汽车防滑控制系统样本

汽车防滑控制系统第一节概述一、制动过程分析驾车经验告诉咱们，当行车在湿滑路面上突遇紧急状况而实行紧急制动时，汽车会发生侧滑，严重时甚至会浮现旋转调头，相称多交通事故便由此而产生。当左右侧车轮分别行驶于不同摩擦系数路面上时，汽车制动也也许产生意想不到危险。弯道上制动遇到上述状况则险情会更加严重。所有这些现象产生，均源自于制动过程中车轮抱死。汽车防抱死制动装置就是为了消除在紧急制动过程中浮现上述非稳定因素，避免浮现由此引起各种危险状况而专门设立制动压力调节系统。图11．l是汽车在水平路面上制动时汽车受力示意图，图中G是汽车重力，FZ1和FZ2是先后轮上作用地面支承力，FJ是汽车制动时作用在质心上减速惯性力，Fxbl和Fxb2。是地面作用在车轮边沿上摩擦力。汽车制动减速过程事实上就是汽车在行驶方向上受到地面制动力Fxb而变化运动状态过程。制动效果好坏完全取决于这种外界制动力大小及其所具备特性。由于地面制动力是地面与轮胎之间摩擦力，因而，它具备普通摩擦力特性。即：那车减速度（即惯性力）较小时，地面摩擦力未达到极限值，它可随所需惯性力增长而增长；稍汽车减速度（即惯性力）达到一定数值后，地面摩擦力达到其极限值，后来便不再增大。按照摩擦物理特性可知，此时Fxbmax＝Fz·φ式中：Fxbmax——地面制动力（摩擦力）最大值；Fi——作用在车轮上法向载荷；φ——摩擦系数（普通称为附着系数）。由此可以看出，在汽车紧急制动状况下，若欲提高制动效能，即缩短制动距离或增大制动减速度，必要设法增大Fxbmax。为此，可以采用两条途径：一方面，可以通过提高正压力Fz来增大Fxbmax；另一方面，也可以通过提高摩擦系数φ中使Fxbmax得以提高。考虑到汽车详细使用状况，后一种途径更具备实际意义。大量实验已经证明，轮胎与路面之间附着系数重要受到三方面要素影响，即：①路面类型、状况；②轮胎构造类型、花纹、气压和材料；③车轮运动方式和车速。通过观测汽车制动过程中车轮与地面接触痕迹变化（图11．2），可以懂得制动车轮运动方式普通均经历了三个变化阶段，即开始纯滚动、随后边滚边滑和后期纯滑动。这三种不同运动所具备特性可以归纳为表11．l。为可以定量地描述上述三种不同车轮运动状态，即对车轮运动滑动和滚动成分在比例上加以量化和区别，便定义了如下车轮滑动率：S＝v－r.wV式中：S——车轮滑动率；V——车速；r——车轮半径；ω——车轮角速度。按照上述定义可知，车轮运动特性可由滑动率大小来表达，即：车轮纯滑动时s=100％，车轮纯滚动时S＝0％，而当车轮处在边滚边滑状态时0＜S＜100％。图11．3是实验所获得车轮与地面摩擦系数随车轮运动状态不同而变化规律。从图中可以看出，车轮纵向附着系数（又称制动力系数）随车轮滑动成分增长呈先上升后下降趋势，附着系数最大值（亦称峰值附着系数冲。普通出当前滑动率S＝15％－25％之间，滑动率S达到100％（车轮抱死）时附着系数（也称滑动附着系数）φs不大于峰值附着系数φp。普通状况下，（φp一φs）随道路状况恶化而增大，即滑动附着系数φs会远远低于w。同步，当s=100％时，车轮横向附着系数（又称横向力系数）中；趋近于0，这时，车轮无法获得地面横向摩擦力。若这种状况出当前前轮上，普通发生侧滑限度不甚严重，但是却会导致前轮无法获得地面侧向摩擦力，导致转向能力丧失；若这种状况出目先后轮上，则会导致后轮抱死，此时，后轴极易产生激烈侧滑，使汽车处在危险失控状态。综上所述，抱负制动系统特性应当是：当汽车制动时，将车轮滑动率S控制在峰值系数滑动率（即S＝20％）附近，这样既能使汽车获得较高制动效能，又可保证它在制动时方向稳定性。汽车防抱死制动系统（ABS）便是一套能在制动过程中随时监控车轮滑转限度，并依此自动调节作用在车轮上制动力矩，防止车轮抱死电子控制装置。它不但能缩短制动距离。有效避免各种因制动引起事故，还可减少轮胎磨损，使其达到使用寿命。二、防抱死制动系统发展历史20世纪初，原始防抱死制动系统（ABS）用在铁路机车上，借此来避免机车车轮因制动导致“平面现象”和钢轨初期损坏。1936年德国RobertBosch公司获得了ABS专利权。40年代ABS系统被应用于飞机上，以防止飞机着陆时偏离航道及轮胎爆破。1954年美国Ford汽车公司初次将法国生产民航机用ABS系统应用在Lincoln牌高档轿车上，由此拉开了汽车采用ABS系统序幕。同一时期，KelseyHayes公司与HydroAire公司开始联合生产用于载货车ABS系统。1957年Ford公司与KelseyHayeS公司开始了ABS系统开发合伙。1969年Ford汽车公司推出了后二轮控制方式防抱死制动系统，并在美国和日本高档轿车上得到应用。进人70年代，随着电子控制技术及精密液压元器件加工制造技术进步，逐渐奠定了复杂而精准控制技术基本，1978年德国Benz汽车公司初次推出了四轮控制式防抱死制动系统。随着电子技术进步和电器件价格迅速减少，自80年代后期起ABS在汽车上应用得到普及，并逐渐已成为当代汽车上一种原则装备。从ABS浮现到今天在汽车上广泛应用，已经经历了半个多世纪发展过程。至今为止，ABS系统整体构造已日渐趋于成熟，此后发展将集中体当前如下几种方面。①实时跟踪路面特性变化，采用更加有效控制算法，实现真正意义上优化控制，以弥补现今汽车上广为采用逻辑控制局限性。