電控發(fā)動機中汽車防抱死制動系統(tǒng)故障原因分析

鐘權(quán)　岑文劍　趙天德

摘 要：本文通過分析電控發(fā)動機中汽車防抱死制動系統(tǒng)的工作原理、組成部分和功能，剖析了常見的硬件故障類型，包括電機故障、電路故障、執(zhí)行機構(gòu)故障等，并詳細(xì)探討了泵模塊、排氣閥、制動管路故障的成因及檢修步驟。分析了ABS控制模塊故障、ABS傳感器故障以及ABS系統(tǒng)線路故障等方面的根源原因，闡述了各類故障對ABS系統(tǒng)性能的影響，以及相應(yīng)的檢測和修理方法。通過對防抱死制動系統(tǒng)故障成因的全面剖析，強調(diào)了深入研究系統(tǒng)故障原因的重要性。

關(guān)鍵詞：電控發(fā)動機 汽車防抱死制動系統(tǒng) 故障原因 傳感器故障

1 引言

汽車防抱死制動系統(tǒng)是現(xiàn)代汽車安全裝置中的重要組成部分，提高制動效果和車輛的穩(wěn)定性。然而，這一系統(tǒng)有時會遭遇故障，導(dǎo)致制動性能下降，危及行車安全。本文旨在對電控發(fā)動機中汽車防抱死制動系統(tǒng)故障原因進行詳細(xì)分析，以幫助汽車制造商、技術(shù)專家和維修人員更好地了解系統(tǒng)故障的根源，從而提供有效的解決方案和預(yù)防措施。通過對系統(tǒng)故障原因的深入研究，可以提高防抱死制動系統(tǒng)的可靠性和性能，進一步提升汽車行駛安全性。

2 電控發(fā)動機中汽車防抱死制動系統(tǒng)概述

2.1 系統(tǒng)工作原理

汽車防抱死制動系統(tǒng)的工作原理基于車輪抱死現(xiàn)象。在緊急制動時，車輪因為過高的制動力而失去與路面的附著力，造成車輪的抱死現(xiàn)象，導(dǎo)致車輛失去穩(wěn)定性。為了避免這種情況，ABS系統(tǒng)通過傳感器感知車輪轉(zhuǎn)速，實時監(jiān)測車輪是否即將抱死。一旦監(jiān)測到車輪即將抱死，系統(tǒng)會迅速調(diào)節(jié)制動力度，讓車輪重新恢復(fù)附著力，保持制動效果和車輛的穩(wěn)定性。

2.2 系統(tǒng)組成部分

傳感器：防抱死制動系統(tǒng)依賴于車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動壓力傳感器等多個傳感器來獲取實時的車輪轉(zhuǎn)速和制動壓力數(shù)據(jù)。

控制單元：控制單元是防抱死制動系統(tǒng)的核心部件，它負(fù)責(zé)監(jiān)測傳感器信號，并根據(jù)實時數(shù)據(jù)做出調(diào)節(jié)制動力度的決策。

液壓單元：液壓單元包括制動液泵、電磁閥等組件，負(fù)責(zé)根據(jù)控制單元的指令來調(diào)節(jié)制動壓力，確保制動系統(tǒng)的正常工作。

制動執(zhí)行器：制動執(zhí)行器是將液壓力轉(zhuǎn)化為機械制動力的裝置，它通過壓力傳導(dǎo)系統(tǒng)傳遞制動力到車輪，實現(xiàn)制動操作。

2.3 主要功能

抱死控制：防抱死制動系統(tǒng)的主要功能是在制動時防止車輪抱死現(xiàn)象的發(fā)生。系統(tǒng)通過實時監(jiān)測車輪轉(zhuǎn)速，根據(jù)車輪抱死的趨勢調(diào)節(jié)制動力度，確保車輪保持足夠的附著力。

