停止之前,如果轮速为零,滑移动率为100%,为滑行状态。科学计算和实验证明,最佳制动状态不是出现在车轮抱死时,而是出现在车轮与地面维持20%滑移率时。此时,汽车制动不出现严重方向失控、侧滑和甩尾等危险情况。早在20世纪初,人们就开始研究制动防抱死技术。开始应用于飞机和铁路,直到50年代后期,ABS技术开始用于汽车。其核心思想始终是避免使制动力像开关一样,只把液压制动力控制在零或最大,而是根据车轮的减速情况,阶段性地控制液压,使制动性能得到最大限度的改善。首先由轮速传感器测出与车轮或驱动轴共同旋转地传感齿轮的齿数,从而得到频率与车轮转速成正比
12、的交流信号。轮速传感器的交流信号送入电子控制器,电子控制器计算出车轮速度、滑移率和车轮的加、减速度,然后再由电子控制器对这些信号加以分析,给压力调节器发出制动压力控制指令。压力调节器安装在制动系统的制动总水泵与制动分泵之间,接受控制器的指令后,由压力调节器中的电磁阀控制制动压力的增加或减小,从而调节制动力矩,使之与地面附着状况相适应防止制动车轮被抱死。电子控制器还对ABS的其他元件进行控制,当这些元件发生故障时,控制器令警报灯点亮,并使整个系统停止工作,恢复到常规制动方式。1.4汽车防抱死的技术要求及评价方法1.4.1 对防抱死系统的设计要求 评价ABS的主要指标是转向能力、稳定性和最佳制动距
13、离。由此对ABS提出以下要求:(1)在调节制动过程中,汽车转向能力和行驶稳定性必须得到保证;(2)即使左右车轮的附着力系数不相等,无法避免的转向反应应尽可能小;(3)必须在汽车的整个速度范围内进行调节;(4)调节系统应该最有效地利用车轮在路面上的附着性,这时保持转向能力的考虑优先于缩短制动距离的目标;(5)调节装置应极快地适应路面传递能力的变化;(6)在波状路面上给以任意强的制动,汽车都能被完全控制住;(7)调节装置必须能识别出覆水路面,并对此做出正确的反应;(8)调节装置只能附加在常规制动装置上,如果出现损坏,安全通路必须自动断开调节装置而不出现不良作用,这时常规制动装置必须能全功能工作;(
14、9)所有这些对调节装置的要求,在所有路面上用所有各自汽车允许的轮胎都必须满足。1.4.2 防抱死系统的质量准则高质量的ABS必须有高的可靠性、广泛的适应性及良好的性能。评判一个ABS系统应该遵守的质量准则如下:(1)良好的行驶稳定性(2)良好的转向能力(3)高附着力系数利用率(4)舒适性良好汽车行驶条件复杂多变,振动冲击大。ABS的工作环境恶劣,且ABS又是制动系的一个组成部分,因此ABS必须具有高的可靠性。国内外的正反两个方面的经验告诫人们,ABS产品的可靠性必须满足苛刻的汽车使用条件的要求,否则ABS产品不会有市场。1.5 汽车防抱死系统的分类根据制动管路布置方式的不同进行分类,可分为单通
15、道、双通道、三通道或四通道的两轮系统和四轮系统。(1)两轮系统两轮系统仅对后轮提供防抱死制动性能,两轮系统常见于轻型货车。两轮ABS系统可以是单通道或双通道系统。在单通道系统中,同时调节左、右两侧车轮的制动器,控制滑移。单通道系统依靠防止中央的ABS转速传感器的输入信号。该转速传感器通常位于差速器齿圈上或变速器上。双通道两轮ABS系统相互独立地调节每个后轮的液压力,在每个车轮上都装有轮速传感器,根据转速传感器传来的速度信号来控制压力调节。(2)对角分路式系统这种系统用两个转速传感器的读数调整所有四个车轮的车轮转速。一个传感器输入控制右前轮,另一个传感器输入控制左前轮,对应后轮的制动压力同时由位
16、于其对角线上的前轮控制着。这种系统比两轮系统要好,因为它可提供制动时的转向控制。(3)前/后轮分路式系统这种系统具有三通道回路,对每个前轮有单独的液压回路,对后轮有一条液压回路。(4)全轮(四轮)系统该系统是最有效的ABS系统,它是四路系统,每个车轮都有转速传感器监控。ABS电控单元以连续的信息保证每个车轮接受正确的制动力来保持防抱死控制和转向控制。2 汽车防抱死系统的组成与原理2.1汽车防抱死系统的结构组成下面仅介绍液压式行车制动系(如图1)。汽车正常行驶时,制动蹄10连同摩擦片9在弹簧13的拉力下,与固定在车轮轮毂上制动鼓8之间保持有一定的间隙,使制动鼓能随车轮一同自由转动。欲使行驶中的汽
17、车减速或停车时,驾驶员只要踩下制动踏板1,就可使肌体的制动能源通过推杆2和制动主缸4中的活塞3,使主缸内的制动液加压流入制动轮缸6,并通过两个轮缸活塞7推动两个制动蹄10连同摩擦片9绕支承销12转动,使摩擦片的外圆面压紧在制动鼓8的内圆面上。这样,固定不旋转地制动蹄摩擦片就对旋转着的制动鼓作用一个摩擦力矩Mu,其方向与车轮旋转方向相反。制动鼓将该制动器制动力矩传到车轮后,由于车轮与路面的附着作用,车轮对路面作用一个向前的周缘力,即制动器制动力Fu。同时,路面也给车轮一个向后的反作用力,即路面制动力Fb,这就是制动时迫使汽车减速行驶直至停车的外力。路面制动力愈大,汽车减速度也就愈大。当驾驶员松开
