《汽车底盘电控系统结构与检修》模块四 汽车防抱死制动系统

1、课题一 防抱死制动的系统基本理论课题二 电控防抱死制动系统（ABS）的组成与类型课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统汽车底盘电控系统结构与检修课题四 电控制动力分配系统（EBD）简介课题五 防抱死制动系统的检修随着汽车技术的发展，人们对汽车行驶的安全性提出了更高的要求，汽车防抱死控制系统应运而生。汽车的制动防抱死系统（Antilock Braking System，简称ABS）是一种具有防滑、防锁死等特点的安全刹车控制系统。没有安装ABS系统的汽车，当遇到紧急情况时，驾驶员若来不及分步缓刹，只能将制动踏板一脚踩死，这时则可能造成车轮抱死，再加上车辆冲刺惯性，不仅达

2、不到快速刹车的效果，还极有可能发生车辆侧滑、跑偏、方向不受控制等危险状况。而装有ABS的汽车，在遇到相同情况时，驾驶员踩下制动踏板，在车轮即将到达锁死点时，ABS系统会控制刹车系统不停地处于刹车、放松的交换状态（即相似于机械的“点刹”）， 使车轮在刹车时不至于被彻底锁死，使得轮胎处于边滚边滑的状态，加大了实际的摩擦力并提高了刹车效率，以达到避免紧急刹车时车辆方向失控及车轮侧滑等危险事故。简单地说，防抱死制动系统(ABS)的设计目的，就是在汽车制动过程中，不论道路情况如何，始终能将车轮滑移率控制在20左右，而保证车辆能获得最佳的制动性能和转向操纵性能。模块四 汽车防抱死制动系统一、制动时车辆的受

3、力分析课题一 防抱死制动的系统基本理论 汽车受到一个与行驶方向相反的外力时，才能从一定的车速制动到较低的车速直至停车，这个外力实际上是地面提供的，称为地面制动力（用Xb表示）。地面制动力越大，汽车的制动减速越大，制动距离也越短，所以该力对汽车的制动效能具有决定性影响。但是地面制动力的大小取决于两个摩擦副的摩擦力：一个是制动器制动力（用Fb表示）；另一个是轮胎与地面间的摩擦力，即附着力（用F表示）。制动过程中制动器制动力、地面制动力与附着力的关系如图4-1所示。模块四 汽车防抱死制动系统图4-1 制动过程中Xb、Fb及F之间的关系一、制动时车辆的受力分析课题一 防抱死制动的系统基本理论 在制动过

4、程中，车轮的运动包括含有滚动与抱死拖滑（滑移）两种情况。当制动刚开始，制动踏板力较小，制动器制动力不大时，地面制动力足以克服制动器摩擦力矩而使车轮滚动，因而车轮滚动时的地面制动力Xb就等于制动器制动力Fb，且随踏板力的增大而成正比地增长。但地面制动力Xb受地面与轮胎间附着力的约束，它的最大值不超过附着力F，即 式中，Z为车轮的垂直载荷； 为轮胎与路面之间的纵向附着系数。 最大地面制动力 当制动压力p上升到某一值pa，地面制动力Xb随着制动器制动力Fb的增长，达到附着力F时，就不再增长了,而当制动压力 时，制动器制动力Fb由于制动器摩擦力距的增长而仍按直线关系继续上升，此时车轮即被制动器抱死而出

5、现滑移现象。要想提高汽车的制动效能，就必须提高F值，以提高 值的大小。提高F值最有效的办法是提高纵向附着系数 。 模块四 汽车防抱死制动系统二、 车轮滑移率S课题一 防抱死制动的系统基本理论1、车轮滑移率及影响因素 当汽车匀速行驶时，实际车辆速度V（即车轮中心的速度）与车轮速度Vw(即车轮滚动的圆周速度)相等，车轮在路面上的运动为纯滚动运动。当驾驶员踩下制动踏板时，在制动器摩擦力矩的作用下，车轮的角速度减小，实际车速与车轮速度之间就会产生一个速度差，轮胎与地面之间就会产生相对滑移，滑移程度用滑移率S来表示，其表达式为 式中：S为车轮滑移率；V为车速（车轮中心纵向速度，m/s）；Vw为车轮速度（

6、车轮瞬时圆周速度，Vw=r，m/s）；r为车轮半径（m）； 为车轮转动角速度（rad/s）。 当V=Vw时，滑移率S=0，车轮自由滚动；当Vw=0时，滑移率S=100%，车轮完全抱死滑移；当VVw时，滑移率0S100%,车轮即滚动又滑动。滑移率越大，表明车轮滑移程度越大。模块四 汽车防抱死制动系统二、 车轮滑移率S课题一 防抱死制动的系统基本理论1、车轮滑移率及影响因素在制动过程中，车轮抱死滑移的根本原因是制动器制动力大于路面附着力，对于影响车轮滑移率的因素，概括起来可包括以下几个方面。（1）车轮载客人数或载物量；（2）前、后轴的载荷分布；（3）轮胎道路附着状况；（4）路面种类和路面状况；（5

7、）制动力大小及其增长速率。模块四 汽车防抱死制动系统二、 车轮滑移率S课题一 防抱死制动的系统基本理论2、车轮滑移率S与附着系数的关系汽车纵向、侧向附着系数对滑移率有很大影响。实验证明，在地面附着条件差（例如在冰雪路面上制动）的情况下，由于道路附着力很小使可以得到的最大地面制动力减小，因此在制动踏板力（或制动分泵压力）很小时，地面制动力就会达到最大附着力，车轮就会抱死滑移。附着系数与滑移率之间的关系如图4-2所示。由图中可以得出：（1）附着系数取决于路面性质一般来说，干燥路面附着系数很大，潮湿路面附着系数很小，冰雪路面附着系数更小。（2）在各种路面上，附着系数都随滑移率的变化而变化。（3）当滑