剎車距離縮短：由于系統(tǒng)能夠避免車輪抱死，使制動效果更加穩(wěn)定，車輛制動距離可以縮短，提高制動效率和安全性。

方向穩(wěn)定性控制：防抱死制動系統(tǒng)還可以通過調(diào)節(jié)車輪的制動力度來改善車輛的方向穩(wěn)定性，防止制動時出現(xiàn)車輛打滑或失控的情況。

非線性制動調(diào)節(jié)：系統(tǒng)可以根據(jù)車速、道路狀態(tài)等因素調(diào)整制動力度，使制動力與車輛當(dāng)前行駛狀態(tài)相匹配，提供更加平穩(wěn)的制動感覺。

3 硬件方面故障分析詳細(xì)內(nèi)容可包括

3.1 電機故障分析

（1）電機在防抱死制動系統(tǒng)中的主要作用有：

提供制動力：電機通過轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生制動力，實現(xiàn)車輛的減速和停車。

精確控制制動力：根據(jù)控制器的指令，電機可以實時調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩大小，實現(xiàn)精確的制動力控制。

快速響應(yīng)：電機的響應(yīng)速度遠(yuǎn)快于液壓式制動系統(tǒng)，可以更快地提供所需的制動力。

可復(fù)用：當(dāng)非制動時，電機也可以用來驅(qū)動其他系統(tǒng)組件。

可靠：當(dāng)采用高質(zhì)量電機及軸承時，工作壽命長，可靠性高。

總的來說，電機在防抱死制動系統(tǒng)中主要提供快速、精確和可靠的制動力，實現(xiàn)車輛安全停車。

電機可以根據(jù)對應(yīng)的控制算法和力矩信號，實時控制轉(zhuǎn)矩大小，實現(xiàn)介于無制動到最大制動力之間的任意制動力度。

3.2 剖析常見電機故障類型

常見電機故障類型主要有：

線圈絕緣破損：線圈短路：線圈絕緣破損導(dǎo)致線圈間短路，電機無法產(chǎn)生正常的轉(zhuǎn)矩。線圈開路：線圈絕緣服務(wù)器，電流無法通過線圈，電機失效。

軸承磨損故障：軸承摩擦增大：軸承磨損導(dǎo)致摩擦系數(shù)升高，增加電機阻尼，影響轉(zhuǎn)速響應(yīng)。噪音增大：磨損的軸承會產(chǎn)生更多噪音。

環(huán)形齒輪松脫：電機轉(zhuǎn)矩?zé)o法傳遞：環(huán)形齒輪齒間隙過大或松脫，電機轉(zhuǎn)矩?zé)o法有效傳遞給制動器。

磁力損失：轉(zhuǎn)矩下降：磁鐵老化或變形導(dǎo)致磁場衰減，電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩下降。

溫度過高：絕緣損壞：線圈溫度上升超過負(fù)載容許范圍，導(dǎo)致絕緣損壞。功率損失：高溫會降低電機效率。

電機線圈故障和軸承磨損故障較為常見，兩者都會直接影響電機的性能和使用壽命。

3.3 電路故障分析

防抱死制動系統(tǒng)的電路主要包含兩個部分：感應(yīng)裝置和制動器。

感應(yīng)裝置主要由電感線圈和電磁開關(guān)組成。電感線圈一般安裝在后輪外側(cè)，當(dāng)車輛后輪向內(nèi)側(cè)側(cè)滑時，線圈也隨之偏轉(zhuǎn)，發(fā)生電感作用。電感作用產(chǎn)生的感應(yīng)電流進而激活控制著電磁開關(guān)。

對ABS系統(tǒng)進行全面檢查，測量ABS控制單元的電源電壓是否正常，確認(rèn)各傳感器信號是否準(zhǔn)確可靠輸入到控制單元，并檢查從控制單元輸出至泵模塊、閥模塊的控制線路是否工作正常。然后，通過專用掃描工具讀取ABS故障碼，初步判斷故障原因。檢查繼電器、保險絲、控制單元內(nèi)部電路元件是否存在故障。根據(jù)電路原理圖，對比正常工作電壓信號，通過逐步替換排除法找出故障點。更換故障元件，進行ABS系統(tǒng)自檢與路測，確認(rèn)故障獲得徹底排除。通過這一系列電路檢查、故障診斷和針對性的電路板修復(fù)，可實現(xiàn)ABS防抱死制動系統(tǒng)故障的快速定位與維修，保證汽車的制動安全性。

