汽車電子防抱死制動(dòng)系統(tǒng)-結(jié)構(gòu)原理

2023/11/301第八章汽車電子防抱死制動(dòng)系統(tǒng)

主講:高云22023/11/30

第一節(jié)概述32023/11/30一、ABS的理論根底1.汽車的制動(dòng)性汽車在行駛過程中，強(qiáng)制地減速以至停車且維持行駛方向穩(wěn)定性的能力稱為汽車的制動(dòng)性。評(píng)價(jià)制動(dòng)性能的指標(biāo)主要有：〔1〕制動(dòng)效能——汽車在行駛中，強(qiáng)制減速以至停車的能力稱為制動(dòng)效能。42023/11/30即汽車以一定的初速度制動(dòng)到停車所產(chǎn)生的：★制動(dòng)距離★制動(dòng)時(shí)間★制動(dòng)減速度52023/11/30〔2〕制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性——汽車在制動(dòng)時(shí)仍能按指定方向的軌跡行駛，即不發(fā)生跑偏、側(cè)滑、以及失去轉(zhuǎn)向能力稱為制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。

車輪抱死時(shí)汽車的運(yùn)行情況62023/11/302.汽車制動(dòng)時(shí)車輪受力分析Ｖ——車速ω——車輪旋轉(zhuǎn)角速度Ｍｊ——慣性力矩Ｍμ——制動(dòng)阻力矩Ｗ——車輪法向載荷Ｆｚ——地面法向反力Ｔ——車軸對(duì)車輪的推力Ｆｘ——地面制動(dòng)力ｒ——車輪半徑ｒω——車輪切向速度，簡稱輪速72023/11/30〔1〕制動(dòng)器制動(dòng)力制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓〔盤〕壓緊時(shí)形成的摩擦力矩Mμ通過車輪作用于地面的切向力——Fμ〔2〕地面制動(dòng)力制動(dòng)時(shí)地面對(duì)車輪的切向反作用力——FX82023/11/30〔3〕地面制動(dòng)力FX、制動(dòng)器制動(dòng)力Fμ及附著力Fφ之間的關(guān)系附著力——地面對(duì)輪胎切向反作用力的極限值Fφ。附著力取決于輪胎與路面之間的摩擦作用及路面的抗剪強(qiáng)度。92023/11/30地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力及附著力之間的關(guān)系102023/11/303.硬路面上附著系數(shù)φ與滑移率s的關(guān)系觀察車輪的三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)112023/11/30〔1〕制動(dòng)過程中車輪的三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)第一階段：純滾動(dòng)，路面印痕與胎面花紋根本一致車速V=輪速Vω

122023/11/30第二階段：邊滾邊滑，路面印痕可以識(shí)別出輪胎花紋，但花紋逐漸模糊。車速V＞輪速Vω132023/11/30

第三階段：抱死拖滑，路面印痕粗黑。輪速Vω=0

觀察車輪的三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)142023/11/30假設(shè)需增大Fx，必須增大F。F取決于附著系數(shù)φ，φ又受滑移率s的影響?！?〕滑移率S定義：s=[(V－Vω)/V]×100%=[(V－r.ω)/V]×100%152023/11/30〔3〕附著系數(shù)φ與滑移率s的關(guān)系162023/11/30分析結(jié)論：

s

＜

20%為制動(dòng)穩(wěn)定區(qū)域；

s＞

20%為制動(dòng)非穩(wěn)定區(qū)域；

將車輪滑移率s控制在20%左右，便可獲取最大的縱向附著系數(shù)和較大的橫向附著系數(shù)，是最理想的控制效果。

172023/11/304.理想的制動(dòng)控制過程

〔1〕制動(dòng)開始時(shí)，讓制動(dòng)壓力迅速增大，使S上升至20%所需時(shí)間最短，以便獲取最短的制動(dòng)距離和方向穩(wěn)定性?！玻病持苿?dòng)過程中：