8、移率为20%左右时，纵向附着系数最大，制动效果最好。模块四 汽车防抱死制动系统图4-2 附着系数与滑移率的关系（虚线与实线标注的上下顺序一一对应）B-纵向附着系数；S-横向附着系数；S-滑移率二、 车轮滑移率S课题一 防抱死制动的系统基本理论2、车轮滑移率S与附着系数的关系纵向附着系数最大时的滑移率称为理想滑移率或最佳滑移率。当滑移率超过理想滑移率时，纵向附着系数减小，产生的地面制动力随之下降，制动距离将增长。滑移率大于理想滑移率后的区域称为非稳定制动区域或非稳定区，如图4-3所示。横向附着系数是研究汽车行驶稳定性的重要指标之一。横向附着系数越大，汽车制动时的方向稳定性和保持转向控制的能力越强

9、。当滑移率为零时，横向附着系数最大；随着滑移率的增加，横向附着系数逐渐减小。当车轮前轮抱死时，其横向附着系数接近于零，汽车将失去方向稳定性和转向控制能力，由于前轮维持转弯运动能力的横向附着力丧失，汽车将按原行驶方向滑行，因此极可能冲入其他车道与其他车辆相撞，或冲出路面与障碍物相撞。如果后轮抱死，汽车的制动稳定性就会变差，抵抗横向外力的能力很弱，后轮稍有外力（如侧向风力）作用就会发生侧滑，造成所谓的甩尾，甚至出现调头等危险现象。模块四 汽车防抱死制动系统二、 车轮滑移率S课题一 防抱死制动的系统基本理论 综上所述，为了获得最佳制动效能和制动时的方向稳定性，应将车轮滑移率控制在最佳滑移率范围(20

10、左右)内。通过采用ABS，使汽车在制动过程中自动调节车轮的制动力，防止车轮抱死滑移，从而缩短制动距离，提高方向稳定性，增强转向控制能力，以减少交通事故的发生。模块四 汽车防抱死制动系统图4-3 干燥硬实路面上附着系数与滑移率的关系B一纵向附着系数；S一横向附着系数；S一滑移率二、 车轮滑移率S课题二 电控防抱死制动系统（ABS）的组成与类型 综上所述，为了获得最佳制动效能和制动时的方向稳定性，应将车轮滑移率控制在最佳滑移率范围(20左右)内。通过采用ABS，使汽车在制动过程中自动调节车轮的制动力，防止车轮抱死滑移，从而缩短制动距离，提高方向稳定性，增强转向控制能力，以减少交通事故的发生。模块四

11、 汽车防抱死制动系统图4-3 干燥硬实路面上附着系数与滑移率的关系B一纵向附着系数；S一横向附着系数；S一滑移率一、电控防抱死制动系统的作用课题二 电控防抱死制动系统（ABS）的组成与类型电子控制防抱死制动系统是在汽车原有制动系统的基础上，增设了一套电子控制装置。ABS能够使被控制的车轮获得较大的纵向和横向的附着力，因此可以大大提高汽车的行驶性能，具体来说ABS有以下几个作用。（1）改善汽车制动时的转向操纵性没有ABS的汽车在紧急制动时，如果前轮抱死，因横向附着力几乎为零，汽车就丧失转向操纵性，此时即使转动方向盘，汽车也不能转向，只能沿着惯性力的方向前进，最后无法躲避障碍物导致事故发生。当装上

12、ABS后，因汽车仍有足够的转向操纵性，汽车可以通过转向避让障碍物。（2）增加汽车制动时的方向稳定性装有ABS的汽车在紧急制动时，能将滑移率控制在理想滑移率附近，具有较大的横向附着力，有足够抵抗横向干扰的能力，从而提高了汽车制动时的方向稳定性，可以避免汽车侧滑和“甩尾”。模块四 汽车防抱死制动系统一、电控防抱死制动系统的作用课题二 电控防抱死制动系统（ABS）的组成与类型（3）缩短制动距离装有ABS后，汽车在制动过程中，因为能始终保持车轮和路面间附着系数的最佳利用，有效地利用最大纵向附着力，因而能在最短的距离内制动停车。通常情况下，一般驾驶员操作时，制动距离会比没有ABS时短，特别是在湿滑和冰雪

13、路面上时，制动距离可以明显缩短，一般可缩短10%20%。但值得注意的是，在不平整的路面上或者在砂砾以及积雪的路面上，由于汽车制动抱死时，其表面物质（如砂砾、积雪等）会被铲起并堆在车轮前面形成楔形物，反而构成一种阻力而易于汽车制动，所以此时带有ABS的车辆的制动距离会比没有ABS的车辆的制动距离稍长。（4）减少轮胎磨损由于装有ABS的汽车制动时，车轮处于边滚动边滑移状态，避免了制动时车轮抱死在地面上的滑拖，从而可以减少轮胎局部磨损，从而提高了轮胎的使用寿命，一般约提高6%10%。（5）减少驾驶员的紧张情绪装有ABS的汽车，驾驶员在制动时，只需要把脚尽力踏在制动踏板上，ABS就会代替驾驶员自动进入

14、最佳制动的状态，此时驾驶员可以比较放心地操纵方向盘。特别在冰雪道路上，可以减少驾驶员的不安全感。模块四 汽车防抱死制动系统二、防抱死制动系统组成课题二 电控防抱死制动系统（ABS）的组成与类型ABS是在原有制动装置基础上增加一套控制装置形成的，其工作也是在常规制动过程的基础上进行的。在制动过程中，当车轮还未趋向抱死时，其制动过程与常规制动过程完全相同，只有当驾驶员紧急刹车使车轮趋于抱死时，ABS方对制动压力进行调节。因此，当ABS发生故障时，如果常规制动装置正常，那么常规制动装置照样具有制动功能，但如果常规制动装置发生故障，ABS也将随之失去控制作用。防抱死制动系统（ABS）是根据车轮转动情况