②提高核心元件性能指标和可靠性，消除系统控制过程不平滑，易振动，噪声大缺陷。③由单一ABS控制目的转向多目的综合控制，全面提高汽车整体动力学水平。④进一步减少系统装车成本。三、ABS基本构成普通来说，带有ABS汽车制动系统由基本制动系统和制动力调节系统两某些构成，前者是制动主缸、制动轮缸和制动管路等构成普通制动系统，用来实现汽车常规制动，而后者是由传感器、控制器。执行器等构成压力调节控制系统（如图11．4所示），在制动过程中用来保证车轮始终不抱死，车轮滑动率处在合理范畴内。在制动压力调节系统中，传感器承担感受系统控制所需汽车行驶状态参数，将运动物理量转换成为电信号任务。控制器即电子控制装置（ECU）依照传感器信号及其内部存储信号，通过计算、比较和判断后，向执行器发出控制指令，同步监控系统工作状况。而执行器（制动压力调节器）则依照ECU指令，依托由电磁阀及相应液压控制阀构成液压凋节系统对制动系统实行增压、保压或减压操作，让车轮始终处在抱负运动状态。第二节ABS控制从汽车使用性能上来说，防抱死制动系统控制效果优劣重要取决于系统控制方式和控制通道类型等方面，但无论如何，汽车上所采用ABS系统普通均具备如下控制共性。①在制动过程中，只有当车轮趋于抱死时，ABS系统才起作用，此前保持常规制动状态。②ABS系统只在车速超过一定值时才起作用。③ABS系统具备自诊断功能，以保证系统浮现故障时，常规制动系统仍能正常工作。ABS对车轮制动压力调节普通可以采用如下两种方式进行。①双参数感测控制。该办法同步运用两种传感器获得车速和车轮转速信号，并按照一定控制办法由计算机控制制动系统工作。由于当前测取车速信号需借助多普勒雷达作为传感器，价格较高，故实际使用较少。②单参数感测控制。此办法仅仅运用车轮转速传感器获取车轮转速信号，通过计算机，依托某种计算办法估算出汽车速度、加速度信号，依照这些数据由计算机控制制动系统工作。由于这种办法性能价格比较好，故得到了广泛使用。一、ABS控制过程在计算机控制过程中，为了提高控制效率和加快控制收敛速度，各国研究人员提出了许多控制办法，如：逻辑门限控制法、滑动模态变构造控制法、最优控制法和模糊控制法等。它们在实现控制系统构造难度上、系统制导致本上、自身控制速度上各有不同，其中以逻辑门限控制办法使用最广泛。其控制过程举例如下（如图11．5所示）。该控制方式以车轮减速度和车轮加速度为控制参数，在ECU中预先设定好车轮加、减速度门槛值，并以参照滑动率和参照速度为辅助控制参数，对制动过程实行控制。在制动开始阶段，轮缸压力迅速上升，车轮减速度不久超过门槛值，电磁阀从升压切换到保压状态，同步，以控制起始时刻车轮角速度作为初始参照速度，计算出制动控制参照车速，并以该参照车速和车轮角速度为根据，计算出参照滑动率门槛曲线。在保压阶段，轮速继续下降，当轮速降到低于滑动率门槛值时，电磁阀由保压切换到减压状态。在减压过程中，轮速在一段时间后来会开始上升，当车轮减速度减小，逐渐越过减速度门槛值时，系统又进人保压状态。若在规定保压时间内，车轮加速度不超过加速度门槛值，则鉴定此时路面属于低附着系数状况，以此外方式实行后来控制。若可超过加速度门槛值，则继续保压。为了适应不同附着系数路况需要，在加速度门槛值上方又设定了一道旨在辨认大附着系数路面第二加速度门槛值。当角加速度超过了第二门槛值时，则要对轮缸实行增压，直至车轮加速度低于该门槛值后，再行保压办法，直到车轮减速度再次低于第一加速度门槛值。随后升压过程中，普通采用比初始增压慢得多上升梯度，电磁阀在增压和保压之间不断切换，直至车轮减速度再次向下穿过减速度门槛值。后来相类似地重复上述调节过程。由此可以看出，ABS控制过程事实上就是运用制动压力调节系统对制动管路油压高速地进行“增压一保压一减压”循环调节过程。近年来，随着控制和执行元件技术日益进步，这种调节循环工作频率普通可达15－20次／秒。二、ABS系统控制通道、控制方式及布置类型ABS控制通道是指ABS系统中可以独立进行压力调节制动管路。按照系统对制动压力调节方式不同，可将ABS控制方式分为两大类，即独立控制和同步控制。前者指一条控制通道只控制一种车轮；而后者为一条控制通道同步控制各种车轮，依照这些车轮所处位置不同，同步控制又有同轴控制和异轴控制之分，同轴控制是一种控制通道控制同轴两车轮，而异轴控制则是一种控制通道控制非同轴两车轮。如果按照控制时控制根据选取不同，也可将ABS同步控制区别为低选控制和高选控制两种。在低选控制中是以保证附着系数小一侧车轮不发生抱死来选取控制系统压力，而高选控制却是从保证附着系数较大一侧车轮不发生抱死出发来实行制动系统压力调节。普通说来，如能在汽车四个车轮上独立地进行压力调节控制，意味着汽车有也许在四个车轮上都发挥出地面上最大附着能力。按照ABS通道数目和传感器数目多少可以对ABS控制系统进行分类。按照传感器数目不同，ABS可以分为四传感器（4S）、三传感器（3S）、两传感器（2S）和单传感器（1S）等几种系统。按照通道数目不同，也可将ABS分为四通道式、三通道式、二通道式和一通道式等。四传感器四通道（四轮独立）控制方式如图11．6（a）所示，该系统是通过各车轮轮速传感器信号分别对各车轮制动压力进行单独控制。其制动距离和转向控制性能好，但在附着系数不对称路面上制动时，由于汽车左右侧车轮地面制动力差别较大，因而形成较大偏转力矩，从而导致汽车在制动时方向稳定性较差。