當(dāng)S上升稍大于20%時(shí)，對(duì)制動(dòng)輪迅速而適當(dāng)降低制動(dòng)壓力，使S迅速下降到20%；

當(dāng)S下降稍小于20%時(shí)，對(duì)制動(dòng)輪迅速而適當(dāng)增大制動(dòng)壓力，使S迅速上升到20%；

182023/11/30結(jié)論：

車輪在制動(dòng)過程中，以5～10次/秒的頻率進(jìn)行增壓、保壓、減壓的不斷切換，使s穩(wěn)定在20%是最理想的制動(dòng)控制過程。

5.ABS的功用

ABS的功用是控制實(shí)際制動(dòng)過程接近于理想制動(dòng)過程。192023/11/30ABS的開展202023/11/30當(dāng)今世界汽車業(yè)正處于技術(shù)大變革、產(chǎn)業(yè)大調(diào)整時(shí)代。這一時(shí)代的主題是汽車的平安、節(jié)能、環(huán)保。而貫穿這一時(shí)代的主線是汽車的電子化、電氣化、電腦化。ABS：汽車主被動(dòng)平安技術(shù)的核心汽車電子是現(xiàn)代汽車技術(shù)開展的最主要驅(qū)動(dòng)力。無論是燃油汽車、燃?xì)馄?、還是電動(dòng)汽車、智能汽車，汽車電子都是它們的共性關(guān)鍵技術(shù)。汽車工業(yè)是使用微處理器最多的工業(yè)。汽車電子占整車本錢的比例在90年代已到達(dá)25－30％，未來將到達(dá)30％～50％。汽車電子的開展有力促進(jìn)了信息產(chǎn)業(yè)的開展。212023/11/30汽車的主動(dòng)平安包括：防抱死制動(dòng)；制動(dòng)力分配；牽引力控制；動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制；懸架控制，車身動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制，胎壓控制，自適應(yīng)巡航控制等。222023/11/30汽車的被動(dòng)平安控制包括：碰撞后保存有足夠的生存空間；減少二次碰撞造成的傷害；防止成員被拋出車外；乘員撞后出逃被救；預(yù)防碰撞火災(zāi)。碰撞吸能前保險(xiǎn)桿；2023/11/3023汽車防抱制動(dòng)系統(tǒng)ABS根本單元R電液執(zhí)行器輪速傳感器電控單元242023/11/30252023/11/30.BOSCHABS/EBD/TCS/ESP集成系統(tǒng)262023/11/30高實(shí)時(shí)性要求制動(dòng)響應(yīng)要快毫秒級(jí)響應(yīng)(波音747客機(jī)1000km/h飛行，33μs飛過9mm)高控制精度要求動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放、平安性直接受控制精度影響高可靠性要求溫度變化范圍-40℃～125℃200km/h高速移動(dòng)和劇烈震動(dòng)DC/DC變換器、電機(jī)帶來的強(qiáng)烈電磁干擾低本錢、高產(chǎn)量要求市場對(duì)價(jià)格的敏感性,適合大批量生產(chǎn)汽車ABS制動(dòng)系統(tǒng)的難點(diǎn)N272023/11/30〔1〕第一階段(1965－1980)：部件層次分立式半導(dǎo)體元件開始用于ABS部件的開發(fā)；〔2〕第二階段(1980－1995)：子系統(tǒng)層次采用微處理器及單片機(jī)用來完成信息的檢測和處理，使得控制系統(tǒng)具有了數(shù)字化和智能化的特征。典型的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)有BOSCH5.3BENDIX9/10等。ABS系統(tǒng)開展的三個(gè)階段282023/11/30〔3〕第三階段(1995-)：集成網(wǎng)絡(luò)化層次采用先進(jìn)的微電子技術(shù)，車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，集成智能功率器件、智能傳感器、大容量EEPROM或者FLASHROM、專用集成電路等，形成了車上的分布式、網(wǎng)絡(luò)化的主被動(dòng)平安控制系統(tǒng)〔Brake-by-Wire)；整個(gè)車被聯(lián)成一個(gè)多ECU、多節(jié)點(diǎn)的有機(jī)的整體，使得其平安性能也更加完善。292023/11/30汽車電子系統(tǒng)開展趨勢功能多樣化〔從最初的單一制動(dòng)開展到如今的各種控制功能，如自動(dòng)巡航、自動(dòng)啟停、自動(dòng)避撞等〕技術(shù)一體化〔從最初的機(jī)電部件松散組合到如今的機(jī)液電磁一體化〕系統(tǒng)集成化〔從最初的單一控制開展到如今的多變量多目標(biāo)綜合協(xié)調(diào)控制，如動(dòng)力總成綜合控制與集成平安聯(lián)合控制系統(tǒng)等〕通訊網(wǎng)絡(luò)化〔從初期的多子系統(tǒng)分別工作到如今的分布式模塊化控制器局部網(wǎng)絡(luò)，如以CAN總線為根底的整車信息共享的分布式控制系統(tǒng)〕N302023/11/30ABS優(yōu)點(diǎn)----無ABS演示一312023/11/30有ABS演示322023/11/30有無ABS在高速公路上追尾避讓演示332023/11/30汽車上為什么要裝備ABS1.增加了汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性2.改善了汽車制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)向操縱能力3.縮短制動(dòng)距離4.減少輪胎磨損342023/11/30ABS的分類、組成與系統(tǒng)功能分類1.按控制參數(shù)不同分類2.按結(jié)構(gòu)不同分類3.按布置形式分類4.按生產(chǎn)廠家分類5.按控制通道分類352023/11/30(1)以車輪滑移率為控制參數(shù)根據(jù)車速和車速傳感器的信號(hào)計(jì)算車輪的滑移率作為控制制動(dòng)力的依據(jù)。S高于設(shè)定值，ECU就會(huì)輸出減小制動(dòng)力信號(hào)，并通過制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器減小制動(dòng)壓力；S低于設(shè)定值時(shí)，ECU就會(huì)輸出增大制動(dòng)力信號(hào)，并通過制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器增大制動(dòng)壓力，控制滑移率在設(shè)定的范圍內(nèi)。已有用多普勒雷達(dá)測量車速的ABS。1.按控制參數(shù)不同分類362023/11/30(2)以車輪角加速度為控制參數(shù)ECU根據(jù)車輪的車速傳感器信號(hào)計(jì)算車輪的角加速度作為控制制動(dòng)力的依據(jù)。ECU中設(shè)置合理的角加速度、角減速度門限值。制動(dòng)時(shí)，當(dāng)車輪角減速度到達(dá)門限值時(shí)，ECU輸出減小制動(dòng)力信號(hào)；當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速升高至角加速度門限值，ECU輸出增加制動(dòng)力信號(hào)。

372023/11/30按制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)不同分類機(jī)械柱塞式ABS電磁閥式ABS382023/11/30按功能和布置形式不同分類后輪ABS四輪ABS392023/11/30按生產(chǎn)廠家分類ABS德國波許、戴維斯ABS美國邦迪克斯ABS美國達(dá)克ABS日本OEMABS402023/11/30按通道數(shù)目分類四通道ABS三通道ABS二通道ABS一通道ABS412023/11/30本節(jié)應(yīng)掌握的主要內(nèi)容１．汽車制動(dòng)時(shí)車輪受力分析２．地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力及附著力之間的關(guān)系３．硬路面上附著系數(shù)φ與滑移率s的關(guān)系４．ABS的功用５．ABS的根本組成６．ABS的控制參數(shù)返回目錄422023/11/30第二節(jié)ABS制動(dòng)防抱死系統(tǒng)