15、，随时调节制动压力来防止车轮抱死滑移。尽管各型ABS的结构各不相同，但一般均是在常规制动装置的基础上，增设传感器，电子控制器（ABS ECU）和执行器，其基本原理如图4-4所示，而图4-5所示为防抱死制动系统ABS的典型组成结构图。ABS的电子控制器ECU又称为ABS电控单元或ABS ECU。主要功用是接收轮速传感器，减速度传感器等输入的信号，计算汽车的轮速，车速，加减速度和滑移率，并输出控制指令控制制动压力调节器等执行元件工作。ABS ECU具有失效保护和故障自诊断能力，一旦发现ABS故障时，ABS将终止工作并恢复常规制动，与此同时，还将控制ABS故障指示灯（或A自锁故障指示灯）闪亮，以提醒

16、驾驶员及时对ABS进行修理。模块四 汽车防抱死制动系统二、防抱死制动系统组成课题二 电控防抱死制动系统（ABS）的组成与类型模块四 汽车防抱死制动系统图4-4 ABS结构原理图图4-5 ABS典型组成结构图1-前轮转速传感器；2-制动压力调节器；3-ABS电控单元；4-ABS警告灯；5-后轮转速传感器；6-制动灯开关；7-制动主缸；8-比例分配阀；9-制动轮缸；10-蓄电池；11-点火开关二、防抱死制动系统组成课题二 电控防抱死制动系统（ABS）的组成与类型模块四 汽车防抱死制动系统ABS采用的传感器有车轮速度传感器和减速度传感器两种。车轮速度传感器又称为车轮转速传感器或轮速传感器。车轮速度传

17、感器是ABS必须具备的传感器，其功用是检测车轮的运动状态，将车轮转速变换为电信号并输入给ABS ECU。减速度传感器又分为纵向减速传感器和横向减速传感器。一般地，减速传感器仅在控制精度要求高的ABS中采用，其功用是检测汽车车身的减速度，以便于ABS ECU判别路面状况。制动压力调节器是ABS的主要执行元件。其功用是接受ECU的指令，驱动制动压力调节器中的电磁阀动作，同时驱动回液泵电动机转动等，使制动压力“升高” “保持” 或“降低”，从而实现制动压力自动调节。电子控制系统控制部件的安装位置如图4-6所示。图4-6 ABS控制部件的安装位置示意图三、防抱死制动系统的类型课题二 电控防抱死制动系统

18、（ABS）的组成与类型模块四 汽车防抱死制动系统ABS分为机械式ABS和电子式ABS两大类。目前，纯机械式ABS已经被淘汰，本书主要介绍采用机电一体化的电子控制ABS。电子控制ABS的种类很多，其分类如下。（1）按ABS制动压力调节器和制动主缸的结构形式分类按ABS制动压力调节器和制动主缸的结构形式分为分离式和整体式两种。分离式ABS制动压力调节器为独立总成，通过制动管路与制动主缸和制动轮缸相连，其突出优点是零部件安装灵活，很适合于ABS作为选装部件时采用。 Bosch 2S型、Bosch 2E型、苯迪克斯IV型、VI型就属于分离式ABS，桑塔纳、捷达、红旗、沃尔沃等轿车均采用分离式ABS。整

19、体式ABS的制动压力调节器与制动主缸以及制动助力器组合为一个整体，其优点是结构紧凑、节省安装空间，一般作为汽车的标准装备来采用。戴维斯ATE型、德尔科型、Bosch三型均为整体是ABS。相比于分离式，整体式ABS结构复杂、成本较高，一般在高级轿车上应用较多。三、防抱死制动系统的类型课题二 电控防抱死制动系统（ABS）的组成与类型模块四 汽车防抱死制动系统（2）按车轮控制方式分类 按电子控制防抱死制动系统控制车轮的方式可分为“轴控式”与“轮控式”两种。ABS工作时，制动压力能够独立进行调节的制动管路称为控制通道，每个车轮占用一个控制通道的称为“轮控式”（有时也称单轮控式或独立控制式）。若两个车轮

20、占用一个控制通道的则称为同时控制，而当同时控制的两车轮在同一轴上时，称其为“轴控式”。轴控式又可分为“低选控制（SL）”和“高选控制（SH）”两种。在采用轴控式的ABS中，当车辆行驶在附着系数不同的路面上时，由于汽车左、右车轮与路面之间的附着力不同，因此左右车轮在控制抱死时的时机也会不同，附着系数小的车轮先抱死，而附着系数大的车轮后抱死。以保证附着系数较小的车轮不发生抱死为原则来调节制动压力，这两个车轮就是按低选原则来进行控制，简称为“低选控制（SL）”；以保证附着系数大的车轮不发生抱死为原则来调节制动压力，这两个车轮就是按高选原则来进行控制，简称为“高选控制（SH）”。目前大多数轿车的两个后

21、轮均采用“低选控制（SL）”。三、防抱死制动系统的类型课题二 电控防抱死制动系统（ABS）的组成与类型模块四 汽车防抱死制动系统（3）控制通道和传感器数量分类根据控制通道和传感器数量不同，电子控制ABS可以分为以下七类，其形式如图4-7所示。1）四通道四传感器ABS（方式1、2）；2）三通道四传感器ABS（方式3）；3）三通道三传感器ABS（方式4）；4）两通道三传感器ABS（方式5）；5）两通道两传感器ABS（方式6、7）；6）单通道一传感器ABS（方式8）；7）六通道六传感器ABS（适用于带挂汽车）。图4-7 ABS的类型与分布形式三、防抱死制动系统的类型课题二 电控防抱死制动系统（ABS