四传感器四通道（前轮独立、后轮选取）控制方式如图11．6（b）所示，该系统合用于X型制动管路系统，由于左右后轮不共用一条制动管路，故对它们实行同步控制（普通为低选控制）需采用两个通道。此种控制方式操纵性和稳定性较好，制动效能稍差。四传感器三通道（前轮独立、后轮选取）控制方式如图11．7所示，使用在制动管路先后布置后轮驱动汽车上，后轮普通采用低选控制，其控制效果是操纵性和稳定性较好，制动效能稍差。三传感器三通道（前轮独立、后轮选取）控制方式如图11．8所示，该系统合用于X型制动管路系统，由于左右后轮不共用一条制动管路，故对它们实行同步控制（普通为低选控制）需采用用两个通道。此种控制方式操纵性和稳定性较好，制动效能稍差。四传感器二通道（前轮独立）控制方式如图11．9所示，此构造多用于X型制动系统中，前轮独立控制，制动液通过比例阀（PV阀）按一定比例减压后传至对角后轮。采用此种控制方式汽车在不对称路面上制动时，高附着系数路面一侧前轮产生高制动压力，该压力传至低附着系数路面一侧后轮时，会导致该后轮抱死。而低附着系数路面一侧前轮制动压力较低，相应高附着系数一侧后轮不会抱死。从而有助于制动时方向稳定性，但与三通道和四通道控制系统相比较，其后轮制动力稍有减少，制动效能稍有下降，但后轮侧滑较小。四传感器M通道（前轮独立、后轮低选）控制方式如图11.10所示，在通往后轮两通道上增设一种低选取阀KLV阀）。当汽车在不对称路面制动时，高附着系数一侧前轮高压不直接传至低附着系数侧对角后轮，而通过低选阀只上升到与低附着系数侧前轮相似压力，这样就可以避免低附着系数侧后轮抱死。一传感器一通道控制系统如图10.11所示，此种控制方式用于制动管路先后布置汽车，只对后轮进行控制，一种传感器装于后桥差速器上，只对后轮采用低选控制方式。能较有效地防止后轮抱死，但由于前轮无控制，故易抱死，转向操纵性差，制动距离较长。在各种轿车制动系统上采用不同类型ABS可以产生不同使用效果，综合性能比较可以参见表11．3。三、ABS制动过程ABS制动过程分为常规制动和ABS调节制动两某些，当ABS系统检测认定制动车轮未发生抱死状况下，汽车制动系统执行常规制动过程，而当系统认定车轮有抱死趋势时，便开始进行制动压力调节。在图11.12所示ABS系统中，两种制动过程系统元件工作状况如下。1．常规制动ABS不介入控制，各进液调压电磁间断电导通，各回液电磁阀断电关闭，电动泵不通电运转，各制动轮缸与储液器隔绝，系统处在正常制动状态。2．调节制动制动压力调节过程由制动保压、制动减压和制动增压构成。l）制动保压当传感器告知ECU右前轮趋于抱死，右前轮进液调压电磁阀通电关闭，右前轮回液调压电磁阀仍断电关闭，实现制动保压；其她车轮仍随制动主缸增压。2）制动减压当传感器告知ECU右前轮抱死趋势无改进，右前轮回液调压电磁间也通电导通，轮缸制动液回流储液器，实现制动减压。3）制动增压当传感器告知有前轮抱死趋势已消失，右前轮进液调压电磁阀和回液凋压电磁间均断电，进液调压阀导通，回液调压阀关闭，电动泵运转，与主缸一起向右前轮轮缸送液，实现制动增压。第三节防抱死制动系统构造及工作原理一、传感器ABS系统传感器是感受汽车运动参数（车轮转速）元件，用来感受系统控制所需基本信号，其作用犹如人眼睛和耳朵。普通，ABS系统中所使用传感器重要包具有以变换车轮转速信号为目轮速传感器和以感受车身加速度为目加速度传感器。轮速传感器有电磁感应式与霍尔式两大类。前者运用电磁感应原理，将车轮转动位移信号转化为电压信号（如图11.13所示），由随车轮旋转齿盘和固定感应元件构成。图11.14示出了各种传感器在汽车上安装位置。此类传感器局限性之处在于，传感器输出信号幅值随转速而变，低速时检测难，频响低，高速时易产生误信号，抗干扰能力差。后者运用霍尔半导体元件霍尔效应工作。当电流Iv流过位于磁场中霍尔半导体层时（如图11．15所示），电子向垂直于磁场和电流方向转移，在半导体横断面上浮现霍尔电压UH，这种现象称之为霍尔效应。霍尔传感器可以将带隔板转子置于永磁铁和霍尔集成电路之间空气间隙中。霍尔集成电路由一种带封闭电子开关放大器霍尔层构成，当隔板切断磁场与霍尔集成电路之间通路时，无霍尔电压产生，霍尔集成电路信号电流中断；若隔板离开空气间隙，磁场产生与霍尔集成电路联系，则电路中浮现信号电流。霍尔轮速传感器由传感头和齿圈构成，传感头包具有永磁体。霍尔元件和电子电路等构造（如图11．16所示）。永磁体磁力线穿过霍尔元件通向齿轮，当齿轮处在图11．16（a）位置时，穿过霍尔元件磁力线分散于两齿之中，磁场相对较弱。当齿轮位于图11．16(b)位置时，穿过霍尔元件磁力线集中于一种齿上，磁场相对较强。穿过霍尔元件磁力线密度所发生这种变化会引起霍尔电压变化，其输出一种毫伏级准正弦波电压。此电压经波形转换电路转换成原则脉冲电压信号输人ECU。由霍尔传感器输出毫伏级正弦波电压通过放大器放大为伏级正弦波信号电压，在施密特触发器中将正弦波信号转换成原则脉冲信号，由放大级放大输出。各级输出波形信号也一并显示在图11．16中。霍尔车轮转速传感器与前述电磁感应式传感器相比较，具备如下长处：①输出信号电压幅值不受车轮转速影响，当汽车电源电压维持在12V时，传感器输出信号电压可以保持在11．