ABS的組成和工作原理ABS的傳感器結(jié)構(gòu)原理ABS的執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理ABS的工作過程分析432023/11/30一、ABS的工作原理和組成輪速傳感器電子控制單元液壓調(diào)節(jié)器磁鐵線圈齒圈電磁閥液壓泵1、組成442023/11/30

ABS的工作原理和組成2、工作原理輪速傳感器電子控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)監(jiān)測車輪狀態(tài)運(yùn)算后向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令增加制動(dòng)壓力保持制動(dòng)壓力降低制動(dòng)壓力452023/11/30傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)工作原理462023/11/30ABS是在傳統(tǒng)制動(dòng)根底上，又增設(shè)如下裝置：☆車輪輪速傳感器☆電子控制單元ECU☆制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器☆A(yù)BS警告燈472023/11/30482023/11/30ABS的組成ABS由傳感器、控制單元和液壓控制單元組成492023/11/30二、ABS的控制方式ABS制動(dòng)系統(tǒng)按照控制通道的控制方式可分為獨(dú)立控制、低選控制、高選控制和修正的獨(dú)立控制四種。

502023/11/30獨(dú)立控制

根據(jù)各個(gè)車輪速度傳感器的信號(hào)來分別獨(dú)立控制每個(gè)車輪制動(dòng)分缸的制動(dòng)力大小的方法稱為獨(dú)立控制。

512023/11/30獨(dú)立控制方式能使每個(gè)車輪都能到達(dá)最大的附著系數(shù)利用率，進(jìn)而得到最正確制動(dòng)效能，但在左右車輪處于不同附著系數(shù)的路面制動(dòng)時(shí)，由于左右車輪上產(chǎn)生的不同制動(dòng)力導(dǎo)致附加的橫擺力矩，使得汽車失去穩(wěn)定性，所以這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)距離短，缺點(diǎn)是汽車在制動(dòng)時(shí)的操縱性和制動(dòng)穩(wěn)定性較差。這種控制方式主要用于車輛的驅(qū)動(dòng)軸和主要承載軸，即轎車的前軸和中重型車的后軸。522023/11/30低選控制當(dāng)同一車橋上的兩個(gè)車輪用同一個(gè)液壓控制通道進(jìn)行制動(dòng)力控制時(shí)〔兩車輪制動(dòng)力相等〕，根據(jù)兩車輪中地面附著系數(shù)較低的一側(cè)車輪狀況來控制左右兩個(gè)車輪的制動(dòng)力的方法稱為低選控制。

532023/11/30

這種控制方式不能充分利用附著系數(shù)，使得制動(dòng)距離加長，但消除或減少了附加的橫擺力矩，穩(wěn)定性和操縱性較好。在左右兩車輪地面附著系數(shù)相等時(shí)，制動(dòng)距離與獨(dú)立控制相等，在左右車輪附著系數(shù)不等時(shí)，制動(dòng)距離略長，但制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性得到改善。這種控制方式一般用于轎車的后軸。542023/11/30高選控制當(dāng)同一車橋上的兩個(gè)車輪用同一個(gè)液壓控制通道進(jìn)行制動(dòng)力控制時(shí)〔兩車輪制動(dòng)力相等〕，根據(jù)兩車輪中地面附著系數(shù)較高的一側(cè)車輪狀況來控制左右兩個(gè)車輪的制動(dòng)力的方法稱為高選控制。這種控制方式能夠充分利用附著系數(shù)，使得制動(dòng)距離短，但附加的橫擺力矩使得穩(wěn)定性和操縱性較差。在左右兩車輪地面附著系數(shù)相等時(shí)，制動(dòng)距離與獨(dú)立控制和低選控制相等，在左右車輪附著系數(shù)不等時(shí)，制動(dòng)距離比低選控制短，但制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性變差。這種控制方式一般用于轎車的前軸。552023/11/30低附著系數(shù)路面高附著系數(shù)路面左輪右輪控制電腦制動(dòng)液高壓制動(dòng)液高壓562023/11/30修正的獨(dú)立控制同一車橋的左右兩個(gè)車輪分別用兩個(gè)獨(dú)立的控制通道控制，但其附著系數(shù)低的一側(cè)按獨(dú)立控制的原那么，而附著系數(shù)高的一側(cè)那么按照與低的一側(cè)高出一定比例且低于最大附著系數(shù)利用率的控制原那么進(jìn)行控制或高附著系數(shù)一側(cè)車輪的制動(dòng)壓力延遲一段時(shí)間進(jìn)行控制的方法稱為修正的獨(dú)立控制，這種方法適用于左右兩側(cè)附著系數(shù)不同的路面上制動(dòng)。因?yàn)榈瓦x控制制動(dòng)距離長，穩(wěn)定性好，而獨(dú)立控制或高選控制制動(dòng)距離短，穩(wěn)定性差，因而修改的獨(dú)立控制方式綜合了獨(dú)立控制和低選控制的各自優(yōu)點(diǎn)，以求得到較短的制動(dòng)距離和較好的制動(dòng)穩(wěn)定性，這種方式主要用于載重車和轎車的前軸上。572023/11/30582023/11/30ABS制動(dòng)系統(tǒng)按照控制通道的數(shù)量可分為單通道、雙通道、三通道和四通道四種，另外，制動(dòng)主缸的雙制動(dòng)管路形式可分為前后管路和對(duì)角管路兩種。按照車輪轉(zhuǎn)速傳感器的數(shù)量可分為單傳感器、雙傳感器、三傳感器和四傳感器四種。

592023/11/30四通道ABS系統(tǒng)四通道ABS系統(tǒng)一般為四通道、四傳感器，有前后和對(duì)角兩種管路布置形式，四通道ABS系統(tǒng)可以較好地實(shí)現(xiàn)防抱制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，但是系統(tǒng)本錢較高。602023/11/30四通道、四傳感器前后管路ABS制動(dòng)系統(tǒng)