22、）的组成与类型模块四 汽车防抱死制动系统（3）控制通道和传感器数量分类目前，小轿车上普遍采用三通道ABS，如国产奥迪100、200型、红旗CA7220E以及桑塔纳2000GSI型轿车ABS对两个前轮采用了独立控制，两个后轮采用了低选原则控制。按低选原则控制可以保证汽车在各种条件下左右两个后轮的制动力相等，即使两侧车轮的附着力相差较大，也可令两个车轮的制动力能限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，从而保证汽车在各种条件制动时，都具有良好的方向稳定性。虽然两后轮按低选原则控制存在后轮附着系数较大一侧附着力不能充分利用、汽车的总制动力有所减小的问题，但是在紧急制动时，由于发生轴荷前

23、移，在总制动力中后轮的制动力所占比重较小（尤其是小轿车），前轮的附着力比后轮的附着力大的多，后轮制动力通常只占制动力的30%左右，因此后轮附着力未能充分利用对汽车的总制动力影响不大。对两前轮进行独立控制，主要是考虑到小轿车（特别是前轮驱动轿车）前轮的制动力占总制动力的比例较大（可达70%左右），可以充分利用前轮的附着力，一方面使汽车获得尽可能大的总制动力，有利于缩短制动距离，另一方面可使制动中两前轮始终保持较大的横向附着力，使汽车保持良好的转向控制能力。尽管两前轮独立控制可能导致两前轮制动力不平衡，但由于两前轮制动力不平衡对汽车行驶方向稳定性影响相对较小，而且还可以通过驾驶员的转向操纵来进行修

24、正，正因如此，三通道ABS在小轿车上应用较为普遍。三、防抱死制动系统的类型课题二 电控防抱死制动系统（ABS）的组成与类型模块四 汽车防抱死制动系统（4）按控制车轮数量分类按控制车轮数量分为两轮ABS和四轮ABS，两轮ABS只控制两个后轮，结构简单、价格低廉，适用于轻型载货汽车和客货两用汽车。四轮ABS又分为四通道ABS和三通道ABS，四通道ABS与前述四通道传感器ABS（方式1、2）相同，三通道ABS与前述三通道四传感器ABS（方式3）和三通道三传感器ABS（方式4）相同。（5）其他分类方法除上述分类方法以外，还有其他分类方法，如按制动压力调节器的动力源可分为液压式和气压式；按制动压力调节器

25、调压方式分为流通式和变容式等等。一、车轮速度传感器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统车轮转速传感器的作用是检测车轮的速度，并将速度信号输入ECU中，它一般都安装在车轮处，如图4-8所示。1、电磁式车轮转速传感器电磁感应式车轮转速传感器由传感头和齿圈（转子）两部分组成。其外形图如图4-9所示。图4-8 转速传感器在车轮上的安装位量1-齿圈；2-传感头；3-制动盘；4-托架；5-轴座图4-9 车轮转速传感器的外形一、车轮速度传感器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统传感头由永久磁铁、电磁线圈、极轴等组成。从外形上又可分为凿式极轴转速传感

26、头和柱式极轴转速传感头等，它直接安装于齿圈的上方，如图4-10所示。齿圈实际上是一个信号转子，随车轮旋转时，传感头内的电磁线圈就感应出电压信号并送至ECU，该电压信号在高速时频率高，在低速时频率低，因而其频率的变化便精确地反映出车轮速度的变化。齿圈通常是有40100个齿。用于检测非驱动轮转速的传感器都设置在车轮处。用于检测驱动轮转速的传感器通常也设置在车轮处，但也有些车型是设置在主减速器或变速器中。其中齿圈一般安装在随车轮一同旋转的部件上，如半轴、轮毂、制动盘等，而传感头则安装在齿圈附近但不随齿圈旋转的部件上，如半轴套筒、转向节、制动底盘等。一、车轮速度传感器课题三 防抱死制动系统控制部件的结

27、构原理模块四 汽车防抱死制动系统在一些后轮驱动汽车中，当只在主减速器或变速器中安置一个转速传感器时，是将传感器齿圈安装在主减速器输入轴上（也有直接利用主减速器齿轮的），或安装在变速器的输出轴上，而将传感头安装在主减速器壳体或变速器壳体中。将转速传感器安装在传动系统中，它感应的转速是两驱动轮的平均转速，因此这种布置形式只适用于对两驱动轮进行一同控制的ABS，而有利于传感器的保护，也可减少传感器的数量。安装转速传感器时，应保证其传感头与齿圈间留有很小的空气间隙。通常只有0.51.0mm。多数转速传感器的空气间隙是不可调的。另外，要求安装牢固，以确保汽车在制动过程中的振动不会干扰或影响感应信号。车轮

28、转速传感器若发生故障，将无法准确检测车轮速度，ABS系统就不能正常工作。电磁感应式转速传感器结构简单，成本低，缺点是车速过低时，其输出的信号电压的幅值过小，ECU难以检测，且输出信号抗电磁波干扰的能力差；车速过高时传感器的频率影响性差，易产生误信号。目前ABS的控制速度范围一般为15160km/h，今后要求控制速度范围扩大到8260km/h，以至更大范围。 （a）凿式极轴转速传感头 （b）柱式极轴传感头图4-10 车轮转速传感器剖面图1-导线；2-永久磁铁；3-外壳；4-电磁线圈；5-极轴；6-齿圈一、车轮速度传感器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统2、霍尔式车

29、轮转速传感器 霍尔式车轮转速传感器是利用霍尔效用原理产生与车轮轮速相对应的电压脉冲信号。传感器也是由传感头和齿圈组成的，其传感头由永久磁铁、霍尔元件和电子电路等组成，如图4-11所示。传感器工作时，ECU给霍尔元件施加一个5V或8V的电压，永久磁铁的磁力线穿过霍尔元件通向齿圈。当齿圈位于图4-11（a）所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线分散磁场相对较弱，产生的电压信号也较小；当齿圈位于图4-11（b）所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线集中，磁场相对较强，产生的电信号较大。（a）霍尔元件磁场较弱 （b）霍尔元件磁场较强图4-11 霍尔式车轮转速传感器1-霍尔元件；2-永久磁铁一、车轮速度传感器课题三

