毕业论文防抱死制动系统(ABS)的发展史及分类.doc
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1、 西 安 科 技 大 学 毕 业 论 文 题 目:论述ABS防抱死系统的原理及分类 专 业: 汽 车 检 测 与 维 修 班 级: 09汽检 3-4班 姓 名: 陈 随 意 指导老师:二零一一年十月 前言 现在绝大部分轿车早已将ABS(制动防抱死系统)作为标准配置,但要说真正了解ABS的主要功用,知道ABS到底能于什么,这样的人并不多,于是就出现了一些对ABS的误解。驾驶过不带ABS轿车的朋友都知道,如果遇到紧急情况将制动踏板踩到底,便能听见轮胎一声尖叫,于是在路面上留下了两条黑黑的轮胎印,这就是因为车轮不能转动(专业术语称之为“车轮抱死”)而与路面发生了的滑动摩擦留下的。其实对轮胎的磨损还是
2、次要的,车轮一旦抱死,车子极易失去控制,从而出现危险的情况。如果前轮发生抱死,最直接的便是失去转向能力,此时打转向盘根本无济于事,而只能祷告车子赶快停下来!如果后轮发生抱死,转向能力倒是存在,但极有可能出现后轮侧滑,严重时便出现甩尾。车子一旦发生侧滑或甩尾,尤其是在高速行驶时,车身便完全失去了控制,只能听天由命了!基于制动时车轮抱死会使驾驶员失去对汽车的控制,从而使得驾乘人员的生命安全受到严重威胁,那么如何才能有效地解决制动时车轮抱死这种情况呢?ABS(制动防抱死系统)就是由此而诞生的。顾名思义,制动防抱死系统就是在制动时车轮不会抱死。可以想象,当驾驶者紧急制动时快速踩下制动踏板后,前轮不会抱
3、死,转向能力依旧存在,那就完全可以在制动时采取措施避开前方的危险。如果后轮也不会抱死,侧滑和甩尾也将不会出现,对车身的控制依然在驾驶的手中。经过前面的简单分析可以得出这样一个结论,其实ABS最重要的功能并不是为了缩短制动距离,而是为了能够尽量保持制动时汽车的方向稳定性。制动防抱死系统起作用时,车轮与路面的摩擦属滚动摩擦,这会充分利用车轮与路面之间的最大附着力进行制动,从而提高制动减速度,缩短制动距离,但最重要的还是保证汽车的方向稳定性。ABS工作时就相当于以很高的频率进行点刹,于是在紧急情况下踩制动踏板,肯定会感到制动踏板在颤动,同时也会听到制动总泵发出的“哒哒”声,这便是ABS在正常工作。由
4、于制动总泵在不断调整制动压力,从而对制动踏板有连续的反馈力。因此,在这种情况下,一定要“坚定不移”地踩住制动踏板,同时采取积极措施避险。总之,ABS只是辅助安全系统,其作用都是非常有限的,因此千万不可百分之百依赖于这些系统,只有安全驾车才是最重要的。摘要:本文介绍了防抱死制动系统(ABS)的发展史及分类,解释了系统基本组成与其工作原理,最后选取了日常维修工作中比较典型的几个故障案例进行评述。关键词: ABS系统、ABS原理、基本组成、案例分析 ABS装置是以提高汽车行驶性能为目的而开发的。现在汽车上普遍采用的ABS防抱死制动系统,主要由轮速传感器、控制器(电脑)及电磁阀组成。其原理是根据车轮传
5、感器提供的角减速度,由电子控制单元计算出的参数,再通过液压控制单元调节制动过程的制动压力,达到防止车轮抱死的目的。ABS称为“防抱死”系统而不是“防滑”系统,在使用装有ABS的汽车时,不可采用多踩几脚制动踏板的方法来增加制动力,不可随意增大轮胎的直径,维修时一定要参考原车的维修手册并使用原厂规定的制动液。 目 录 第 一 章: ABS的发展 1 1.1 ABS在国外的发展历程 1 1.2 我国的ABS现状 2 1.2.1 ABS的展望 2 第 二 章: 2.1 ABS的控制方式 3 2.1 ABS的控制方式 3 2.1.1附着系数与车轮滑移率 4 2.1.2 ABS系统的优点和种类 4 2.2