5－12V，虽然车轮转速接近于零；②频率响应高，该传感器响应频率可高达20kth（此时相称于车速I000km／h）；③抗电磁波干扰能力强。减速度传感器在构造上有光电式。水银式和差动式等各种型式。其中光电式传感器运用发光二极管和受光（光电）三极管构成光电偶合器所具备光电转换效应，以沿径向开有若干条透光窄槽偏心圆盘作为遮光板，制成了可以随减速度大小而变化电量传感器（如图11.17所示）。这光板设立在发光二极管和受光三极管之间，由发光二极管发出光束可以通过板上窄槽到达受光三极管，光敏三极管上便会浮现感应电流。当汽车制动时，质量偏心遮光板在减速惯性力作用下绕其转动轴偏转，偏转量与制动强度成正比，如果像图11．17所示那样，在光电式传感器中设立两对光电偶合器，依照两个三极管上浮现电量不同组合就可区别出如表中所示四种减速度界限，因而，它具备感应多级减速度能力。水银式传感器运用品有导电能力水银作为工作介质。在传感器内通有导线两极柱玻璃管中装有水银体，由于水银导电作用，传感器电路处在导通状态，当汽车制动强度达到一定值后，在减速惯性力作用下，水银体脱离导线极柱，传感器电路断电（如图11．18所示）。这种开关信号可用于批示汽车制动减速度界限。差动式传感器运用电磁感应原理工作。传感器由固定线圈和可移动铁芯构成，铁芯在制动减速惯性力作用下沿线圈轴向移动，可导致传感器电路中感应电量持续变化（如图11.19所示）。胆路以外低压储油罐实现减压，随后再靠油泵将低压油送回制动主缸此种调压方式系统无需高压储能器，ABS依托油泵启动实现增压，系统只需借助一种二、制动压力调节装置（压力调节器）ABS系统控制车轮滑移率执行机构是系统压力调节装置，ECU依照车轮速度传感器发出信号，由计算机判断拟定车轮运动状态，向驱动压力调节装置电磁阀线圈发出指令，通过电磁阀动作来实现对制动分泵保压、减压和增压控制。压力调节装置电磁阀以很高频率工作，以保证在短时间内有效地对车轮滑动率实行控制。液压式制动重要由供能装置（液压泵、储液器等）、电磁阀和调压缸等构成。从布置方式上看，有将压力调节装置独立于制动主缸、助力器分离式布置型式（如图11．20所示），它具备布置灵活、成本低但管路复杂特点；也有将压力调节装置以螺栓与主缸和助力器相连组合式布置型式，它具备构造较紧凑、成本较低长处；也尚有将压力调节装置与主缸和助力器制成一体整体式布置方式（如图11.21所示），其构造更快凑、管路少、更加安全可靠。普通，制动压力调节器串联在制动主缸与轮缸之间，通过电磁阀直接或间接地调节轮缸制动压力。当压力调节器直接控制轮缸制动压力时，称为循环式调压方式；当压力调节器间接制动轮缸时，称为可变容积式调压方式。各种调压方式又可细分为如下几种。循环式调压方式其工作原理如图11．22所示，在调压过程中，系统通过将制动轮缸压力油释放至压力控制回路回路以外低压储油罐实现减压，随后再靠油泵将低压油送回主缸。此种调压方式系统无需高压储能器，ABS依托油泵启动实现增压，系统只需借助一种三位三通阀和油泵启动来完毕ABS增压、减压、保压三个动作，在ABS增压过程中，驾驶员能明显感觉到制动踏板抖动。该系统中所采用三位三通电磁阀构造与工作原理如图11.23所示，它重要由阀体、进油阀、卸荷阀、检查阀、支架、托盘、主弹簧、副弹簧。无磁支撑环、电磁线圈和油管接头构成。移动架6在无磁支撑环3导向下可沿轴向作微小运动（约0．25mm），由此可以打开卸荷阀4和将进油阀5关闭。主弹簧13与副弹簧12相对设立且主弹簧刚度不不大于副弹簧。检测阀8与进油阀5并联设立，在解除制动时，该阀打开，增大轮缸至主缸回油通道，以使轮缸压力得以迅速下降，虽然在主弹簧断裂或移动架6被卡死状况下，也能使车轮制器制动得以解除。检测阀8与进油阀5并联设立，在解除制动时，该阀打开，增大轮缸至主缸回油通道，以使轮缸压力得以迅速下降，虽然在主弹簧断裂或移动架6被卡死状况下，也能使车轮制器制动得以解除。当电磁线圈无电流通过时，由于主弹簧力不不大于副弹簧，进油阀5被打开，卸荷阀4关闭，制动主缸与轮缸油路接通，此状态既可以是常规制动，也可以是ABS增压。当ECU向电磁阀线圈半通电，电磁力使移动架6向下运动一定距离，将进油阀5关闭。由于此时电磁力尚局限性以克服两个弹簧弹力，移动架6被保持在中间位置，卸荷阀4仍处在关闭状态，即三个阀孔互相封闭，ABS处在保压状态。当ECU向电磁线圈7输人大工作电流时，所产生大电磁力足以克服主、副两弹簧弹力，使移动架6继续向下运动，将卸荷阀4打开，从而轮缸通过卸荷阀与回油管相通，ABS处在减压状态。表11．4列出了再循环式调压方式中各电磁阀与ABS工作状态之间关系。22．循环式调压方式再循环和循环式调压装置应用于BOSCHABSZu。图11．25所示是采用循环式该调压方式再减压时，轮缸释放压力油不再回送到储油器，而用油泵直接输送给制动主缸，其工作方式与再循环式相似，低压油容器被低压储能器代替。（如图11.24所示）再循环和循环式调压装置应用于BOSCHABS2型产品中。图11.25所示是采用循环式调压系统丰田凌志LS400轿车ABS构造示意图，该制动系统采用双管路形式，ABS调压采用三通道方式，前轮独立控制，后轮按低选控制。