30、 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统2、霍尔式车轮转速传感器 霍尔元件输出的毫伏级的准正弦波电压U1首先经放大器放大为伏级电压信号U2，然后送往施密特触发器转换成标准的方波信号U3，再送到输出级放大U4后输出给ECU，如图4-12所示。电子线路中的各级波形如图4-13所示，其工作频率为20kHz，输出信号电压幅值为714V。图4-12 霍尔式车轮船速传感器电子线路框图一、车轮速度传感器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统2、霍尔式车轮转速传感器霍尔式车轮船速传感器具有以下优点：（1）输出的电压信号强弱不随转速的变化而变化。在汽车电源电压为1

31、2V的条件下，信号的幅值保持在11.512V不变，即使当车速降低时也不变，因此抗电磁波干扰能力较强。（2）传感器频率响应高达20kHz，用于ABS中相当于车速为1000km/h时所检测出的信号频率，因此不会出现高速时频率响应跟不上的问题。与电磁式车轮转速传感器相比，霍尔式车轮转速传感器对ABS系统的速度控制范围的扩大具有明显的优势。图4-13 霍尔式车轮转速传感器电子线路中的各级波形图二、汽车减速度传感器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统ABS中另一种传感器是汽车减速度传感器，减速度传感器又称为加速度传感器，其功用是检测汽车的减速度，识别是否是雪路、冰路等易滑路

32、面，并转换为电信号输入给ABS ECU，以便采取相应的控制方式。汽车在高附着系数路面上制动时，减速度很大；在低附着系数路面上制动时，减速度很小，因此ABS ECU根据减速度传感器信号即可判断路面状况。例如，当判定汽车是在附着系数很小的冰雪路面上行驶时，就会按照低附着系数路面的控制方式进行控制，以提高制动性能。减速传感器有光电式、水银式、差动变压器式和半导体式等。安装位置依车而异，有的安装在行李舱内，有的安装在发动机舱内。（1）光电式减速度传感器光电式减速度传感器的内部结构如图4-14所示。主要由两只发光二极管LED、两只光电三极管、一块透光板和信号处理电路等组成所示。（a）元件位置；（b）透光

33、时；（c）遮光时图4-14 光电式减速度传感器的工作原理二、汽车减速度传感器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统（1）光电式减速度传感器光电效应是指某些物质因受到的照射而发出电子的现象。光电管是能把光能变成电能的器件，内部装有能够产生光电效应的电极，受到光线照射就会向外发射电子。光电管广泛用于无线电传真、自动控制和电影领域，其分为光电二极管和光电三极管两种。发光二极管是一种能够发光的半导体二极管。英文名称为Light Emitting Diode,通常缩写为“LED”。制作发光二极管PN结的半导体材料是砷化镓（GaAS）、磷化镓（GaP）和磷砷化镓（GaAsP）。

34、从PN结的两端各引一个金属电极，用塑料将单个PN结封装起来即构成单只发光二极管。光电式减速度传感器透光板的作用是进行透光或遮光。当透光板上的开口位于发光二极管与光电三极管之间时，发光二极管发出的光线能够照射到光电三极管上，于是光电三极管导通，如图4-14（b）所示；当透光板上的齿扇位于发光二极管与光电三极管之间时，发光二极管发出的光线因被透光板上的齿扇挡住而不能照射到光电三极管上，光电三极管处于截止状态，如图4-14（c）所示。汽车匀速行驶时，透光板静止不动，传感器无信号输出。汽车减速行驶时，透光板则随着减速度的变化沿汽车纵向摆动，减速度越大，透光板摆动角度就越大，如图4-15所示。由于减速度

35、大小不同，透光板摆动角度也就不同，两只光电三极管“导通”与“截止”状态就不同。根据透光板的摆动位置，可将汽车减速度区分为四个等级，将该信号送入ABS ECU就能感知路面附着系统情况，从而采取相应的控制措施。二、汽车减速度传感器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统（2）水银式减速度传感器 水银式减速度传感器的结构如图4-16（a )所示，由玻璃管和水银组成。当汽车在低附着力系数路面上制动时，汽车减速度小，水银在玻璃管内基本不动，传感器电路接通，如图4-16（b）所示，ABS ECU 便按低附着系数路面上的控制程序控制制动系数工作。当汽车在高附着系数路面上制动时，汽车

36、减速度大，传感器玻璃管内的水银在惯性力作用下前移，传感器电路断开，如图4-16（c）所示，ABS ECU 便按高附着系数路面上的控制程序控制系数工作。（a）匀速行驶 （b）减速行驶图4-15 光电式减速度传感器透光板的位置状态（a）整体结构 （b）减速度小时 （c）减速度大时图4-16 水银式减速度传感器的结构原理二、汽车减速度传感器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统（2）水银式减速度传感器由水银式减速度传感器的结构可见，该传感器可以检测前、后或左、右两个方向的加、减速度，因此可以用作横向加速度传感器。当汽车的横向加速度低于设定值时，水银在玻璃管内基本不动，传感

37、器电路接通，向ABS ECU 输入一个高电平信号；当汽车高速急转弯时，横向加速度超过设定值，水银在惯性作用下移动，传感器电路断开，向ABS ECU 输入一个低电平信号。ABS ECU接收到横向加速度超过设定值的信号后，立即发出控制指令，修正左右车轮制动分泵压力，以便提高ABS的制动性能。横向加速度传感器在高级轿车和赛车上采用较多。三、ABS电子控制器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统 ABS电子控制器简称ABS 的控制中心或ABS ECU，其主要功能是接收轮速传感器、减速度传感器信号和各种控制开关信号，并根据设置的控制逻辑，通过数学计算和逻辑判断后输出控制指令，

