ABS故障灯常亮的故障诊断与排除.docx

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ABS故障灯常亮的故障诊断与排除

毕业论文

题目:

ABS故障灯常亮的故障诊断与排除

专业：

汽车检测与维修

姓名：

摘要

本文主要介绍汽车防抱死制动系统的定义、结构组成及工作原理分析，同时还介绍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；并能进行控制电路的分析。

Inthispaper,automobileanti-lockbrakingsystemdefinition,structure,compositionandworkingprincipleofanalysis,butalsointroducedtheABSelectroniccontrolsystempartofthecompositionandtheory,wheelspeedsensor,hydrauliccontroldeviceofthecompositionandtheory;andanalysisofcontrolcircuits.Explained.

关键词：

ABS系统、组成、原理、控制电路

Keywords:

ABSsystem,composition,theory,controlcircuit

一、概述

1906年ABS首次被授予专利，1936年博世注册了一项防止机动车辆车轮抱死的“机械”专利。

所有的早期设计都有着同样的问题：

因过于复杂而容易导致失败，并且它们运作太慢。

1947年世界上第一套ABS系统首次应用于B-47轰炸机上。

Teldix公司在1964年开始研究这个项目，其ABS研究很快被博世全部接管。

两年内，首批ABS测试车辆已具有缩短制动距离的功能。

转弯时车辆转向性和稳定性也被保证，但当时应用的大约1000个模拟部件和安全开关，这意味着被称为ABS1系统的电子控制单元的可靠性和耐久性还不能够满足大规模生产的要求，需要改进。

博世在电子发动机管理的发展过程中获得的技术，数字技术和集成电路（ICs）的到来使电子部件的数量降低到140个。

1968年ABS开始研究应用于汽车上。

1975年由于美国联邦机动车安全标准121款的通过，许多重型卡车和公共汽车装备了ABS，但由于制动系统的许多技术问题和卡车行业的反对，在1978年撤消了这一标准。

同年博世作为世界上首家推出电子控制功能的ABS系统的公司，将这套ABS2的系统开始安装作为选配配置，并装配在梅赛德斯-奔驰S级车上，然后很快又配备在了宝马7系列豪华轿车上。

