汽车防抱死制动系统

1、汽车防抱死制动系统汽车防抱死制动系统江苏汽车技师学院江苏汽车技师学院 华磊华磊 ABS ABS系统概述系统概述 ABS理论基础知识理论基础知识 ABS组成和工作原理组成和工作原理 ABS系统性能检测系统性能检测 如果车轮抱死滑移，车轮与路面间的侧向附着力将完全消失。如果车轮抱死滑移，车轮与路面间的侧向附着力将完全消失。前轮前轮(转向轮转向轮)制动到抱死制动到抱死 + 后轮滚动后轮滚动 = 汽车失去转向能力汽车失去转向能力后轮制动到抱死后轮制动到抱死 + 前轮前轮(转向轮转向轮) 滚动滚动 = 汽车侧滑汽车侧滑(甩尾甩尾) 在汽车制动时，在汽车制动时，没有装设没有装设ABS装置的汽车，如果在行驶

2、中用力踩踏制动踏装置的汽车，如果在行驶中用力踩踏制动踏板，车轮会急速降低转速，最后车轮停止，但车身依然保持惯性向前滑动。板，车轮会急速降低转速，最后车轮停止，但车身依然保持惯性向前滑动。 前轮前轮(转向轮转向轮)抱死抱死 + 后轮制动到抱死后轮制动到抱死 = 汽车水滑汽车水滑 ABS系统概述系统概述一、按照惯性运动一、按照惯性运动 如果汽车原来在如果汽车原来在平直的路面平直的路面上行驶，问题可能不大。上行驶，问题可能不大。如果汽车正在如果汽车正在弯道弯道上行驶，离心惯性力作用下就会上行驶，离心惯性力作用下就会 脱离原来的道路，发生事故，甚至滚下山崖。脱离原来的道路，发生事故，甚至滚下山崖。二、

3、在外力作用下运动二、在外力作用下运动如果侧面来风，汽车可能如果侧面来风，汽车可能侧滑侧滑。 如果路面倾斜、凹凸不平、干湿不均，汽车可能如果路面倾斜、凹凸不平、干湿不均，汽车可能滑移滑移。 路面条件造成各轮制动力不均匀，汽车会突发路面条件造成各轮制动力不均匀，汽车会突发转动转动。一旦轮子不转了（被抱死），汽车的运动就变得难以捉摸了。一旦轮子不转了（被抱死），汽车的运动就变得难以捉摸了。ABS?ABS?只要车轮还在滚动，上述情况就不会发生。只要车轮还在滚动，上述情况就不会发生。因为滚动着的车轮要遵循它的运动规因为滚动着的车轮要遵循它的运动规律，就是沿着垂直于轴线的方向运动。律，就是沿着垂直于轴线的

4、方向运动。只要轴的方向不变，车的方向就不变。只要轴的方向不变，车的方向就不变。你就能够把握汽车的运动。你就能够把握汽车的运动。为什么为什么怎么不让车轮抱怎么不让车轮抱死呢？死呢？ABS的作用就是防止车轮在制动过程中抱死的作用就是防止车轮在制动过程中抱死。一、一、汽车制动时车轮受力分析汽车制动时车轮受力分析车速车速 车轮旋转角速度车轮旋转角速度 惯性力矩惯性力矩 制动阻力矩制动阻力矩 车轮法向载荷车轮法向载荷 地面法向反力地面法向反力 车轴对车轮的推力车轴对车轮的推力 地面制动力地面制动力 车轮半径车轮半径 车轮切向速度，简称轮速车轮切向速度，简称轮速 FZ不变，地面制动力F决定于附着系数,附着

