電控發動機中汽車防抱死制動系統故障原因分析

鐘權　岑文劍　趙天德

摘 要：本文通過分析電控發動機中汽車防抱死制動系統的工作原理、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、執行機構故障等，并詳細探討了泵模塊、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系統線路故障等方面的根源原因，闡述了各類故障對ABS系統性能的影響，以及相應的檢測和修理方法。通過對防抱死制動系統故障成因的全面剖析，強調了深入研究系統故障原因的重要性。

關鍵詞：電控發動機 汽車防抱死制動系統 故障原因 傳感器故障

1 引言

汽車防抱死制動系統是現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定性。然而，這一系統有時會遭遇故障，導致制動性能下降，危及行車安全。本文旨在對電控發動機中汽車防抱死制動系統故障原因進行詳細分析，以幫助汽車制造商、技術專家和維修人員更好地了解系統故障的根源，從而提供有效的解決方案和預防措施。通過對系統故障原因的深入研究，可以提高防抱死制動系統的可靠性和性能，進一步提升汽車行駛安全性。

2 電控發動機中汽車防抱死制動系統概述

2.1 系統工作原理

汽車防抱死制動系統的工作原理基于車輪抱死現象。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，造成車輪的抱死現象，導致車輛失去穩定性。為了避免這種情況，ABS系統通過傳感器感知車輪轉速，實時監測車輪是否即將抱死。一旦監測到車輪即將抱死，系統會迅速調節制動力度，讓車輪重新恢復附著力，保持制動效果和車輛的穩定性。

2.2 系統組成部分

傳感器：防抱死制動系統依賴于車輪轉速傳感器、制動壓力傳感器等多個傳感器來獲取實時的車輪轉速和制動壓力數據。

控制單元：控制單元是防抱死制動系統的核心部件，它負責監測傳感器信號，并根據實時數據做出調節制動力度的決策。

液壓單元：液壓單元包括制動液泵、電磁閥等組件，負責根據控制單元的指令來調節制動壓力，確保制動系統的正常工作。

制動執行器：制動執行器是將液壓力轉化為機械制動力的裝置，它通過壓力傳導系統傳遞制動力到車輪，實現制動操作。

2.3 主要功能

抱死控制：防抱死制動系統的主要功能是在制動時防止車輪抱死現象的發生。系統通過實時監測車輪轉速，根據車輪抱死的趨勢調節制動力度，確保車輪保持足夠的附著力。

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

方向穩定性控制：防抱死制動系統還可以通過調節車輪的制動力度來改善車輛的方向穩定性，防止制動時出現車輛打滑或失控的情況。

非線性制動調節：系統可以根據車速、道路狀態等因素調整制動力度，使制動力與車輛當前行駛狀態相匹配，提供更加平穩的制動感覺。

3 硬件方面故障分析詳細內容可包括

3.1 電機故障分析

（1）電機在防抱死制動系統中的主要作用有：

提供制動力：電機通過轉矩產生制動力，實現車輛的減速和停車。

精確控制制動力：根據控制器的指令，電機可以實時調節轉矩大小，實現精確的制動力控制。

快速響應：電機的響應速度遠快于液壓式制動系統，可以更快地提供所需的制動力。

可復用：當非制動時，電機也可以用來驅動其他系統組件。

可靠：當采用高質量電機及軸承時，工作壽命長，可靠性高。

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

電機可以根據對應的控制算法和力矩信號，實時控制轉矩大小，實現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：線圈絕緣破損導致線圈間短路，電機無法產生正常的轉矩。線圈開路：線圈絕緣服務器，電流無法通過線圈，電機失效。

軸承磨損故障：軸承摩擦增大：軸承磨損導致摩擦系數升高，增加電機阻尼，影響轉速響應。噪音增大：磨損的軸承會產生更多噪音。

環形齒輪松脫：電機轉矩無法傳遞：環形齒輪齒間隙過大或松脫，電機轉矩無法有效傳遞給制動器。

磁力損失：轉矩下降：磁鐵老化或變形導致磁場衰減，電機產生的轉矩下降。

溫度過高：絕緣損壞：線圈溫度上升超過負載容許范圍，導致絕緣損壞。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

防抱死制動系統的電路主要包含兩個部分：感應裝置和制動器。

感應裝置主要由電感線圈和電磁開關組成。電感線圈一般安裝在后輪外側，當車輛后輪向內側側滑時，線圈也隨之偏轉，發生電感作用。電感作用產生的感應電流進而激活控制著電磁開關。

對ABS系統進行全面檢查，測量ABS控制單元的電源電壓是否正常，確認各傳感器信號是否準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、控制單元內部電路元件是否存在故障。根據電路原理圖，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系統自檢與路測，確認故障獲得徹底排除。通過這一系列電路檢查、故障診斷和針對性的電路板修復，可實現ABS防抱死制動系統故障的快速定位與維修，保證汽車的制動安全性。

3.4 泵、閥、管路執行機構故障

汽車ABS系統中的泵模塊、排氣閥和制動管路作為執行機構，其故障會直接影響ABS的控制性能。這類執行機構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：由于電機使用環境惡劣，長期工作使繞組線圈老化斷線或繞組間產生接觸短路。