在这一时期之后美国对ABS的进一步研究和设计工作减少了，可是欧洲和日本的制造厂家继续精心研制ABS。

进入20世纪80年代以后，由于进口美国的汽车装备有ABS，美国汽车制造厂对美国汽车市场上的ABS显示出新的兴趣。

随着微电子技术的飞速发展和人们对汽车行车安全的强烈要求，ABS装置在世界汽车行业进一步得到广泛应用。

1987年美国大约3%的汽车装备有非常可靠的ABS。

在随后的时间里，研发者集中于简化系统。

在1989年，博世的工程师成功地将一个混合的控制单元直接附在了液压模块上。

这样他们就无需连接控制单元和液压模块的线束，也无需接插件，所以显著地减轻了ABS2E的整体重量。

博世的工程师在1993年，使用新的电磁阀创造了ABS5.0，并且在后来的几年研发了5.3和5.7版。

新一代的ABS8的主要特性是再次极大地减轻了重量、减少了体积、增大了内存，同时增加了更多功能，如电子分配制动压力，从而取代了减轻后轴制动压力的机械机构。

当年有些汽车工业分析专家预言得到了证实：

到20世纪90年代中期以后，世界市场上的大多数汽车和卡车将装备ABS。

ASR和ABS的工作原理方面有许多共同之处，两者合并使用可形成更佳效果，构成具有防车轮抱死和驱动轮防打滑控制（ABS/ASR）系统。

这套系统主要由轮速传感器、ABS/ASRECU控制器、ABS驱动器、ASR驱动器、副节气门控制器和主、副节气门位置传感器等组成。

在汽车起步、加速及行进过程中，引擎ECU根据轮速传感器输入的信号，当判定驱动轮的打滑现象超过上限值时，就进入防空转程序。

首先由引擎ECU降低副节气门以减少进油量，使引擎动力输出扭矩减小。

当ECU判定需要对驱动轮进行介入时，会将信号传送到ASR驱动器对驱动轮（一般是前轮）进行控制，以防止驱动轮打滑或使驱动轮的打滑保持在安全范围内。

第一款搭载ASR系统的新车型在1987年出现，奔驰S级再度成为历史的创造者

第一章、ABS组成及工作原理

一、ABS组成及工作原理

（一）ABS的组成

ABS系统的基本组成如图

（1）所示，主要由传感器、电子控制装置和执行器三个部分组成。

图

（1）

1.前轮车速传感器2.制动压力调节装置3.ABS电控单元4.ABS警告灯5.后轮速度传感器6.停车灯开关7.制动主缸8.比例分配阀9.制动轮缸10.蓄电池11.点火开关

ABS系统能够防止车轮抱死，具有制动时方向稳定性好、制动时仍有转向能力、缩短制动距离等优点。

桑塔纳2000Gsi型和捷达系列轿车采用的是美国ITT公司MK20-Ⅰ型ABS系统，是三通道的ABS调节回路，前轮单独调节，后轮则以两轮中地面附着系数低的一侧为依据统一调节。

ABS系统主要由ABS控制器（包括电子控制单元、液压单元、液压泵等）、四个车轮转速传感器、ABS故障警告灯、制动警告灯等组成，如图

（2）所示。

图

（2）ABS系统组件在车上的安装位置

1-ABS控制器2-制动主缸和真空助力器3-自诊断插□4-ABS警告灯（K47）5-制动警告灯（K118）6-后轮转速传感器（G44/G46）7-制动灯开关（F））8-前轮转速传感器（G45/G47）

ABS系统的基本工作原理是:

汽车在制动过程中，车轮转速传感器不断把各个车轮的转速信号及时输送给ABS电子控制单元（ECU）,ABSECU根据设定的控制逻辑对4个转速传感器输入的信号进行处理，计算汽车的参考车速、各车轮速度和减速度，确定各车轮的滑移率。

如果某个车轮的滑移率超过设定值，ABSECU就发出指令控制液压控制单元，使该车轮制动轮缸中的制动压力减小;如果某个车轮的滑移率还没达到设定值，ABSECU就控制液压单元，使该车轮的制动压力增大;如果某个车轮的滑移率接近于设定值时，ABSECU就控制液压控制单元，使该车轮制动压力保持一定。

从而使各个车轮的滑移率保持在理想的范围之内，防止4个车轮完全抱死。

在制动过程中，如果车轮没有抱死趋势，ABS系统将不参与制动压力控制，此时制动过程与常规制动系统相同。

如果ABS出现故障，电子控制单元将不再对液压单元进行控制，并将仪表板上的ABS故障警告灯点亮，向驾驶员发出警告信号，此时ABS不起作用，制动过程将与没有ABS的常规制动系统的工作相同

（二）ABS的主要部件结构工作原理

1、车轮转速传感器

车轮转速传感器的作用是将车轮的转速信号传给ABS电子控制单元。

MK20-Ⅰ型ABS系统共有4个车轮转速传感器，前轮的齿圈（43齿）安装在传动轴上，转速传感器安装在转向节上，如图（3）所示。

后轮的齿圈（43齿）安装在后轮毂上，转速传感器则安装在固定支架上，如图（4）所示。

图（3）前车轮转速传感器（G45/G47）安装位置

1-齿圈2-前轮转速传感器

传感器由电磁感应式传感头和磁性齿圈组成。

传感头由永久磁芯和感应线圈组成，齿圈由铁磁性材料制成。

当齿圈旋转时，齿顶与齿隙轮流交替对向磁芯，当齿圈转到齿顶与传感头磁芯相对时，传感头磁芯与齿圈之间的间隙最小，由永久磁芯产生的磁力线就容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场就强，如图（5）（a）所示;而当齿圈转动到齿隙与传感磁芯相对时，传感头磁芯与齿圈之间的间隙最大，由永久磁芯产生的磁力线就不容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场就弱，如图（5）（b）所示。