5、系数布局决定于路面状况、轮胎，还与制动轮的运动状况有关。 ABS系统理论基础知识系统理论基础知识 二、制动性能与防抱死评价制动性能的指标：二、制动性能与防抱死评价制动性能的指标： 制动效能制动效能 制动方向稳定性制动方向稳定性1. 制动效能制动效能 指制动距离、制动时间和制动减速度。指制动距离、制动时间和制动减速度。地面制动力地面制动力 附着力（纵向附着系数）附着力（纵向附着系数） 滑移率滑移率SS=(v-r)/v 100%其中：其中： v 车速（车身速度、车轮中心速度）车速（车身速度、车轮中心速度） 车轮旋转角速度车轮旋转角速度 r 车轮滚动半径车轮滚动半径S表明了车轮在运动过程中滑移成分的

6、多少。表明了车轮在运动过程中滑移成分的多少。 S=0，纯滚动，纯滚动 S=1，抱死脱滑，抱死脱滑 0S1，边滚边滑，边滚边滑 2. 制动时汽车方向稳定性制动时汽车方向稳定性 指汽车在制动时仍能按指定的方向行驶，即不发生跑偏、侧滑和失去转向能力。 侧滑和失去转向能力侧滑和失去转向能力 横向附着系数横向附着系数 滑移率滑移率 3. 3. 附着系数（地面制动力）与滑移率的关系附着系数（地面制动力）与滑移率的关系分析结论：分析结论： s s 20%20%为制动稳定区域；为制动稳定区域；s s 20%20%为制动非稳定区域；为制动非稳定区域； 将车轮滑移率将车轮滑移率 s s 控制在控制在20%20%左

7、左右，便可获取最大的纵向附着系数右，便可获取最大的纵向附着系数和较大的横向附着系数，是最理想和较大的横向附着系数，是最理想的控制效果。的控制效果。 （1 1）制动开始时，让制动压力迅速增大，使）制动开始时，让制动压力迅速增大，使S S上升至上升至20%20%所需时间最短，所需时间最短，以便获取最短的制动距离和方向稳定性。以便获取最短的制动距离和方向稳定性。 （）制动过程中：（）制动过程中： 当当S S上升稍大于上升稍大于20%20%时，对制动轮迅速而适当降低制动压力，使时，对制动轮迅速而适当降低制动压力，使S S迅速下降到迅速下降到20%20%； 当当S S下降稍小于下降稍小于20%20%时，

8、对制动轮迅速而适当增大制动压力，使时，对制动轮迅速而适当增大制动压力，使S S迅速上升到迅速上升到20%20%； 结论：结论： 车轮在制动过程中，以车轮在制动过程中，以5 510 10 次次/ /秒秒 的频率进行增压、保压、减的频率进行增压、保压、减压的不断切换，使压的不断切换，使s s稳定在稳定在20%20%是最理想的制动控制过程。是最理想的制动控制过程。 三、防抱死制动系统功用三、防抱死制动系统功用 防抱死制动系统，缩写为防抱死制动系统，缩写为ABS(Anti-lock Braking System)ABS(Anti-lock Braking System)功用：功用：在制动过程中，通过调

9、节制动器制动力，使滑移率始终在制动过程中，通过调节制动器制动力，使滑移率始终控制在控制在151520%20%，获得最佳的制动效能和较好制动方向稳定性。，获得最佳的制动效能和较好制动方向稳定性。 四、四、ABSABS的应用的应用 19101910年代年代 铁路部门为了防止铁路部门为了防止Wheel-lockWheel-lock现象开始试用当中意外发现制动距离现象开始试用当中意外发现制动距离 缩短效果。缩短效果。19501950年代年代 飞机着陆装置中开始开发并使用。飞机着陆装置中开始开发并使用。19541954年代年代 美国美国FORDFORD林肯轿车最初使用法国制飞机用林肯轿车最初使用法国制飞

