第十三章汽车ABS系统1

1、一、何为一、何为ABS ABS 制动防抱死系统（制动防抱死系统（AntiLock Brake System） 汽车前轮抱死的危害：汽车前轮抱死的危害：失去转向能力失去转向能力； 汽车后轮抱死的危害：汽车后轮抱死的危害：失去抗侧滑能力失去抗侧滑能力，甩尾，甩尾， 侧滑；侧滑；二、二、ABS目的目的 在汽车制动时，防止车轮抱死在路面上拖滑，以提高在汽车制动时，防止车轮抱死在路面上拖滑，以提高汽车制动过程中的汽车制动过程中的方向稳定性方向稳定性、转向控制能力转向控制能力和和缩短制动缩短制动距离距离，使汽车制动更为安全有效。，使汽车制动更为安全有效。 视频观看视频观看马自达有无马自达有无ABSABS的

2、制动效果比较的制动效果比较制动时车轮受力分析VFFB车轮受到车轮受到 两个制动力，两个制动力， FF和和FB.MMM制动器摩擦力矩，可转化为制动器摩擦力矩，可转化为车轮周缘的一个切向力车轮周缘的一个切向力. .将其将其称为称为F F 。FF制动器制动力。制动器制动力。 FF与制动与制动蹄与制动鼓之间的摩擦力有蹄与制动鼓之间的摩擦力有关，也就是两者之间的压紧关，也就是两者之间的压紧度。而这个压紧度又与踩制度。而这个压紧度又与踩制动踏板的力成正比。动踏板的力成正比。FF与踩与踩制动踏板的力成正比。制动踏板的力成正比。F FB B地面制动力。地面给地面制动力。地面给予的力最大不可能超予的力最大不可能

3、超过过FF附着力。附着力。O OP P0 0制动器液压制动器液压p pFF FF FB BF FF FB B=F=FF FBmaxBmax=F=FFFFF附着力附着力FBFB地面制动力地面制动力FF制动力制动力制动力制动力FF：制动器制动力。制动器制动力。 FF与制动蹄与制动蹄与制动鼓之间的摩擦力有关，与制动鼓之间的摩擦力有关，也就是两者之间的压紧度。而也就是两者之间的压紧度。而这个压紧度又与踩制动踏板的这个压紧度又与踩制动踏板的力成正比。力成正比。FF与踩制动踏板的与踩制动踏板的力成正比。力成正比。F FB B ：地面制动力。地面给：地面制动力。地面给予的力最大不可能超予的力最大不可能超过过

4、FF附着力。附着力。13.1 ABS概述三、车轮滑移率三、车轮滑移率 %100rS式中：式中： SS车轮滑移率；车轮滑移率； vv车速车速( (车轮的线速度，车轮的线速度，m ms)s)； r r车轮半径车轮半径(m)(m)； 车轮转动角速度车轮转动角速度(rad(rads)s)。%100rSl当当r=0r=0，S=1S=1也就是说汽车向前移动，但车轮不转动。也就是说汽车向前移动，但车轮不转动。（滑移）（滑移）lV=0V=0，车轮转动但汽车不前进。（滑转），车轮转动但汽车不前进。（滑转）l当当VrVr，0S1,0S1,也就是说汽车的行驶速度比车轮滚动的也就是说汽车的行驶速度比车轮滚动的速度快。

5、（边滚动边滑移）速度快。（边滚动边滑移）l当当V=rV=r，S=0S=0，也就是说汽车的车轮滚动的速度与汽车行，也就是说汽车的车轮滚动的速度与汽车行驶速相同。纯滚动。驶速相同。纯滚动。BSB/ S B：纵向附着系数。影响地面纵向方向的力的大小，如驱动力、制动力：纵向附着系数。影响地面纵向方向的力的大小，如驱动力、制动力 S：横向附着系数。影响地面横向方向的力的大小，如转向力、抵抗横向外力的能力。：横向附着系数。影响地面横向方向的力的大小，如转向力、抵抗横向外力的能力。滑移率始终控滑移率始终控制在制在15%-20%15%-20%，横向附着系数横向附着系数 制动方向稳定性，是衡量制动性能的主要指标