四通道前軸車輪獨(dú)立控制以期望獲得較短的制動(dòng)距離，因?yàn)檗I車在緊急制動(dòng)時(shí)重量向前移，通常前輪的制動(dòng)力約占整車的70～80％左右，因而前輪獨(dú)立控制有利于充分利用地面的附著性能并提高制動(dòng)效能。612023/11/30四通道、四傳感器對(duì)角管路ABS制動(dòng)系統(tǒng)

后軸兩輪即可采用低選控制也可采用獨(dú)立控制，當(dāng)采用低選控制時(shí)，前后布置的管路系統(tǒng)就有一個(gè)控制閥是多余的，所以這種四通道系統(tǒng)在一般情況下，后軸也是按獨(dú)立方式控制的，僅在左右兩輪附著系數(shù)不同時(shí)才從獨(dú)立控制轉(zhuǎn)為低選控制方式.622023/11/30三通道ABS系統(tǒng)

三通道ABS系統(tǒng)有三通道四傳感器和三傳感器兩種，四傳感器用于前后和對(duì)角布置的管路系統(tǒng)，三傳感器僅用于前后布置的管路系統(tǒng)。632023/11/30三通道、四傳感器前后管路ABS制動(dòng)系統(tǒng)

前軸兩車輪采用獨(dú)立控制或修正的獨(dú)立控制方式，在左右兩輪附著系數(shù)不同時(shí),長軸距、高重心的轎車，由于車輛的響應(yīng)較慢，司機(jī)有充足的時(shí)間來調(diào)整方向控制，抵消產(chǎn)生的附加橫擺力矩，所以一般前軸的獨(dú)立控制能夠滿足要求，而對(duì)軸距短，重心低的轎車由于響應(yīng)快，可能來不及調(diào)整方向消除附加橫擺力矩，故前輪采用修正的獨(dú)立控制方式，使高附著系數(shù)一側(cè)車輪延時(shí)壓力建立。642023/11/30三通道、三傳感器前后管路ABS制動(dòng)系統(tǒng)

一般三通道ABS系統(tǒng)能夠滿足制動(dòng)距離短和制動(dòng)穩(wěn)定性好的要求，同時(shí)它與四通道相比減少了一個(gè)傳感器和控制閥，降低了本錢，故實(shí)際應(yīng)用中采用三通道的ABS系統(tǒng)占大多數(shù)，但它的制動(dòng)距離在某些工況下可能比四通道ABS系統(tǒng)略長一些。652023/11/30雙通道ABS系統(tǒng)

雙通道ABS系統(tǒng)有四傳感器、三傳感器和雙傳感器三種，對(duì)于前后布置的管路系統(tǒng)三種都有，而對(duì)于對(duì)角布置的管路系統(tǒng)只有四傳感器和雙傳感器兩種，雙通道前后管路布置的ABS系統(tǒng)其兩個(gè)前輪可以采用高選控制方式，這樣可以得到較短的制動(dòng)距離，但制動(dòng)穩(wěn)定性差，特別是在左右兩車輪附著系數(shù)不同時(shí)，將產(chǎn)生附加橫擺力矩，方向很難控制。662023/11/30

雙通道、四傳感器對(duì)角管路ABS制動(dòng)系統(tǒng)

對(duì)角布置的管路系統(tǒng)，前輪采用獨(dú)立控制，由于對(duì)角布置，其后輪那么隨前輪一同控制，通過前后輪制動(dòng)力分配比例的合理設(shè)計(jì)，可以保證同時(shí)控制前后車輪制動(dòng)時(shí)后輪不致抱死。這種ABS系統(tǒng)的制動(dòng)距離及穩(wěn)定性都比四通道和三通道ABS系統(tǒng)差，但本錢要低。672023/11/30三、ABS傳感器結(jié)構(gòu)原理前輪轉(zhuǎn)速傳感器后輪轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)682023/11/30二、ABS主要部件結(jié)構(gòu)及工作〔一〕輪速傳感器

1、作用

2、組成

檢測車輪轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生與輪速成正比的正弦交流信號(hào)，經(jīng)整形、放大轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)送給ECU，用于對(duì)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器實(shí)施控制。傳感器一般采用磁感應(yīng)式692023/11/30傳感器頭〔靜止〕：永久磁鐵、感應(yīng)線圈、極軸；

齒圈〔轉(zhuǎn)動(dòng)〕：凸齒數(shù)40～100不等；傳感器頭與齒圈間隙：0.6～0.7mm；齒圈-輪轂、制動(dòng)盤；

傳感器頭-轉(zhuǎn)向節(jié)、制動(dòng)底板；702023/11/30

工作原理

齒圈隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，凸齒和齒隙不斷交替在極軸下掠過，使鐵心磁通發(fā)生變化在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生交變信號(hào)電壓，頻率：f=30～6000Hz，電壓幅值：U=1～15V。712023/11/30前輪轉(zhuǎn)速傳感器5前制動(dòng)盤6前輪轉(zhuǎn)速傳感器脈沖輪7前輪轉(zhuǎn)速傳感器722023/11/30后輪轉(zhuǎn)速傳感器及其位置1后輪制動(dòng)器底板2后輪制動(dòng)鼓3后輪轉(zhuǎn)速傳感器4后輪轉(zhuǎn)速傳感器脈沖輪732023/11/30輪速傳感器頭的結(jié)構(gòu)