3.4 泵、閥、管路執(zhí)行機構(gòu)故障

汽車ABS系統(tǒng)中的泵模塊、排氣閥和制動管路作為執(zhí)行機構(gòu)，其故障會直接影響ABS的控制性能。這類執(zhí)行機構(gòu)故障的原因分析和檢修步驟詳述如下：

3.4.1 泵模塊故障

ABS泵模塊由電機、齒輪傳動、活塞泵組成。其故障原因主要有：

（1）電機繞組開路或短路：由于電機使用環(huán)境惡劣，長期工作使繞組線圈老化斷線或繞組間產(chǎn)生接觸短路。

（2）轉(zhuǎn)子卡阻：長期使用產(chǎn)生軸承磨損，使轉(zhuǎn)子偏心摩擦卡阻。或者碎屑物堵入轉(zhuǎn)子間隙內(nèi)使轉(zhuǎn)子楔卡。

（3）齒輪傳動系統(tǒng)損壞：齒輪由于長期負(fù)荷工作疲勞斷裂;或潤滑不良產(chǎn)生間隙，導(dǎo)致嚙合力不均勻。

（4）活塞泵堵塞：制動液長期沉積造成活塞環(huán)卡阻或堵塞。污染微粒落入泵腔內(nèi)也會導(dǎo)致堵塞。

檢修時首先檢查電機繞組電壓、電阻，判斷繞組是否短路。拆解檢視轉(zhuǎn)子、齒輪傳動情況。測試電機工作電流波形，判斷異常。對活塞泵進行通氣檢查，排除堵塞。如經(jīng)檢修后故障仍無法排除，則需要更換新的泵模塊。

3.4.2 排氣閥故障

ABS排氣閥故障主要有以下原因：

（1）線圈短路燒壞：長期通電造成線圈絕緣老化，發(fā)生相鄰繞組間短路。

（2）閥芯卡阻：閥芯長期運動，導(dǎo)致表面粘連造成卡塞;或外部污染物進入閥體內(nèi)淤積阻塞。

（3）關(guān)閉不嚴(yán)：彈簧疲勞造成回推力下降;閥座受腐蝕導(dǎo)致密封性變差。

檢修時檢查線圈電阻，拆解檢查閥芯活動情況。檢測閥門動作時間及流量變化，判斷故障。如無法排除則需更換。

3.4.3 制動管路故障

制動管路泄漏、卡阻、腐蝕會導(dǎo)致液壓力損失。檢修需進行壓力測試，氣密處理接頭。內(nèi)窺鏡檢查管內(nèi)異物。外觀檢查破損情況，判斷是否需整體更換。

通過對根源原因的透徹分析，有助于找出ABS執(zhí)行機構(gòu)故障的本質(zhì)，從而針對性地進行檢測和維修，快速恢復(fù)ABS的正常工作性能。

4 ABS控制模塊故障

控制模塊內(nèi)部電子元件損壞：ABS控制模塊內(nèi)部包含大量的電子元件如運算放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機等。如果這些元件由于過熱、老化等原因發(fā)生損壞，將會影響控制模塊的正常工作，ABS將部分或完全失效。這種情況下需要更換ABS控制模塊。

控制模塊軟件故障：ABS控制模塊內(nèi)運行有ABS控制專用軟件，它根據(jù)傳感器信號計算出控制算法并發(fā)出控制指令。如果軟件由于電磁干擾或兼容性問題出現(xiàn)故障，將會導(dǎo)致ABS系統(tǒng)失效或工作不正常。這種情況通常需要通過診斷儀更新ABS軟件或進行軟件重置來解決。