10、机用ABSABS19701970年代年代 林肯、凯迪拉克等高级轿车开始使用林肯、凯迪拉克等高级轿车开始使用( (后轮控制后轮控制) )19781978年代年代 BENZ 450SELBENZ 450SEL和和BMW 7BMW 7系列使用系列使用BOSCHBOSCH社的社的4 4轮控制式轮控制式ABSABS。19841984年代年代 日本车开始使用日本车开始使用NIPPONNIPPON社的社的ABSABS 德国开发与德国开发与Master Cylinder Master Cylinder 一体型的一体型的H .UH .U。19901990年代年代 韩国车辆开始使用韩国车辆开始使用ABSABS（选

11、装）。（选装）。 ABS系统的组成系统的组成 通常，ABS是在普通制动系统普通制动系统的基础上+车轮速度传感器车轮速度传感器+ABS电控单元电控单元+制动压力调节装置制动压力调节装置+制动控制电路制动控制电路等组成的，如下图11.点火开关点火开关1.前轮速度传感器前轮速度传感器2.制动压力调节装置制动压力调节装置3.ABS电控单元电控单元4.ABS警告灯警告灯5.后轮速度传感器后轮速度传感器6.停车灯开关停车灯开关7.制动主缸制动主缸8.比例分配阀比例分配阀9.制动轮缸制动轮缸10.蓄电池蓄电池带带ABS与不带与不带ABS制动主缸不同，更制动主缸不同，更换时分辨清楚换时分辨清楚转速传感器的原理

12、转速传感器的原理检测车轮的速度检测车轮的速度将速度信号输入将速度信号输入ABS的电控单元的电控单元转速传感器在车轮上的安装位置转速传感器在车轮上的安装位置齿圈的齿圈的齿数齿数是根据所选用的是根据所选用的轮胎的大小轮胎的大小来选择来选择安装时，传感安装时，传感头与齿圈之间头与齿圈之间应留有约应留有约0.5-1mm的间隙。的间隙。同时注意在安同时注意在安装前应向传感装前应向传感器加注润滑脂，器加注润滑脂，以防止水、泥以防止水、泥或灰尘等对传或灰尘等对传感器工作产生感器工作产生影响。影响。前轮速度传感器前轮速度传感器（需拆卸轮胎）（需拆卸轮胎）后轮速度传感器后轮速度传感器（不须拆轮胎）（不须拆轮胎）

13、轮速传感器轮速传感器1 线束2 永久磁铁3 壳体4 线圈5 探头6 齿圈123456轮速传感器轮速传感器2.7V2.7V2.1V2.1V最小最小 P-P P-P 电压电压 150mv150mv 以上时以上时 ABS ABS 工工作作 (7Km/h (7Km/h 以下以下) )轮速传感器轮速传感器20km/h50km/h轮速传感器正常波形轮速传感器正常波形齿圈MIN线圈磁铁高速低速NS最小电压 0.15V(20F/Hz)轮速传感器轮速传感器电控单元电控单元 制动过程中，ABS电控单元电控单元(ECU)3不断地从前轮速度传感器前轮速度传感器1和后轮速度传后轮速度传感器感器5获取车轮速度信号，并加以

14、处理，分析是否有车轮即将抱死拖滑。ABSABS电控单元电控单元普通制动系统的液压装置普通制动系统的液压装置 ABS液压控制总成结构液压控制总成结构ABS制动压力调节器制动压力调节器制动助力器制动助力器双腔式制动主缸双腔式制动主缸制动轮缸制动轮缸储液室储液室双液压管路双液压管路电动泵电动泵储能器储能器主控制阀主控制阀电磁控制阀电磁控制阀控制开关控制开关液压控制单元液压控制单元FL、FR、RL、RR连接制动主缸电动泵ABS ECU液压控制单元总成结构液压控制单元总成结构回油泵回油泵 ABS ABS工作时工作时回流泵将制动分泵中排回流泵将制动分泵中排出的制动液泵回到制动总泵出的制动液泵回到制动总泵电