傳感器由電磁感應(yīng)式傳感頭和磁性齒圈組成。傳感頭由永久磁芯和感應(yīng)線圈組成，齒圈由鐵磁性材料制成。

1導(dǎo)線

2永久磁鐵

3傳感器殼

4感應(yīng)線圈

5磁鐵

6轉(zhuǎn)子齒圈742023/11/30

當(dāng)齒圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒頂與齒隙輪流交替對(duì)向磁芯，當(dāng)齒圈轉(zhuǎn)到齒頂與傳感頭磁芯相對(duì)時(shí)，傳感頭磁芯與齒圈之間的間隙最小，由永久磁芯產(chǎn)生的磁力線就容易通過齒圈，感應(yīng)線圈周圍的磁場就強(qiáng);而當(dāng)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)到齒隙與傳感磁芯相對(duì)時(shí)，傳感頭磁芯與齒圈之間的間隙最大，由永久磁芯產(chǎn)生的磁力線就不容易通過齒圈，感應(yīng)線圈周圍的磁場就弱。此時(shí)，磁通迅速交替變化，在感應(yīng)線圈中就會(huì)產(chǎn)生交變電壓，交變電壓的頻率將隨車輪轉(zhuǎn)速成正比例變化。電子控制單元可以通過轉(zhuǎn)速傳感器輸入的電壓脈沖頻率進(jìn)行處理來確定車輪的轉(zhuǎn)速、汽車的參考速度等。752023/11/30762023/11/30四、ABS的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理ABS控制單元與液壓控制單元總成ABS電氣和制動(dòng)管路布置圖ABS的指示燈772023/11/30控制系統(tǒng)主要由ABS電子控制系統(tǒng)和ABS液壓控制系統(tǒng)兩大局部組成，電子控制系統(tǒng)的主要傳感器為車速傳感器，主要執(zhí)行器為電磁控制閥，782023/11/30ABSECU組成：〔硬件、軟件〕

輸入電路計(jì)算電路輸出電路

平安保護(hù)電路故障自診斷

功用：接收傳感器信號(hào)及制動(dòng)信號(hào)，控制執(zhí)行器工作。792023/11/30ABS的控制單元11.ABS控制單元12.電磁線圈管26.自診斷接口802023/11/30控制原理812023/11/30ABS控制單元與液壓控制單元總成11ABS控制單元13液壓泵電動(dòng)機(jī)14帶低壓儲(chǔ)液器的ABS液壓單元18-23制動(dòng)油路接口24內(nèi)置式柱塞泵25電線插口822023/11/30電子控制單元是ABS系統(tǒng)的控制中心，它實(shí)際上是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，所以又常稱為ABS(ECU)電腦。ABSECU由輸入電路、數(shù)字控制器、輸出電路和警告電路組成。主要任務(wù)是連續(xù)監(jiān)測接受4個(gè)車輪轉(zhuǎn)速傳感器送來的脈沖信號(hào)，并進(jìn)行測量比較、分析放大和判別處理，計(jì)算出車輪轉(zhuǎn)速、車輪減速度以及制動(dòng)滑移率，再進(jìn)行邏輯比較分析4個(gè)車輪的制動(dòng)情況，一旦判斷出車輪將要抱死，它立刻進(jìn)入防抱死控制狀態(tài)，通過電子控制單元向液壓單元發(fā)出指令，以控制制動(dòng)輪缸油路上電磁閥的通斷和液壓泵的工作來調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力，防止車輪抱死。832023/11/30ABSECU還不斷地對(duì)自身工作進(jìn)行監(jiān)控。由于ABSECU中有兩個(gè)完全相同的微處理器，它們按照同樣的程序?qū)斎胄盘?hào)進(jìn)行處理，并將其產(chǎn)生的中間結(jié)果與最終結(jié)果進(jìn)行比較，一且發(fā)現(xiàn)結(jié)果不一致，即判定自身存在故障，它會(huì)自動(dòng)關(guān)閉ABS系統(tǒng)。此外ABSECU還不斷監(jiān)視ABS系統(tǒng)中其他部件的工作情況，一旦ABS系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如車輪速度信號(hào)消失，液壓壓力降低等，ABSECU會(huì)發(fā)出指令而關(guān)閉ABS系統(tǒng)，并使常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)工作，同時(shí)將故障信息存儲(chǔ)記憶，并將儀表板上的ABS故障燈點(diǎn)亮，向駕駛員發(fā)出警示信號(hào)，此時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查修理。842023/11/30

低壓儲(chǔ)液罐與電動(dòng)液壓泵合為一體裝于液壓控制單元上。低壓儲(chǔ)油罐的作用是用于暫時(shí)存儲(chǔ)從輪缸中流出的制動(dòng)液，以緩和制動(dòng)液從制動(dòng)輪缸中流出時(shí)產(chǎn)生的脈動(dòng)。電動(dòng)液壓泵的作用是將在制動(dòng)壓力階段流入低壓儲(chǔ)液罐中的制動(dòng)液及時(shí)送至制動(dòng)主缸，同時(shí)在施加壓力階段，從低壓儲(chǔ)液罐中吸取剩余制動(dòng)力，泵入制動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)，給液壓系統(tǒng)以壓力支持,增加制動(dòng)效能。電動(dòng)液壓泵的運(yùn)轉(zhuǎn)是由電子控制單元控制的。液壓控制單元(N55)閥體內(nèi)包括8個(gè)電磁閥，每個(gè)回路各一對(duì)，其中一個(gè)是常開進(jìn)油閥，一個(gè)是常閉出油閥。它在制動(dòng)主缸、制動(dòng)輪缸和回油路之間建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)壓力升高、壓力保持和壓力降低的功能，防止車輪抱死.852023/11/30〔三〕制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器〔液壓〕1.作用根據(jù)ECU控制指令，通過電磁閥的動(dòng)作對(duì)車輪制動(dòng)器壓力實(shí)施自動(dòng)調(diào)節(jié)，以使車輪滑移率保持在最正確范圍內(nèi)。2、調(diào)壓方式流通式〔循環(huán)式〕

結(jié)構(gòu)簡單控制方便被廣泛采用862023/11/30變?nèi)莘e式組成調(diào)壓缸、電磁閥、單向閥、電機(jī)等德爾科ABS872023/11/303、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器組成