38、控制制动压力调节器调节制动分泵的制动压力。 ABS电子控制器从开始出现至今，其结构已有很大发展变化。现在一般的硬件由安装在印刷电路板上的单片微型计算机和一系列电子元器件构成，目前大多数是由集成度高、运算速度快的数字电路组成的，他们封装在金属壳体内部，形成一个独立的整体。而软件主要是一系列控制程序和大量的实测数据，存储在只读存储器（ROM）中。各种车型ABS ECU 内部电路及控制程序各不相同，但其电路基本组成却大致相同，如图4-17所示。三、ABS电子控制器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统图4-17 三通道四传感器ABS ECU电路框图三、ABS电子控制器课题

39、三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统1、计算电路计算电路是ABS ECU 的核心，主要由微处理器构成。其功用是根据轮速传感器、减速度传感器等输入信号，按照软件设定的程序进行数学计算和逻辑判断，并形成相应的控制指令。计算电路按照设定的程序，根据轮速传感器输入的轮速信号，计算出车轮的瞬时速度，然后得出加（或减）速度、初始速度、参考车速和滑移率，最后根据加、减速度和滑移率等形成相应的控制指令，再向电磁阀控制电路输出控制信号，以保证制动压力的“降低”、“保持”或是“升高”。计算电路一般都有两个微处理器CPU（一个控制CPU和一个安全CPU），有的则是由两个完全相同的CPU组成

40、，主要目的是保证ABS的安全性。两个CPU接受相同的输入信号，在运算处理过程中，通过通讯对两个微处理器的处理结果进行比较。如果两个微处理器的处理结果不一致，微处理器立即使ABS系统退出工作，以防止系统发生故障而导致错误控制。计算电路不仅能够检测自己内部的工作过程，而且还能检测系统中有关部件的工作状况，如轮速传感器、泵电机工作电路，电磁阀继电器工作电路等，当检测到这些电路工作不正常时，立即向安全保护电路输出指令，使ABS停止工作。三、ABS电子控制器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统2、输入电路轮速传感器输入电路由低通滤波电路和整形放大电路等组成，其功用是对轮速传

41、感器输入的交变电压信号进行处理，并将模拟信号转变为数字信号输入中央处理单元CPU 。因为不同车型ABS采用轮速传感器的数量各不相同，所以轮速传感器信号处理与放大电路也有简有繁。为检测轮速传感器的工作情况，计算电路经输入电路向各轮速传感器输出检测信号，再由输入电路将信号反馈到计算电路。输入放大电路还要接受点火开关、制动开关、液位开关等外部信号。除了传送轮速传感器的检测信号外，还要接受电磁阀继电器、泵电机继电器等工作电路的检测信号，并将这些信号经过处理后送入计算电路。三、ABS电子控制器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统3、输出放大电路 输出放大电路的主要功用是将C

42、PU输出的数字信号（如控制力升高、保持、降低信号）转换成模拟信号，通过功率放大器驱动执行器工作，向执行器（各类电磁阀）提供大小不同的控制电流（丰田与博世ABS三位三通电磁阀分别为0A、2A、5A），实现制动压力“升高”、“保持”或“降低”的调节功能。三、ABS电子控制器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统4、安全保护电路安全保护电路由电源监控、故障失忆、继电器驱动和ABS指示灯驱动电路等组成。其主要功用是接收蓄电池（或发电机）的电压信号，监控电源电压是否在稳定范围内，同时将12V或14V电源电压转换为ECU工作需要的5V电压。由于微处理器具有检测功能，该电路能根据

43、微处理器输出的指令，对有关继电器电路、ABS指示灯电路进行控制。当发现影响ABS工作的故障（如电源电压、轮速传感器信号、计算电路、电磁阀控制电路等出现异常）时，CPU就会发出指令切断ABS继电器的电源电路，使ABS停止工作，并恢复常规制动功能，以起到失效保护作用。同时接通仪表盘上的ABS指示灯电路使ABS指示灯发亮，提醒驾驶员ABS应及时检修。ABS ECU具有故障记忆能力，当ECU监测到ABS出现故障时，除控制执行上述动作外，还要将故障信息编成代码储存在存储器中，以备自诊断时读取故障代码，供维修诊断作为参考。四、制动压力调节器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统

44、1、结构形式 液压式制动压力调节器主要由电动泵、若干个电磁阀、储液器、蓄能器等元件组成，它串接在制动主缸与制动轮缸之间。图4-18所示是一制动压力调节器的主要结构。电动泵分回液泵和液压泵两种。回液泵也称作再循环泵，用于循环调压式制动压力调节器中，多采用柱塞泵，它受ECU的控制，由电动机驱动，其作用是在减压过程中将从轮缸流出的制动油液泵回制动主缸。而液压泵则用于变容压式制动压力调节器中，它也受ECU的控制，但它与循环调压方式中的回液泵的作用有所不同，主要是用于在控制管路中建立控制油压。 制动压力调节器是ABS的执行器，由电磁阀、储液器和回液泵电动机等组成。制动压力调节器设在制动总泵与车轮制动分泵

45、之间，制动压力调节器的作用是接受ECU的指令，通过电磁阀的动作来自动调节车轮制动器的制动压力。四、制动压力调节器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统1、结构形式 蓄能器根据其储存制动油液的压力范围，分为高压蓄能器和低压蓄能器。高压蓄能器用于储存经电动泵加压后的高压制动油液，并向制动轮缸（循环调压方式）或调压缸（变容调压方式）供给高压制动油液；而低压蓄能器则用于接收和储存回流的低压制动油液，并可衰减回流制动油液的压力波动。为了区别这两种蓄能器，一般将高压蓄能器简称为蓄能器或储能器，而将低压储能器简称为储液器、储液室或储油箱等。 蓄能器（或储液器）在结构上是一个内装活