此时，磁通迅速交替变化，在感应线圈中就会产生交变电压，交变电压的频率将随车轮转速成正比例变化。

电子控制单元可以通过转速传感器输入的电压脉冲频率进行处理来确定车轮的转速、汽车的参考速度等。

图（4）后车轮转速传感器（G44/G46）安装位置

1-齿圈2-后轮转速传感器

图（5）车轮转速传感器工作原理

（a）齿圈齿顶与传感器磁芯相对时（b）齿圈齿隙与传感器磁芯相对时

1-齿圈2-磁芯端部齿3-感应线圈端子4-感应线圈5-磁芯套6-磁力线7-磁场8-磁芯9-齿顶

2、执行器

制动压力调节器:

接受ECU的指令，通过电磁阀的动作实现制动系统压力的增加、保持和降低

液压泵:

受ECU控制，在可变容积式制动压力调节器的控制油路中建立控制油压；在循环式制动压力调节器调节压力降低的过程中，将由轮缸流出的制动液经蓄能器泵回主缸，以防止ABS工作时制动踏板行程发生变化。

ABS警告灯:

ABS出现故障时，由EUC控制将其点亮，向驾驶员发出报警，并由ECU控制闪烁显示故障代码

ABS系统在仪表板及仪表板附加部件上装有两个故障警告灯，一个是ABS警告灯（K47），另一个是制动装置警告灯（K118）。

两个故障警告灯正常点亮的情况是:

当点火开关打开起动至自检结束（大约2s）;在拉紧驻车制动装置时警告灯（K118）点亮。

如果上述情况灯不亮，说明故障警告灯本身或线路有故障。

如果ABS故障灯常亮，说明ABS系统出现故障;如果制动装置警告灯常亮，说明制动液缺乏

MK20-Ⅰ型ABS系统的电路图，如图（6）所示

图（6） MK20-Ⅰ型ABS系统电路图

A-蓄电池 B-在仪表内+15 F-制动灯开关 F9-驻车制动指示灯开关 F34-制动液位报警信号开关 G44-右后轮速度传感器 G45-右前轮速度传感器 G46-左后轮速度传感器 G47-左前轮速度传感器 J104-ABS及EBV的电子控制单元 K47-ABS警告灯 K118-驻车制动、制动液位警告灯 M9-左制动灯 M10-右制动灯 N55-ABS及EBV的液压单元 N99-ABS右前进油阀 N100-ABS右前出油阀 N101-ABS左前进油阀 N102-ABS左前出油阀 N133-ABS右后进油阀 N134-ABS右后出油阀 N135-ABS左后进油阀 N136-ABS左后出油阀 S2-保险丝（10A） S12-保险丝（15A） S18-保险丝（10A） S123-液压泵保险丝（30A） S124-电磁阀保险丝（30A） TV14-诊断插口 V64-ABS液压泵

3、ABS控制器

ABS控制器由ABS电子控制单元（J104）、液压控制单元（N55）、液压泵（V64）等组成。

（1）电子控制单元

电子控制单元是ABS系统的控制中心，它实际上是一个微型计算机，所以又常称为ABS（ECU）电脑。

ABSECU由输入电路、数字控制器、输出电路和警告电路组成。

主要任务是连续监测接受4个车轮转速传感器送来的脉冲信号，并进行测量比较、分析放大和判别处理，计算出车轮转速、车轮减速度以及制动滑移率，再进行逻辑比较分析4个车轮的制动情况，一旦判断出车轮将要抱死，它立刻进入防抱死控制状态，通过电子控制单元向液压单元发出指令，以控制制动轮缸油路上电磁阀的通断和液压泵的工作来调节制动压力，防止车轮抱死。

ABSECU还不断地对自身工作进行监控。

由于ABSECU中有两个完全相同的微处理器，它们按照同样的程序对输入信号进行处理，并将其产生的中间结果与最终结果进行比较，一且发现结果不一致，即判定自身存在故障，它会自动关闭ABS系统。

此外ABSECU还不断监视ABS系统中其他部件的工作情况，一旦ABS系统出现故障，如车轮速度信号消失，液压压力降低等，ABSECU会发出指令而关闭ABS系统，并使常规制动系统工作，同时将故障信息存储记忆，并将仪表板上的ABS故障灯点亮，向驾驶员发出警示信号，此时应及时检查修理。