ABS增压时，电磁阀线圈无电流通过，阀体在弹簧力作用下处在最左边位置，此时，制动主缸与轮缸接通，通往储能器通道被阻断，电动机带动油泵高速运转，将高压油液送人轮缸；ABS保压时，ECU控制向电磁阀提供2A小电流，在弹簧和电磁力共同作用下使电磁阀处在中间位置，即制动主缸、轮缸和储能器各接口互不导通；ABS减压时，ECU向电磁阀输出5A大电流，所产生大电磁力克服弹簧力，将电磁间设立在右位置，此时轮缸和储能器接通，制动主缸油路被截断。系统中所采用回油泵和储能器构造分别如图11．26和11.27所示。回油泵为柱塞泵，通过电动机带动凸轮来驱动，泵内设有两个单向阀，下阀为进油阀，上阀为出油阀。柱塞上行时，轮缸及储能器压力油推开下进油阀，进人泵体内。而当柱塞下行时，泵体内压力油一方面封闭进油阀，随后推开出油阀，将制动液压回制动主缸。储能器可以是一种内部置有活塞和弹簧油缸，当轮缸压力油进人储能器，作用在活塞上时，压缩弹簧，使油道容积增大，以暂时储存制动液。也可采用气囊式构造（见图11．27），在储能器中有膜片将容器分隔成两某些，下部气囊中布满氮气，上腔与回油泵和电磁阀回油日相连。储能器上压力开关可依照储能器内部压力高低，向电脑发出信号，以便控制电动机和油泵工作，即当储能器内油压达到一定值后来，波登管在该压力作用下向外伸展，感应杆在弹簧拉力作用下将触点开关闭合，向电脑输人控制信号。3．可变容积式调压方式该方式是在汽车原有制动系统管路上增长一套液压控制装置，它采用压力调节装置将主缸与轮缸隔离，制动液在轮缸和压力调节装置间互换，通过机械方式如活塞运动使密闭轮缸管路容积发生变化，实现加、减压调节。这种调压方式重要用于本田车系、美国DELCOMORANEABSVI和BOSCH某些产品中。系统基本构造如图11．28所示，重要由电磁阀、控制活塞、液压泵、储能器等构成。可变容积式调压系统基本工作原理如图11．29所示。常规制动时，电磁阀线圈不通电，电磁间将控制活塞工作腔与回油管路接通，控制活塞在强力弹簧作用下移向左端，活塞顶端推杆将单向阎打开，使制动主缸与轮缸制动管路接通，制动主缸制动液直接进人轮缸，轮缸压力随主缸压力而变化。减压制动时，ECU向电磁阀线圈通人大电流，电磁阀内柱塞在电磁力作用下，克服弹簧力移到右边，将储能器与控制活塞工作腔管路接通，储能器压力油进人控制活塞工作腔推动活塞右移，单向阀关闭，主缸与轮缸之间通路被切断，由于控制活塞右移，使轮缸侧容积增大，制动压力减小。当ECU向电磁阀通入较小电流，由于电磁阀线圈电磁力减小，柱塞在弹簧力作用下左移，将储能器、回油管和控制活塞工作腔管路互有关闭。此时控制活塞左侧油压保持一定，控制活塞在油压和弹簧共同作用下保持在一定位置，此时单向阀仍处在关闭状态，轮缸侧容积也不发生变化，实现保压制动。需要增压时，ECU切断电磁阀线圈中电流，柱塞回到左端原始位置，控制活塞工作腔与回油管路接通，控制活塞左侧控制油压解除，控制液流回储液器，弹簧将控制活塞向左推移，轮缸侧容积减小，压力升高，当控制活塞处在最左端时，单向阎被打开，轮缸压力将随主缸压力增大而增大。该系统具备如下特性：①ABS作用时制动踏板无抖动感。②活塞往复运动可由滚动丝杆或高压储能器推动。③采用高压储能器作为推动活塞动力时，储能器中液体和轮缸工作液是隔离，前者仅仅作为变化轮缸容积控制动力。④采用滚动丝杆时，由电机驱动活塞，每一通道各设立一种电机。图11．30所示是美国德尔科公司ABS调节器构造图，该系统为前轮独立控制、后轮低选控制三通道ABS系统，重要用于美国通用系列汽车上（如别克、雪佛兰、旁蒂克等）。它以由可以正、反和停转驱动电机带动丝杆，并推动控制活塞实现变容积调压为特色。该液压调节器位于制动总泵和分泵之间，与总泵联为一体。液压调节器上装有电磁阀，分别控制两前轮和后轮，在电脑控制下关闭或启动通往制动分泵油路。单向球阀受活塞上下运动控制启动，而活塞则靠电动机驱动齿轮由丝杆带动。常规制动时，电磁阀无电流通过，由它控制油路处在启动状态。同步，活塞位于最上方，其顶端小顶杆将单向球阀顶开，制动主缸制动液可通过电磁阀控制通道和单向球阀所控制通道流向前制动轮缸，制动轮缸压力随着制动主缸压力变化而变化。此时电磁制动器不通电，处在制动状态，电动机不转动，活塞保持在上方位置不动。当ABS系统工作时，电磁阀通电工作，它所控制油路被切断。同步，电磁制动器通电，活塞在电动机和丝杆驱动下，向下移动，单向球阀关闭，此时制动主缸与轮缸之间通道完全隔断。调压活塞在ECU控制下作上下运动，当活塞上移时，轮缸油路空间变小，油压升高，制动力增长，实现ABS增压；若调压活塞维持不动，轮缸油路油压保持不变，车轮制动力恒定，实现ABS保压；而当调压活塞向下移动，轮缸油路油压变大，车轮制动力减小，实现ABS减压。图11.31所示是本田汽车ABS调节装置工作原理图，它也采用了可变容积式调压方式。常规制动时，输人、输出问电磁线圈断电，将输出阀打开，输人阀关闭。此时，调节器下端C腔与储油箱导通，滑动活塞在其上端主弹簧弹力作用下向下移动，直至顶开开关问，将B腔与A腔接通，制动主缸通过A腔和B腔与轮缸导通，轮缸压力受主缸压力控制而变化。当开关阀未被顶开之前，可以通过对输出阀和输人阀线圈通断电控制，调节C腔压力，靠变化滑动活塞位置来变化B容积大小，实现对轮缸压力调节。如ABS减压时，ECU同步向输出阀和输人闹线圈通电，将输出阀关闭，输人间打开，由油泵和储能器提供控制压力油进人C腔，推动控制活塞和滑动活塞上移小腔容积增大，轮缸压力下降；ABS保压时，ECU将输人阀电磁线圈电流切断，让输出阀电磁线圈依然通电，即同步关闭输人阀和输出阀，由于C腔油压保持恒定，滑动活塞不动心脏容积不变，轮缸油压维持不变；ABS增压时，ECU同步将输出阀和输人阀线圈断电，将输出间打开，输人阀关闭上腔压力下降，使控制活塞和滑动活塞下移小腔容积减小，轮缸压力增高。