46、塞与弹簧的液压缸。储液器与回液泵的结构如图4-19所示，由制动轮缸经电磁阀回液口流回的制动液进入储液器内作用于活塞上，并压缩弹簧使储液容积增大，以暂时储存制动油液。也有的蓄能器（或储液器）采用气囊式结构，气囊的气室内充有可被压缩的氮气。图4-18 制动压力调节器1-储液器；2-通向制动主缸的接头；3-电动泵；4-电磁阀四、制动压力调节器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统（a）柱塞上行时吸油 （b）柱塞下行时泵油图4-19 储液器与回液泵的结构简图A-来自轮缸的制动液；B泵往主缸的制动液；1-凸轮；2-液压泵柱塞；3-液压泵；4-储液器四、制动压力调节器课题三 防

47、抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统2、调压方式 ABS的制动压力调节器，可以采用循环调压方式或变容调压方式，进行防抱死制动压力调节。 循环调压方式是采用电磁阀来直接调节轮缸的制动压力。它在制动主缸与轮缸之间串联一个电磁阀，通过使制动轮缸中的制动油液流回制动主缸或储液器实现制动压力的减小，又通过使制动主缸或功能装置中的制动油液流入制动轮缸实现制动压力的增大。这种调压方式也称流通调压方式，它是本章将要介绍的重点。 变容调压方式是通过电磁阀的控制来间接调节轮缸的制动压力。它是汽车原有制动管路上增加一套液压控制装置，并将制动轮缸与制动主轮缸隔离。通过控制制动管路中容积的增减，来控

48、制轮缸中制动压力的变化。如美国德尔科公司生产的ABSVI防抱死制动系统，就采用了变容调压方式的制动压力调节器。四、制动压力调节器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统3、工作过程 在汽车制动时，通过制动压力调节器所形成的制动工况包括常规制动时正常工况（制动无抱死工况）、紧急制动时防止车轮抱死的压力保持工况、减压工况及加压工况4种。 现以图4-20所示的ABS系统为例，对这些工况加以介绍。图4-20 ABS系统简图1-点火开关；2、11-前轮转速传感器；3-ABS警告灯；4、5-后轮转速传感器；6-制动灯开关；7-制动主缸；8-ABS执行器；9-比例旁通阀；10-制动

49、轮缸四、制动压力调节器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统3、工作过程 图4-21给出的是ABS系统的液压控制回路。其制动压力调节器采用循环调压方式，对应每一个控制通道都设置了1个三位三通电磁阀，如图4-22所示。该系统共有3个控制通道，因而有3个三位三通电磁阀，ECU按控制电流的大小分3种电流向每个电磁阀通电，可使每个电磁阀有3种工作位置，从而在制动主缸、制动轮缸和回油管路之间建立起液压联系，并使ABS系统实现压力升高、压力保持和压力降低的调节。图4-21 ABS系统的液压回路1-制动总泵；2-比例阀与旁通阀；3-ABS执行器；4-三位三通电磁阀；5-电动泵；6

50、-车轮转速传感器；7-右后轮制动器；8-左后轮制动器；9-右前轮制动器；10-左前轮制动器四、制动压力调节器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统3、工作过程 （1）常规制动时正常工况 在常规制动时，车轮均未抱死，ABS不介入制动压力调控，ECU不向三位三通电磁阀的电磁线圈供电，这时电磁阀的衔铁在回位弹簧预紧力的作用下而处在最下端位置，使B孔关闭，A孔开启，如图4-23所示。图4-22 三位三通电磁阀结构示意图1-回油路接口；2-过滤器；3-非磁性支承；4-出油阀；5-进油阀；6-磁铁；7-电磁线圈；8-单向阀；9-阀体；10-车轮制动器接口；11-承接盘；12-副

51、弹簧；13-主弹簧；14-凹槽台阶；15-制动主缸接口；a-工作空气间隙四、制动压力调节器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统3、工作过程 （1）常规制动时正常工况 当踩下制动踏板时，从主缸来的制动油液从A孔流向C孔，送往制动轮缸（车轮液压缸），实施制动。这时制动主缸与各制动轮缸相通，各轮缸的制动压力随主缸制动压力的上升而上升，同时利用第1检验阀（单向阀）将通向回液泵的油路切断。当制动踏板松开时，制动轮缸的制动油液经C、A孔及第3检验阀（旁通阀，也是一个回液单向阀）流向制动主缸。图4-23 常规制动时ABS系统不工作示意图1-制动主缸；2-第1检验阀；3-电动泵；

52、4-第2检验阀；5-储油箱；6-前轮轮速传感器；7-车轮制动器；8-电磁线圈；9-回位弹簧；10-第3检验阀四、制动压力调节器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统3、工作过程 （2）紧急制动时的保压工况 当进行紧急制动ABS的ECU判定某个或某几个车轮正趋于抱死时，系统就进入防抱制动控制。防抱制动循环首先进入保压工况，以使车轮充分地进行制动，如图4-24所示。此时ECU向电磁阀通以较小的控制电流（一般为22.5A，约为最大控制电流半值），衔铁在一定电磁力的作用下克服回位弹簧的弹力向上运动，当运动到电磁力与弹簧弹力相平衡的中间位置时停止运动，使A孔和B孔均关闭，此时

53、第3检验阀已关闭，即C孔也被关闭，主缸、轮缸与回油管路之间的油路相互隔断，因而车轮液压缸内的压力保持不变，ECU再根据车轮的运动状态，判断是否进入下一步控制工况。四、制动压力调节器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统3、工作过程 （2）紧急制动时的保压工况 图4-24 保压工况ABS系统工作示意图1-制动主缸；2-第1检验阀；3-电动泵；4-第2检验阀；5-储油箱；6-前轮轮速传感器；7-车轮制动器；8-电磁线圈；9-回位弹簧；10-第3检验阀四、制动压力调节器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统3、工作过程 （3）紧急制动时的减压工