当点火开关接通时，ABSECU就开始进行自检程序，对系统进行自检，此时ABS故障灯点亮。

如果自检以后发现ABS系统存在影响其正常工作的故障，它将关闭ABS系统，恢复常规制动系统，仪表板上ABS故障灯一直点亮，警告驾驶员ABS系统存在故障。

自检结束后，ABS故障灯就熄灭，表明系统工作正常。

由于自检过程大约需要2s，因此在正常情况下，当点火开关接通时，ABS故障灯点亮2s，然后再自动熄灭，是正常的。

反之如果点火开关接通时，ABS故障灯不亮，说明ABS故障灯或其线路存在故障，应对其进行检修。

（2）电子控制模块（电脑）的结构与工作原理

ABS系统电子控制部分可分为电子控制器（ECU）、ABS控制模块、ABS计算机等，以下简称ECU。

ECU:

接受车速、轮速、减速等传感器的信号，计算出车速、轮速、滑移率和车轮的减速度、加速度，并将这些信号加以分析、判别、放大，由输出级输出控制指令，控制各种执行器工作。

（三）ECU的基本结构

1、ECU由以下几个基本电路组成：

（1）轮速传感器的输入放大电路。

安装在各车轮上的轮速传感器根据轮速输出交流信号，输入放大电路将交流信号放大成矩形波并整形后送往运算电路。

不同的ABS系统中轮速传感器的数量是不一样的。

每个车轮都装轮速传感器时，需要四个传感器，输入放大电路也就要求有四个。

当只在左右前轮和后轴差速器安装轮速传感器时，只需要三个传感器，输入放大电路也就成了三个。

但是，要把后轮的一个信号当作左、右后轮的两个信号送往运算电路。

（2）运算电路。

初始速度、滑移率及加减速度运算电路把瞬间轮速加以积分，计算出初始速度，再把初始速度和瞬时线速度进行比较运算，则得出滑移率及加减速度。

电磁阀开启控制运算电路根据滑移率和加减速度控制信号，对电磁阀控制电路输出减压、保压或增压的信号。

（3）电磁阀控制电路。

接受来自运算电路的减压、保压或增压信号，控制通往电磁阀的电流。

（4）稳压电源、电源监控电路、故障反馈电路和继电器驱动电路。

在蓄电池供给ECU内部所有5V稳压电压的同时，上述电路监控着12V和5V电压是否在规定范围内，并对轮速传感器输入放大器、运算电路和电磁阀控制电路的故障信号进行监视，控制着电磁阀电动机和电磁阀。