組成：電磁閥、儲(chǔ)液器、電動(dòng)回液泵882023/11/30電磁控制閥電磁控制閥是電子控制系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)的中間連接元件，它既是電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件，同時(shí)又是液壓控制系統(tǒng)的開關(guān)元件，它的作用是將電腦發(fā)出的控制命令轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂朴吐返那袚Q動(dòng)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)輪缸的液壓控制，完成對(duì)車輪的常規(guī)、保壓、減壓和增壓制動(dòng)，最終到達(dá)控制車輪制動(dòng)力防止車輪滑轉(zhuǎn)和抱死的目的。892023/11/30

電磁控制閥常見的有三位三通閥和兩位兩通閥等兩種形式，它們的結(jié)構(gòu)和工作原理也各不相同。

902023/11/30電磁閥三位三通電磁閥由博世公司生產(chǎn)，應(yīng)用于博世ABS中。作用：接收ECU指令，通過控制閥門的切換，調(diào)節(jié)制動(dòng)分泵壓力，完成增壓、保壓和減壓。型式：三位三通電磁閥二位二通電磁閥三位三通電磁閥結(jié)構(gòu)：線圈、鐵心、銜鐵套筒、軟硬彈簧、進(jìn)液口回912023/11/30

常開式兩位兩通電磁閥在電磁線圈不通電時(shí)，閥門在彈簧的作用下位于下方，進(jìn)油口與出油口相通，油路接通。922023/11/30在電磁線圈通電時(shí)，閥門被磁力吸向上方，進(jìn)油口與出油口切斷，油路不通。932023/11/30二位二通電磁閥二位二通常閉電磁閥二位二通常開電磁閥二者配合工作，完成增壓、保壓、減壓的控制過程942023/11/30三位三通電磁閥有三個(gè)狀態(tài)，電磁閥線圈不通電時(shí)，電磁閥內(nèi)柱塞處于最底端，電磁控制閥處于Ⅰ位，此時(shí)主缸與輪缸的油路相通，液壓控制可以處在常規(guī)制動(dòng)和增壓制動(dòng)兩個(gè)狀態(tài)。

952023/11/30

電磁閥線圈通過一個(gè)小電流時(shí)，電磁閥內(nèi)柱塞處于中間位置，電磁控制閥處于Ⅱ位，此時(shí)主缸與輪缸以及儲(chǔ)液器的油路各不相通，液壓控制處在保壓制動(dòng)狀態(tài)。

962023/11/30

當(dāng)電磁閥線圈通過一個(gè)大電流時(shí)，電磁閥內(nèi)柱塞處于最高位置，電磁控制閥處于Ⅲ位，此時(shí)輪缸與儲(chǔ)液器相通，液壓控制處在減壓制動(dòng)狀態(tài)。

972023/11/30〔2〕蓄壓器與電動(dòng)回液泵蓄壓器：接納ABS減壓過程中，從制動(dòng)分泵回流的制動(dòng)液。電動(dòng)回液泵：將從制動(dòng)分泵回流的制動(dòng)液泵回電磁閥進(jìn)液口。返回目錄982023/11/30ABS布置圖這是一個(gè)四通道的ABS系統(tǒng)包括制動(dòng)液管路和電器線路992023/11/30五、ABS執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理ABS的指示燈ABS執(zhí)行器件總成ABS電磁閥結(jié)構(gòu)原理1002023/11/30ABS的指示燈ABS警告指示燈閃亮?xí)r指示系統(tǒng)故障制動(dòng)警告燈:缺少制動(dòng)液時(shí)亮1012023/11/30ABS系統(tǒng)在儀表板及儀表板附加部件上裝有兩個(gè)故障警告燈，一個(gè)是ABS警告燈(K47)，另一個(gè)是制動(dòng)裝置警告燈(K118)。兩個(gè)故障警告燈正常點(diǎn)亮的情況是:當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)翻開起動(dòng)至自檢結(jié)束(大約2s);在拉緊駐車制動(dòng)裝置時(shí)警告燈(K118)點(diǎn)亮。如果上述情況燈不亮，說明故障警告燈本身或線路有故障。如果ABS故障燈常亮，說明ABS系統(tǒng)出現(xiàn)故障;如果制動(dòng)裝置警告燈常亮，說明制動(dòng)液缺乏。1022023/11/30ABS的執(zhí)行器件總成1電動(dòng)液壓泵的作用是迅速回油2ABS液壓單元帶低壓儲(chǔ)液器3電磁閥控制各管路壓力1032023/11/30波許ABS2S型電磁閥結(jié)構(gòu)原理三位三通閥它受ECU的控制1042023/11/30壓力增加時(shí)的工作狀態(tài)壓力保持時(shí)的工作狀態(tài)壓力降低時(shí)的工作狀態(tài)三位三通閥的工作過程六、ABS的工作過程1052023/11/301、初始制動(dòng)壓力增加階段9低壓儲(chǔ)液器10吸入缸11液壓泵12壓力閥13制動(dòng)主缸14真空助力器15進(jìn)油閥16出油閥17制動(dòng)器18車速傳感器與脈沖輪19車輪1062023/11/30初始制動(dòng)階段出油閥關(guān)閉，進(jìn)油閥翻開制動(dòng)管路壓力升高車輪此時(shí)轉(zhuǎn)速下降，但并未抱死1072023/11/302、壓力保持階段工作狀態(tài)注：紅色為高壓油黃色為低壓油此時(shí)出油閥和進(jìn)油閥都關(guān)閉1082023/11/30

ABS的處于壓力保持階段車輪轉(zhuǎn)速管路壓力車輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)下降管路壓力保持不變，防止更大的減速度1092023/11/303、壓力降低階段工作狀態(tài)注：紅色為高壓油黃色為低壓油1、此時(shí)進(jìn)油閥關(guān)閉，出油閥翻開2、蓄壓器建立一定的壓力3、回油泵開始工作1102023/11/30