此种压力调节器在ABS增压和减压过程中，由于控制活塞缘故人腔容积也在发生变化，即制动主缸内油压有波动，因此，制动踏板上会浮现抖动。4．回流泵式调压方式该压力调节装置（如图11．32所示）采用两个二位二通电磁阀，其工作原理与再循环式调压器相似。减压时轮缸释放制动液被回送储能器和制动主缸，同步，油泵也参加将制动液回送主缸工作，制动液在主缸和轮缸间控制制动液互换，实现调节作用。ABS作时，油泵持续工作。电磁阀与油泵工作状态如表11．5所列。系统具备如下某些特点。①系统采用两个二位二通电磁阀取代循环调压方式中一种三位三通电磁阀，实现ABS保压、减压和增压，工作可靠性更高。②当ABS作，轮缸处在保压状态时，轮缸压力和来自主缸压力在单向阀处平衡。③主缸和油泵之间串联单向阀，并联缓冲器，减缓了制动踏板抖动，但仍保存了轻微感觉。回流泵式调压方式是ABS调压方式中比较新技术，当前BOSCHABS5．3和TEVESMK20（桑塔纳时代超人装用）均采用了种方式。5．补给式调压方式在图11．33所示调压系统中，当ABS系统工作时，轮缸增压由高压储能器中压力补给，而储能器中压力则由油泵提供。油泵与否工作取决于高压储能器内压力，当储能器内压力低于设定压力值时，油泵便开始工作。轮缸减压时制动液送回到储油罐。进行常规制动时，轮缸减压液体直接流回制动主缸。系统三个调压电磁阀工作状态如表11.6所列。坦威斯TEVESMK2型ABS系统上采用了此种构造，系统中所设立高压储能器还取代了真空助力器，储能器中高压液体兼用于制动助力。此种调压方式当ABS处在增压状态时，因主缸、轮缸油路与高压储能器相通，故制动踏板会有明显抖动。三、ABS电控单元（ECU）ABSECU接受由设于各车轮上传感器传来转速信号，通过电路对信号整形、放大和计算机比较、分析、鉴别解决，向ABS执行器发出控制指令。普通来说，ABS电控单元还具备初始检测、故障排除、速度传感器检测和系统失效保护等功能。图11．34显示了ABS电控单元（ECU）基本作用。1．构成电控单元由硬件和软件两某些构成，前者由设立在印刷电路板上一系列电子元器件（微解决器）和线路构成，封装在金属壳体中，运用多针接口（如TEVESMKII采用32针接口），通过线束与传感器和执行器相连，为保证ECU可靠工作，普通它被安顿在尘土和潮气不易侵入、电磁波干扰较小乘客舱、行李舱或发动机罩内隔离室中；软件则是固存在只读存储器（ROM）中一系列计算机程序。电控单元输人和输出如图11．35所示。2．内部构造ABS电控单元内部构造如图11．36所示。为保证系统工作安全可靠性，在许多ABSECU中可采用了两套完全相似微解决器，一套用于系统控制，另一套则起监测作用，它们以相似程序执行运算，一旦监测用ECU发现其计算成果与控制用ECU所算成果不相符，则ECU及时让制动系统退出ABS控制，只维持常规制动。这种“冗余”办法可保证系统更加安全。ABS电控单元内部构造如图11．36所示。为保证系统工作安全可靠性，在许多ABSECU中可采用了两套完全相似微解决器，一套用于系统控制，另一套则起监测作用，它们以相似程序执行运算，一旦监测用ECU发现其计算成果与控制用ECU所算成果不相符，则ECU及时让制动系统退出ABS控制，只维持常规制动。这种“冗余”办法可保证系统更加安全。ECU内部电路构造重要涉及如下几方面。l）输入级电路以完毕波形转换整形（低通滤波器）、抑制干扰和放大信号（输人放大器）为目，将车轮转速传感器输人正弦波信号转换成为脉冲方波，通过整形放大后，输给运算电路。输人级电路通道数视ABS所设立传感器数目而定，普通以三通道和四通道为多见。2）运算电路（微型计算机）依照输入信号运算电磁阀控制参数。重要依照车轮转速传感器输人信号进行车轮线速度、开始控制初速度、参照滑动率、加速度和减速度等运算，调节电磁阀控制参数运算和监控运算，并将计算出电磁阀控制参数输送给输出级。3）输出级电路运用微机产生电磁阀控制参数信号，控制大功率三极管向电磁阀线圈提供控制电流。4）安全保护电路将汽车12V电源电压变化并稳定为ECU作所需5V原则电压，监控这种工作电压稳定性。同步监控输人放大电路、ECU运算电路和输出电路故障信号。当系统浮现故障时，控制继动电动机和继动阀门，使ABS停止工作，转人常规制动状态，点亮ABS警示灯，将故障以故障码形式存储在ECU内存中。3．控制过程ECU电路控制过程如图11．37所示。该系统为四传感器三通道（前轮独立控制、后轮低选控制），传感器输人端FR+～RL--。回油泵电机受ECU和油泵继电器共同控制，有如下两种工作状态。①减压时高速运转。ECU通过MR端口向油泵继电器线圈加电，继电器触点闭合，蓄电池直接向电机供电，电机高速运转，迅速将制动液泵回制动主缸。②别的时间低速运转。ECU停止向油泵继电器线圈供电，继电器触点断开，ECU经由MT端子通过电阻向油泵电机加较小电流（2A），油泵低速运转，将储能器中制动液抽空，以备下次减压时储油。制动压力调节器中三个电磁阀线圈与一种监测电阻并联，共同受ECU和电磁间继电器控制。