出现故障信号时，关闭电磁阀，停止ABS工作，返回常规制动状态，同时仪表板上的ABS警报灯点亮，让驾驶员知道有故障情况发生。

2、接通电源时的初始检查

接通点火开关、ECU电源接通时，将检查下列项目：

（1）微处理机功能检查

①使监视器产生错误信息，让微处理机识别。

②检查ROM区的数据，确认未发生变化。

③对RAM区进行数据输入和输出，判断工作是否正常。

④检查A/D转换的输入，判断是否正常。

⑤检查微处理机间的信号传递，判断是否正常。

（2）电磁阀动作检查

使电磁阀产生动作，判断是否正常工作。

（3）故障反馈电路功能检查

由微处理机来识别故障反馈电路工作是否正常。

3、汽车起步时的检查

汽车起步时对重要的外围电路进行检查，若检查结果正常，ABS开始工作。

（1）电磁阀功能检查

①让电磁阀工作，判断是否正常。

②比较各电磁阀的开、关电阻，判断电磁阀是否工作正常。

（2）电动机动作检查

使电动机运转，判断是否正常。

（3）轮速传感器及输入放大电路的信号确认。

确认所有的轮速传感器信号都能输入到微处理机。

4、行驶中的定时检查

（1）12V（载货车为24V）、5V电压监视

识别供给的12V电压和5V内部电压是否为规定电压值。

监视12V电压，并考虑ABS工作过程中电压瞬间下降和电动机起动时电压瞬间下降的情况，然后加以分析识别。

（2）电磁阀动作监视

ABS系统工作过程中，电磁阀必定动作，ECU随时监视电磁阀的工作情况。

（3）运算电路中运算结果的对比检查

ECU内部通常设有二套运算电路，同时进行运算和传输数据，利用各自的运算结果相互比较、互相监视，能够确保可靠性，及早发现异常情况。

另外，各种速度信号和输入、输出信号也在运算电路中相互比较，这些结果必须相同。

（4）微处理机失控检查

由监视电路判断微处理机工作是否正常。

（5）脉冲信号的监视

微处理机时钟信号的脉冲频率不能降低。

（6）ROM数字的确定

计算ROM数据之和，确认程序工作正常。

5、自行诊断显示

如果安全保护电路检查出有异常情况，则停止ABS系统的工作，返回原有的常规制动方式（不使用ABS），且ECU呈现故障状态。

这时ECU内的发光二极管、ABS警报灯或专用诊断装置发出故障信号，ECU根据这些信号显示出故障码。

汽车生产厂、汽车型号或ABS系统不同时，故障码也不一样。

（四）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他必要电路组成的、不可分解修理的整体单元，电脑的基本输入信号是四个轮速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。

（1）ECU的防抱死控制功能

电子控制模块（电脑）有连续监测四个轮速传感器速度信号的功能。

电脑连续地检测来自全部四个轮速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，从这些数值中电脑可区别哪个车轮速度快，哪个车轮速度慢。

电脑根据四个轮子的速度实施防抱死制动控制。

电脑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，以控制轮缸上油路的通、断。

轮缸上油压的变化就调节了车轮上的制动力，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）。

（2）ECU的故障保护控制功能

首先，电脑能对自身的工作进行监控。

由于电脑中有两个微处理器，它们同时接受、处理相同的输入信号，用与系统中相关的状态——电脑的内部信号和产生的外部信号进行比较，看它们是否相同，从而对电脑本身进行校准。

这种校准是连续的，如果不能同步，就说明电脑本身有问题，它会自动停止防抱死制动过程，而让普通制动系统照常工作。

此时，修理人员必须对ABS系统（包括电脑）进行检测，以及时找出故障原因。

ABS系统电脑不仅能监视自己内部的工作过程，而且还能监视ABS系统中其他部件的工作情况。

它可按程序向液压调节器的电路系统及电磁阀输送脉冲检查信号，在没有任何机械动作的情况下完成功能是否正常的检查。

在ABS系统工作的过程中，电脑还能监视、判断轮速传感器送来的轮速信号是否正常。

ABS系统出现故障，例如制动液损失、液压压力降低或车轮速度信号消失，电脑都会自动发出指令，让普通制动系统进入工作，而ABS系统停止工作。

对某个车轮速度传感器损坏产生的信号输出，只要它在可接受的极限范围内，或由于较强的无线电高频干扰而使传感器发出超出极限的信号，电脑根据情况可能停止ABS系统的工作或让ABS系统继续工作。

这里要强调的是，任何时候琥珀（黄）色ABS系统故障指示灯点亮不灭，就说明电脑已停止ABS系统的工作或检测到了系统的故障，驾驶员或用户一定要进行检修，如果处理不了，应及时送修理厂。

（3）ABS故障指示灯

当有下列的异常现象被发现时，ABS控制电脑会使ABS故障指示灯点亮：

①泵油电动机作用的时间超过一定的时间。

②车辆已经行走超过30S，而忘记放开驻车制动。

③未收到四轮中任何一轮的传感器信号。

④电磁阀作用超过一定的时间或是检测到电磁阀断路。

⑤发动机已经开始动作，或是车辆已经开动，未接收到电磁阀输出讯号。

⑥当点火开关打开在I段时，ABS故障指示灯会点亮，如果没有异常现象，发动机起动后ABS故障指示灯就会熄灭。

（4）ABS系统有两个故障指示灯，一个是红色制动故障指示灯，另一个是琥珀色或黄色ABS故障指示灯。

两个故障指示灯正常闪亮的情况为：

当点火开关接通时，红色指示灯与琥珀色指示灯几乎同时点亮，红色指示灯亮的时间较短，琥珀色指示灯亮的时间较长一些（约3S）；发动机起动后，储能器要建立系统压力，两灯会再次点亮，时间可达十几秒钟；驻车制动时，红色指示灯也应亮。