6、 ABS的基本组成 5 2.2.1ABS系统主要部件结构和工作原理 6 第 三 章: ABS的分类 11 3.1ABS分类 11 第 四 章: ABS的检修 13 4.1诊断与检查的基本类容 13 4.2 修理的基本类容 14 4.3 ABS维修的注意事项 14 4.4 ABS系统的诊断与检查 15 第 五 章 :典型故障案例分析 17 1、故障案例一:吉利自由舰ABS障码 17 2、故障案例二:宝马m3为双门跑车ABS障码 18 3、 故障案例三:2009年产别克凯越轿车ABS障码 19 结 束 语: 20 致 谢 信 22 参考文献: 22 第一章ABS的发展 1.1 ABS在国外的发展历
7、程 ABS系统的发展可以追溯到本世纪初期,早在1928年制动防抱理论就被提出,在30年代机械式制动防抱系统就开始在火车和飞机上获得应用,博世(BOSCH)公司在1936年第一个获得了用电磁式车轮转速传感器获取车轮转速的制动防抱系统的专利权。 进入50年代,汽车制动防抱系统开始受到较为广泛的关注。福特(FORD)公司曾于1954年将飞机的制动防抱系统移置在林肯(LINCOIN)轿车上,凯尔塞海伊斯(KELSEHAYES)公司在1957年对称为“AUTOMATIC”的制动防抱系统进行了试验研究,研究结果表明制动防抱系统确实可以在制动过程中防止汽车失去方向控制,并且能够缩短制动距离;克莱斯勒(CHR
8、YSLER)公司在这一时期也对称为“SKIDCONTROL”的制动防抱系统进行了试验研究。由于这一时期的各种制动防抱系统采用的都是机械式车轮转速传感器的机械式制动压力调节装置,因此,获取的车轮转速信号不够精确,制动压力调节的适时性和精确性也难于保证,控制效果并不理想。 随着电子技术的发展,电子控制制动防抱系统的发展成为可能。在60年代后期和70年代初期,一些电子控制的制动防抱系统开始进入产品化阶段。凯尔塞海伊斯公司在1968年研制生产了称为“SURETRACK”两轮制动防抱系统,该系统由电子控制装置根据电磁式转速传感器输入的后轮转速信号,对制动过程中后轮的运动状态进行判定,通过控制由真空驱动的
9、制动压力调节装置对后制动轮缸的制动压力进行调节,并在1969年被福特公司装备在雷鸟(THUNDERBIRD)和大陆马克III(CONTINENTALMKIII)轿车上。 克莱斯勒公司与本迪克斯(BENDIX)公司合作研制的称为“SURE-TRACK”的能防止4个车轮被制动抱死的系统,在1971年开始装备帝国(IMPERIAL)轿车,其结构原理与凯尔塞海伊斯的“SURE-TRACK”基本相同,两者不同之处,只是在于两个还是四个车轮有防抱制动。博世公司和泰威士(TEVES)公司在这一时期也都研制了各自第一代电子控制制动防抱系统,这两种制动防抱系统都是由电子控制装置对设置在制动管路中的电磁阀进行控制
10、,直接对各制动轮以电子控制压力进行调节。 别克(BUICK)公司在1971年研制了由电子控制装置自动中断发动机点火,以减小发动机输出转矩,防止驱动车轮发生滑转的驱动防抱转系统. 瓦布科(WABCO)公司与奔驰(BENZ)公司合作,在1975年首次将制动防抱系统装备在气压制动的载货汽车上。 第一台防抱死制动系统ABS(Anti-lock Brake System),在1950年问世,首先被应用在航空领域的飞机上,1968年开始研究在汽车上应用。70年代,由于欧美七国生产的新型轿车的前轮或前后轮开始采用盘式制动器,促使了ABS在汽车上的应用。1980年后,电脑控制的ABS逐渐在欧洲、美国及亚洲日本