点火开关未接通时，电磁间继电器线圈中无电流，继电器常闭触点使电磁阀继电器线圈搭铁，ABS不工作。接通点火开关后，在短时间内，ECU仍不向电磁阀继电器线圈供电，此时，ABS警示灯经维修连接器、电磁阀继电器常闭触点搭铁而点亮上CU对系统自检。如系统无端障，6。后ECU向电磁阀继电器线圈供电，常闭触点断开，常开触点闭合，电磁阀线圈经常开触点与电源相连，此后，电磁阀状态完全由ECU控制，也即电磁阀线圈可以通过Srk、SFL5RR和GND端口由ECU加以控制。监测电阻用来检测电磁阀线圈故障，当线圈浮现故障时，电阻两端电压发生变化，通过AST端子将此故障信息输人ECU，同步切断调节器电路，ABS退出工作。四、ABS制动液及制动液更换普通，当ABS工作时，要以10－20次／秒工作频率在减压、保压和增压状态之间切换，因而，系统对制动液规定比普通制动系统规定更高。概括地说，有如下几点：①为保证制动时不产气愤阻，制动液沸点要高（不低于260℃）；②为保证ABS在减压、保压和增压状态间循环有足够反映速度，制动液运动粘度要低；③对金属和橡胶等制品无腐蚀；④在各种工作条件下性能稳定；⑤制动液在吸湿率（含水率）3。5％时吸湿沸点高。表11．7所列是美国运送部DOT关于制动液原则。当前世界大多数国家轿车推荐使用DOT3，或性能与之相称DOT4，不推荐在ABS中使用硅酮型制动液DOT5。由于采用乙二醇为基液DOT3和DOT4制动液是一种吸湿性较强液体，一年吸湿率可达3％。使用条件和环境不同，其吸湿率会有所不同。一旦制动液中具有水分，其沸点便会下降，从而容易引起气阻，制动可靠性下降。同步，制动液含水分后，其腐蚀性大为增长。因此，当制动液使用二一2年后，在自然吸湿过程中其吸湿率将达到3％，为保证制动可靠性，便应更换制动液。ABS中所浮现气体是非常有害，它也许会破坏系统对制动压力正常调节，严重时可导致ABS失去作用。当修理过程中对系统进行过度解后，或制动踏板发软、变低、制动效果变差时，需要对ABS排气。带ABS制动系统排气比普通制动系统要复杂，普通可借助自诊断仪器进行（如德国大众产品可运用V．G．A1552协助对制动系统实行排气）。若以普通办法进行排气，则应注意参照相应保养手册进行操作，以便能达到事半功倍效果。附：ABS故障诊断1．汽车ABS系统常用故障1）系统线路故障它多为连接线短路或断路、插接器接触不良等因素引起，普通可由万用表进行检测。2）传感器信号故障因传感头安装位置不对、传感头与齿圈间隙过大、传感头松动等引起。3）电源故障普通由电压不稳、发电机故障、电压调节器故障等引起。4）油路故障因油泵转子卡死、油泵电机搭铁线断路、电磁阀损坏、调压器进有空气等引起。2．故障诊断前注意事项当汽车ABS系统浮现故障后，普通可将故障诊断过程分为初步检查和故障码诊断（扫描检测仪诊断）两个阶段。在进行故障诊断前，一方面注意如下几点。①汽车所用轮胎大小与型号必要与厂家推荐保持一致，否则会减少制动效率，导致汽车损坏和人员伤亡。②对具备高压储能器ABS系统，在维修前，必要使用专用工具对其实行减压后，方可维修。在压力未卸除前，不要尝试刺穿或拆卸高压储能器，或将储能器接近过热区和火源，否则银l起爆炸。③制动液属脱漆剂，必要避免将制动液溢流在车身漆面上。④若ABS调压器进有空气，会导致泵电机运转时间延长，且ABS警示灯点亮。3．初步检查ABS系统诊断前期，应进行初步检查，完毕如下检查项目。①检查总泵储液箱中制动液面高度。若液压控制单元具备单独储液箱，则应检查两个储＠箱液面，满足厂家规定规定。②检查ABS液压系统与否有液体泄漏。③检查ABS系统与否有机械零件损坏，如制动衬块、制动蹄、摩擦片等。④检查所有轮胎，保证轮胎大小与弹性满足厂家规定。⑤检查ABS系统中所有导线连接与否松动、腐蚀和损坏。⑥检查轮速传感器齿盘齿圈完好性。⑦若轮速传感器是可调，应按照厂家规定调节。⑧检查ABS系统所有保险丝及熔断器连接。4．故障码诊断若通过初步诊断后仍无法排除ABS故障时，可借助系统自诊断功能，依托故障码进一步寻找故障发生部位。在当代汽车ABS系统中均具备故障自诊断功能，当ABSECU检测到系统故障信息时，及时将仪表板上ABS警示灯点亮，告知驾驶员ABS系统浮现故障，同步将故障信息以诊断故障码（DTC）形式存储在存储器中。诊断ABS系统故障时，按照设定程序和办法，可通过ABS警示灯闪烁读出故障码，也可通过专用扫描检测诊断仪读解故障码。故障排除后来，需要将已有故障码清除。各类车型调取故障码操作方式略有不同，必要按厂家维修手册规定进行.汽车驱动防滑转电子控制系统12．1概述12．1．1汽车驱动防滑转电子控制（ASR）系统作用在汽车驱动状态下，汽车受力如图12＊所示，其中C是作用在汽车质心重力，Fzl和Fz2是相应作用在车轮上地面支承力，Fj是因变化汽车运动状态（加速）而作用在质心上惯性力，Mt和Ft则分别是发动机经传动系传到驱动轮上驱动转矩和相应地面作用在车轮边沿驱动力。其中只有地面摩擦力Ft是推动汽车向前行驶外力。在汽车行驶过程中，时常会浮现车轮转动而车身不动，或者汽车移动速度低于驱动轮轮缘速度状况，这时，意味着轮胎接地点与地面之间浮现了相对滑动，咱们把这种滑动称为驱动轮“滑转”，以区别于汽车制动时车轮抱死而产生车轮“滑移”。驱动车轮滑转，同样会使车轮与地面纵向附着力下降，从而使得驱动轮上可获得极限驱动力减小，最后导致汽车起步、加速性能和在湿滑路面上通过性能下降。