15、磁控制阀电磁控制阀 电磁控制阀分为输入电磁阀电磁控制阀分为输入电磁阀和输出电磁阀和输出电磁阀液压控制单元液压控制单元 输入电磁阀通常接通制动总泵和制动轮泵之间输入电磁阀通常接通制动总泵和制动轮泵之间的油路，的油路， ABS ABS 控制保压状态时切断制动轮泵上压控制保压状态时切断制动轮泵上压力。输入电磁阀内的单向阀（检查阀）起加快回油力。输入电磁阀内的单向阀（检查阀）起加快回油速度的作用。速度的作用。输入电磁阀输入电磁阀 输出电磁阀通常切断制动轮泵和阻尼器输出电磁阀通常切断制动轮泵和阻尼器间的油路，间的油路，ABSABS控制减压模式时打开油路让轮控制减压模式时打开油路让轮泵里的油压通过阻尼器回

16、到制动总泵。泵里的油压通过阻尼器回到制动总泵。输出电磁阀输出电磁阀 液压控制单元液压控制单元高压蓄能器高压蓄能器 储存高压制动液。储存高压制动液。 储液器又起储液器又起缓冲的作用，通过容器内的油压缓冲的作用，通过容器内的油压储存吸收电动泵工作时的油压变化，减少储存吸收电动泵工作时的油压变化，减少ABSABS工工作时的踏板震动感。作时的踏板震动感。 储液器出口处的吼管起减少液体流动时产生储液器出口处的吼管起减少液体流动时产生的噪音作用。的噪音作用。阻尼器阻尼器 阻尼器及其下游的节流装置能减少返回到制阻尼器及其下游的节流装置能减少返回到制动总泵中的液压脉冲幅值，动总泵中的液压脉冲幅值， 使噪声减小

17、使噪声减小液压控制单元液压控制单元ABS制动过程中的制动过程中的减压状态减压状态ABS系统的工作原理系统的工作原理ABS制动过程中的制动过程中的增压状态增压状态ABS制动过程中的制动过程中的保压状态保压状态 如果没有车轮即将抱如果没有车轮即将抱死拖滑，制动压力调节装死拖滑，制动压力调节装置不参与工作，制动主缸置不参与工作，制动主缸和各制动轮缸相通，制动和各制动轮缸相通，制动轮缸中的压力继续增大轮缸中的压力继续增大ABS制动过程中的制动过程中的增压状态增压状态输入阀输入阀输出阀输出阀输入阀输入阀输出阀输出阀P P储液器储液器阻尼器阻尼器P PM.CM.CF.LF.LR.RR.ROFFOFFOFF

18、OFFOFFOFF电磁阀电磁阀泵电机泵电机输入阀输入阀输出阀输出阀P PABSABS控制（增压模式）控制（增压模式） 如果电控单元判断出某如果电控单元判断出某个车轮个车轮(假设为左前轮假设为左前轮)即将即将抱死拖滑，它即向制动压力抱死拖滑，它即向制动压力调节装置发出命令，关闭制调节装置发出命令，关闭制动主缸与左前制动轮缸的通动主缸与左前制动轮缸的通道，使左前制动轮缸的压力道，使左前制动轮缸的压力不再增大不再增大ABS制动过程中的制动过程中的保压状态保压状态输入阀输入阀输出阀输出阀输入阀输入阀输出阀输出阀P P储液器储液器阻尼器阻尼器P PM.CM.CF.LF.LR.RR.RONONOFFOFF

19、OFFOFF电磁阀电磁阀泵电机泵电机输入阀输入阀输出阀输出阀ABSABS控制（保压模式）控制（保压模式）ABS制动过程中的制动过程中的减压状态减压状态 若电控单元判断出左前若电控单元判断出左前轮仍趋于抱死拖滑状态，它轮仍趋于抱死拖滑状态，它即向制动压力调节装置发出即向制动压力调节装置发出命令，打开左前制动轮缸与命令，打开左前制动轮缸与储液室或储能器储液室或储能器(图中未画图中未画出出)的通道，使左前制动轮的通道，使左前制动轮缸中的油压降低缸中的油压降低输入阀输入阀输出阀输出阀输入阀输入阀输出阀输出阀P P储液器储液器阻尼器阻尼器P PM.CM.CF.LF.LR.RR.RONONONON电磁阀电