6、之一。制动方向稳定性，是衡量制动性能的主要指标之一。 制动方向稳定性是指汽车在制动时仍能按指定的方向行驶，制动方向稳定性是指汽车在制动时仍能按指定的方向行驶，不发生跑偏、侧滑和失去转向能力。不发生跑偏、侧滑和失去转向能力。 而这些又与横向附着力，横向附着系数而这些又与横向附着力，横向附着系数ss有关。有关。 也就是说横向附着系数越大，车辆抵抗横向外力的能力越也就是说横向附着系数越大，车辆抵抗横向外力的能力越强。越不易跑偏、转向能力越好、防侧滑能力越好。强。越不易跑偏、转向能力越好、防侧滑能力越好。 而横向附着系数与滑移率而横向附着系数与滑移率S S有关。有关。13.1 ABS概述五、五、ABS

7、作用作用 在制动过程中，通过调节制动器制动力，使滑移率始终控在制动过程中，通过调节制动器制动力，使滑移率始终控制在制在15%-20%，获得最佳的制动效能和较好的制动方向稳定，获得最佳的制动效能和较好的制动方向稳定性。性。%100rS也就是说：也就是说：ABSABS系统通过制动压力的控制达到一个类似系统通过制动压力的控制达到一个类似于于“点刹点刹”的效果。的效果。此时，车轮的运动状态是：此时，车轮的运动状态是：滑转滑转13.2 ABS的组成 ABS ABS的组成可以分为传感器、电子控制元件的组成可以分为传感器、电子控制元件（ECUECU）和执行器三部分。）和执行器三部分。%100rS组成元件组成

8、元件功能功能传传感感器器车速传感器车速传感器检测车速，给检测车速，给ECUECU，用于滑移率控制，用于滑移率控制轮速传感器轮速传感器检测轮速，给检测轮速，给ECUECU减速度传感器减速度传感器 检测制动时减速度，识别是否处于湿滑路检测制动时减速度，识别是否处于湿滑路面，只用于四轮驱动控制系统。面，只用于四轮驱动控制系统。执执行行器器制动压力调节制动压力调节器器接受接受ECUECU命令，通过电磁阀的动作，控制命令，通过电磁阀的动作，控制制动系统压力的增加、保持或降低制动系统压力的增加、保持或降低ABSABS警告灯警告灯ABSABS发生故障时，发出报警信号灯发生故障时，发出报警信号灯ECUECU接

9、受传感器信号，分析、判断或放大信号，接受传感器信号，分析、判断或放大信号，输出控制指令，控制各执行器工作。输出控制指令，控制各执行器工作。ABSABS的组成及其功用的组成及其功用13.2 ABS的工作原理 1 1、传感器出入各种信号；、传感器出入各种信号； 2 2、ECUECU接受各种传感器信号，经过处理后，接受各种传感器信号，经过处理后，形成相应的控制指令，给制动压力调节器。形成相应的控制指令，给制动压力调节器。 3 3、制动压力调节器根据控制指令，对制动、制动压力调节器根据控制指令，对制动压力进行调节。压力进行调节。13.3 ABS系统的布置形式一、几个概念一、几个概念控制通道控制通道 独

10、立控制独立控制 一同控制一同控制 高选原则高选原则 低选原则低选原则 二、二、ABSABS按通道数的分类按通道数的分类 四通道四通道 三通道三通道 双通道双通道 单通道单通道13.3 ABS系统的布置形式1、三通道ABS 前轮单独、后轮低选；制动距离短，且方向稳定性好前轮单独、后轮低选；制动距离短，且方向稳定性好 13.3 ABS系统的布置形式2、四通道ABS 制动效能好，但容易跑偏，所以应用很少制动效能好，但容易跑偏，所以应用很少13.4 ABS系统的优点l 缩短制动距离缩短制动距离l 改善了轮胎的磨损状况改善了轮胎的磨损状况l 增加了汽车制动时的稳定性增加了汽车制动时的稳定性l ABS A

11、BS系统还有一个优点就是使用方便，工作可靠系统还有一个优点就是使用方便，工作可靠 第二节 传感器1 1、作用：检测转速信号，并输入电子指控单元。、作用：检测转速信号，并输入电子指控单元。2 2、分类：电磁感应式和霍尔效应式、分类：电磁感应式和霍尔效应式二、电磁感应式轮速传感器1 1、结构：、结构：传感头传感头/ /齿圈（转子）齿圈（转子） 齿圈齿圈安装在随车轮转动的部件上，如半轴、轮毂、制动盘等；安装在随车轮转动的部件上，如半轴、轮毂、制动盘等；由磁阻较小的铁磁性材料制成。由磁阻较小的铁磁性材料制成。 传感头传感头安装在车轮附安装在车轮附件不随车轮转动的部件上，件不随车轮转动的部件上，如制动底