11、的汽车上迅速扩大。到目前为止,一些中高级豪华轿车,如西德的奔驰、宝马、雅迪、保时捷、欧宝等系列,英国的劳斯来斯、捷达、路华、宾利等系列,意大利的法拉利、的爱快、领先、快意等系列,法国的波尔舍系列,美国福特的TX3、30X、红彗星及克莱斯勒的帝王、纽约豪客、男爵、道奇、顺风等系列,日本的思域,凌志、豪华本田、奔跃、俊朗、淑女300Z等系列,均采用了先进的ABS。到1993年,美国在轿车上安装ABS已达46%,现今在世界各国生产的轿车中有近75%的轿车应用ABS。 1.2 我国的ABS现状 我国对ABS的研究现状开始于20世纪80年代初。目前,我国政府已制定车辆安全性方面的强制性法规,GB1267
12、6-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法,规定首先在重型车和大客车上安装电子控制式ABS。GB7258-2004机动车运行安全技术条件又具体规定了必须安装的车型和时间。规定决质量大于12000kg的长途客车和旅游客车总质量大于16000kg 允许挂接总质量大于10000kg 的挂车的货车及总质量大于10000kg的挂车必须安装ABS。 我国有许多单位和企业从事ABS的研制工作,东风汽车公司、重庆公路研究所、北京理工大学、清华大学、上海汽车制动系统有限公司和山东重汽集团等。其中山东重汽集团引进国际先进技术进行研究已取得了一些进展。重庆公路研究所研制的适用于中型汽车的气制动FKX-ACI型AB
13、S装置已通过国家级技术鉴定,但各种制动情况的适应性还有待提高。清华大学研制的适用于轻型和小型汽车的液压ABS系统,北京理工大学和上海汽车制动系统有限公司致力于轿车的液压ABS系统的研究,已分别取得初步成果。 1.2.1 ABS的展望 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。由于二者技术上经较接近,且都能在低附着路面上充分体现它们的作用,所以将二者有机地结合起来。 (2)动态稳定控制系统VDC(或电子稳定控
14、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。ABS与电子全控式(或半控式)悬架、电子控制四轮转向、电子控制液压转向、电子控制自动变速器等控制系统在功能、结构上有机地结合起来,保证汽车在各种恶劣情况下行驶时,都具有良好的动态稳定性。 (3)ABS/ASR与自动巡航系统(ACC)集成。自动巡航控制系统(ACC)的目的是在巡航行驶时自动把车速限制在一个设定的速度,并且能够根据前方车辆的行驶善,自动施加制动或加速使其保持在一定的安全距离内行驶。在遇到障碍物时,可以自动施加制动,把车速调整到安全范围内。由于ABS/ASR和ACC都要用到相同的轮速采集系统,制动压力调
15、节装置以及发动机输出力矩调节装置,因此ABS/ASR/ACC集成化系统,不仅可以大大降低成本,而且可以提高汽车的整体安全性能。 (4)减小体积,降低重量。为了提高汽车的安全性能,增加了一些装置,汽车的重量了随之增加,对燃料经济性不利。所以新增设的各种装置必须在保证安全性的前提下,尽量地减少重量。另外,不论是大型车还是小型车,发动机的安装空间都是非常紧凑的,因此,也要求ABS控制器的体积尽可能的小一些。 (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、ABS有了更快的响应速度,更好的控制效果,而且更容易与其他电子系统集成。ABS将成为集成化汽车底盘系统中不可缺少
16、的一个节点。 (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ABS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区配,进一步提高车辆制动时的方向稳定性,同时尽可能地缩短制动距离。 (7)在ABS系统的基础上扩展成车速记录仪(VSR),又称汽车黑匣子。该装置通过实时采集的四个车轮轮速信号,再现交通事故发生过程中汽车的实际运行轨迹以及驾驶员对车辆的操作情况,便于公安交通管理部门能准确判断事故的责任。 掌握ABS核心技术不但是非常必要的而且具有深远意义,可有力地推动我国汽车工业的现代化进程。 第二章 AB