同步，还会由于横向摩擦系数几乎完全丧失，使驱动轮上浮现横向滑动，随之产生汽车行驶过程中方向失控。驱动力控制系统（TractionControlSystem，简称TCs或TRC）又称驱动轮防滑转调节系统（Anti－SlipRegulation，简称“ASR），它是继防抱死制动系统（ABS）之后，设立在汽车上专门用来防止驱动轮起步、加速和在湿滑路面行驶时滑转电子驱动力调节系统。它可以在驱动状态下，通过计算机协助驾驶员实现对车轮运动方式控制，以便在汽车驱动轮上获得尽量大驱动力，同步保持汽车驱动时方向控制能力，改进燃油经济性，减少轮胎磨损。12．1．2ASR工作原理驱动防滑转控制系统控制参数依然是滑动率，滑动率计算公式如下：S=UL-UaUL式中：S——驱动滑动率；UL——驱动轮轮缘速度;Ua——汽车车身速度，实际应用时常以非驱动轮轮缘速度代替。当车身未动（Ua＝0）而驱动车轮转动时，S＝100％，车轮处在完全滑转状态；当UL=Ua时，S＝0，驱动车轮处在纯滚动状态。ASR系统电子控制器可以依照各车轮上转速传感器信号，适时计算出各车轮滑动率S。当S值超过预先设定界限值时，电子控制器就会向ASR执行装置输出控制信号，抑制或消除驱动车轮上滑转。为达到上述对汽车驱动轮运动状态控制，汽车驱动防滑转电子控制系统普通可以通过如下控制方式加以实现。1．发动机输出功率控制当汽车起步、加速时，若加速踏板踩得过猛，时常会因驱动力超过轮胎和地面附着极限，浮现驱动轮短时间滑转。这时，ASR电子控制器将依照加速踏板行程大小发出控制指令溉可通过发动机副节气门驱动装置，恰当调节节气门开度，也可以直接控制发动机ECU，变化点火时刻或燃油喷射量，通过限制发动机功率输出，达到抑制驱动轮滑转目。2．驱动轮制动控制在单侧驱动轮打滑时，ASR电子控制器将发出控制指令，通过制动系统压力调节器，对产生滑转车轮施加制动。随着滑转车轮被制动减速，其滑动率会逐渐下降。当滑动率降到预定范畴之内后来，电子控制单元及时发出指令，减少或停止这种制动，其后，若车轮又开始滑转，则继续下一轮控制，直至将驱动轮滑动率控制在抱负范畴内。与此同步，另一侧力F滑转车轮依然保持着正常驱动力。这种作用类似于驱动桥差速器中差速锁，即当一侧驱动轮陷入泥坑中，某些或完全丧失了驱动能力时，若制动该车轮，另一侧驱动轮仍可以辨出足够驱动力，以便维持汽车正常行驶。当两侧驱动轮均浮现滑转，但滑动率不同步，可以通过对两边驱动轮施加不同制动力，分别抑制它们滑转，从而可提高汽车在湿滑路面上起步、加速能力和行驶方向稳定性。这种方式是防止驱动轮滑转最迅速有效一种控制办法。但是，出于对舒服性考虑，普通这种制动力不可太大。因而，经常作为第一种办法补充，以保证控制效果和控制速度统一。3．差速锁止控制采用由电子控制可锁止式差速器，可将驱动轮差速滑动率控制在一定范畴内。4．综合控制为了达到更抱负控制效果，可采用上述各种控制相结合控制系统。汽车在行驶过程中，路面湿滑限度各不相似，驱动力状态也随时变化，综合控制系统将依照发动机工况和车轮滑转实际状况采用相应控制办法。如在发动机输出大转矩状态下，车轮滑转重要因素往往是因路面湿滑所致，采用对滑转车轮施加制动比较有效，而当发动机输出大功率时车轮滑转则以减小发动机输出功率办法更有效。在更为复杂工况下，借助综合控制方式可以更好地达到控制驱动轮滑转目。典型ASR系统如图12．2所示。它由ASR选取开关、车轮转速传感器、防抱死制动和驱动防滑转电子控制单元、制动主继电器、制动执行装置、制动灯开关。节气门继电器、主节气门位置传感器、副节气门位置传感器、副节气门执行器。液压调节装置。故障批示灯、压力调节和液面高度调节传感器和执行器等某些构成。其中车轮转速传感器用来检测各车轮转速；节气门位置传感器检测主、副节气门位置；电控单元依照车轮转速信号、发动机节气门开度信号等判断汽车行驶状况，向制动执行器和副节气门执行装置发出控制指令，并可在系统浮现故障时，记录故障代码，点亮故障报警灯；制动主继电器向制动执行装置和泵电机继电器提供电流；节气门继电器向副节气门执行器提供电流；副节气门执行器接受电控单元指令信号，控制副节气门启动角度；液压调节装置接受电控单元指令信号，控制各制动工作缸中制动压力；故障报警灯批示系统装置与否工作正常，并可闪烁出故障码；空档起动开关向防抱死制动和驱动防滑转电控单元提供变速手柄位置；液面高度、压力传感器和执行器控制调节系统油液量和压力。其中许多传感器和执行器可以与ABS系统共用。系统各某些工作流程如图12．3所示。车轮转速传感器将驱动轮和非驱动轮转速转变为电信号，输入给控制器，控制器依照这些信号计算出驱动轮滑动率，当滑动率超过设定范畴时，电子控制器便根据节气门开度信号。发动机转速信号、转向盘转向信号等选定控制方式，然后向各执行器发出控制指令，最后将驱动轮滑动率控制在目的范畴内。汽车上ASR系统普通和ABS系统结合为一体，平时处在待命状态，不干预常规行驶，只有当驱动车轮滑转浮现后才开始工作。当ASR系统浮现故障时，以警示灯告知驾驶员，发动机和制动系统正常工作不受影响。12．1．3ASR与ABS比较尽管当代汽车上所采用ASR系统各不相似，但是，概括说来它们均具备如下某些共性：①ASR系统可由开关选取其与否工作，并由相应批示灯提示；②ASR系统关闭时，副节气门处在全开位置，此时，其制动压力调节装置不影