ABS的工作效果指示圖車輪轉(zhuǎn)速管路壓力1、壓力降低，車速下降；2、管路保持一定的壓力，1112023/11/304、壓力再次升高階段1、此時(shí)輪速傳感器測定車輪轉(zhuǎn)速又變快2、電磁閥接到控制單元信號(hào)后，進(jìn)油閥翻開，出油閥關(guān)閉1122023/11/30

ABS的工作過程指示圖制動(dòng)壓力再次增加，車速再次下降，周而復(fù)始車輪轉(zhuǎn)速管路壓力1132023/11/30ABS的壓力比照?qǐng)D壓力保持壓力降低壓力增加施壓階段1142023/11/30ABS的工作過程1、電磁閥的動(dòng)作是關(guān)鍵2、回憶各個(gè)部件的功能3、當(dāng)ABS系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)仍能工作1152023/11/30ABS的執(zhí)行器件13液壓泵電動(dòng)機(jī)14帶低壓儲(chǔ)液器的ABS液壓單元15電磁閥1162023/11/30ABS執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作圖1轉(zhuǎn)速傳感器2輪制動(dòng)缸3液壓調(diào)節(jié)器3a電磁閥3b蓄壓器3c回油泵4制動(dòng)主缸5電子控器1172023/11/30三位三通電磁閥的增壓工作狀態(tài)1、此時(shí)電磁線圈無電流；2、出油閥在彈力作用下關(guān)閉，進(jìn)油閥翻開；3、如果ABS電路出現(xiàn)故障，也是這個(gè)工作狀態(tài)。1182023/11/30三位三通電磁閥的保壓工作狀態(tài)1此時(shí)電磁線圈通過小電流，銜鐵動(dòng)作。2、出油閥和進(jìn)油閥都關(guān)閉1192023/11/30三位三通電磁閥的減壓工作狀態(tài)1、控制單元送給電磁線圈大電流，銜鐵繼續(xù)上2、進(jìn)油閥依然關(guān)閉，出油閥翻開。3、回油泵工作，把輪缸中的液壓油迅速泵回主缸1202023/11/30

第三節(jié)ABS應(yīng)用實(shí)例ABS型式各異，以下二個(gè)方面相同：

2、ABS都具有自診斷功能。一但發(fā)生影響系統(tǒng)正常工作的故障時(shí)，ABS自動(dòng)關(guān)閉，同時(shí)ABS警告燈點(diǎn)亮。傳統(tǒng)制動(dòng)仍可正常工作。1、ABS工作車速必須到達(dá)一定值后，才會(huì)對(duì)制動(dòng)過程中趨于抱死車輪進(jìn)行制動(dòng)防抱死控制調(diào)節(jié)。1212023/11/30〔一〕博世ABS電磁閥：三位三通電磁閥控制方式：兩前輪獨(dú)立控制，兩后輪按低選原那么一同控制；調(diào)壓方式：流通式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器：別離式且獨(dú)立安裝；1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1222023/11/302、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)過程〔1〕制動(dòng)壓力增大過程1232023/11/30

踏下制動(dòng)踏板，由于電磁閥的進(jìn)液閥開啟，回液閥關(guān)閉，各電磁閥將制動(dòng)總泵與各制動(dòng)分泵之間的通路接通，制動(dòng)總泵中的制動(dòng)液將通過各電磁閥的進(jìn)出液口進(jìn)入各制動(dòng)分泵，各制動(dòng)分泵的制動(dòng)液壓力將隨著制動(dòng)總泵輸出制動(dòng)液壓力的升高而升高-增壓。1242023/11/30〔2〕制動(dòng)壓力保持過程1252023/11/30

當(dāng)某車輪制動(dòng)中，滑移率接近于20%時(shí)，ECU輸出指令，控制電磁閥線圈通過較小電流〔約2A〕，使電磁閥的進(jìn)液閥關(guān)閉〔回液閥仍關(guān)閉〕，保證該控制通道中的制動(dòng)分泵制動(dòng)壓力保持不變-保壓。1262023/11/30〔3〕制動(dòng)壓力減小過程1272023/11/30

當(dāng)某車輪制動(dòng)中，滑移率大于20%時(shí)，ECU輸出指令，控制電磁閥線圈通過較大電流〔約5A〕，使電磁閥的進(jìn)液閥關(guān)閉回液閥開啟，制動(dòng)分泵中的制動(dòng)液將通過回液閥流入儲(chǔ)液器，使制動(dòng)壓力減小-減壓。

與此同時(shí)，ECU控制電動(dòng)泵通電運(yùn)轉(zhuǎn)，將流入儲(chǔ)液器的制動(dòng)液泵回到制動(dòng)總泵出液口。1282023/11/303、電子控制系統(tǒng)控制過程1292023/11/30

控制過程：〔1〕翻開點(diǎn)火開關(guān)，ECU進(jìn)入自檢

ABS保護(hù)繼電器線圈通電

蓄電池電壓〔12V〕經(jīng)觸點(diǎn)送至ECU端子1，觸發(fā)自檢，時(shí)間大約為3～5秒。

自檢中，ECU端子27、28均未搭鐵，電動(dòng)泵繼電器、電磁閥繼電器常開觸點(diǎn)均不閉合，電動(dòng)泵及電磁閥均不工作。1302023/11/30(2)ABS警示燈亮ABS警示燈亮后可能出現(xiàn)兩種情況：

燈亮3～5秒后熄滅，說明系統(tǒng)正常；

燈亮3～5秒后不熄滅，說明系統(tǒng)有故障，ECU關(guān)閉ABS，汽車僅保持傳統(tǒng)制動(dòng)。電磁閥繼電器線圈通電，鐵芯產(chǎn)生吸力，常閉觸點(diǎn)〔30→87A〕張開，ABS警示燈熄滅；常開觸點(diǎn)〔30→87〕閉合，蓄電池電壓作用在三個(gè)三位三通電磁閥線圈及ECU端子32。1312023/11/30