5 ABS傳感器故障

ABS系統(tǒng)需要各種傳感器來監(jiān)測車輛運動狀態(tài)和車輪轉(zhuǎn)速，以提供控制模塊計算防抱死控制算法所需的各項參數(shù)。如果這些傳感器出現(xiàn)故障，將使ABS系統(tǒng)無法準(zhǔn)確監(jiān)測車輛狀態(tài)，難以發(fā)揮防抱死作用。

車速傳感器故障：車速傳感器用于監(jiān)測車輛行駛速度，并將速度信號發(fā)送給ABS控制模塊。如果車速傳感器發(fā)生故障，ABS將無法準(zhǔn)確判斷車輛速度而導(dǎo)致控制失效或出現(xiàn)異常。這種情況下，ABS指示燈可能會亮起，車輛制動時可能會產(chǎn)生“咯咯”噪聲或振動。需要更換故障車速傳感器。

輪速傳感器故障：輪速傳感器用于監(jiān)測車輪轉(zhuǎn)動速度，并將車輪速度信號反饋給ABS控制模塊。如果輪速傳感器發(fā)生故障，ABS將無法準(zhǔn)確判斷某個車輪的轉(zhuǎn)速，很可能將誤認(rèn)為該車輪抱死并發(fā)出錯誤控制指令。這會導(dǎo)致車輛制動時出現(xiàn)單側(cè)車輪抱死或車體猛烈搖晃等情況。需要更換故障軸速傳感器。

傳感器連接線路故障：ABS傳感器通過連接線路將檢測信號發(fā)送給ABS控制模塊，如果連接線路存在短路、斷路、生銹等問題，將導(dǎo)致傳感器無法將信號準(zhǔn)確傳輸，ABS系統(tǒng)將工作異常。這種情況下，除出現(xiàn)與傳感器故障類似的癥狀外，還可能通過診斷檢測出線路故障故障碼。

6 ABS執(zhí)行機構(gòu)故障

ABS執(zhí)行機構(gòu)主要包括液壓閥門、液壓泵以及它們的連接線路。這些機構(gòu)負(fù)責(zé)根據(jù)ABS控制模塊的控制信號對制動液壓進行調(diào)節(jié)，對各車輪的制動力進行控制以達(dá)到防抱死目的。如果執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生故障，將導(dǎo)致ABS系統(tǒng)喪失控制能力，車輛發(fā)生制動失效事故。

液壓閥門故障：ABS液壓閥門可以改變制動液在閥門兩端的壓力，從而控制制動壓力。如果液壓閥門出現(xiàn)強度不足、漏液或卡阻等故障，將導(dǎo)致ABS無法準(zhǔn)確控制制動壓力，出現(xiàn)制動失靈或抱死等情況。

液壓泵故障：ABS液壓泵可以提供不同壓力的制動液以滿足ABS液壓閥門的需要。如果液壓泵出現(xiàn)無輸出、輸出壓力過高/過低或噪音過大等故障，將同樣導(dǎo)致ABS控制失效。

執(zhí)行機構(gòu)連接線路故障：ABS執(zhí)行機構(gòu)通過高壓軟管與硬管相連，并通過電連接線與ABS控制模塊連接。如果出現(xiàn)管路破裂、軟管老化、電線斷裂等情況，將導(dǎo)致液壓閥門或液壓泵與控制模塊失去連接，ABS系統(tǒng)工作異常。

7 ABS系統(tǒng)線路故障

ABS系統(tǒng)中各功能部件需要通過控制線路和高壓液壓管路相互連接，以傳輸控制信號和制動液壓。如果這些連接線路出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致ABS系統(tǒng)無法正常工作。