18、制动踏板时,回位弹簧13即将制动蹄拉回原位,摩擦片的外圆面与制动鼓的内圆面之间恢复原有间隙,摩擦力矩Mu和制动力Fb解除,制动作用也就终止。1-制动踏板 2-推杆 3-主缸活塞 4-制动主缸 5-油管 6-制动轮缸 7-轮缸活塞 8-制动鼓 9-摩擦片 10-制动蹄 11-制动底板 12-支承销 13-制动蹄回位弹簧图1 液压行车制动系的结构原理综上所述不难看出,阻止汽车行驶的路面制动力Fb不仅取决于制动器制动力Fu的大小,而且还受到轮胎与路面间附着条件的限制。也就是说,汽车制动系只有具备了足够的制动器制动力Fu,同时路面又能提供大的附着力F1时,才能获得较大的路面制动力Fb。2.2 制动系统
19、工作过程1-前制动气室 2-直踏式制动阀 3-手制动阀 4-快放阀 5-气压警报开关6-三通管 7弹簧储能式制动室 8-感载储阀 9-后制动灯开关 10-储气筒 11-四回路保护阀 12-气压表 13-三通管接头 14-空压机 15-气压调节器 16-湿处气筒 17-放气阀 18-安全阀 19-低压警报开关 20-双路阀 21-四通接头 22-前制动灯开关汽车双管路制动系统驻车制动。汽车驻车时,操纵手制动阀3,放掉驻车制动三通管6和快放阀4中的压缩空气,使弹簧储能式后制动气室中的储能弹簧释放,推动后轮鼓式制动器制动蹄片张开,摩擦片紧压在制动鼓的内圆面上,起驻车制动作用。在制动中,制动三通管中压
20、缩空气已全部流失,仍有驻车制动。解除驻车制动。起动发动机,带动空气压缩机运转,使制动系统供气管路和两个储气筒中充满压缩空气,压缩空气的压力可由气压表12来指示。此时接在驻车制动供气管路中的快放阀4和气压警报开关5无气压,气压警报开关控制警报器发响和警报灯亮,指示汽车处于驻车制动状态。操纵手制动阀3至解除制动位置,气压较低时,气压警报灯仍然灯亮,表示制动气压不足;制动气压足够时,驻车制动供气管路通过快放阀4和三通管接头使驻车制动气室供气,压缩后轮制动气室储能弹簧,使后轮制动蹄片回位,后轮制动即处于非制动状态,气压警报灯熄灭,表示汽车制动气压足够,可以起步。行车制动。行车中在制动系统供气管路气压足
21、够的情况下,踏下行车制动(脚制动)踏板,使直踏式制动阀2动作,压缩空气通过四通接头21供至前制动气室,使前轮制动,此时前制动灯开关22接通,制动灯亮;压缩空气按比例通过感载储阀8和三通管接头6供至后制动气室,使后轮制动,此时装在感载比例阀上的后制动灯开关9接通,制动灯亮。汽车制动强度是由直踏式制动阀通过踏板控制的,踏板行程大制动强;踏板行程小制动弱。当制动系统中气压不足时,装在湿储气筒16上的低压警报开关接通,低压警报灯亮和警报器响,表示制动气压不足。行车手制动。行车中脚制动失灵或无气压时,可以操纵手制动阀至制动位置,可使后轮制动。无气压解除驻车制动。汽车长期停放,可能处于无气压状态。此时汽车
22、驻车制动。发动机不起动,想要将汽车拖走时,可用扳手旋转两个后轮的弹簧制动气室的解除制动螺栓,解除后轮驻车制动。要想恢复驻车制动,要旋回这个螺栓。2.3 汽车防抱死系统的工作原理ABS的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。2.3.1常规制动阶段在常规制动阶段,ABS并不介入制动压力控制,调节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畅通状态,而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态,各制动制动轮缸的压力将随制动主缸的输出压力而变化。此时的制动过程与一般制动
23、系统的制动过程完全相同。 2.3.2制动压力保持阶段在制动过程中,电控单元根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮抱死时,ABS就进入防抱死制动压力调节过程。例如,电控单元发现右前轮趋于抱死时,电控单元就使控制右前轮制动压力的进液电磁阀通电,使右前轮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主缸。此时,右前出液电磁阀仍未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,右前制动轮缸的制动压力就保持一定,而其他未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,如图1所示。图1 2.3.3制动压力减小阶段如果在右前制动轮缸的制动压力保持一定时,电控单元判定右前轮仍
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