12、板。由永磁铁、如制动底板。由永磁铁、极轴、线圈组成。极轴、线圈组成。 电磁感应现象：电磁感应现象： 当闭合电路内的磁通发生变化时，该闭合电路中就会产生电当闭合电路内的磁通发生变化时，该闭合电路中就会产生电动势与电流，称电磁感应现象。动势与电流，称电磁感应现象。 2 2、工作原理：、工作原理：传感头和齿圈（转子）两部分组成。传感头和齿圈（转子）两部分组成。 传感器感应线圈周围的磁场发生强弱交替的传感器感应线圈周围的磁场发生强弱交替的变化，在感应线圈中就会出现交变电压。该交变变化，在感应线圈中就会出现交变电压。该交变电压的大小和频率与齿圈的转速成正比。电压的大小和频率与齿圈的转速成正比。优缺点：优

13、缺点：接近零的转速无法检测；接近零的转速无法检测；工作可靠，结构简单，运用广泛。工作可靠，结构简单，运用广泛。三、霍尔效应式轮速传感器 霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。流子时，产生横向电位差的物理现象。 优缺点：优缺点：输出的电压信号的强弱不随转速的变化；输出的电压信号的强弱不随转速的变化；不会出现高速时频率响应跟不上的问题；不会出现高速时频率响应跟不上的问题；电压信号的强弱不随转速的变化；幅值高，抗电磁电压信号的强弱不随转速的变化；幅值高，抗电磁波干扰能力强。波干扰能力强。 穿过霍尔元件的磁

14、力线密度发生变化，从而产生霍穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化，从而产生霍尔电压的变化，产生微伏级准正弦电压。尔电压的变化，产生微伏级准正弦电压。13.2 ABS的工作原理 1 1、传感器出入各种信号；、传感器出入各种信号； 2 2、ECUECU接受各种传感器信号，经过处理后，接受各种传感器信号，经过处理后，形成相应的控制指令，给制动压力调节器。形成相应的控制指令，给制动压力调节器。 3 3、制动压力调节器根据控制指令，对制动、制动压力调节器根据控制指令，对制动压力进行调节。压力进行调节。第三节 制动压力调节器（319）1、功用、功用 在制动时根据在制动时根据ABS电子控制单元（电子控制单元（E

15、CU）的控制）的控制指令，通过电磁阀的动作，自动调节制动轮缸的制动指令，通过电磁阀的动作，自动调节制动轮缸的制动压力，使车轮不被抱死，并处于理想滑移状态。压力，使车轮不被抱死，并处于理想滑移状态。 也就是说达到类似也就是说达到类似“点刹点刹”的效果。的效果。 那么那么“点刹点刹”反应在制动压力的大小变化上，反应在制动压力的大小变化上，应该是怎样的？应该是怎样的？增压、减压、增压、减压增压、减压、增压、减压2、典型的制动压力调节器、典型的制动压力调节器（1 1）常规制动时，）常规制动时，ABSABS不参与制动。进油阀开启，出油阀关闭，不参与制动。进油阀开启，出油阀关闭，制动主缸的制动液推入制动轮

16、缸，产生制动力。制动主缸的制动液推入制动轮缸，产生制动力。（2 2）压力保持时，）压力保持时，ABSABS进入工作状态。进油阀关闭，出油阀关进入工作状态。进油阀关闭，出油阀关闭。轮缸里的制动液处于不流动状态，制动力保持。闭。轮缸里的制动液处于不流动状态，制动力保持。基本组成包括：电磁阀、液压泵、低压储液器基本组成包括：电磁阀、液压泵、低压储液器（3 3）压力减小时，）压力减小时，ABSABS参与工作。进油阀关闭，出油阀打开，参与工作。进油阀关闭，出油阀打开，制动轮缸液体进入低压储液器，制动力减小；电动回油制动轮缸液体进入低压储液器，制动力减小；电动回油泵通电，将制动液泵回主缸。泵通电，将制动液

17、泵回主缸。（4 4）压力增高时，）压力增高时，ABSABS进入工作状态。进油阀打开，出油阀关闭，进入工作状态。进油阀打开，出油阀关闭，回油泵通电，制动主缸的液力进入制动轮缸，同时回油泵将回油泵通电，制动主缸的液力进入制动轮缸，同时回油泵将低压储液器里的制动液泵到轮缸里，制动压力增高。低压储液器里的制动液泵到轮缸里，制动压力增高。3、制动压力调节器的分类、制动压力调节器的分类(322)（1）动力源的不同：液压式和气压式）动力源的不同：液压式和气压式（2）与制动主缸的结构关系：整体式和分离式）与制动主缸的结构关系：整体式和分离式（3）调压方式的不同：循环式，可变容积式）调压方式的不同：循环式，可变