20、磁阀泵电机泵电机输入阀输入阀输出阀输出阀ONONP P P PABSABS控制（减压模式）控制（减压模式） ABS ABS的工作过程实际上是的工作过程实际上是抱死松开抱死松开抱死松开抱死松开的循的循环工作过程，使车辆始终处于环工作过程，使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动状态临界抱死的间隙滚动状态，有，有效地克服紧急制动时的跑偏、效地克服紧急制动时的跑偏、侧滑、甩尾，防止车身失控等侧滑、甩尾，防止车身失控等情况的发生。情况的发生。 它是利用阀体内的一个橡胶气囊，在踩下刹车时，给予刹车油压力，充斥到它是利用阀体内的一个橡胶气囊，在踩下刹车时，给予刹车油压力，充斥到ABS的阀体中，此时气囊利用中间的空

21、气隔层将压力返回，使车轮避过锁死点。的阀体中，此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回，使车轮避过锁死点。当车轮即将到达下一个锁死点时，刹车油的压力使得气囊重复作用，如此在一秒当车轮即将到达下一个锁死点时，刹车油的压力使得气囊重复作用，如此在一秒钟内可作用钟内可作用60120次，相当于不停地刹车、放松，即相似于次，相当于不停地刹车、放松，即相似于机械的机械的“点刹点刹。 因此，因此，ABS防抱死系统，能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑，使车轮防抱死系统，能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑，使车轮在刹车时不被锁死，不让轮胎在一个点上与地面摩擦，从而加大磨擦力，使刹车在刹车时不被锁死，不让轮胎在一

22、个点上与地面摩擦，从而加大磨擦力，使刹车效率达到效率达到90%以上。以上。 依靠装在各车轮上高灵敏度的车轮依靠装在各车轮上高灵敏度的车轮转速传感器以及车身上的车速传感器，转速传感器以及车身上的车速传感器，通过计算机控制。紧急制动时，一旦发通过计算机控制。紧急制动时，一旦发现某个车轮抱死，计算机立即指令压力现某个车轮抱死，计算机立即指令压力调节器使该轮的制动分泵泄（减）压，调节器使该轮的制动分泵泄（减）压，使车轮恢复转动。使车轮恢复转动。 轮速传感器轮速传感器内有电磁线圈可产生磁力线，安装在车轮附近的一个固定部件上内有电磁线圈可产生磁力线，安装在车轮附近的一个固定部件上。 齿圈齿圈安装在车轮轮辋

23、上，车轮转动带动齿圈转动，齿圈切割磁力线使传感器内安装在车轮轮辋上，车轮转动带动齿圈转动，齿圈切割磁力线使传感器内的电磁线圈感应出交变电流，的电磁线圈感应出交变电流，其脉冲率与车轮转速成正比其脉冲率与车轮转速成正比并被输往并被输往电子控制器电子控制器内。内。 电子控制器电子控制器是一种微电子计算机，它根据各个轮速传感器的电流脉冲信号测出是一种微电子计算机，它根据各个轮速传感器的电流脉冲信号测出各个车轮的运动速度，加速度或者减速度，滑动率等数值，当这些数值超出正常值各个车轮的运动速度，加速度或者减速度，滑动率等数值，当这些数值超出正常值的范围内就会发出指令给的范围内就会发出指令给电磁调节器电磁调