54、况 在保压工况后，车轮会进入不稳定区域，防抱制动循环就过渡到减压工况（车轮则在汽车惯性作用下开始加速），如图4-25所示。这时ECU向电磁阀通以最大控制电流（一般为55.5A），衔铁在较大电磁力作用下，进一步克服弹簧力向上运动而上升到最高位置，A孔继续被关闭，而将B孔打开与C孔相通，使车轮制动器中的制动油液从C孔经B孔流回到储油箱。同时，ECU向回液泵电动机发出通电信号，液压泵开始工作，把储油箱中的液压油泵出，形成比制动主缸内的压力要高的油压，该油压把第1检验阀（单向阀）向上顶起，制动油液流回到制动主缸内（此时主缸内的油压经制动踏板与回液泵共同加压形成，并使制动踏板有所回弹），这样车轮制动器内

55、的制动压力迅速下降，避免了车轮抱死的危险。四、制动压力调节器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统3、工作过程 （4）紧急制动时的加压工况 当车轮抱死解除时，防抱制动循环就过渡到加压工况，如图4-26所示。这时ECU停止向电磁阀通电，三位三通电磁阀的工作状态又恢复到与正常工况时相同，而把制动主缸内的油压传递到车轮制动器内。 由于保压减压加压形成的防抱制动循环工况是在瞬间完成的，其循环动作的频率可达到320次/s，从而可保证每个车轮都不会发生制动抱死，并将车轮的滑移率控制在最佳范围内。这种防抱调节一直持续到车速降至很低，或者车轮不再趋于抱死时为止。图4-25 减压工况

56、ABS系统工作示意图1-制动主缸；2-第1检验阀；3-电动泵；4-第2检验阀；5-储油箱；6-前轮轮速传感器；7-车轮制动器；8-电磁线圈；9-回位弹簧；10-第3检验阀四、制动压力调节器课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统3、工作过程 （4）紧急制动时的加压工况 图4-26 加压工况ABS系统工作示意图1-制动主缸；2-第1检验阀；3-电动泵；4-第2检验阀；5-储油箱；6-前轮轮速传感器；7-车轮制动器；8-电磁线圈；9-回位弹簧；10-第3检验阀五、ABS警告灯课题三 防抱死制动系统控制部件的结构原理模块四 汽车防抱死制动系统 装有ABS系统的车辆，在仪表板

57、上都设有一个ABS警告灯（有的车上是一个标有“ANTILOCK”的警告灯）。当ECU检测到系统出现故障时，它会控制该灯闪烁，向驾驶员报警，并停止部分或全部的ABS功能。若仅仅是ABS警告灯点亮，则车辆有可能是减少了或完全没有了防抱死制动功能，但传统制动系统仍具有常规的制动功能，这时还可以安全驾驶。此外，在ABS发生故障后进行故障自诊断操作时，可利用该灯的闪烁显示，来读取故障代码。 一、单纯防抱死制动系统（ABS）所存在的缺点课题四 电控制动力分配系统（EBD）简介模块四 汽车防抱死制动系统防抱死制动系统（ABS）在制动过程中，当汽车制动力将要达到极限值时，其开始调节制动压力以防止车轮抱死，避免

58、车轮在路面上滑拖（滑移），这在缩短制动距离、提高汽车在制动过程中的方向稳定性（不侧滑）和转向操纵能力（有制动加转向能力）的同时。不可避免地带来以下不利影响，即它不能在制动的全过程中，随路面附着情况的不同而对所有车轮制动力的大小随机进行最有效的分配和调节。同时，在高速行驶过程中，当车辆恰有转向工况时，因为离心力的作用而使内外车轮附着力有所差异，这时ABS也不能随机调节制动力的大小，这将影响了行车的方向稳定性。为此，电子控制动力分配系统（Electronic Brake-force Distribution，简称EBD）就应运而生。它能在制动的全过程中，根据四个车轮的附着情况，运用高速计算机处理车

59、轮的即时感应信号，瞬间计算出不同的滑移率和摩擦力数值，在运动中不断地高速调节制动压力，以使汽车获得最佳的制动效果，进一步提高了车辆制动的平稳性和安全性，并延长了制动蹄的使用寿命，ABS+EBD是舒服、安全、有效的制动防抱死调节系统。二、电子控制动力分配系统（EBD）工作原理课题四 电控制动力分配系统（EBD）简介模块四 汽车防抱死制动系统 在带有电子制动力分配的防抱死制动系统（ABS+EBD）里，电子制动力分配控制利用防滑控制制动系统，可根据车辆的行驶条件来控制前后车轮之间的制动力分配，使之达到最优。除具有常规的防抱死制动系统的功能外，EBD利用ABS制动液压控制装置，根据车辆的行驶情况把制动

60、力合理分配到前后轮和左右轮，如图4-27所示。（a）直线行驶时，前、后轮制动力的分配（非制动时） (b) 直线行驶时，前、后轮制动力的分配（制动时）(c)拐弯行驶时，左、右轮制动力的分配图4-27 车辆带有EBD装置的ABS制动力分配情况二、电子控制动力分配系统（EBD）工作原理课题四 电控制动力分配系统（EBD）简介模块四 汽车防抱死制动系统 (1)前后车轮制动力的分配 如果在车辆在向前直行时实施制动，ABS未工作时，制动系统加在前后轮上的制动力是相同的，如图4-27a)所示，如果ABS开始工作，EBD则根据情况减少施加到后轮上的制动力，以期达到最佳制动效果，如图4-27b)所示。ECU根据