18、容积式1、循环制动压力调节器、循环制动压力调节器主缸主缸踏板踏板液压部件液压部件线圈线圈储液器储液器ECU传感器传感器轮缸轮缸电磁阀电磁阀回油泵回油泵 常规制动时，常规制动时，ABSABS不工作，不工作， 电磁阀线圈电磁阀线圈中无电流通过，中无电流通过，电磁阀柱塞处于电磁阀柱塞处于较低位置，制动较低位置，制动主缸与制动轮缸主缸与制动轮缸相通。制动主缸相通。制动主缸的液力直接进入的液力直接进入制动轮缸，制动制动轮缸，制动压力升高。压力升高。主缸主缸踏板踏板液压部件液压部件线圈线圈储液器储液器ECU传感器传感器轮缸轮缸电磁阀电磁阀回油泵回油泵（1）常规制动）常规制动（2）保压制动）保压制动主缸主缸

19、踏板踏板液压部件液压部件线圈线圈储液器储液器ECU传感器传感器轮缸轮缸电磁阀电磁阀回油泵回油泵 ABS ABS通过传感器判通过传感器判断滑移率已处于合适的断滑移率已处于合适的范围，就会保持制动压范围，就会保持制动压力。力。 ECU ECU向电磁线圈输向电磁线圈输入一个很小的电流，使入一个很小的电流，使电磁阀上升到中间位置。电磁阀上升到中间位置。此时，制动主缸、制动此时，制动主缸、制动轮缸、低压储液器相互轮缸、低压储液器相互分隔，轮缸中的制动力分隔，轮缸中的制动力保持一定。保持一定。（3）减压制动）减压制动主缸主缸踏板踏板液压部件液压部件线圈线圈储液器储液器ECU传感器传感器轮缸轮缸电磁阀电磁阀

20、回油泵回油泵 ECU向电磁线圈输向电磁线圈输入一个最大的电流，使电入一个最大的电流，使电磁阀上升到较高位置。此磁阀上升到较高位置。此时，制动轮缸、低压储液时，制动轮缸、低压储液器相互接通，制动轮缸中器相互接通，制动轮缸中的制动液经电磁阀流入储的制动液经电磁阀流入储液器，制动力下降。液器，制动力下降。 同时，回油泵开始工作，同时，回油泵开始工作，将流回储液器的制动液加将流回储液器的制动液加压后输送到主缸。制动踏压后输送到主缸。制动踏板有板有“回弹回弹”现象。现象。 ABS通过传感器判断车轮趋于抱通过传感器判断车轮趋于抱死，就会减小制动压力。死，就会减小制动压力。（4）增压制动）增压制动主缸主缸踏

21、板踏板液压部件线圈线圈储液器储液器ECU传感器传感器轮缸轮缸电磁阀电磁阀回油泵回油泵2、可变容积式制动压力调节器、可变容积式制动压力调节器在汽车原有制动系统基础上增加增加一套液压控制装一套液压控制装置置。制动压力油路和ABS控制压力油路是相互隔开的。常规制动常规制动：电磁阀无电流，柱塞左移，控制活塞在弹簧作用下左移顶开单向阀，常规制动油路接通。ABS不工作。主缸主缸踏板踏板液压部件液压部件控制活塞控制活塞单向阀单向阀柱塞柱塞电磁阀电磁阀线圈线圈储液器储液器回油泵回油泵传感器传感器轮缸轮缸ECU储能器储能器减压减压：电磁阀通：电磁阀通入一大电流，柱入一大电流，柱塞右移，控制活塞右移，控制活塞在压力油作用塞在压力油作用下右移，单向阀下右移，单向阀关闭，常规制动关闭，常规制动油路切断。同时油路切断。同时由于控制活塞的由于控制活塞的右移，使轮缸侧右移，使轮缸侧容积增大，制动容积增大，制动压力减小。压力减小。主缸主缸踏板踏板液压部件液压部件控制活塞控制活塞单向阀单向阀柱塞柱塞电磁阀电磁阀线圈线圈储液器储液器回油泵回油泵传感器传感器轮缸轮缸ECU储能器储能器保压保压：电磁阀：电磁阀通入较小电流，通入较小电流，柱塞右移将所柱塞右移将所有油路相互隔有油路相