24、节器。 电磁调节器电磁调节器里面的柱塞会依照指令上下移动，调节输入各个车轮制动分泵的油里面的柱塞会依照指令上下移动，调节输入各个车轮制动分泵的油量，起到一个阀门的作用。量，起到一个阀门的作用。 ABS的工作原理简单一点来讲，就是由轮速感应器监测车轮的转速，监的工作原理简单一点来讲，就是由轮速感应器监测车轮的转速，监测信号汇集到电子控制器内分析，一旦监测到车轮快要抱死时，电子控制器测信号汇集到电子控制器内分析，一旦监测到车轮快要抱死时，电子控制器会发出指令给电磁调节器，由它控制油压分配阀调节各个车轮的制动分泵，会发出指令给电磁调节器，由它控制油压分配阀调节各个车轮的制动分泵，以以“一放一收一放一

25、收”的点放形式来控制刹车摩擦片，解除车轮的抱死现象。的点放形式来控制刹车摩擦片，解除车轮的抱死现象。一、一、ABSABS正常工作典型特征正常工作典型特征 ABSABS系统工作受制动踏板的控制，并且系统工作受制动踏板的控制，并且ABSABS系统投入工作时，在制动踏板上会产系统投入工作时，在制动踏板上会产生一种液压脉动效应，使踏板连续跳动，同时还能听到生一种液压脉动效应，使踏板连续跳动，同时还能听到ABSABS执行器电机动作时产生执行器电机动作时产生的的“喔喔喔喔喔喔喔喔”声。声。 当汽车车速达到当汽车车速达到25km/h25km/h左右时，左右时，ABSABS系统投入工作；当汽车减速且车速降到系

26、统投入工作；当汽车减速且车速降到20km/h20km/h以下时，以下时，ABSABS系统停止工作。系统停止工作。二、二、ABSABS有故障时的典型特征有故障时的典型特征 ABSABS系统工作状态是否正常，可进行如下判断：系统工作状态是否正常，可进行如下判断：1 1、在汽车以、在汽车以40km/h40km/h左右的速度行驶时实施紧急制动，如果车轮不滑移，并感到制左右的速度行驶时实施紧急制动，如果车轮不滑移，并感到制动踏板在连续跳动，说明动踏板在连续跳动，说明ABSABS系统工作正常；系统工作正常；2 2、如果汽车正常行驶时、如果汽车正常行驶时ABSABS警告灯点亮，或紧急制动时警告灯点亮，或紧急

27、制动时ABSABS系统不起作用，则说明系统不起作用，则说明ABSABS系统有故障；系统有故障；3 3、如果在启动发动机之前，将点火开关旋至、如果在启动发动机之前，将点火开关旋至ONON位置，位置，ABSABS警告灯不亮，或者将点警告灯不亮，或者将点火开关旋至火开关旋至ONON位置，位置，ABSABS警告灯点亮警告灯点亮3s3s后不熄灭，也表示后不熄灭，也表示ABSABS系统有故障。系统有故障。ABS系统性能检测系统性能检测三、根据三、根据ABSABS警告灯状态判断故障原因警告灯状态判断故障原因 ABSABS警告灯安装在仪表板上，当警告灯安装在仪表板上，当ABSABS系统出现故障时此灯点亮，提醒

28、驾驶系统出现故障时此灯点亮，提醒驾驶员员ABSABS系统有故障，应及时检修。维修人员根据系统有故障，应及时检修。维修人员根据ABSABS警告灯的状况，也可以初警告灯的状况，也可以初步判断步判断ABSABS系统故障原因。系统故障原因。四、四、ABSABS系统故障的初步检查系统故障的初步检查 使用中，如果使用中，如果ABSABS系统出现故障，用户或维修人员可首先进行下述检查，系统出现故障，用户或维修人员可首先进行下述检查，以便迅速查明故障原因，为进行故障自诊断或下一步的检修做好准备。以便迅速查明故障原因，为进行故障自诊断或下一步的检修做好准备。 1 1、检查蓄电池以及各保险丝、继电器是否正常，安装是否可靠，接触是、检查蓄电池以及各保险丝、继电器是否正常，安装是否可靠，接触是否良好。否良好。 2 2、检查、检查ABS ECUABS ECU、ABSABS执行器以及各传感器、电磁阀线束连接器是否