〔4〕制動(dòng)防抱死調(diào)節(jié)過程

制動(dòng)中，各車輪滑移率均小于20%時(shí)，ECU端子2、35、18均開路，三個(gè)三位三通電磁閥線圈中均無電流通過，各制動(dòng)分泵制動(dòng)液壓力將隨制動(dòng)總泵輸出制動(dòng)液壓力的變化而變化-增壓。制動(dòng)中，某一車輪滑移率接近20%，ECU對(duì)其相應(yīng)的電磁閥線圈通電〔2A〕，使其制動(dòng)分泵制動(dòng)液壓力保持不變-保壓。

制動(dòng)中，某一車輪滑移率大于20%，ECU對(duì)其電磁閥線圈通電〔5A〕，使其制動(dòng)分泵制動(dòng)液壓力減小-減壓。

1322023/11/30

1332023/11/30

1342023/11/30〔二〕戴維斯MK20-I型ABS

戴維斯MK20—IABS是戴維斯MKIIABS的換代產(chǎn)品，是目前世界上最新一代ABS產(chǎn)品。

以桑塔納2000Gsi轎車上裝用的MK20—IABS為例說明其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。1352023/11/301、MK20—IABS結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

〔1〕采用摸塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將液壓控制單元〔儲(chǔ)液器、電動(dòng)回液泵、電磁閥〕與電子控制單元集成于一體，使其結(jié)構(gòu)更加緊湊。

〔2〕電磁閥線圈設(shè)置于控制單元內(nèi)部，節(jié)省連接導(dǎo)線。采用大功率集成電路直接驅(qū)動(dòng)電磁閥及回液泵電機(jī)，省去了電磁閥繼電器。1362023/11/30〔3〕電子控制單元內(nèi)部設(shè)有故障存儲(chǔ)器，隨車帶有故障診斷接口，借助診斷儀調(diào)取故障碼可以很方便地進(jìn)行故障診斷。

〔4〕MK20—IABS采用四傳感器、三通道控制系統(tǒng)，其控制原那么是對(duì)兩前輪進(jìn)行獨(dú)立控制，對(duì)兩后輪按低選原那么一同控制。

其目的是在于制動(dòng)過程中確保后輪不會(huì)先于前輪抱死，從而獲得良好的制動(dòng)穩(wěn)定性。1372023/11/30〔二〕主要組成與結(jié)構(gòu)

1、輪速傳感器

桑塔納2000Gsi轎車上裝用四個(gè)磁感應(yīng)輪速傳感器，每個(gè)輪速傳感器均由傳感器頭和齒圈組成。

前輪輪速傳感器齒圈〔43個(gè)凸齒〕鑲嵌在制動(dòng)盤后，隨制動(dòng)盤一同旋轉(zhuǎn)，傳感器頭安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上。

后輪輪速傳感器齒圈〔43個(gè)凸齒〕安裝在輪轂上，隨輪轂一同旋轉(zhuǎn)，傳感器頭那么安裝在固定支架上。1382023/11/30

1392023/11/30

1402023/11/30

1412023/11/302、控制模塊

控制模塊由液壓控制單元和電子控制單元組成。

液壓控制單元由儲(chǔ)液器、電動(dòng)回液泵、電磁閥等組成。

電子控制單元ECU中具有兩個(gè)完全相同的微處理器，它們按照同樣的程序?qū)斎胄盘?hào)進(jìn)行計(jì)算處理，并將最終結(jié)果進(jìn)行比較，一旦發(fā)現(xiàn)最終結(jié)果不一致，即判定自身存在故障，它會(huì)自動(dòng)關(guān)閉ABS，同時(shí)將儀表板上的ABS警告燈點(diǎn)亮。1422023/11/30

1432023/11/303、故障警示燈

在儀表板及儀表板附加部件上裝有兩個(gè)故障警示燈，一個(gè)是ABS警示燈〔K47〕，另一個(gè)是制動(dòng)裝置警示燈〔K118〕。

翻開點(diǎn)火開關(guān)后ABS警示燈亮約2S熄滅，說明自檢結(jié)束的同時(shí)已啟動(dòng)ABS。假設(shè)ABS警示燈常亮，說明ABS出現(xiàn)故障。

〔三〕液壓控制系統(tǒng)

桑塔納2000Gsi轎車上采用的MK20—IABS液壓控制系統(tǒng)為對(duì)角線雙回路控制系統(tǒng)。1442023/11/30

1452023/11/30

返回目錄1462023/11/30

桑塔納2000MK20-1結(jié)構(gòu)圖1472023/11/30桑塔納2000Gsi型和捷達(dá)系列轎車采用的是美國ITT公司MK20-Ⅰ型ABS系統(tǒng)，是三通道的ABS調(diào)節(jié)回路，前輪單獨(dú)調(diào)節(jié)，后輪那么以兩輪中地面附著系數(shù)低的一側(cè)為依據(jù)統(tǒng)一調(diào)節(jié)。ABS系統(tǒng)主要由ABS控制器(包括電子控制單元、液壓單元、液壓泵等)、四個(gè)車輪轉(zhuǎn)速傳感器、ABS故障警告燈、制動(dòng)警告燈等組成.1482023/11/30車輪轉(zhuǎn)速傳感器的作用是將車輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)傳給ABS電子控制單元。MK20-Ⅰ型ABS系統(tǒng)共有4個(gè)車輪轉(zhuǎn)速傳感器，前輪的齒圈(43齒)安裝在傳動(dòng)軸上，轉(zhuǎn)速傳感器安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上，1492023/11/30