（2）轉子卡阻：長期使用產生軸承磨損，使轉子偏心摩擦卡阻?；蛘咚樾嘉锒氯朕D子間隙內使轉子楔卡。

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

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

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，發生相鄰繞組間短路。

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

（3）關閉不嚴：彈簧疲勞造成回推力下降;閥座受腐蝕導致密封性變差。

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、腐蝕會導致液壓力損失。檢修需進行壓力測試，氣密處理接頭。內窺鏡檢查管內異物。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執行機構故障的本質，從而針對性地進行檢測和維修，快速恢復ABS的正常工作性能。

4 ABS控制模塊故障

控制模塊內部電子元件損壞：ABS控制模塊內部包含大量的電子元件如運算放大器、模數轉換器、單片機等。如果這些元件由于過熱、老化等原因發生損壞，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控制模塊內運行有ABS控制專用軟件，它根據傳感器信號計算出控制算法并發出控制指令。如果軟件由于電磁干擾或兼容性問題出現故障，將會導致ABS系統失效或工作不正常。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系統需要各種傳感器來監測車輛運動狀態和車輪轉速，以提供控制模塊計算防抱死控制算法所需的各項參數。如果這些傳感器出現故障，將使ABS系統無法準確監測車輛狀態，難以發揮防抱死作用。

車速傳感器故障：車速傳感器用于監測車輛行駛速度，并將速度信號發送給ABS控制模塊。如果車速傳感器發生故障，ABS將無法準確判斷車輛速度而導致控制失效或出現異常。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：輪速傳感器用于監測車輪轉動速度，并將車輪速度信號反饋給ABS控制模塊。如果輪速傳感器發生故障，ABS將無法準確判斷某個車輪的轉速，很可能將誤認為該車輪抱死并發出錯誤控制指令。這會導致車輛制動時出現單側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，將導致傳感器無法將信號準確傳輸，ABS系統將工作異常。這種情況下，除出現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執行機構故障

ABS執行機構主要包括液壓閥門、液壓泵以及它們的連接線路。這些機構負責根據ABS控制模塊的控制信號對制動液壓進行調節，對各車輪的制動力進行控制以達到防抱死目的。如果執行機構發生故障，將導致ABS系統喪失控制能力，車輛發生制動失效事故。

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。如果液壓閥門出現強度不足、漏液或卡阻等故障，將導致ABS無法準確控制制動壓力，出現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。如果液壓泵出現無輸出、輸出壓力過高/過低或噪音過大等故障，將同樣導致ABS控制失效。

執行機構連接線路故障：ABS執行機構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。如果出現管路破裂、軟管老化、電線斷裂等情況，將導致液壓閥門或液壓泵與控制模塊失去連接，ABS系統工作異常。

7 ABS系統線路故障

ABS系統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故障，將導致ABS系統無法正常工作。

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。如果電線出現斷裂、短路或接頭松動等問題，將導致控制模塊無法正確接收傳感器信號，ABS系統工作異常。這種情況通常會導致ABS指示燈亮起，并可能通過診斷讀取到線路故障碼。

控制模塊與執行機構連接線路故障：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破裂、斷裂、老化或漏液等問題，將導致控制模塊無法正常輸出控制信號和制動壓力，ABS系統工作異?；蚴?。這同樣會導致ABS指示燈亮起和診斷故障碼出現。

傳感器與執行機構連接線路故障：在某些ABS系統中，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。如果管路出現故障，將導致車輪速傳感器無法正確監測車輪轉速，ABS系統工作異常。這種故障同樣會導致ABS指示燈亮起和相應故障碼出現。

ABS系統線路故障是導致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，進行修復或更換。在修理過程中要確保管路系統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才能恢復正常工作，確保車輛的行駛安全。

8 結語

在現代汽車中，制動系統的重要性不言而喻。作為保證行車安全的關鍵組成部分，汽車制動系統的正常運行至關重要。然而，由于多種因素的影響，制動系統可能會出現故障。綜上所述，本文對電控發動機中汽車防抱死制動系統故障的成因進行了詳細分析與總結。通過研究發現，系統故障的根源涉及軟硬件故障、外部環境影響以及電源供應等多個方面，其中系統部件故障和線路連接故障是導致ABS工作異常的主要因素。防抱死制動系統作為確保車輛行駛安全的關鍵裝置，其運行穩定性對人們生命財產安全至關重要。因此，深入理解系統故障成因，對潛在問題加強監測與預防，提高系統可靠性與性能，是汽車制造企業和相關技術人員需要高度重視的內容。通過開展對防抱死制動系統故障原因的持續研究，不僅有利于相關技術的進一步發展，也可以為系統可靠性與安全性的提高提供理論基礎與技術支撐。同時，也有助于汽車電子技術人員更加全面和深入地理解防抱死制動系統，為系統優化與故障排除提供參考依據?？偟膩碚f，防抱死制動系統故障成因的深入探究對駕駛人員生命安全至關重要。只有在理解系統工作原理與潛在故障根源的基礎上，才能對系統故障加強監測，采取有效的預防措施，確保其高效與穩定運行，不斷提高汽車安全性與可靠性，更好地保護人民生命財產安全。

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

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