如果在上述情况下灯不亮，说明故障指示灯本身或线路有故障。

红色指示灯故障常亮，说明制动液不足或储能器中的压力不足（低于14MPa），此时普通制动系统和ABS系统均不能正常工作；琥珀色ABS故障指示灯常亮，说明电控单元发现ABS系统有故障。

（五）液压控制系统

液压控制单元装在制动主缸与制动轮缸之间，采用整体式结构（如图7所示）。

主要任务是转换执行ABSECU的指令，自动调节制动器中的液压压力。

图（7）液压控制单元结构

1-带低压储液罐的电动液压泵 2-液压单元

低压储液罐与电动液压泵合为一体装于液压控制单元上。

低压储油罐的作用是用于暂时存储从轮缸中流出的制动液，以缓和制动液从制动轮缸中流出时产生的脉动。

电动液压泵的作用是将在制动压力阶段流入低压储液罐中的制动液及时送至制动主缸，同时在施加压力阶段，从低压储液罐中吸取剩余制动力，泵入制动循环系统，给液压系统以压力支持,增加制动效能。

电动液压泵的运转是由电子控制单元控制的。

典型循环式制动压力调节器的工作原理

此种形式的制动压力调节器在制动主缸与轮缸之间串联一电磁阀，直接控制轮缸的制动压力。

这种压力调节系统的特点是制动压力油路和ABS控制压力油路相通，如图8所示。

图中的储能器的功能是在减压过程中将从轮缸流经电磁阀的制动液暂时储存起来。

回油液压泵也叫做再循环泵，其作用是将减压过程中从制动轮缸流进储能器的制动液泵回主缸。

该系统的工作原理详述如下。

（1）常规制动状态

在常规制动过程中，ABS系统不工作，电磁线圈中无电流通过，电磁阀处与“升压”位置。

此由制动主缸来的制动液直接进入轮缸，轮缸压力随主缸压力而增减。

此时回油液压泵也不工作。

如图（8）所示。

图（8）常规制动

（2）保压状态

当转速传感器发出抱死危险信号时，电控单元向电磁线圈输入一个较小的保持电流（约为最大工作电流的1/2），电磁阀处于“保持压力”位置，此时主缸、轮缸和回油孔相互隔离密封，轮缸中的制动压力保持一定。

如图（9）所示。

（3）减压状态

如果在电控单元“保持压力”命令发出后，车轮仍有抱死的倾向，电控单元即向电磁线圈输入一最大工作电流，使电磁阀处于“减压”位置，此时电磁阀将轮缸与回油通道或储液室接通，轮缸中制动液经电磁阀流入储液室，轮缸压力下降。

如图（10）所示。

图（10）减压状态

（4）增压状态

当压力下降后车轮转速太快时，电控单元便切断通往电磁阀的电流，主缸和轮缸再次相通，主缸中的高压制动液再次进入轮缸，使制动压力增加。

制动时，上述过程反复进行，直到解除制动为止。

如图（11）所示。

图（11）增压状态

第二章、常见故障诊断分析与排除

（一）ABS指示灯状态正常，常规制动正常，ABS也能工作，只是有异响声。

故障现象：

中华尊驰轿车ABS指示灯状态正常，常规制动正常，ABS也能工作，只是有异响声。

  故障分析：

用诊断仪检测无故障码。

车速高于20km/h，轻点制动踏板，ABS即开始工作，制动踏板有回弹感觉，同时发动机舱右侧出现刺耳的异响，松开制动踏板后此种异响仍持续存在，在车速改变情况下，异响停止。

有时车辆在低速情况下（20～30km/h），不踩制动踏板，也会出现此种异响，但没有制动作用。

 拔下ABS控制单元插头，故障就不会存在。

于是将4个车轮的传感器插头逐个拔掉，当拔到右前轮ABS传感器后故障现象消失了。

说明右前