17、S结构与工作原理 制动防抱死系统的主要作用是把滑移率控制到10%到20%之间,此时轮胎与路面间具有较高的纵向与侧向的附着系数,是汽车较高的制动效果且保持汽车的控制能力。汽车只动过程中,车速和轮速之间存在着速的差,也就是车轮与地面之间有滑移现象,滑移的程度用滑移率表示S=(Vv-Vw)/Vv*100% 式中:S-滑移率;Vv-车速;Vw-轮速。 2.1 ABS的控制方式 汽车电子防抱死制动系统(ABS)实在常规制动系统上新安装的一种主动安全装置。起作用是在汽车制动时,防止车轮抱死在路面上滑行,以提高制动过程中的方向稳定性,转向控制能力和缩短制动距离,是汽车制动更安全有效。2.1.1附着系数与车轮
18、滑移率 在传统的制动系统制动时,使车轮抱死与地面拖滑,从而达到制动停车的效果,经过多次试验证实,车轮在不抱死状态下,制动距离是最短的。接下来让我们做一个附着系数与车轮滑移率的关系。如下图: (1) 车轮滑移率滑移率是在车轮运动中滑动成分所占的比例,用表示。 =(vwr)/v100% 式中 v车子在地面上行驶的速度(m/s) r车轮滚动半径(m) w车轮角速度(rad/s) 。 也可表示为: (V t -V a )/V t 100 式中:-滑移率; V t- 汽车的理论速度; V a -汽车的实际速度。 据试验证实,当车轮滑移率 15 一 20 时附着系数达到最大值,因此,为了取得最佳的制动效果
19、,一定要控制其滑移率在 15 一 20 范围内。(2) 附着系数与车轮滑移率的关系汽车向前运动的直接因素数与地面的摩擦有关,当摩擦力太小而驱动力很大时汽车会打滑。他们之间有一个比例关系就是这个附着系数。道路的附着系数受车轮结构,材料,道路表面形状,材料有关,不同性质道路其附着系数变化甚大.一般干燥洁净的平整水泥,沥青路面(称为良好道路)纵向峰值附着系数高达0.80.9,而冰雪路面的纵向峰值附着系数低至0.10.2。附着系数的最大值就是峰值附着系数,而汽车抱死滑动时的附着系数称为滑动附着系数。通常滑动附着系数比峰值附着系数少15%20%.侧向附着系数基本随滑移率(滑移率是在车轮运动中滑动成分所占
20、的比例,为了取得最佳的制动效果,一定要控制其滑移率在 15 一 20 范围内)增加而单调下降,当滑移率为100%即车轮完全抱死拖滑时,侧向滑移系数为零.表示此时车轮完全失去抵抗侧向力的能力.若有侧向力作用于车轮上,只能造成侧滑,无法转向,此时汽车失去转向操纵能力,这是很危险的。 2.1.2 ABS系统的优点和种类 ABS系统的原理是充分利用轮胎和地面的附着系数,提高汽车制动能力。它主要采用控制制动液压压力的方法,结合车轮施加最合适的制动力以实现这一目的。该系统具有以下优点: ABS系统的第个优点是能缩短制动距离。这是因为在同样的紧急制动情况下,ABS系统可以将滑移率控制在20左右,即可获得最大
21、的纵向制动力,缩短制动距离。 ABS系统的第二个优点是增加了汽车制动时的稳定性。汽车在制动时,四个轮子上的制动力是不一样的,如果汽车的前轮抱死,驾驶员就无法控制汽车的行驶方向,这是非常危险的;倘若汽车的后轮先抱死,则会出现侧滑、甩尾签至使汽车整个调头等严重事故。 ABS系统可以防止四个轮子制动时被完全抱死提高了汽车行驶的稳定性。资料表明装ABS系统的车辆,可使因车轮侧滑引起的事故比例下降8左右。 ABS系统的第三个优点是改善了轮胎的磨损状况。车轮抱死会造成轮胎杯形磨损,轮胎面磨耗也会不均匀使轮胎磨损消耗费增加。经测定汽车在紧急制动时,车轮抱死所造成的轮胎累加磨损费,已超过一套ABS系统的造价。
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