控制模塊與傳感器連接線路故障：ABS控制模塊需要通過電連接線與各傳感器連接，接收來自傳感器的信號以判斷車輛運動狀態(tài)。如果電線出現(xiàn)斷裂、短路或接頭松動等問題，將導(dǎo)致控制模塊無法正確接收傳感器信號，ABS系統(tǒng)工作異常。這種情況通常會導(dǎo)致ABS指示燈亮起，并可能通過診斷讀取到線路故障碼。

控制模塊與執(zhí)行機構(gòu)連接線路故障：ABS控制模塊需要通過高壓軟管、硬管和電線與液壓閥門及液壓泵相連，以輸出控制壓力和電控信號。如果軟硬管路或電線出現(xiàn)破裂、斷裂、老化或漏液等問題，將導(dǎo)致控制模塊無法正常輸出控制信號和制動壓力，ABS系統(tǒng)工作異常或失效。這同樣會導(dǎo)致ABS指示燈亮起和診斷故障碼出現(xiàn)。

傳感器與執(zhí)行機構(gòu)連接線路故障：在某些ABS系統(tǒng)中，車輪速傳感器也需要通過高壓軟管與軸速傳感器或制動鉗相連。如果管路出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致車輪速傳感器無法正確監(jiān)測車輪轉(zhuǎn)速，ABS系統(tǒng)工作異常。這種故障同樣會導(dǎo)致ABS指示燈亮起和相應(yīng)故障碼出現(xiàn)。

ABS系統(tǒng)線路故障是導(dǎo)致ABS工作異常的常見原因之一。正確排查線路故障需要對線路進行全面檢測，通過操作和測試各連接件、管路與接頭，查找破損、老化、松動或漏液等問題，進行修復(fù)或更換。在修理過程中要確保管路系統(tǒng)的密封性與各功能部件的正常連接，制動液無外泄。只有在排除線路故障后，ABS才能恢復(fù)正常工作，確保車輛的行駛安全。

8 結(jié)語

在現(xiàn)代汽車中，制動系統(tǒng)的重要性不言而喻。作為保證行車安全的關(guān)鍵組成部分，汽車制動系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要。然而，由于多種因素的影響，制動系統(tǒng)可能會出現(xiàn)故障。綜上所述，本文對電控發(fā)動機中汽車防抱死制動系統(tǒng)故障的成因進行了詳細(xì)分析與總結(jié)。通過研究發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)故障的根源涉及軟硬件故障、外部環(huán)境影響以及電源供應(yīng)等多個方面，其中系統(tǒng)部件故障和線路連接故障是導(dǎo)致ABS工作異常的主要因素。防抱死制動系統(tǒng)作為確保車輛行駛安全的關(guān)鍵裝置，其運行穩(wěn)定性對人們生命財產(chǎn)安全至關(guān)重要。因此，深入理解系統(tǒng)故障成因，對潛在問題加強監(jiān)測與預(yù)防，提高系統(tǒng)可靠性與性能，是汽車制造企業(yè)和相關(guān)技術(shù)人員需要高度重視的內(nèi)容。通過開展對防抱死制動系統(tǒng)故障原因的持續(xù)研究，不僅有利于相關(guān)技術(shù)的進一步發(fā)展，也可以為系統(tǒng)可靠性與安全性的提高提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐。同時，也有助于汽車電子技術(shù)人員更加全面和深入地理解防抱死制動系統(tǒng)，為系統(tǒng)優(yōu)化與故障排除提供參考依據(jù)。總的來說，防抱死制動系統(tǒng)故障成因的深入探究對駕駛?cè)藛T生命安全至關(guān)重要。只有在理解系統(tǒng)工作原理與潛在故障根源的基礎(chǔ)上，才能對系統(tǒng)故障加強監(jiān)測，采取有效的預(yù)防措施，確保其高效與穩(wěn)定運行，不斷提高汽車安全性與可靠性，更好地保護人民生命財產(chǎn)安全。

基金項目：2023年度廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項目 課題名稱：電控發(fā)動機中汽車制動防抱死系統(tǒng)故障原因分析 課題編號：2023KY1540。

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